Автор: Кирюшин В.И.
Теги: агротехника почвоведение экология земледелие
ISBN: 5-10-003342-8
Год: 1996
Текст
УЧЕБНИК
В. И. КИРЮШИН
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
основы
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ
В. И. КИРЮШИН
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ
основы
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Допущено Главным управлением высших
учебных заведений Министерства сельского
хозяйства и продовольствия Российской Федерации в
качестве учебника для студентов
сельскохозяйственных высших учебных заведений
МОСКВА «КОЛОС» 1996
ББК 40.3я73
К43
УДК 631.5/.9 (075.8)
Редактор А. А. Белоусова
Рецензент Д. Н. Дурманов, доктор сельскохозяйственных наук, профессор,
зав. кафедрой растениеводства Российского государственного университета
Дружбы народов, главный научный сотрудник Почвенного института им.
В. В. Докучаева
Кирюшин В. И.
К43 Экологические основы земледелия. — М.: Колос,
1996. — 367 с: ил. — (Учебники и учеб. пособия для
студентов высш. учеб. заведений).
ISBN 5-10-003342-8
Рассмотрены системы агроэкологической оценки
сельскохозяйственных культур и агроландшафтов, агроэкологическая типология и
классификация земель. Изложены основы экологизации земледелия и оптимизации
агроландшафтов, методология разработки адаптивно-ландшафтных систем
земледелия, создания пакетов технологий возделывания
сельскохозяйственных культур применительно к различным категориям агроландшафтов,
уровням интенсификации производства, формам хозяйствования.
Для студентов сельскохозяйственных высших учебных заведений.
3704010100 - 063
К Без объявления ББК 40.3я73
035(01) - 96
ISBN 5—10—003342—8 © Издательство «Колос», 1996
Светлой памяти академика
А. И. БАРАЕВА посвящается
ПРЕДИСЛОВИЕ
Появление данного учебника обусловлено несколькими
причинами, связанными со становлением курсов агроэкологии и
агрономического почвоведения в сельскохозяйственных вузах и
необходимостью обеспечения работников сельского хозяйства
методическим руководством по вопросам экологизации
земледелия.
Являясь частью проблемы экологизации агропромышленного
производства, эта задача по сути дела сводится к формированию
адаптивно-ландшафтных систем земледелия. При этом имеется в
ввду оптимизация их по всей совокупности природных,
социально-экономических и производственных факторов.
Естественно, на этапе перехода от зональных систем
земледелия к ландшафтным возникает немало трудностей методического
характера, включая задачи агроэкологической оценки
сельскохозяйственных культур и отвечающих им местообитаний,
агроэкологической типизации земель, оптимизации агроландшафтов с
учетом их структурно-функциональной иерархии и современных
представлений агрофитоценологии, методы проектирования
систем земледелия.
Многие аспекты этой проблемы рассматриваются впервые
или пересматриваются в условиях изменяющихся
производственных отношений и реформирования АПК, что определяет дискус-
сионность некоторых положений. Их освещение потребовало
привлечения отечественной и зарубежной научной информации,
результатов собственных исследований автора, вследствие чего
учебник местами напоминает научную монографию. Такая
перегрузка, связанная с углублением материала, может быть
оправдана тем, что удалось избежать упрощенчества в освещении
дискуссионных проблем.
При подготовке учебника автор исходил из необходимости
интеграции знаний, полученных студентами по различным
дисциплинам, с тем, чтобы они были способны принимать
самостоятельные обоснованные решения при проектировании систем
земледелия и выборе вариантов технологий возделывания
сельскохозяйственных культур в рамках оптимального
природопользования. Поскольку основные достижения научно-технического
3
прогресса реализуются на практике через технологии
производства, особое внимание уделено формированию технологической
политики в АПК. Ответственность за нее делят агрономы,
почвоведы-агрохимики, агроэкологи, которые должны иметь
достаточно глубокую профессиональную технологическую
ориентацию.
Следует подчеркнуть, что многочисленные классификации,
группировки и иным образом формализованные материалы
учебника должны восприниматься не как готовые рецепты, а скорее
варианты решений или подходы к ним, которые могут
трансформироваться в зависимости от природных, производственных и
других условий.
В рамках существующих и подготовленных учебных программ
сельскохозяйственных вузов содержание учебника обеспечивает
курс "Агроэкологическая оценка земель" по специальности
"Почвоведение и агрохимия", а также ряд разделов курсов
"Агроэкология" и "Общее земледелие".
Учебник рассчитан также на использование в качестве
методического руководства по формированию
адаптивно-ландшафтных систем земледелия в хозяйствах.
ВВЕДЕНИЕ
Адаптация земледелия к местным условиям— исторический
процесс, который протекал веками. Научное его осмысление
нашло отражение в работах классиков русской агрономии уже в
первой половине прошлого века, а в трудах В. В. Докучаева [33,
34, 35] на основе анализа противоречий интенсификации
земледелия обоснован ландшафтный подход к землепользованию.
Эйфория индустриализации, химизации и мелиорации задержала
его развитие. Однако последствия бесцеремонного и часто
некомпетентного вмешательства в природные экосистемы
проявились в такой степени, что мировое общественное мнение все
более активно склоняется к необходимости экологизации всей
хозяйственной деятельности.
Только на основе понимания экологических законов в
сочетании со здоровой экономикой просвещенное общество может
создать оптимальную систему природопользования.
Надо отдать должное отечественной науке, лучшие
представители которой — В. В. Докучаев, В. И. Вернадский и многие
другие их ученики и последователи, включая современников, —
закладывали основы рационального природопользования. К
сожалению, в условиях жесткой распределительной системы с
присущим ей волюнтаризмом практическая их реализация
сильно отставала от научного потенциала. В западных странах
противоречия землепользования также с трудом поддавались
регулированию, хотя причина была другая — господство частной
собственности на землю.
Так или иначе процесс адаптации земледелия к природным
условиям развивался. Проектно-картографическая основа, на
которую накладывалась хозяйственная деятельность в АПК,
становилась все более рельефной. Наиболее полное использование
научного потенциала и обобщение практического опыта было
достигнуто при разработке и освоении зональных систем
земледелия. Импульсом к этой работе послужило создание
почвозащитной системы А. И. Бараева [129], интегрировавшей
достижения североамериканского и опыт сибирского земледелия,
приумноженный работами Т. С. Мальцева [99], а также инициативы
довольно многочисленных зональных научно-исследовательских
центров.
5
При всей своей значительности создание зональных систем
земледелия далеко не исчерпало имевшийся научный задел в
адаптации земледелия, не говоря уже о существенных их
недостатках, которые будут рассмотрены позднее. Резко
изменившаяся социально-экономическая обстановка и обострившиеся
экологические противоречия вызывают необходимость дальнейшей
адаптации земледелия уже не только к природным условиям, но
и к новым производственным отношениям. В этой ситуации
сложившиеся методы разработки и проектирования систем
земледелия уже недостаточны. Существующие почвенно-картогра-
фические материалы не отражают в должной мере
геолого-геоморфологических, литологических, микроклиматических
особенностей территории и структурного разнообразия почвенного
покрова, не говоря уже о функциональных связях в агроланд-
шафтах, применительно к которым должна углубляться
дифференциация земледелия.
К счастью, имеются определенные научные предпосылки для
решения этой задачи. К ним следует отнести сложившиеся в
50-60-х гг. учение о ландшафтах и достижения регионального
ландшафтоведения [6, 54, 55, 105, 109, 115, 123, 167], геохимии
ландшафтов [17, 23, 24, 120, 123], ландшафтной экологии [150],
сельскохозяйственной типологии земель [133], учение о
структуре почвенного покрова [159], материалы природно-сельскохозяй-
ственного районирования [45, 136], развитие представлений об
адаптивном потенциале растений [47], достижения
контурно-мелиоративного земледелия [66], проблематика которого
подтолкнула развитие ландшафтного земледелия в целом, наконец,
развиваемые в последние годы концепции адаптивно-ландшафтной
интенсификации земледелия [48, 67, 68, 73].
Многие из этих работ, особенно в области
ландшафтоведения, практической реализации не получили. Одна из причин —
разобщенность географов, агрономов, землеустроителей,
климатологов, почвоведов и других специалистов, говорящих на
разных профессиональных языках. Интеграция этих достижений
позволила бы приблизиться к задаче создания
адаптивно-ландшафтного земледелия и экологизации агропромышленного
производства в целом.
Рассмотрению методологических подходов к ее решению,
исходя из принципов системности, альтернативности,
энергосбережения, устойчивости, нормативности, соответствия земледелия
новым производственным отношениям в оптимальной системе
природопользования, посвящена эта книга, представляющая
собой развитие ранее предложенной концепции [73].
Глава I
ПРИНЦИПЫ И ПРЕДПОСЫЛКИ
ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
ЭКОЛОГИЗАЦИЯ АПК КАК ЧАСТЬ ПРОБЛЕМЫ УСТОЙЧИВОГО
РАЗВИТИЯ БИОСФЕРЫ, ЗАКОНЫ ЭКОЛОГИИ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ
Осознание угрозы экологической катастрофы заставляет
человечество все глубже осмысливать коллизии общества и природы
и искать пути гармонизации отношений между ними. Одним из
результатов такого поиска явилось Решение Конференции ООН
по окружающей среде в 1992 г. в Рио-де-Жанейро о создании
модели устойчивого развития биосферы.
Эта позиция предвосхищена трудами В.И.Вернадского о
ноосфере и размышлениями К. Э. Циолковского о Земле как
колыбели человечества.
В России стратегия устойчивого развития биосферы получила
официальную поддержку на государственном уровне. В
"Концепции перехода Российской Федерации на модель устойчивого
развития" [86] предполагается последовательная реализация трех
основополагающих позиций:
экологизация хозяйственной деятельности;
сохранение и восстановление биосферы с усилением
ориентации на потребности будущих поколений;
формирование ноосферы.
Применительно к АПК экологизация земледелия, т.е.
приведение его в соответствие с законами экологии, является
исходной позицией на пути к модели устойчивого развития.
Для достижения экологической устойчивости и сохранения
природно-ресурсного потенциала требуется не только
осуществить экологизацию производственной деятельности человека, но
и обеспечить охрану природных жизнеобеспечивающих систем.
Для этого необходима система мер по предотвращению их
загрязнения, поддержанию целостности и восстановлению.
Решение этой задачи — не что иное, как возврат долгов природе и
введение социально-экономического развития в экологически
безопасное русло, определенное возможностями
природно-ресурсного потенциала регионов, емкостью ландшафтов, т.е.
способностью их принять и трансформировать определенное
количество вещества и энергии при устойчивом функционировании.
Возникающие повсеместно экологические эксцессы
постоянно напоминают о том, что антропогенная трансформация
природных экосистем не должна нарушать сложившиеся природные
7
потоки веществ и энергии сверх экологически допустимого
предела и потенциальную способность агроэкосистем к
саморегуляции.
Преодоление противоречий между возрастающими
потребностями человечества и ограниченными возможностями биосферы,
предотвращение экологического кризиса лежит на пути
сочетания интеллектуального потенциала человека и
самоорганизующих свойств биосферы.
Пришло время отказаться от антропоцентрического подхода к
природопользованию, когда человек взаимодействует с
природой, исходя из своих текущих интересов, не думая о том, что
достанется потомкам. Лишь ориентируясь на приоритет
сохранения природы, человечество сможет избежать катастроф.
Спасение его — в адаптации к природе, познании ее законов и
следовании им.
Сегодня природные законы и правила, использовавшиеся в
различных отраслях, должны быть соотнесены с
общеэкологическими законами. Это относится, в частности, и к земледелию.
Принятые в земледельческой науке законы (равнозначности и
незаменимости факторов жизни растений, минимума, оптимума,
максимума, совокупного действия факторов, возврата,
убывающего плодородия почвы) определяют взаимодействие факторов
жизни растений в процессе создания урожая. Законы эти
использовались как общетеоретическая основа формирования
систем земледелия. Однако сейчас, когда системы земледелия
рассматриваются как инструментарий для конструирования агро-
ландшафтов, оптимизированных в соответствии с требованиями
сохранения природы, совокупность экологических законов и
правил их построения существенно возрастает.
Судя по обобщению, сделанному в одной из работ Н.Ф.Рей-
мерса [134], современная экология насчитывает около 250
законов, принципов и правил. Не все они безукоризненно
обоснованы. Наряду с твердыми теоретическими постулатами часть их
представлена аксиомами, гипотезами, но в целом они отражают
экологические закономерности в рамках всего цикла
экологических наук и природопользования. Многие из них будут
использованы при разработке адаптивно-ландшафтных систем
земледелия. В их числе можно назвать следующие.
Закон единства организма и среды В.И.Вернадского, правило
экологической индивидуальности Л.Г.Раменского, экологическая
аксиома Ч.Дарвина (аксиома адаптированности), закон
относительной независимости адаптации и ряд других правил
определяют исходную посылку земледелия — адаптированность
сельскохозяйственных растений и технологий их возделывания к
конкретным природным условиям.
Правило меры преобразования природных систем запрещает
при их эксплуатации переходить некоторые пределы, за которы-
8
ми теряется их способность к самоподдержанию
(самоорганизации и саморегуляции). Несоблюдение этого правила ведет к
опустыниванию современного (холодного) или южного
(аридного) типа. В маргинальных и наиболее уязвимых районах
коренным преобразованием может быть охвачено не более 1 %
площади экосистем, находящихся в природно-естественном состоянии.
Площадь коренным образом измененных экосистем в наиболее
благоприятных условиях может достигать 40 %, после чего ущерб
возрастает [134].
Закон необходимого разнообразия утверждает, что система не
может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов или
на принципе монополизма. Монокультура не обладает
свойствами самоподцержания. Монокультура хлопчатника в Средней
Азии, например, привела к экологическому кризису в этом
регионе.
Правило цепных реакций "жесткого" управления природой
свидетельствует о том, что создание объектов, меняющих
природные процессы, чревато природными цепными реакциями,
значительная часть которых оказывается экологически,
социально и экономически неприемлемыми в длительном интервале
времени. Примеры цепных реакций техногенного изменения
природной среды весьма многочисленны. Они следуют за
созданием гидромелиоративных систем, сведением лесов, массовой
распашкой земель в сложных эрозионных ландшафтах, особенно
в условиях вечной мерзлоты. Конкретный наглядный пример —
антропогенная катастрофа Аральского моря.
Наряду с этими и другими положениями в своде экологических
законов и правил получили развитие и углубление упомянутые
законы земледелия. Закончились длительные споры вокруг закона
А.Тюрго — Т.Мальтуса, который стал азбучной истиной
сельскохозяйственной экологии. Этот закон убывающей отдачи в совре-
меннрй трактовке формулируется следующим образом:
повышение удельного вложения энергии в агросистему не дает
адекватного пропорционального увеличения ее продуктивности. Падение
энергетической эффективности сельскохозяйственного
производства общеизвестно. С начала текущего столетия количество
энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции,
в развитых странах мира возросло в 8—10 раз. Энергетические
расходы на жизнь одного человека все время возрастают. В
каменном веке они составляли около 4 тыс. ккал за сутки, в
индустриальную эпоху — 70 тыс., а в передовых развитых странах в
настоящее время — 230—250 тыс. ккал (1 ккал = 4,2 кДж).
Закон минимума Ю. Либиха в разные времена получил
существенные дополнения. Ф. Блэкман в 1909 г. сформулировал
закон ограничивающих (лимитирующих) факторов в следующей
редакции: факторы среды, имеющие в конкретных условиях пес-
симальное значение, особенно затрудняют (ограничивают) воз-
9
можность существования вида в данных условиях вопреки и
несмотря на оптимальное сочетание других отдельных условий.
В 1913 г. В. Шелфорд сформулировал закон толерантности,
согласно которому лимитирующим фактором процветания
организма может быть как минимум, так и максимум экологического
воздействия, диапазон между которыми определяет величину
выносливости (толерантности) организма к данному фактору.
Позже (1957—1973 гг.) появился закон относительности действия
лимитирующих факторов Лундегарда — Полетаева: форма кривой
роста численности популяции (ее биомассы) зависит не только
от одного вещества с минимальной концентрацией, но и от
концентрации и свойств других ионов, имеющихся в среде.
Важной поправкой и дополнением к закону минимума служит
закон неоднозначного (селективного) действия фактора на
различные функции организма: любой экологический фактор
неодинаково влияет на функции организма, оптимум для одних
процессов (например, дыхания) не есть оптимум для других
(например, питания) и наоборот.
Дополнительное правило замещения дефицитных веществ
закона минимума КХЛибиха было углублено Э.Рюбелем в виде
закона (эффекта) компенсации факторов: отсутствие или
недостаток некоторых экологических факторов может быть
компенсирован другим близким фактором. Например, недостаток света
может быть компенсирован для растения обилием диоксида
углерода.
Стремлению сузить сферу действия закона минимума проти-.
востоит закон незаменимости фундаментальных факторов,
сформулированный В.Р.Вильямсом.
Наиболее общее значение, очевидно, имеет закон
совокупного действия факторов: взаимосвязь экологических факторов и их
взаимное усиление и ослабление определяют их воздействие на
организм и успешность его жизни. При этом важны не только
воздействие извне, но и физиологическое состояние организма.
Иногда закон совокупного действия факторов называют законом
физиологических взаимодействий. Этот закон был
сформулирован в 1909 г. Э.А.Митчерлихом под названием "закона
эффективности факторов" в приложении к сельскохозяйственным
культурам. Б.Бауле назвал его "законом совокупного действия", а А.Ти-
неман дополнил и развил. Закон носит имена этих
исследователей.
Таковы наиболее близкие к земледелию законы и правила
экологии, хотя имеется много других, в той или иной мере
затрагивающих агрономические аспекты природопользования.
На пути от общесистемных закономерностей к правилам
природопользования и поведения людей в их взаимосвязи с
природой Б.Коммонером [84] сформулирован так называемый "венок
законов": 1) все связано со всем, 2) все должно куда-то деваться,
10
3) природа знает лучше, 4) ничто не дается даром. Законы Ком-
монера — по сути дела афоризмы, являющиеся
концентрированным выражением ряда законов экологии. Первый закон
обращает внимание на всеобщую связь процессов и явлений в природе
и близок по смыслу к закону внутреннего динамического
равновесия: изменение одного из показателей системы вызывает
функционально-структурные количественные и качественные
перемены, при этом сама система сохраняет общую сумму
вещественно-энергетических качеств. Второе положение Коммонера
синтезирует рассмотренный закон с законом развития
природной системы за счет окружающей ее среды: любая система может
развиваться только за счет использования
материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды.
Третий закон Коммонера созвучен принципу неполноты
информации (принцип неопределенности), согласно которому
информация при проведении акций по преобразованию и вообще
любому изменению природы всегда недостаточна для априорного
суждения о всех возможных результатах таких действий,
особенно в далекой перспективе, когда разовьются все природные
цепные реакции. Пока, нет абсолютно достоверной информации о
механизмах и функционировании природы мы, подобно
человеку, не знакомому с устройством часов, но желающему их
починить, легко вредим природным системам, пытаясь их улучшить.
Он призывает к предельной осторожности, тем более что
критерии "улучшения" природы недостаточно ясны и антропоцентрич-
ны.
Четвертый закон Коммонера вновь касается тех проблем,
которые обобщает закон внутреннего динамического равновесия и
закон развития природной системы за счет окружающей ее
среды. Сам автор так разъясняет его: ТлЬбальная экосистема
представляет единое целое, в рамках которого ничего не может
быть выиграно или потеряно и которое не может являться
объектом всеобщего улучшения: все, что было извлечено из нее
человеческим трудом, должно быть возмещено. Платежа по
этому векселю нельзя избежать: он может быть только отсрочен".
Экологический анализ недвусмысленно свидетельствует о
том, что на протяжении тысячелетий усилия человечества
были направлены на преобразование природы. По выражению
Н. Ф. Реймерса [134], "человечество не создавало механизма,
который бы позволил ему "вписаться" в природу, а наоборот,
делало все, чтобы подняться над нею, победить ее". Эпоха
натиска на природу заканчивается. Еще недавно казалось, что
достаточно человека накормить и сделать богатым. Сейчас же
стало очевидным, что для удовлетворения комплекса его
потребностей и здоровой жизни нужна еще благоприятная
среда обитания. По многочисленным оценкам экологов с
учетом возможности достижения теоретически вероятного мак-
11
симума средней продолжительности жизни человека (85±5 лет)
и минимума заболеваемости людей оптимальное для Земли
человеческое население не превышает 1,5 млрд человек. Исходя
из чисто физиологических потребностей на планете можно
прокормить по данным разных авторов от 15 до 60 млрд
человек, если бы речь шла только о биологическом давлении
человеческой популяции на среду. Однако человечество создает
давление на среду не столько биологическое, сколько
техногенное. В современном мире нарушен закон демографического
насыщения, т.е. соответствия народонаселения максимальной
возможности поддержания его жизнедеятельности, включая все
аспекты потребностей человека. Вследствие перенасыщения
наблюдается дисбаланс в системе взаимоотношений человек —
природа. К этому сдвигу равновесия может добавиться
воздействие группы биоэкологических факторов, зависящих от
плотности видового населения. Теоретически возможна
ситуация, когда оба ограничивающих механизма реализуются
одновременно и произойдет демографическая катастрофа. Однако
этого может и не произойти в случае достаточно быстрого
включения действия правила ускорения исторического
развития, в соответствии с которым в ответ на ухудшающиеся
показатели среды жизни возникают механизмы, стремящиеся
ее улучшить (смена поколений техники, ресурсосберегающее
наукоемкое производство, демографическое регулирование).
Поддержание социально-экологического равновесия требует
значительных материальных и других ресурсов.
Следуя убедительной логике этих рассуждений, современные
экологи [134, 174] полагают, что человечество, если оно хочет
сохранить цивилизацию, должно решить экологические
проблемы в ближайшие десятилетия. Применительно к сельскому
хозяйству многие экологи видят решение этих проблем в переходе
к альтернативным системам земледелия без применения
химических средств.
Высказывается и такое мнение: "...человечество использовало
практически все резервы получения дополнительной
урожайности в открытом грунте. Теперь необходимо переходить от
эксплуатации открытых систем к использованию условно закрытых
искусственных образований" [134].
Нетрудно, однако, доказать с помощью тех же законов
экологии, что последнее предложение исходит из неверной посылки
исчерпания резервов земледелия и ведет к жестокому
энергетическому кризису, а первое — к утрате цивилизации. Отказ от
современных технических и химических средств, не говоря уже о
применении минеральных удобрений, при существующем уровне
народонаселения означал бы самую страшную из катастроф.
Очевидно, выход следует искать в другой плоскости —
повышении качественного уровня жизни в развивающихся странах
12
с технологической помощью развитых стран, использовании
имеющихся значительных резервов производства в экологически
обусловленных рамках на основе принципа культурного
управления развитием [27]. Повышение благосостояния народов и
соответственно интеллектуального потенциала создаст предпосылки
для снижения рождаемости, регулирования численности
населения и влияния его на природу. Такая направленность социально-
экологического процесса предусмотрена законом ноосферы
В.И.Вернадского, согласно которому биосфера неизбежно
превратится в ноосферу, т.е. в сферу, где разум человека будет
играть доминирующую роль в развитии системы человек —
природа. Альтернативой этому развитию биосферы может быть
только экологическая катастрофа.
Несостоятельность утилитарного, частного подхода к
природопользованию — то ли в отношении водных ресурсов, то ли
почвенных или растительных — была показана еще В.В.Докучае-
вым [34], который неоднократно подчеркивал, что при
земледельческом использовании территории "необходимо иметь в
ввду... всю, единую, цельную и неразделенную природу, а не
отрывочные ее части". Современное понимание ландшафтов как
природно-территориальных комплексов предопределено докуча-
евским понятием "типов местной природы". Актуальность
адаптивно-ландшафтной методологии природопользования за
столетний период после В.В.Докучаева многократно возросла
пропорционально усиливающейся экологической напряженности.
Данная методология предполагает конструирование
экологически безопасных агроландшафтов в оптимальном соотношении с
сопряженными природными ландшафтами. Это возможно лишь
на основе идентификации структуры ландшафтов, их внутренних
связей: вертикальных, соединяющих геологический фундамент,
почву, биоту, и горизонтальных, связывающих морфологические
части ландшафта (фации, урочища и т.д.).
Существо внутриландшафтных связей состоит в передаче
вещества и энергии в форме гравитационного перемещения
материала, влагооборота, миграции химических элементов,
продуцирования и разложения биомассы и др., что в совокупности
рассматривается как функционирование ландшафта [55].
Антропогенные изменения структуры ландшафта выражаются
в нарушении как вертикальных, так и горизонтальных связей.
Поскольку каждая фация сопряжена со сложными природно-
территориальными комплексами посредством этих связей,
нарушение структуры отдельных морфологических единиц
сказывается на сопряженных с ними геосистемах и на структуре
ландшафта как целого. Некоторые межсистемные связи, например
гравитационные, по самой своей природе имеют одностороннюю
направленность, поэтому лежащие выше по склону фации
способны влиять на нижележащие (жидкий и твердый сток, осыпи,
13
стекание холодного воздуха). Хозяйственное воздействие
усиливает эти процессы (эрозия, загрязнение грунтовых вод, эвтрофи-
кация водоемов и т.д.).
Очевидно, без учета структурно-функциональной иерархии
природного ландшафта какие-либо попытки создания
устойчивых культурных его модификаций по своим результатам
непредсказуемы.
Культурный ландшафт менее устойчив, чем первичный
природный, ибо естественный механизм саморегуляции в нем в той
или иной мере нарушен и требуются усилия по его
поддержанию. Естественный ландшафт стремится отторгнут^ чуждые ему
элементы и вернуться к своему первоначальному состоянию.
Изменение ландшафта, испытавшего на себе воздействие
человека, может оказаться необратимым. Степень обратимости или
необратимости различных измененных ландшафтов может
колебаться в очень широких пределах.
Говоря об устойчивости природного ландшафта к
человеческому воздействию, следует рассматривать ее как частный случай
устойчивости по отношению к внешним факторам вообще [55].
Сами природные ландшафты весьма существенно
различаются по устойчивости и характеру равновесия. В данной связи
необходимо различать два принципиально разных подхода к
формированию агроландшафтов: первый — когда направленность
антропогенного воздействия совпадает с естественными
тенденциями развития ландшафта; второй — когда приходится
действовать вопреки естественному ходу процессов, заведомо
рассчитывая на необходимость искусственного поддержания новых, очень
неустойчивых культурных модификаций ландшафта.
В первом случае речь идет о ситуации, при которой в
процессе саморазвития возникает противоречие между новыми
и старыми элементами или же сложилось несоответствие
современной структуры ландшафта изменившейся среде.
Например, при понижении базиса эрозии эволюция ранее
засоленных территорий с почвами солончаково-солонцового
комплекса будет происходить в сторону их рассоления и рассо-
лонцевания с образованием реликтовых солонцов и
последующей трансформацией их в зональные почвы.
Окультуривание таких ландшафтов происходит довольно эффективно
при использовании несложных агротехнических мероприятий,
усиливающих естественные процессы рассолонцевания.
Совершенно другую картину представляет смежный аккумулятивный
ландшафт, представленный луговыми солонцово-солончаковыми
комплексами. Освоение его связано с преодолением процессов
активного засоления почвенного профиля близко
расположенными засоленными грунтовыми водами, что сопряжено с
применением высокозатратных мелиорации.
Непрерывное поддержание и регулирование природных про-
14
цессов в желательном направлении и на должном уровне
составляет отличительную черту культурного ландшафта в сравнении
со стихийно нарушенным, обреченным на деградацию или
длительный адаптационный процесс. В связи с этим особое
значение приобретает задача управления природными процессами в
агроландшафтах или их регулирования. Соответственно
возникает вопрос о "рычагах" управления.
С позиций снижения энергоемкости производственных
процессов, связанных с воздействием на окружающую природу,
нередко высказывается желание малыми средствами, т.е. ценой
небольших затрат энергии и вещества, вызвать в ней "цепные
реакции". В основе этого подхода лежит принцип индукции,
т.е. использование импульса, усиливающего процесс. По
выражению Д.Л.Арманда [6], здесь мы имеем дело с
использованием положительных обратных связей в системах. Если
отрицательные обратные связи способствуют затуханию
процессов, то положительные связи обусловливают их
лавинообразное усиление. Таким образом, при управлении
положительные обратные связи играют как бы роль реле. Однако, как
отмечает АТ.Исаченко [55], данный принцип "управления"
природным процессом — лишь частный случай, который можно
использовать только при наличии неустойчивого природного
равновесия и при условии, что нарушение этого равновесия
вызывает такую цепную реакцию, ход которой до конца будет
отвечать нашим интересам. Для этого надо уметь предвидеть
все ее побочные следствия и конечные результаты.
Вообще преобразовательную деятельность в природе
правильнее называть регулированием, а не управлением, при этом в
первую очередь надо рассчитывать на природный потенциал
ландшафта, используя в качестве рычагов воздействия те или
иные звенья естественного механизма его функционирования:
влагооборот, геохимический режим, биологический круговорот,
биоту. Последняя играет роль основного фактора стабилизации
ландшафтов с неустойчивым равновесием, когда, например,
растительность предотвращает эрозию, дефляцию, сдерживает
заболачивание, засоление.
Переход от утилитарно-потребительского природопользования
к интегрально-экологическому, субъектом которого, по
выражению АТ.Исаченко [55], было бы человеческое общество в целом,
а критерием оценки и использования природных ресурсов —
некоторая генерализованная общественная необходимость, будет,
по-видимому, достаточно продолжительным.
Однако во избежание экологических бед важно уже сегодня
установить экологические правила хозяйственной деятельности.
Важнейшими из них следует считать сохранение биологического
разнообразия видов растений, животных, ландшафтов, приоритет
зеленого покрова в использовании земель, недопущение антро-
15
погенных пустошей (заброшенных карьеров, загрязненных
территорий), экологическую обусловленность размещения
производств, адаптивность технологий.
СУЩНОСТЬ И ПРИЧИНЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОТИВОРЕЧИЙ
В АГРОПРОМЫШЛЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
География экологических эксцессов достаточна сложна и
разнообразна, так же как и их причины. В России она в первую
очередь связана с порочностью хозяйственного механизма,
последствиями директивного землепользования и экстенсивной
технологической полигики.
На значительной территории земледелие не соответствует
природным условиям. Одним из наиболее сильных перекосов
стало смещение его в засушливые области страны. Массовое
вовлечение в активный сельскохозяйственный оборот земель в
сухостепной и даже полупустынной зонах способствовало еще
большему обсыханию территории вследствие уменьшения
грунтового стока, усилению окислительных процессов в почвах, их
дегумификации, развитию дефляции. Положение усугублялось
навязыванием посевных площадей сверху, в частности "зерновой
экспансией". Погоня за расширением посевов зерновых культур,
сопряженных с большой долей пара, обусловила резкое
увеличение площади зернопарового клина. Соответственно усилилась
нагрузка на пастбища, что привело к их дигрессии на больших
площадях.
Искусственное смещение границы рискованного земледелия
на юг не повлияло существенно на зерновой баланс страны, но
подорвало местное животноводство и перспективы развития
исконных его отраслей, осложнив природную обстановку. В
некоторых районах она изменилась вследствие антропогенной арвди-
зации по меньшей мере на подзону. Усилилась и без того
высокая контрастность почвенного покрова. Кампанейская распашка
солонцовых, засоленных, различных литогенных и других
неблагоприятных для земледелия почв сопровождалась не только
экономическими издержками, но и ухудшением их свойств, иногда
необратимым.
Освоение целинных земель на юге и востоке страны
обусловило отток трудовых и материально-технических ресурсов из
Нечерноземья, где были заброшены миллионы гектаров пашни,
заросшие впоследствии лесом.
Обойденные инвестициями лесостепные районы страны
понесли значительный ущерб вследствие развития водной эрозии,
особенно после сплошной распашки присетевых земель,
сведения лесов. Между тем только за счет интенсификации
земледелия в равнинной лесостепной полосе черноземов, особенно на
16
Урале и в Сибири, можно было бы решить проблему
производства товарного зерна.
Экстенсивная по своей сути система хозяйствования в
России, как ни парадоксально, проявилась и в характере
использования орошаемых и осушаемых земель. Низкая эффективность
капиталовложений в погоне за "освоением площадей"
сопровождалась заболачиванием, засолением почв и другими издержками.
Диспропорция между зерновым хозяйством и
кормопроизводством, когда искусственно созданный недостаток кормов с
экономическим и экологическим ущербом перекрывался зерном,
определила примитивное или разрушенное лугопастбищное
хозяйство на большей части территории России.
Ущербная технологическая политика в животноводстве с
перекосом в сторону крупных животноводческих комплексов
усугубила и без того сложную проблему утилизации отходов
животноводства, в результате чего навоз при всей значимости его
как основного удобрения превратился в источник загрязнения
окружающей среды.
Можно перечислять многочисленные экологические издержки
экстенсивного земледелия, связанные с несовершенством
структуры посевных площадей, нерациональным размещением
сельскохозяйственных культур в агроландшафтах, шаблонной
организацией территории и севооборотов, технологической
отсталостью, разрушающим воздействием на почвы тяжелой техники и
т.д.
Наиболее серьезные последствия такого хозяйствования—-
процессы деградации почв и ландшафтов — нельзя остановить
или хотя бы замедлить без применения удобрений, мелиорантов,
пестицидов, потому что без них невозможно освоить
почвозащитные системы земледелия. Нельзя, например, расширяя или
даже сохраняя производство зерна, заменить вспашку противо-
эрозионной обработкой или сократить долю чистого пара в
лесостепной зоне без удобрений и гербицидов. Для создания
соломенной мульчи, предохраняющей почву от эрозии и чрезмерного
испарения влаги, нужны повышенные дозы азотных удобрений.
Так или иначе, чтобы вырваться из экологических
противоречий экстенсивного земледелия, необходимо расширить
применение мелиорантов, удобрений и других средств интенсификации
для безопасного использования эрозионных, солонцовых,
засоленных, переувлажненных и других неблагополучных пахотных
земель либо вывести часть их из активного
сельскохозяйственного оборота за счет более интенсивного использования лучших
земель, но опять-таки с помощью удобрений, препаратов,
технических и биологических средств, позволяющих полнее
реализовать потенциал продуктивности растений, расширить
возможности их адаптации к условиям агроландшафта.
Значит, экологизация земледелия в известной мере невозмож-
17
на без химизации. Другое дело, что применение химических
средств, не сообразованное с системами земледелия, при
несовершенстве технологий возделывания сельскохозяйственных
культур приводит к загрязнению продукции и окружающей
среды. Наглядным тому уроком послужила кампания 1986—-1989
гг. по освоению интенсивных технологий возделывания
сельскохозяйственных культур. Авторитарная по своей сути попытка
немедленно вывести земледелие на уровень передовых стран
путем заимствования зарубежных технологий и препаратов была
предпринята на самом высоком государственном уровне. По
стремительности напора, концентрации усилий парткомов всех
уровней, оперативности создания штабов, следивших за
выполнением срочно изданных инструкций-наставлений с перечнем
технологических операций, начало кампании напоминало
широкомасштабную военную операцию. Доставка удобрений,
пестицидов, преимущественно импортных, ретардантов была
организована во все районы запланированного освоения технологий, в
том числе в такие места сибирской глубинки, где минеральные
удобрения и пестищщы ранее почти не применяли.
Разумеется, продовольственного изобилия в результате этой
акции в стране не наступило. Обреченная на провал, она была
через четыре года "спущена на тормозах", как и многие другие
кампании. Однако противоречивые итоги ее, которые так и не
были проанализированы ни Минсельхозом, ни ВАСХНИЛ, ни
Российской академией сельскохозяйственных наук, более чем
поучительны.
Первый и главный ее итог, дошедший до сознания многих
профессиональных аграрников, — это оценка роли современных
технологий в сельскохозяйственном производстве. На полях
научных центров и многих хозяйств были показаны блестящие
примеры удвоения и утроения урожайности с помощью
технологических комплексов, в которых регулирование минерального
питания растений сочеталось с защитой от полегания, болезней,
вредителей. Для множества крестьян те примеры были
пробуждением от полусонной сермяжной агротехники по принципу:
"посеял — убрал".
Второй вывод — недопустимость импорта
сельскохозяйственных технологий безотносительно к местным условиям и
профессиональной подготовленности специалистов, внедрения
технологий возделывания сельскохозяйственных культур в отрыве от
зональных систем земледелия. Именно нарушение этих позиций
во многих случаях послужило причиной высокой затратности
производства и экологических эксцессов. Сама кампания в ряде
аспектов шла вразрез с той значительной работой, которая
проводилась с 1980 г. по освоению зональных систем земледелия.
Осуждая факты бездумного заимствования зарубежных
технологий, злоупотребления пестицидами, крайне несовершенную
18
систему взаимодействия сельскохозяйственных органов с
зарубежными производителями агрохимикатов, следует отдать
должное таким фирмам, как "Байер", "Хёхст", "Монсанто" и мнргим
другим, которые немало усилий приложили к организации
испытаний современных химических препаратов и обучали
специалистов применять их.
Третий вывод — это несостоятельность научного обеспечения
аграрной политики. Привлеченные для проведения кампании
научные учреждения большей частью оказались не в состоянии
противопоставить максимализму универсальных рекомендаций-
наставлений адекватные, разработанные для конкретных условий
интенсивные технологии.
Неуспех кампании, экологические издержки такого рода
"интенсификации" вызвали не только закономерный общественный
протест, но и во многих случаях нигилистическую реакцию по
отношению к химизации. Резко возрос интерес к
альтернативному земледелию, усилилась пропаганда различных его форм:
органического, биологического, биодинамического, уходящего
корнями в антропософию Рудольфа Штейнера. Нарождавшегося
фермера со всех сторон стали подталкивать под видом
ориентации на экологически чистое земледелие в тупик экстенсивного
хозяйствования. При этом нередко искажались истинные
причины и размеры альтернативного земледелия на Западе, доля
которого никогда не выходила за пределы 1 %.
Термин "альтернативное земледелие" нередко смешивают с
понятием биологического земледелия как научной категории.
Биологизация земледелия предполагает замену во все
возрастающей степени техногенно-химических операций биологическими:
азота удобрений — биологическим азотом, пестицидов -— сортами
культур, устойчивыми к болезням и вредителям,
биотехнологиями в сочетании с современными биологическими и химическими
препаратами и удобрениями. Что же касается альтернативных
систем, то они предполагают полный или почти полный отказ от
промышленных удобрений и химических препаратов в силу
различных предубеждений (религиозных, психологических) или
протеста против чрезмерной химизации и к научному
пониманию биологического земледелия как высшей формы
интенсификации производства прямого отношения не имеют.
Их нельзя отрицать, поскольку они занимают определенную
нишу на Западе и займут у нас, но с ними нельзя упрощенно
связывать проблему экологизации земледелия.
Критика интенсивных форм хозяйствования в России, частые
ссылки на опасность экологической катастрофы и т.п. стали
удобным прикрытием технологической беспомощности и
безответственности определенной категории работников при всем
том, что во множестве хозяйств целых районов и даже областей
19
России имеется широкий опыт современного
высокоэффективного земледелия.
"Альтернативные наслоения" особенно опасны в условиях
перестроечного хаоса, подорвавшего материально-техническую
базу сельского хозяйства, в частности из-за удорожания
минеральных удобрений, резко сократившегося производства и
закупок пестицидов. На этом фоне спекуляция идеями
альтернативного земледелия в научном оформлении, усугубляя и без того
запутанную аграрную ориентацию правительства, приведет не к
беспсстицидному благоденствию, а прямо в тупик. Подрыв
земледелия России, который происходит сегодня вследствие
сознательного или бессознательного сокращения удобрения
сельскохозяйственных культур и мероприятий по защите их от болезней,
вредителей и особенно сорняков, обернется тяжелыми
последствиями для российской экономики с последующими
восстановительными мерами, отнюдь не краткосрочными, но опять-таки
чрезвычайными.
Особо напряженная ситуация складывается в таежно-лесной
зоне, где созданные усилиями человека окультуренные дерново-
подзолистые почвы в условиях сокращающегося применения
извести, удобрений возвращаются в исходное или близкое к нему
состояние под влиянием усиливающихся элювиальных
процессов.
Для лесостепной pi степной зон снижение и без того
невысокого уровня химизации земледелия будет означать откат на
позиции тридцатилетней давности по степени развития эрозионных
процессов и засоренности посевов, т.е. возврат к тому
состоянию, из которого выбирались с немалым трудом.
Этим не исчерпываются аргументы против столь опасных
преобразований. В результате экстенсивного хозяйствования в
АПК и соответственно низкой производительности возрастает
импорт продуктов из-за рубежа в обмен на экспорт нефти, газа,
металлов и другого сырья, добыча и производство которых
сопряжено с сильнейшим загрязнением окружающей среды. В
результате промышленных выбросов уровни загрязнения воздуха в
86 городах с общей численностью населения около 40 млн
человек значительно превышают допустимые нормы, зачастую в 10
раз и более. Около трети проб воды из водоемов России,
используемой для питьевого водоснабжения, не отвечают
установленным требованиям. Свыше 75 % отходов производства в той или
иной степени токсичны [131]. В таких условиях поступление
токсикантов в организм человека с водой и воздухом
несоизмеримо с тем, что может поступить с загрязненными пищевыми
продуктами.
В настоящее время основные загрязнения
сельскохозяйственных объектов связаны с выбросами и отходами промышленных
предприятий и городского хозяйства.
20
СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Возможности и перспективы экологизации земледелия в
большой мере будут складываться в зависимости от хозяйственного
механизма и производственных отношений в реформируемом
народном хозяйстве. В переходный период в России смешались
различные формы производственных отношений: и
унаследованные от директивной экономики, и заимствованные из других
социально-экономических систем.
Судя по общему экологическому неблагополучию на земном
шаре, все формы хозяйствования имеют пороки, но они
различаются по сути и характеру проявления, так же как и их
достоинства.
Рыночные отношения и частная собственность
способствовали адаптации земледелия к природным условиям и достижениям
научно-технического прогресса в западных странах. Однако
серьезным препятствием в реализации государственных
экологических программ была и в значительной мере остается частная
собственность на землю. Это обстоятельство побудило многих
известных авторов квалифицировать отношение
капиталистического общества к природе как "хищническое". Такому отношению
противопоставлялась социалистическая идея. Длительный
эксперимент по ее реализации зашел в тупик. Не желая расставаться с
нею, многие пытаются объяснить результаты этого эксперимента
отдельными ошибками, несостоятельностью государственных
лидеров, происками врагов. На самом деле крах этого общества
был предопределен подменой естественных законов развития
природы и общества искусственными категориями, что и
привело в конечном итоге к тоталитаризму. Сложился образ жизни, в
котором конкретные интересы человека были подменены
иллюзиями, собственность на средства производства и продукты
труда — уравнительным распределением, общественные
отношения — классовой борьбой, свободное предпринимательство —
выполнением устанавливавшихся сверху неадекватных планов,
эволюционные формы развития — революционными
преобразованиями общества и природы.
Подмена понятий в социально-экономической сфере привела
к деформации всей производственной деятельности. Прежде
всего нарушился естественный процесс адаптации сельского
хозяйства к природным условиям, поскольку крестьянин не был
хозяином на земле. Это нарушение не удалось компенсировать
централизованной системой управления сельским хозяйством и
землеустроительной службой с ее проектными институтами.
Наоборот, они стали тиражировать шаблоны в виде проектов
внутрихозяйственного землеустройства, закреплявших незыблемую
структуру посевных площадей, доведенную планом сверху, и
21
универсальные севообороты, мало считаясь с почвенно-ланд-
шафтными условиями. У обезличенных товаропроизводителей
утратилась мотивация к освоению достижений
научно-технического прогресса, так же как и стимул их к труду в целом.
Административные формы принуждения к нему, заменившие
конкуренцию, притупляли интерес к производственному процессу,
порождали коллективную безответственность. Отсюда проистекали
прямые экологические издержки. Достаточно сказать, что
львиная доля пестицидных загрязнений связана не столько с
технологическим несовершенством, сколько с небрежностью
исполнителей и безответственностью. Частный собственник не может
сознательно допустить непроизводительный расход пестицвдов
или удобрений хотя бы в силу экономического ущерба.
Загрязнение продукции означает для него риск дискредитации и
банкротства. В современном цивилизованном обществе давно уже
работают моральные аспекты высокопрофессионального
предпринимательства — честь фирмы и пр.
Подмена демократических основ хозяйственной деятельности
тоталитарным режимом, резко усиливая субъективное начало,
неизбежно ведет к необъективной, идеологизированной аграрной
политике, сильно наэлектризованной политическими
амбициями. Отсюда неудержимая кампанейщина по реализации каких-
либо универсальных моделей, идей, придуманных вождями, или
абсолютизированных положений, взятых из монопольных
научных школ.
На каких-то этапах истории, связанных с войнами,
революциями, восстановлением народного хозяйства, диктатура или
использование революционного энтузиазма народа давали
определенный эффект. Но высокие результаты производственной
деятельности отдельных хозяйств, незаурядные руководители
которых пробивались к государственным инвестициям за счет
остальных, усилиями коллективов, объединенных идеей и
энтузиазмом, не были определяющими. С развитием общества,
повышением уровня интенсификации производства
государственно-административные формы его организации все больше
становятся тормозом прогресса, развивается криминальное
перераспределение национального продукта, в то время как в
демократическом обществе Запада находятся все более гуманные,
наукоемкие методы разрешения противоречий, казавшихся
марксистам антагонистическими. В условиях демократии все полнее
реализуется интеллектуальный потенциал человека, в
тоталитарном же обществе он подавляется вследствие скрытой
эксплуатации лучшей его части худшею.
Всего этого достаточно, чтобы расстаться с иллюзиями
ремонта старой системы, не способной реализовать социалистические
лозунги в отличие от демократического общества Запада,
которое продвинулось в этом направлении далеко вперед от беспо-
22
щадного капитализма, каковым он был в период
первоначального накопления и становления.
Весь вопрос в том, как свернуть на столбовую дорогу,
ведущую к высокой аграрной цивилизации, и выйти на нее как
можно дальше от стартового участка.
Этот путь лежит через аграрную реформу, предполагающую
создание многоукладной рыночной экономики.
К сожалению, методы проведения реформы под общим
названием "шоковой терапии" не продвинули решение главной задачи
структурной перестройки народного хозяйства, но привели АПК
к кризисному состоянию в результате ряда ошибок. Наиболее
крупными из них были отказ от регулирования
социально-экономической сферы в расчете на ее рыночную самоорганизацию,
ускоренная повсеместная приватизация, в результате чего
произошел резкий спад производства, чрезвычайно возросли
диспаритет цен на сельскохозяйственную продукцию, инфляция,
дефицит бюджета, свертывание поставок техники, удобрений и
других ресурсов для сельского хозяйства.
Подмена свободы выбора форм хозяйствования всякого рода
кампанейскими реорганизациями, арендизациями, фермериза-
циями и т.п. — не что иное, как реликт традиционного
администрирования во имя достижения политических целей, но уже с
обратным знаком по отношению к коллективизации.
Непоследовательность реформаторской деятельности, бессистемность в
аграрном законодательстве, искусственное разукрупнение
сельскохозяйственных предприятий, противопоставление различных
форм хозяйствования и собственности печально сочетались с
неумением работать экономическими рычагами, "рыночной
эйфорией", а в итоге — подавлением производственной
деятельности спекулятивным посредничеством, сверхвысокими
налогами и платежами, произволом коммерческих банков, неудержимо
растущей криминальной сферой.
Это наглядно проявилось в отношении фермерства,
социальная ниша которого так и не была определена и не созданы
экономические предпосылки нормального развития этой формы
хозяйствования. Оказался не воспринятым в должной мере и
такой ключевой аспект реформирования аграрной экономики,
как кооперация. В данном отношении можно было бы
почерпнуть богатейший опыт в Германии, воспроизведя и собственный
чаяновский. Этот опыт и возможные конструкции на его основе
для России ближе, чем заокеанский опыт, который постарались
использовать в первую очередь.
Неудачи в реализации аграрной реформы связаны и с
максимализмом, присущим прежнему режиму, из которого так или
иначе вышли активисты реформы. Программы преобразований
были ориентированы не на длительный переходный период со
всеми присущими ему особенностями, а на какое-то скачкооб-
23
разное превращение одной социально-экономической системы в
другую едва ли не за "500 дней" с надеждой на то, что рынок все
расставит по местам. Между тем при выключенных прежних
рычагах и невключенных новых АПК России оказался в
аварийном состоянии. Еще более возросла актуальность создания
переходного механизма.
При всей критичности отношения к реформаторам нельзя не
понимать, что они не располагали сколько-нибудь серьезной
научно-экономической основой для создания методологии
перестройки из-за несостоятельности агроэкономической науки.
Очевидно, на данном этапе необходима разработка системы мер,
которые способствовали бы развитию новых экономических
отношений, формированию товаропроизводителя нового типа.
Не имея возможности опереться на сколько-нибудь
проработанную концепцию аграрной реформы, рассмотрим хотя бы
компилятивно узловые ее задачи, от решения которых будут зависеть
развитие АПК и подходы к экологизации агропромышленного
производства в целом и земледелия в частности.
Равенство всех форм собственности. Каждая из них займет
свою нишу в удовлетворении тех или иных потребностей
общества. Как показывает мировой опыт, сама по себе форма
собственности не всегда определяет результат производственной
деятельности. Он может быть высоким при государственной
собственности на землю (Израиль, Нидерланды) и низким при
частной (развивающиеся страны), и наоборот.
Как стимул к труду собственность на средства производства
может рассматриваться лишь в системе социальных и
экономических факторов, что исключает абсолютизацию ее форм.
Однако безусловно важно, чтобы результат хозяйственной
деятельности принадлежал товаропроизводителю.
Особую сложность представляет вопрос о собственности на
землю.
Мировой опыт свидетельствует о том, что в большинстве
развитых стран частная собственность на землю явилась одним
из важнейших условий достижения продовольственного
благополучия. Очевидно, и в России эта форма наряду с другими
получит развитие, но этот процесс должен быть основательно
подготовлен во избежание экологической катастрофы, если он
пойдет в русле неуправляемой приватизационной стихии.
Каждый шаг в этом направлении должен быть смоделирован с
точки зрения экономических и экологических последствий.
На переходном этапе нужны особенно строгие меры по
предотвращению спекуляции землей, которая может находиться
только в распоряжении профессиональных аграрных
товаропроизводителей.
Учитывая, однако, криминальный характер переходного
этапа, ставшее обычным закононепослушание, торопить события
24
в данном направлении было бы чрезвычайно рискованным. Тем
более, что новым реформам земельных отношений должна
предшествовать разработка методов организации территории, защиты
земель от водной и ветровой эрозии, заболачивания, засоления,
иссушения, загрязнения и других процессов деградации, т.е.
решение задач по рациональному использованию и охране земель
при различных формах собственности.
Многоукладное™ хозяйствования. При создании
многоукладной экономики, включающей государственный, коллективный,
кооперативный, акционерный, фермерский и мелкотоварный
секторы, важно обеспечить равенство всех форм хозяйствования.
Лихорадочное стремление ограничить государственный сектор в
процессе приватизационной кампании не только не дало
ожидавшегося скачка эффективности, но привело к многим
негативным последствиям, в частности беспрецедентному
обесцениванию национального богатства.
Мировой опыт свидетельствует о том, что сама по себе
приватизация в отрыве от других форм и методов стимулирования и
регулирования производства вовсе не обязательно приводит к
повышению его эффективности. Между тем государственные
предприятия могут быть столь же эффективными, как и частные,
при высоком уровне конкуренции, которого Россия пока что не
достигла [131].
Становлению многоукладной экономики противопоказана
кампанейщина, но в то же время необходимо содействие
государства развитию этого процесса, особенно поддержка
индивидуальных хозяйств.
Развитие рыночных отношений. Переход от жесткой плановой
экономики к рыночной — процесс чрезвычайно сложный и
ничего общего не имеющий с рыночной эйфорией
реформаторов, предполагавших спонтанное его развитие в результате
смены форм собственности. Рынок как сфера товарного обмена
не может выдвигать требований по поводу каких-либо
определенных форм собственности. Его содержание — в наличии
спроса и предложения. Необходимыми условиями
функционирования рынка являются создание развитой инфраструктуры,
достаточность товарных масс, надежное состояние
финансово-кредитной системы, правовой характер отношений
поставщиков и потребителей. При этом общество выбирает формы
собственности в соответствии с тем, как они способствуют
экономически эффективному решению социальных и
производственных задач [131].
Создание рыночных отношений требует усилий государства.
Их нужно регулировать так, чтобы способствовать развитию
определенных производств с учетом экологических факторов на
основе мониторинга рынка, прогноза развития отраслей,
различных средств поддержки экономического равновесия.
25
Государственное регулирование экономики. В мире сложились
разные подходы к этой проблеме. В одних странах роль
государства в регулировании экономики невелика, например в США
или Великобритании, где абсолютизирована частная
собственность. В Швеции, Финляндии, Израиле, Турции и других
странах с многоукладной экономикой регулирующая функция
государства, включая индикативное планирование, исключительно
велика.
В странах ЕС давно отказались от идеи саморегулирования
сельскохозяйственного производства в условиях свободного
рынка. Под контролем правительства находится и производство,
и ценовая, и финансовая политика.
Что касается России и других стран бывшего СССР, то в
переходный период от плановой экономики к рыночной
организующая деятельность государства по формированию новых
производственных отношений просто необходима. Длительность
этого периода многими оценивается в 15-—20 лет.
За это время нужно разработать специальные приемы
регулирования производства, значительно более активные, чем в
странах со зрелой рыночной экономикой. Копирование западного
опыта бесперспективно. Не лишне иметь в виду, что
благополучие развитых стран Запада формировалось и продолжает
формироваться не только благодаря отлаженным экономическим
механизмам, но и за счет неэквивалентного обмена развитых и
развивающихся стран мира. Это обстоятельство в числе других
мобилизует на поиск новых экономических моделей развития
цивилизации.
Приоритетное развитие АПК и экономическая поддержка
агропромышленного производства. В России и странах бывшего СССР
исторически сложилось отношение к аграрному сектору
экономики как к сырьевому придатку. К середине 80-х гг. этот сектор
по эффективности производства, производительности труда,
социальной сфере жизни был самым отстающим, а в результате
перестроечной деятельности, рассчитанной на "рыночную
самоорганизацию", оказался на грани разрушения.
Данный факт трудно поддается осмыслению, учитывая
мировые тенденции создания условий для опережающего развития
сельскохозяйственного производства. Все развитые страны
Запада субсидируют аграрных товаропроизводителей. В 24 странах
мира размеры государственной помощи сельскому хозяйству
составляют в среднем 40—50% стоимости товарной аграрной
продукции, в Японии и Финляндии —до 70 — 80% [131]. Такая
экономическая политика практикуется в контексте создания
национальной продовольственной безопасности. Очевидно,
подобный подход должен реализоваться и по отношению к
агропромышленному комплексу России.
Однако система государственной поддержки АПК должна
26
осуществляться на основе отлаженного экономического
механизма в отличие от известных в прошлом вливаний, вызывающих
ассоциации с бездонной бочкой.
Государственная финансовая поддержка научного
обеспечения АПК, проводящей сети достижений научно-технического
прогресса, мелиоративных работ, социальной инфраструктуры и
т.п. должна реализовываться через специальные целевые
финансовые фонды, обеспечивающие конкретные результаты,
используемые только по целевому назначению.
Развитие ценообразования, кредитования, налогообложения и
экономических отношений между городом и деревней. В
переходный период государственная поддержка всех форм
хозяйствования в АПК должна основываться на гарантированных ценах на
всю реализуемую сельскохозяйственную продукцию. Уровень
цен должен обеспечивать паритетность ценового обмена между
сельским хозяйством и отраслями, поставляющими ему средства
производства.
Нуждается в перестройке система налогообложения,
призванная стимулировать производителя к наращиванию объемов
производства, а не тормозить его.
Особую актуальность приобретает формирование системы
платного землепользования. На протяжении длительного
периода в России рентный фактор игнорировался, так же как и
проблема земельной собственности, что привело к
бесхозяйственности с печальными экономическими и экологическими
последствиями. С 50-х гг. отношение к земельной ренте изменилось, в
70-х гг. был предпринят ряд попыток усовершенствовать систему
перераспределения земельной ренты. Изъятие ее в пользу
единственного земельного собственника — государства —
осуществлялось в основном с помощью механизма дифференциации
закупочных цен и разного рода надбавок. К концу 80-х гг. эта
система была доведена до абсурда — индивидуальные цены
реализации существовали почти у каждого хозяйства.
Перегруженные распределительными функциями, они уже не могли
выполнять ни одной другой (учетной, стимулирующей). Экономика, в
которой распределение господствовало над производством,
зашла в тупик [142].
Теперь при переходе к рыночной экономике роль государства
заключается в изъятии доходов рентного характера через
земельный налог и арендную плату с учетом объективных условий
хозяйствования, так чтобы стимулировать использование
достижений научно-технического прогресса и не подорвать
нормальное течение воспроизводственного процесса.
При этом товаропроизводителям, работающим в разных при-
родно-экономических условиях, обеспечиваются равные
исходные возможности и исключается предоставление предприятиям,
27
работающим в худших условиях, прямых дотаций со стороны
государства.
Крайне важно, чтобы средства, изъятые в качестве земельного
налога, использовались не на общественные нужды вообще, а на
решение проблем мелиорации, оптимизации землепользования,
природоохранных задач в АПК, развитие проводящей сети
научно-технического прогресса.
Развитие земельной реформы. Основу земельной реформы
составляет комплекс мер, призванный реализовать следующие
основные цели:
перейти к многообразию форм собственности на землю,
землевладения и землепользования;
осуществить коренную децентрализацию управления
земельным фондом страны;
обеспечить социально справедливое и экономически
обоснованное перераспределение земель и создание равных условий для
всех форм хозяйствования;
создать экономический механизм регулирования земельных
отношений и стимулирования рационального использования и
охраны земель;
остановить процессы деградации земель и других связанных с
нею природных ресурсов, обеспечить их восстановление.
В данной связи в программу земельной реформы входят
организационные и экономические меры, в том числе: применение
системы компенсационных выплат при изъятии
сельскохозяйственных земель для государственных нужд, введение
государственного земельного кадастра и мониторинга земель для
наблюдения за состоянием угодий, введение экономических санкций за
нарушения в сфере землепользования и материального
поощрения за повышение плодородия почв, изъятие земель в случае их
нерационального использования.
Из сказанного вытекает множественность возможных
экономических и хозяйственных форм развития агропромышленного
производства. Очевидно, хрестоматийные представления о
капитализме и социализме уже не актуальны. Путь России лежит
между этими крайностями. Копирование зарубежных моделей
для нее неприемлемо. Можно говорить лишь об использовании
положительного зарубежного опыта в собственных реформах,
учитывающих и национальную специфику, и природную, и
историческую.
Дело в том, что самые общие программные положения
аграрной реформы, начиная со смены отношений собственности и
рынка, смогут реализоваться на местах в тех формах и с той
интенсивностью, которые предопределяются социальными
факторами, национальными особенностями, историческими и
религиозными традициями, уровнем культуры.
Прогнозируя, например, развитие различных форм хозяйство-
28
вания, особенно индивидуальных, семейных, нельзя не считаться
с довольно близкими корнями общинного уклада русского
крестьянства до революции с последующей его "коммунизацией" в
отличие от "хуторской" психологии на Западе, где сельская
община была разрушена сотни лет назад.
По выражению Э.ААзроянца [3], реформы в России гибли
чаще всего из-за того, что "налетали на громадные айсберги
традиций и специфики культуры, и сейчас им мешает
монархическая традиция и имперская стратегия, презрение к личности и
слабость гражданского общества, отсутствие демократических
институтов". Важно, чтобы проблема российской специфики не
становилась предметом политической спекуляции, а была
поводом для исторического осмысления консервативных традиций с
целью преодоления факторов, сдерживающих общественный
прогресс. Учитывая трудность прогнозирования соотношения
форм хозяйствования, следует ориентироваться на
многовариантный подход к разработке методологии экологизации
агропромышленного производства применительно к различным укладам
хозяйствования. При этом каждый элемент хозяйственной
деятельности должен быть оптимизирован по условиям
"экологической нагрузки", которую он несет.
НАУЧНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Непременным условием оптимизации агропромышленного
производства, а стало быть его экологизации, является
разностороннее научное обеспечение и непрерывное функционирование
проводящей сети достижений научно-технического прогресса от
его источников до товаропроизводителя.
В данном отношении все обстоит довольно сложно и
противоречиво, поскольку аграрная наука, которая должна была
высвечивать дорогу из кризисного состояния АПК, сама оказалась
в кризисе, а система внедрения научных достижений и
передового опыта, как ее называли, и без того крайне несовершенная,
практически перестала существовать.
Кризис системы научного обеспечения АПК возник не вдруг,
не в связи с перестройкой. Он назревал давно, и вся история
сельскохозяйственной науки СССР полна глубоких коллизий и
драматизма. Подмена упомянутых ранее понятий в социально-
экономической сфере привела к деформации производственных
связей и процессов, а затем и методологии научного
обеспечения. Прежде всего деградировала экономическая наука,
превратившаяся в служанку аграрно-идеологического ведомства,
поскольку аграрная политика стала "делом партии". Затем в 30-е гг.
началась ломка биологических и технологических основ
сельского хозяйства. В этот период из самой сути земледелия было
29
выхолощено основное системообразующее начало — растение и
его потребности/
Вначале на его месте оказалась почвенная структура с
повсеместным насаждением травопольной системы для ее
непременного создания. После разгрома травопольной системы,
навязывания кукурузы безотносительно к экологическим условиям ее
возделывания и других подобных шаблонов место структуры занял
гумус. Создание бездефицитного или положительного гумусового
баланса было объявлено предметом государственной заботы.
Сама по себе очень важная задача регулирования режима
органического вещества оказалась гипертрофированной.
Понятие "плодородие" деформировалось. "Борьба за
повышение плодородия почв" как главная задача земледелия приобрела
казенный кампанейский характер. Появились ведомственные и
государственные программы плодородия, которые были
ориентированы на очередные туры известкования кислых почв, объемы
гипсования солонцов, внесение торфа, его смесей с навозом,
превратившимся из удобрения в средство регулирования баланса
гумуса. Часть их выполнялась в порядке так называемого
капитального ремонта поля с оплатой из бюджета или за счет
безликого общественного товаропроизводителя. Все это делалось
безотносительно к конкретному растению с "постоянной заботой",
конечно, партийной и всенародной, о повышении плодородия
полей. Идея была простой и общедоступной: создай
плодородную почву — и все, что нужно, вырастет. Что выращивать —
укажут сверху в "твердых планах". Нетрудно понять, что при
такой системе хозяйствования никаких ресурсов не
наберешься — они уходят в бездну.
По сей день сохранились программы формирования агрозе-
мов (высокоплодородных почв). Впрочем, если за дело бралась
не агрохимическая организация, а гидромелиоративное
ведомство, то создавалась мелиоративная система, где почва уже играла
роль не более чем субстрата для фильтрации воды, и даже здесь
далеко не всегда подбор культур сообразовывался с
экологической обстановкой.
Разумеется, такие способы хозяйствования не могли не
привести в тупик. Продуктивность земледелия оказалась крайне
низкой, несмотря на среднемировой уровень применения
удобрений, значительные масштабы мелиоративных работ,
полезащитного лесоразведения, а затратность — самой высокой в (мире.
Все эти программы и кампании питались догмами и мифами,
рождавшимися на ниве сильно идеологизированной и
монополизированной науки. Они сопровождали весь советский период
России с нарастающей "активностью".
Последняя из таких затей, посвященная облагораживанию
среднеазиатских пустынь сибирскими водами, намного превос-
30
ходившая по намечавшемуся размаху "сталинский план
преобразования природы", была остановлена перестройкой.
Смена позиций в отношении системообразующих начал
отчетливо проявилась в смене понятий систем земледелия.
Утвердилось определение В.Р.Вильямса, трактовавшего систему
земледелия как комплекс агротехнических мероприятий,
направленных на восстановление, поддержание и повышение плодородия
почвы, вместо сложившегося к тому времени в мире понимания
системы земледелия как способа использования земли для
возделывания определенных культур. Именно так формулировали
систему земледелия А.С.Ермолов и Д.Н.Прянишников. Разумеется,
роль почвенного плодородия ими не умалялась, но суть его и
содержание должны определяться требованиями конкретных
сельскохозяйственных культур.
Мировой опыт развития систем земледелия к этому времени
показал необходимость гибкого и осторожного подхода к их
формированию и реализации. Все попытки их унификации,
проведения сверху, как правило, заканчивались неудачами. Поэтому
"сборка" систем земледелия в мировой практике осуществлялась
самими фермерами из набора вариантов, предлагавшихся
научными центрами, опытными учреждениями, различными
агрономическими службами.
В условиях централизованного планирования, определявшего
жесткие схемы сельскохозяйственного производства, системы
земледелия стали инструментом государственной политики, в
которой довлело субъективное начало, усугублявшееся
лидерством монопольных научных школ. Государство взяло на себя
производственные функции в агропромышленном комплексе,
подменив хозяина на земле. Вследствие централизации
планирования, насаждения жесткой структуры посевных площадей было
подавлено присущее земледелию адаптивное начало.
Механизм хозяйствования опирался не на технологии, а на
всевозможные мероприятия и рекомендации, как правило,
безальтернативные и чаще всего безотносительные, если не к
растению в целом, то по крайней мере к тем или иным его
экологическим требованиям. Естественно, большинство этих
рекомендаций проходило мимо исполнителя, даже если они имели
высокую практическую значимость, ибо любое достижение
научно-технического прогресса успешно реализуется на практике
тогда, когда оно "встроено" в конкретную технологию.
Утрата системообразующих начал в земледелии повлекла уход
от лучших традиций русской классической агрономии, ее
корифеев, утверждавших вслед за КАТимирязевым приоритет
растения в земледелии.
Именно выявление потребностей растения и их
удовлетворение в качестве главной задачи земледелия видели
Д.Н.Прянишников, Н.И.Вавилов, А.Г.Дояренко, Н.М.Тулайков, Л.Г.Рамен-
31
ский и их последователи. Естественно, они были далеки от
абсолютизации этого положения, видя их реализацию в
рациональных системах земледелия, в ландшафтном подходе к их
формированию, разработанном В.ВДокучаевым.
Традиционный спор о том, что "кормить" — почву или
растение, решился в пользу растения, благодаря чему в мире
появились высокие технологии возделывания сельскохозяйственных
культур, а всевозможные альтернативные системы земледелия и
"землсделание" по антропософии Р.Штейнера заняли свою нишу.
Мощный всплеск русской агрономической мысли конца
прошлого и начала нынешнего века, выразившийся в создании
генетического почвоведения, развития агропочвоведения, биологии
растений, генетики, становлении агрохимии, систем земледелия,
облагодетельствовал мировую аграрную цивилизацию. На Западе
изучали русский язык, чтобы приобщиться к достижениям
российской науки. Этот ренессанс продержался до 30-х гг.
Самос прямое отношение к нему имели и ранние идеи
В.Р.Вильямса, способствовавшего развитию теоретического
земледелия на основе достижений агропочвоведения, становление
которого в большой мере связано с его именем. В те годы
В.Р.Вильямс пропагандировал девиз КА.Тимирязева "кормить
растение, а не почву" и призывал "не фетишизировать
существующих систем земледелия" (т.е. те принципы, которым потом
изменил сам).
Это классическое наследие, благотворно повлияв на развитие
мировой аграрной цивилизации, меньше всего пригодилось на
родине. Мир обрел высокие технологии, позволившие во многих
странах перейти рубеж средней урожайности зерновых 5 т/га, а
Россия оказалась обреченной на технологическую отсталость.
Выход из сложившегося положения помимо демократизации
производственных отношений, создания экономического
механизма хозяйствования заключается в адаптивной
интенсификации агропромышленного производства в системе оптимального
природопользования. Эта задача лежит как раз в плоскости
рассмотренного классического наследия, помноженного на мировые
достижения земледельческой науки и практики.
Та часть наследия, которая касается ландшафтной адаптации
земледелия, усиленная достижениями российского почвоведения
в области теории структур почвенного покрова [159], вызывает
самый непосредственный интерес в плане экологизации техно-
генно перегруженного земледелия в западных странах.
К сожалению, докучаевская концепция оптимизации агро-
ландшафтов не была развита в производственных масштабах.
Ландшафтоведение стало развиваться в рамках физической
географии безотносительно к проблемам природопользования в
агропромышленном комплексе. Лишь в последние годы эрозион-
32
ная проблематика подтолкнула развитие прикладных аспектов
ландшафтоведения.
Первый крупный "прорыв" к экологизации земледелия был
сделан работами ученых ВНИИ зернового хозяйства под
руководством А.И.Бараева в 60-е гг. [129]. В период освоения
созданной ими почвозащитной системы для районов проявления
дефляции были пересмотрены многие традиционные представления
земледелия. В 70-е гг. по инициативе А.Н.Каштан6ва широко
были развернуты работы по созданию контурно-мелиоративных
систем земледелия [66].
Если на востоке страны к экологизации земледелия
подталкивали неблагоприятные последствия экстенсивного
хозяйствования (аридизация, дефляция, эрозия), то на западе такого рода
импульсы исходили из уроков чрезмерной техногенно-химичес-
кой нагрузки, особенно в Молдавии, на Украине. Эти уроки
стимулировали поиски возможностей биологизации земледелия,
более полного использования адаптивного потенциала растений.
Данное направление в течение многих лет разрабатывалось
ААЖученко [48].
К началу 80-х гг. в результате усилий многих ученых в стране
сложилась солидная основа для углубленной дифференциации
земледелия применительно к различным природным условиям.
Эти разработки в значительной мере реализовались при создании
и освоении зональных систем земледелия в последующее
десятилетие, что сыграло важную роль в развитии природной
адаптации земледелия.
В то же время выявились многочисленные их недостатки, в
особенности неразработанность применительно к разным
уровням производственного потенциала, формам организации труда,
безальтернативность технологической политики. Не были
использованы в должной мере обширные материалы по природно-
сельскохозяйственному районированию страны и достижения
регионального ландшафтоведения. Поэтому понятие "зональная"
не имеет достаточной определенности. Под ним
подразумеваются самые различные природно-территориальные категории.
Между тем для некоторых областей под названием
"зональные" были разработаны по сути дела ландшафтные системы
земледелия, приуроченные к различным категориям ландшафтов:
эрозионным, солонцовым и др. [72].
Недостаточность зональных систем земледелия особенно
отчетливо проявилась в перестроечный период в связи с
наметившейся сменой производственных отношений.
Так или иначе необходимость дальнейшей экологизации
земледелия, адаптивной его интенсификации и в особенности
биологизации технологических процессов не вызывает сомнений.
Существующие подходы к решению данных задач активно
дискутируются в виде концепций "адаптивного земледелия" [48],
33
"ландшафтного" [67], "адаптивно-ландшафтного" [73], "ланд-
шафтно-экологического" [68] и др.
Это не конкурс модных названий, не очередная
кампанейщина, это научный поиск, развивающий сложившиеся в 80-е гг.
представления о зональных системах земледелия.
Методология разработки проблемы пока еще не вышла из
состояния дискуссии. Нередко в сами понятия "адаптивное" или
"ландшафтное" земледелие вкладывается разный смысл. Часто
под ландшафтным имеется в виду контурно-мелиоративное
земледелие, к которому сводится задача адаптации. Между тем
известные факты создания дорогостоящих комплексов по
возделыванию полевых культур в сложных эрозионных ландшафтах с
гидротехническими сооружениями, лесополосами вдоль водоот-
водящих канав и т.п. при экстенсивном использовании смежных
равнинных территорий можно считать примерами
антиадаптивного земледелия. В адаптивном земледелии в таких случаях после
рассмотрения различных альтернатив интенсификации на первое
место выйдут задачи повышения эффективности использования
наиболее благополучных земель, залужения и восстановления
лесов на соответствующих элементах эрозионных ландшафтов и
лишь при исчерпании адаптивных возможностей будут решаться
задачи строительства контурно-мелиоративных систем.
Нередки другие ситуации, когда под адаптивным земледелием
понимаются альтернативные формы (органическое,
биодинамическое и т.п.).
В предложенной нами концепции адаптивно-ландшафтного
земледелия [73] термином "ландшафтная" определена
необходимость дифференциации земледелия в
структурно-функциональной иерархии ландшафта, а не на уровне зоны или провинции,
как было принято ранее. Далее, считая необходимым
подчеркнуть, что пространственная дифференциация земледелия
сопряжена с решением задач адаптации его к различным уровням
интенсификации производства и соответственно ресурсам и
формам организации труда, мы ввели в название системы
земледелия термин "адаптивная". Данный термин нередко вызывает
нарекания со ссылкой на то, что земледелие должно быть
адаптивным по своей сути. Действительно, вся история земледелия
связана с адаптацией крестьянина и его деятельности к
природным условиям. В мире немало примеров достижения гармонии в
этом смысле, особенно если не мешали войны и революции.
Например, строгая приуроченность сортов винограда в
Бургундии к рендзинам различных оттенков, едва различающимся по
внешним признакам, — результат многовековой адаптации
виноградарства, истоки которой можно найти в древней
сельскохозяйственной энциклопедии Колумеллы, знавшего, что почва
каждой местности определяет свое качество вина. К сожалению,
на значительной части территории мира размещение культур и
34
технологии их возделывания не соответствуют природным
условиям в одних случаях вследствие противоречий свободного
рынка, в других — в результате тоталитарных режимов. Поэтому
на первый план оптимизации агропромышленного производства
выходят задачи адаптации земледелия.
Неопределенным в существующих концепциях остается
вопрос, каким природным категориям соответствуют ландшафтные
системы земледелия. Например, в опубликованном Отчете
РАСХН [92] утверждается, что "ландшафтная система земледелия
по существу немыслима в рамках зоны, региона, области; она
может существовать только на уровне хозяйства", и там же
предлагается "классификация современных систем земледелия по
степени адаптации к ландшафту, биологизации и интенсивности с
выделением следующих уровней: зональные системы земледелия,
зональные системы земледелия с контурно-мелиоративной
организацией территории, широко специализированные почвенно-
адаптивные ландшафтные системы земледелия, универсальные
ландшафтные системы земледелия".
Нет экологического адреса у ландшафтной системы
земледелия и в Концепции ВНИИЗиЗПЭ [67], в которой делается
попытка объединить "в одну классификационную систему две ветви
относительно самостоятельных классификаций — ландшафтную
и классификацию земледелия". Проистекающий из этой
классификации вывод о том, что "тип ландшафта во многом
обусловливает специализацию сельского хозяйства, вид ландшафта —
преобладающий вид сельхозугодий, формация урочищ —
урожайность основных культур и т.д.", не слишком продвигает проблему
по сравнению с методами построения земледелия на основе
известной сельскохозяйственной типологии земель [42, 43], хотя
этот подход является значительным шагом вперед по сравнению
с ранее предпринимавшимися попытками "привязать" системы
земледелия к морфологической структуре географических
ландшафтов [10]. Сами по себе эти категории, не
идентифицированные в агроэкологическом отношении и не интегрированные с
адаптивными возможностями растений и
производственно-ресурсным потенциалом товаропроизводителя, не могут определить
агроэкологическую типологию земель.
Нельзя согласиться с авторами концепции в том, что "агро-
ландшафтная типология земель, не ориентированная на какие-
либо определенные сельскохозяйственные культуры или их
биологические группы, а дающая экологическую оценку земель в
целом, в перспективе может оказаться более предпочтительной" в
связи с более частой сменой культур и сортов в условиях
конъюнктуры рынка. Проблема как раз заключается в том, чтобы
найти интегральный подход к решению этой задачи на агроэколо-
гической основе с учетом названных факторов, включая и
рыночную конъюнктуру.
35
Именно такой подход к формулированию типологии земель и
формированию на ее основе адаптивно-ландшафтных систем
земледелия был предложен в концепции [73].
МЕХАНИЗМ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
В последние годы получили развитие различные аспекты
дифференциации земледелия. Однако интегрального решения задачи
формирования систем земледелия с учетом определяющих
природных и социально-экономических факторов не найдено. Тем
самым сдерживается разработка методологии экологизации
земледелия. Предлагая попытку решения этой задачи, мы
рассматриваем современную систему земледелия в многомерной системе
координат, интегрирующей 6 групп факторов.
Как показано на рисунке 1, система земледелия должна
соответствовать общественным потребностям, агроэкологическим
требованиям сельскохозяйственных культур, природным
условиям, уровню интенсификации производства, хозяйственному
укладу, а также требованиям минимального риска загрязнения
продукции и окружающей среды. Если это соответствие
нарушается хотя бы по одному из факторов, возникают экономические
противоречия и экологические эксцессы.
Поскольку система земледелия должна быть адаптирована ко
Общественные потребности в
продукции сельского хозяйства (рынок
продуктов)
Агроэкологические
требования
сельскохозяйственных культур, их
адаптивный потенциал и сре-
дообразующее влияние
Адаптивно-ландшафтная система
земледелия
Хозяйственный уклад
Агроэкологические
параметры земель,
природно-ресурсный
потенциал
Производственно-ресурсный
потенциал товаропроизводителя, уровень
интенсификации производства
Качество продукции и среды
обитания человека, особые экологические
ограничения техногенеза
Рис. 1. Условия, определяющие формирование системы земледелия
36
Агроэкшюгическая оценка сельскохозяйственных
культур, пользующихся спросом на рынке
Агроэкологическая оценка земель (ЭАА) в
соответствии с требованиями культур
Формирование агроэкологических типов земель
путем объединения ЭАА, близких по условиям
возделывания сельскохозяйственных культур при
определенных уровнях интенсификации
производства
Разработка вариантов севооборотов, систем
обработки почвы, удобрения, защиты растений при-
1 менительно к типам земель
Размещение угодий, противоэрозионная и
мелиоративная организация территории, формирование
структуры пашни и систем севооборотов
применительно к агроэкологической группе
(подгруппе) земель в структурно-функциональной
иерархии ландшафтов
Рис. 2. Механизм формирования адаптивно-ландшафтной системы земледелия
всем этим условиям на ландшафтной основе, для ее обозначения
использован термин "адаптивно-ландшафтная".
Каков же механизм формирйвания адаптивно-ландшафтной
системы земледелия?
Суть его (рис.2) заключается в том, чтобы исходя из
биологических и агротехнических требований сельскохозяйственных
растений найти отвечающую им агроэкологическую обстановку или
создать ее путем последовательной оптимизации лимитирующих
факторов с учетом экологических ограничений техногенеза.
Принципиальное решение этой задачи обосновано в работе [73].
Исходной посылкой в данном отношении является система
агроэкологической оценки сельскохозяйственных культур,
пользующихся спросом на рынке. Биологические и агротехнические
требования культур должны быть изложены в агроэкологических
паспортах сортов.
В соответствии с их требованиями проводят агроэкологичес-
37
кую оценку земель, ее осуществляют по отношению к каждому
элементарному ареалу агроландшафта (ЭАА), под которым
понимается участок на элементе мезорельефа, ограниченный
элементарным почвенным ареалом или элементарной почвенной
структурой при одинаковых геологических, литологических и
микроклиматических условиях. Оценка ЭАА проводится на основе
агроэкологической классификации земель, раскрывающей всю
совокупность факторов, с которыми нужно считаться при
формировании системы земледелия.
Далее близкие по условиям возделывания
сельскохозяйственных культур ЭАА объединяют в типы земель, т.е. участки,
однородные по агроэкологическим требованиям культуры и условиям
возделывания.
При этом рассматриваются не только реальные возможности
использования ЭАА исходя из фактического их состояния, но и
перспективные с учетом преодоления лимитирующих факторов.
Часть этих факторов поддается регулированию или даже
управлению, часть можно регулировать ограниченно, а часть
факторов не поддается направленному изменению вообще, к ним
можно лишь адаптироваться. В соответствии с этими факторами
типы земель ранжируются по степени пригодности для
возделывания сельскохозяйственных культур в виде группировки,
включающей категории и группы земель по характеру и способу
преодоления ограничивающих факторов при возделывании
данной культуры или группы близких по агроэкологическим
требованиям культур.
Размеры участков, отвечающих типам земель, зависят от
адаптивного потенциала культивируемых растений и
производственно-ресурсного потенциала товаропроизводителя, способного
изменить агроэкологические условия с помощью мелиоративных и
других мероприятий. Чем более пластичен сорт растения и чем
выше уровень интенсификации производства, тем более
разнородные элементы агроландшафта может объединить тип земель.
По площади они соответствуют полям севооборотов или
производственным участкам.
Процедура формирования типа земель из ЭАА учитывает
наряду с уровнем интенсификации предотвращение процессов
деградации и загрязнения ландшафтов.
В первую очередь выделяют типы земель для овощных и
садовых культур, виноградников, наиболее требовательных
полевых культур, затем менее требовательных полевых культур по
возрастающей их устойчивости к неблагоприятным условиям.
Применительно к типам земель разрабатывают севообороты,
мелиоративные, противоэрозионные мероприятия, формируют
технологии возделывания сельскохозяйственных культур.
В пределах агроэкологических групп земель с учетом
структурно-функциональной иерархии агроландшафтов решаются за-
38
дачи противоэрозионной организации территории, размещения
мелиорации, лесовосстановительных работ, экологических
ограничений. Различным экологическим группам или подгруппам
земель отвечают разные адаптивно-ландшафтные системы
земледелия.
Более крупные задачи размещения производства нужно
решать на основе агроэкологического районирования территории,
являющегося продолжением агроэкологической классификации
земель.
Не лишне подчеркнуть, что проведение подобной работы по
общей программе на уровне крупных регионов мира создало бы
предпосылки для широкой экстраполяции "россыпей" мирового
сельскохозяйственного опыта, его интеграции и более
предметного обмена информацией.
Очевидно, что новый подход к формированию систем
земледелия, основываясь на агроэкологической их классификации,
предполагает вместо традиционного почвенного
картографирования почвенно-ландшафтное картографирование с изображением
структуры почвенного покрова, геоморфологии и литологии,
составляющих комплексное понятие "земля".
Таким образом, для построения адаптивно-ландшафтной
системы земледелия необходимы: системы агроэкологической
оценки сельскохозяйственных культур и земель, агроэкологическая
классификация земель, группировка типов земель и методики
почвенно-ландшафтного картографирования земель и
проектирования систем земледелия, что составляет предмет
рассмотрения в последующих главах.
Глава II
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Исходной позицией в решении проблемы экологизации
земледелия является разработка системы агроэкологической оценки
сельскохозяйственных культур. Чтобы выявить агроэкологичес-
кие ареалы возделывания культур, необходимо отчетливо
представлять их требования к агроклиматическим, почвенным,
геоморфологическим, литологическим, гидрологическим и другим
условиям. При этом наряду с количественными оценками
продуктивности не менее важное значение имеет качественная
сторона продукции (содержание сахара, белка, крахмала и т.п.).
Далеко не все аспекты агроэкологической оценки растений
разработаны с достаточной полнотой, особенно почвенные,
некоторые трудно поддаются формализации. Часть критериев
агроэкологической оценки сельскохозяйственных культур имеют
описательный характер и основываются на практическом опыте
без углубленной экспериментальной проработки. Тем не менее
обширный фактический материал позволяет достаточно
эффективно решать эту задачу при формировании современных систем
земледелия.
Наряду с учетом экологических требований растений с позиции
их метаболизма оценка сельскохозяйственных культур должна
включать также требования, связанные с технологическими
особенностями их возделывания и влиянием на окружающую среду.
Рассматривая основные положения агроэкологической оценки
культур в том и другом аспектах, нужно иметь в виду, что по
каждой обозначенной в общих чертах оценочной позиции
следует привлекать соответствующие справочные и другие материалы.
Для углубленного понимания эколого-генетических основ
адаптивного потенциала растений рекомендуется использование
монографии А.А.Жученко [48].
ОЦЕНКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ИХ БИОЛОГИЧЕСКИМ
ТРЕБОВАНИЯМ К УСЛОВИЯМ ПРОИЗРАСТАНИЯ
Требования растений к теплообеспеченности и температурному
режиму. Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных
культур начинается с установления длительности вегетационного пе-
40
риода. Общая оценка потребности растений в тепле дается по
сумме активных температур (выше 10 °С) за период вегетации.
Эта характеристика может очень сильно различаться не только у
культур, но и у разных сортов одной и той же культуры (табл. 1).
Потребность в тепле рассчитана практически для всех
сельскохозяйственных растений, их сортов и гибридов. В условиях резко
континентального климата Восточной Сибири суммы активных
температур для них примерно на 100 °С меньше, чем в
европейской части страны.
1. Потребность культур в тепле за вегетационный период для широты 55°
Характеристика сорта (гибрида)
по скороспелости
Культура
Раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
Наиболее раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
Наиболее раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
Наиболее раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
Наиболее раннеспелый
Среднеспелый
Среднепоздний
Позднеспелый
Наиболее раннеспелый
Среднеранний
Среднепоздний
Позднеспелый
Среднеспелый
Сумма активных
температур, °С
Яровая пшеница
Ячмень
Овес
Просо
Кукуруза на зерно
Кукуруза на силос (фаза
молочной спелости)
Гречиха
Горох
Картофель
Свекла сахарная
Свекла кормовая
Лен на волокно
Многолетние травы на
сено
1200-1400
1300-1500
1450-1700
950-1750
1200-1350
1300-1450
1000-1250
1250-1400
1400—1600
1400-1550
1600-1750
1800-1950
2100
2400
2700
2900
1800
2100
2300
2400
1300
1300
1600
2000
1500
1300
900
Наряду с этим показателем для оценки отношения культур к
термическим условиям важно учитывать биологический
минимум температуры при прорастании семян, появлении всходов,
диапазон благоприятных температур для появления всходов,
биологический минимум температуры для формирования
вегетативных и генеративных органов, плодоношения, перезимовки
растений.
Особое внимание должно быть уделено оценке минимальной
температуры для прорастания семян и появления всходов. При
низкой температуре почвы семена не дают всходов, а при
длительном воздействии низких температур они загнивают. Чем
41
выше температура почвы в период посев — всходы, тем быстрее
идет прорастание семян при достаточном количестве влаги.
Например, семена озимой пшеницы при температуре около 5 °С
прорастают в течение 6 дней, при 10 °С — 4 дней, при 15—
20 °С — в течение 1—-2 дней. Картофель при 11—12 °С в
умеренно влажной почве дает всходы на 23-й день, при 14—15 °С — на
17—18-й день, при 18—25 °С — на 12—13-й день. Однако если
температура почвы поднимается до 27—28 °С, то всходы
появляются только на 16—17-й день.
Для каждого вида растений существуют определенные
температурные границы, в пределах которых происходит прорастание
семян. Для зерновых культур, например, минимум находится в
пределах 0—5 °С, оптимум — в пределах 20—25 °С, а
максимум — в пределах 30—40 °С. Для кукурузы — соответственно 8—10,
30-35 и 40-50 °С.
Классификация сельскохозяйственных растений по
требованиям к температуре прорастания семян и появления всходов
представлена в таблице 2.
2. Минимальная температура, необходимая для прорастания семян и появления
всходов различных культур, °С
Культура [ Прорастание семян | Появление всходов
Рыжик, конопля, горчица, клевер, л ю- 0—1 2—3
церна
Рожь, пшеница, ячмень, вика яровая, 1—2 2—3
горох, чечевица, чина, свекла
Подсолнечник, перилла, картофель 5—6 8—9
Кукуруза, просо, могар, суданская 8—10 10—11
трава, соя
Фасоль, сорго, клещевина 10—12 12—13
Хлопчатник, арахис, кунжут, рис 12—14 14—15
Для большинства теплолюбивых культур температура почвы,
при которой допускается посев, должна быть несколько выше
начальной температуры прорастания семян, иначе появление
всходов сильно затягивается, а ранние всходы могут
подвергнуться воздействию весенних заморозков.
Холодоустойчивость — способность растений длительное
время переносить низкие положительные температуры (от 1 до
10 °С) без необратимого повреждения. Она свойственна
растениям умеренной зоны в отличие от большинства субтропических и
тропических растений, которые при температуре несколько выше
0 °С повреждаются.
Холодоустойчивость определяется способностью растений
сохранять нормальную структуру цитоплазмы и изменять обмен веществ
в период охлаждения и последующего повышения температуры.
Морозоустойчивость — способность растений переносить
температуру ниже 0 °С. Морозоустойчивость складывается из спо-
42
собности растений замедлять замерзание путем экранирования
от охлаждения, понижения точки замерзания и устойчивости
протоплазмы к дегидратации при замерзании.
Замедление образования льда в тканях обусловлено
понижением точки замерзания растворов. Клеточный сок замерзает в
зависимости от его концентрации при температурах от —1 до
—5 °С. Клетки, соединенные в ткани, замерзают при более
низкой температуре, чем клеточный сок. Кроме того, вода, в клетках
способна к переохлаждению, т.е. она может охлаждаться ниже
точки замерзания без немедленного образования льда. Однако
переохлажденное состояние неустойчиво, оно редко сохраняется
дольше нескольких часов.
Понижение точки замерзания дает хотя и ограниченную, но
единственную защиту растений от мороза в период вегетации.
По устойчивости к заморозкам в этот период полевые культуры
разделяются на группы, характеристики которых представлены в
таблице 3.
3. Устойчивость сельскохозяйственных культур к заморозкам в разные фазы
развития, °С
Культура
Яровая пшеница
Овес
Ячмень
Горох
Чина
Вика яровая
Нут
Бобы
Подсолнечник
Сафлор
Горчица белая
Лен
Свекла сахарная
Соя
Кукуруза
Просо
Суданская трава
Сорго
Гречиха
Хлопчатник
Рис
Начало повреждения и
частичная гибель растений в
всходов
I
-9...-10
-8...-9
-7...-8
-7...-8
-7...-8
-6...-7
-6...-7
-S...-6
-S...-6
-6...-7
-6...-7
-5...-7
-6...-7
-3...-4
-2...-3
-2...-3
-2...-3
-2...-3
-1...-2
-0,5...-1
-0,5...-1
фазе J
цветения
созревания
(молочной
спелости)
1аиболее устойчивы*
-1...-2 -2...-4
-1...-2 -2...-4
-1...-2 -2...-4
-3 -3...-4
-2...-3 -2...-S
Устойчивые
-3 -2...-4
-2...-3 -2...-3
-2...-3 -2...-3
-3 -2...-3
-2...-3 -3...-4
-2...-3 -3
-1...-3 -2...-4
-2...-3
Среднеустойчивые
-2 -2...-3
Малоустойчивые
-1...-2 -2...-3
-1...-2 -2...-3
-1...-2 -2...-3
-1...-2
Неустойчивые
-1 -1,5...-2
-0,5...-1 -1
-0,5
Гибель большинства растений
всходов
-10...-12
-9...-11
-8...-10
-8...-10
-8...-10
-8
-8
-6
-7...-8
-8
-8
-7
-8
-4
-3
-3
-3
-3
-2
-1
-1
по фазам
цветения
-2
-2
-2
-3...-4
-3
-3...-4
-3
-3
-3
-3
-3
-2
-3
-2
-2
-2
-2
-2
-1
-1
-0,5
дозревания
(молочной
спелости)
-4
-4
-4
-4
-4
-4
-3...-4
-3...-4
-3
-4
-4
-4
-3
-3
-3
-3
-3
-2
-2
-2
43
Морозоустойчивость многолетних растений — более сложное
явление, связанное с закаливанием и морозоустойчивостью
самой протоплазмы. В условиях сезонного климата растения
приобретают осеныб "льдоустойчивость", т.е. способность
переносить образование льда в тканях. Процесс закаливания состоит
из нескольких фаз, каждая из которых подготавливает переход к
следующей. Закаливание к морозу у озимых злаков и плодовых
деревьев начинается многодневным (до нескольких недель)
воздействием температур чуть выше нуля. На этой фазе в
протоплазме накапливаются сахара и другие защитные вещества, клетки
становятся беднее водой, а центральная вакуоль распадается на
множество мелких вакуолей.
Благодаря этому протоплазма оказывается подготовленной к
следующей фазе, проходящей при регулярных слабых морозах от
—3 до —5 °С. При этом ультраструктуры и ферменты
протоплазмы перестраиваются таким образом, что клетки переносят
обезвоживание, связанное с образованием льда. Только после этого
растения могут, не подвергаясь опасности, вступать в
заключительную фазу процесса закаливания, которая при непрерывном
морозе по меньшей мере от —10 до —15 °С делает протоплазму
морозоустойчивой. Оттепель, особенно в конце зимы, вызывает
быстрое снижение устойчивости растений. После окончания
зимнего покоя способность их к закаливанию и вместе с тем
высокая степень закалки быстро утрачиваются [80].
Жароустойчивость растений означает способность переносить
жару без необратимого повреждения. Жароустойчивость
складывается из способности протоплазмы выдерживать экстремально
высокие температуры и способности избегать повреждений
экранированием и отражением лучей, теплоизоляцией, охлаждением
в результате транспирации.
Жароустойчивость зависит от продолжительности воздействия
тепла, т.е. подчиняется закону доз: более умеренная жара при
большой продолжительности оказывает такое же повреждающее
действие, как и кратковременная сильная жара. Поэтому
жароустойчивость принято характеризовать переносимостью
определенных температур при их получасовом воздействии.
По отношению к жароустойчивости различаются группы
нежаростойких видов растений, которые повреждаются уже при
30—40 °С, жаровыносливых эукариотов, которые переносят
получасовое нагревание до 50—60 °С. Температура выше 60 °С
является непереходимой границей для высокодифференцирован-
ных растительных клеток. Более высокие температуры способны
переносить лишь жароустойчивые прокариоты.
Жароустойчивость — очень специфичное свойство: даже
близко родственные виды одного и того же рода могут заметно
различаться по этому признаку. Наиболее характерные различия
в устойчивости возникли в ходе эволюции и отбора. Так, напри-
44
мер, жаростойкость листьев многих видов в тундре составляет
42 °С, в тайге — 44, а в жарких полупустынях — 47 °С.
Из культурных растений жароустойчивостью обладают
теплолюбивые растения южных широт — сорго, рис, хлопчатник,
клещевина. В период образования генеративных органов
жароустойчивость однолетних растений снижается.
Иногда в качестве критерия жароустойчивости используют
длительность воздействия высокой температуры, при которой
наступает паралич устьиц листьев. Например, у овса, довольно
чувствительного к высоким температурам и подверженного
запалу, паралич устьиц наступает при температуре 38—40 °С через
4—5 ч. У ячменя, характеризующегося более высокой
жароустойчивостью, паралич устьиц отмечен при температуре 38—40 °С
через 25—35 ч, а у проса, отличающегося еще более высокой
жароустойчивостью, паралича устьиц не наблюдается при этой
температуре в течение 48 ч.
Отношение растений к свету. Физиологическое воздействие
света на растения проявляется прямо (через фотосинтез) и
влияет косвенно на рост и развитие.
Скорость фотосинтеза определяется интенсивностью
падающего света, температурой, которая влияет на энзиматические
процессы фиксации СО2, и концентрацией СО2 в тканях.
Рост и развитие растений помимо интенсивности и
спектрального состава света зависят также от продолжительности
светового и темнового периодов. Недостаток света может привести
к голоданию и гибели растения, а избыточная освещенность
нередко оказывается причиной солнечного ожога.
Среди высших растений широко распространен
фотопериодизм, связанный с адаптацией их к сезонным режимам условий
освещения. К фотопериодическим реакциям относятся цветение,
клубнеобразование, формирование репродуктивных органов,
переход в состояние покоя и др.
По реакции на продолжительность дня растения делят на три
основных группы: длинного дня, короткого дня и нейтрального
дня.
Растения длинного дня цветут и плодоносят при
продолжительности дня не менее 12 ч. К ним относятся озимые и яровые
злаки первой группы (пшеница, рожь, ячмень, овес), все
культуры семейства крестоцветные (капуста, редька, горчица и др.), все
маковые, горох, фасоль, чечевица, вика, картофель, сахарная
свекла, лен.
В группу растений короткого дня входят виды, цветение
которых ускоряется при сокращении дневного освещения (менее
12 ч): злаки второй группы (кукуруза, могар, просо, суданская
трава и др.), все тыквенные, соя, клещевина, фасоль, кунжут,
хлопчатник, южные сорта конопли, много сортов табака, хмель,
из овощных — батат, красный перец.
45
Продолжительность вегетационного периода у короткоднев-
ных растений убывает по мере продвижения к югу, а у длинно-
дневных — к северу.
К растениям нейтрального дня относят виды, не обладающие
фотопериодической чувствительностью и зацветающие почти
одновременно при любой длительности дня (конские бобы,
гречиха, подсолнечник, сафлор, нут).
Кроме этих групп, различают растения промежуточные (сте-
нофотопериодические), зацветающие при средней
продолжительности дня; растения короткодлиннодневные, быстро
зацветающие при воздействии на них сначала коротким, а затем длинным
днем (например, скабиоза); растения длиннокороткодневные,
которые быстро зацветают после пребывания их вначале в
условиях длинного, а потом короткого дня.
Фотопердодическая реакция видов и разновидностей
растений связана с их географическим происхождением. Растения
короткого дня происходят из тропических и субтропических
стран. В умеренных широтах преобладают растения длинного
дня.
Каждому растению свойственна определенная амплитуда
световой напряженности. Выделяют три экологические группы
растений по отношению к свету: гелиофиты (облигатные и
факультативные), теневыносливые и теневые (сунофиты). У
теневыносливых растений интенсивность фотосинтеза может достигать
максимума примерно при 50 % полного дневного освещения.
Отношение растений к влагообеспеченности. Растения
извлекают воду из почвы до тех пор, пока сосущая сила корешков может
конкурировать с сосуще^ силой почвы. Поглощение воды
происходит тем интенсивнее, чем больше всасывающая поверхность
корневой системы и чем легче корни и почвенная влага
приходят в соприкосновение друг с другом.
Корни развивают благодаря концентрации клеточного сока
сосущую силу, достаточную для извлечения из почв большей
части связанной воды. Затем сосущая сила почвы резко
возрастает. Для дальнейшего потребления воды корням необходим
приток ее из участков почвы, свободных от корней, или корни
следуют за водой, увеличивая свою активную поверхность.
У влаголюбивых травянистых растений устойчивое завядание
наступает при сосущей силе почвы 0,7—0,8 МПа, у большинства
сельскохозяйственных растений — при 1—2 МПа, а у растений
умеренно сухих местообитаний и древесных пород — при 2—3
МПа. Соответствующую влажность называют влажностью завя-
дания. Ее определяют, фиксируя влажность почвы, при которой
растения устойчиво завядают. Отношение влажности завядания к
максимальной гигроскопичности называют коэффициентом
завещания. Величина его значительно изменяется у различных
растений (табл. 4).
46
4. Коэффициенты завядания различных сельскохозяйственных культур [14]
1,0-1,2
1,2 -1,4
1,4-1,6
Виноград
Маш
Сорго
Сорго
Яблоня
Айва
Суданская трава
Донник
Люцерна
Житняк
Груша
Вишня
Черешня
Слива
Алыча
Лен
Пшеница
Ячмень
Просо
| 1,6-1,8
Подсолнечник
Смородина
Чай
Огурцы
Картофель
Овес
Кукуруза
Гречиха
Соя
Мята перечная
Влажность завядания зависит от плотности почвы. При ее
уплотнении значительно сокращается количество водо- и возду-
хопроводящих пор, в которые могли бы проникать корни
растений. В то же время увеличивается доля мелких неактивных пор,
в которых вода удерживается с давлением более 1,6 МПа. В
интервале плотности 1,50—1,55 г/см3 влажность завядания
увеличивается на 28—30% по сравнению с уплотнением 1,11—
1,44 г/см3.
Оптимальная влажность корнеобитаемого слоя почвы, при
которой достигается максимальная интенсивность роста растений,
изменяется для различных видов в пределах 65—90 % наименьшей
влагоемкости, в частности: 75—90 % — для многолетних трав, 65—
80 — для зерновых, 70—85 % — для овощных культур.
Обобщенные данные по оптимальной влажности для
некоторых культур представлены в таблице 5. Эти данные носят весьма
рекогносцировочный характер, поскольку диапазон оптимальной
влажности зависит от структурного состояния почв, их
гранулометрического состава. Например, нижний оптимальный предел
влажности почвы для озимой и яровой пшениц, кукурузы,
картофеля, зернобобовых культур составляет на тяжелых, средних и
легких почвах соответственно 75, 70 и 65 % НВ, для овощных
культур — 80, 75 и 70% НВ, для многолетних трав — 75, 70 и
60 % НВ.
5.
>100
Оптимум
|
влажности почвы для различных растений [14]
Содержание
100-80
воды в почве, % НВ
| 80-70 | 70-
-60
Рис
Мандарин
Фейхоа
Чай
Мята перечная
Огурцы
Картофель
Гречиха
Горох
Капуста
Клевер
Овес
Кукуруза
Соя
Конопля
Смородина
Сахарная свекла
Люцерна
Пшеница
Рожь
Ячмень
Хлопчатник
Подсолнечник
Виноград
47
При переувлажнении почв нарушается воздушный режим,
накапливаются токсичные продукты анаэробиозиса.
Устойчивость различных растений к переувлажнению или затоплению
водой весьма неодинакова (табл. 6). Некоторые из них
характеризуются весьма высокой приспособленностью к избытку
влаги за счет развития воздухоносных тканей в корнях,
поверхностного развития корневых систем в более
аэрированных слоях почвы и др.
6. Относительная устойчивость растений к затоплению [14]
Неустойчивые
Слабоустойчивые
Устойчивые
Люцерна Кострец Канареечник
Ячмень Хлопчатник тростниковидный
Фасоль Овсяница луговая Овсяница высокая
Клевер ползучий Ежа сборная Рис затопляемый
Клевер земляничный Рис суходольный Лядвенец большой
Донник белый Рожь Груша
Салат-латук Райграс многолетний
Овес Сорго
Картофель Тимофеевка
Томат Лядвенец рогатый
Абрикос Лядвенец узколистный
Персик Пшеница
Пырей
Яблоня
Слива
Длительность выживания растений в условиях затопления
сильно зависит от температуры воды. Если в весенний период
допустимая продолжительность затопления различных видов
многолетних трав (табл. 7) колеблется в пределах 5—25 сут
(для некоторых видов больше), то в летний период она не
должна быть более 20—26 ч. Для зерновых культур летнее
затопление не должно превышать 5—12 часов, для овощных —
5-7 ч.
7. Допустимые сроки весеннего затопления луговых трав
Травы
Допустимая
продолжительность
весеннего затопления, сут
Сумма температур
полой воды, °С
Клевер луговой, овсяница крас- 5—10 20—40
нал, люцерна
48
Продолжение
Травы
Допустимая
продолжительность
весеннего затопления, сут
Сумма температур
полой воды, °С
Тимофеевка, мятлик, клевер 12—17 70—80
гибридный, мышиный горошек
Лисохвост, костер безостый, 18—25 90—100
пырей ползучий
Канареечник, бекмания 30—40 140—160
Растения по-разному реагируют на глубину залегания и
качество грунтовых вод. Их влияние может быть
положительным, когда речь идет о "грунтовом питании" растений
пресными водами, особенно проточными, при оптимальной глубине
их залегания, и наоборот, растения могут угнетаться в
результате заболачивания при близком расположении грунтовых
вод или страдать от избытка солей при повышенной
минерализации.
Уровень грунтовых вод, при котором растения начинают
угнетаться и погибать, называется критическим. В полуаридных и
аридных условиях это происходит в основном из-за высокой их
минерализации. В гумидных условиях, где повышенная
минерализация грунтовых вод встречается редко, негативное влияние их
связано только с заболачиванием.
Критический уровень грунтовых вод зависит от
интенсивности капиллярного поднятия, мощности капиллярной каймы и
минерализации воды.
В пределах капиллярной каймы влажность почвы
уменьшается к верхней се границе. В нижней ее части водой заполнены все
почвенные поры, в средней — мелкие и средние, а в верхней —
только мелкие. Таким образом, в верхней зоне капиллярной
каймы создаются оптимальные условия водно-воздушного
режима для растений, при достаточной влажности сохраняется
хорошая аэрация. Поэтому глубина залегания грунтовых вод будет
оптимальной в том случае, когда верхняя часть капиллярной
каймы находится в зоне массового распространения корней
растений.
Данные оптимальной глубины залегания
слабоминерализованных грунтовых вод для различных растений представлены в
таблице 8. При застойных грунтовых водах, характерных для
пониженных замкнутых элементов рельефа, происходит
накопление токсичных продуктов анаэробиозиса. Особенно
неблагоприятны такие воды для многолетних насаждений — садов и
виноградников. Их преждевременная гибель при уровне залегания
застойной воды на глубине 1,5—2,0 м неизбежна даже при
невысокой степени минерализации.
49
8. Оптимальная глубина залегания пресных грунтовых вол для различных
растений [14]
Растение
Пшеница
Ячмень
Овес
Лен
Кукуруза
Картофель
Хлопчатник
Сахарная свекла
Рожь
Горох
Конопля
Клюква
Брусника
Яблоня
Груша
Глубина залerai шя
воды, см
90-110
90-110
80
80-100
100-120
100-120
100-150
100-110
80-120
70-80
80-100
25-30
30-35
140-200
140-200
1 Растение
1
Слива
Вишня
Грецкий орех
Виноград
Абрикос
Персик
Смородина
Малина
Костер безостый
Люцерна
Райграс пастбищный
Овсяница луговая
Мятлик обыкновенный
Клевер луговой
Люпин
Глубина залегания
воды, см
120—160
120-160
160
110-150
150-200
130-180
80-100
80-100
70
70
80—100
80-100
80-100
80—100
100-120
При проточных грунтовых водах на склонах террас со свободным
грунтовым стоком, в предгорьях плодовые деревья не испытывают
угнетения при расположении корневых систем в зоне капиллярной
каймы благодаря достаточной обеспеченности кислородом..
Растения по-разному переносят грунтовое переувлажнение.
Наиболее устойчивы к нему многолетние травы, которые
располагаются в ряд: донник белый (9—12 дней), люцерна средняя
(10—14), житняк гребенчатый (10—17), костер безостый (24—28),
пырей мелкоцветковый (31—35), тимофеевка луговая и
канареечник тростниковидный (более 40 дней).
При повышенной минерализации грунтовых вод или при
слабой, но со щелочным засолением капиллярная кайма не должна
находиться в зоне основного обитания корней. Данные о
предельно допустимой глубине залегания грунтовых вод для
многолетних насаждений в зависимости от их проточности,
минерализации и химического состава представлены в таблице 9.
9. Предельно допустимая глубина залегания грунтовых вод для плодовых
насаждений в зависимости от проточности и химического состава
по Валькову и Нсговелову [14]
Минерализация
Характер
засоления
Минимально допустимая глубина залегания
грунтовых вод, м
застойных
для яблони,
груши,
абрикоса,
персика,
черешни
для сливы,
вишни,
айвы, яблони
на пара-
дизке
проточных
для яблони,
груши,
абрикоса,
персика, череш-
для сливы,
вишни,
айвы, яблони
на пара-
дизке
Очень
слабая
(< 0,5 г/л)
Преобладают
нейтральные и
нетоксичные
соли
2,0-2,5 1,5-2,0 1,2-1,5
1,0
50
Продолжение
Минерализация
Слабая
(0,5-2,0
Средняя
(2,0-6,0
Сильная
(более
6,0 г/л)
г/л)
г/л)
Характер
засоления
Преобладают
щелочные соли
(более 2 мг экв.
на 1 л)
Преобладают
нетоксичные
соли (сумма
щелочных солей
не более
2 мг экв. на 1 л)
Преобладают
токсичные соли
(сумма
щелочных солей
более 2 мгэкв.
на 1 л)
Количество
нетоксичных
солей равно
или больше
суммы
нейтральных
токсичных
солей
(щелочных солей не
более 2 мг • экв.
на 1 л)
Преобладают
нейтральные
токсичные соли
или сумма
щелочных солей
более 2 мг • экв.
на 1 л
Любой
Минимально допустимая глубина залегания
грунтовых вод, м
застойных
для яблони,
груши,
абрикоса,
персика,
черешни
для сливы,
вишни,
айвы, яблони
на пара-
дизке
проточных
для яблони,
груши,
абрикоса,
персика,
черешни
для сливы,
вишни,
айвы, яблони
на пара-
дизке
3,0-3,5 2,0-2,5 3,0 2,5
2,0-2,5 1,5-2,0 1,2-1,5 1,0
3,0-3,5 2,0-2,5 3,0 2,5
2,5-3,0 2,0 - -
3,0-3,5 2,0-2,5 - -
3,5-4,0 2,5-3,0 - -
В таблице 10 на основе материалов В.Ф.Валькова [14] и
обобщенных им же данных других исследователей показаны относительные
уровни продуктивности многолетних насаждений в зависимости от
глубины залегания грунтовых вод, засоленных нейтральными
солями с минерализацией более 2 г/л и щелочными солями.
В условиях недостаточного увлажнения продуктивность
сельскохозяйственных растений определяется их засухоустойчивос-
51
10. Уровень продуктивности многолетних насаждений в зависимости от глубины
залегания минерализованных грунтовых вод [14]
Уровень грунтовых
вод, м
3J5
3,50
3,25
3,00
2,75
2,50
2,25
2,00
U5
1,50
1,25
1,00
0,75
0,50
Продуктивность (в условных единицах—от 0 до 1)
семечковых,
абрикоса, черешни
1,00
1,00
0,98
0,97
0,90
0,80
0,68
0,53
0,38
0,18
0,10
0,10
—
—
сливы, вишни,
яблони на парадизке
—
—
—
1,00
1,00
0,95
0,88
0,80
0,68
0,55
0,35
0,10
0,10
—
виноградной лозы
—
—
—
—
1,00
1,00
0,96
0,90
0,84
0,78
0,73
0,70
0,25
0,10
тъю, т.е. способностью переносить значительное обезвоживание
клеток, тканей и органов.
Растения ^подвергаются водному стрессу как в результате
дефицита влаги в почве (почвенная засуха), так и из-за усиления
транспирации в ответ на высокую температуру и низкую
влажность воздуха (атмосферная засуха). Почвенная засуха обычно
нарастает постепенно, и растения отчасти успевают
приспособиться к ней, атмосферная засуха наступает внезапно, ее
действие приводит к запалу или захвату растений.
Под действием засухи снижается всхожесть семян,
уменьшается рост зародышевых корней, задерживается формирование
вторичной корневой системы, закрываются устьица, листья
вянут и скручиваются, ускоряется их старение, сильно
сокращается КПД фотосинтеза и т. д.
Как комплексное свойство засухоустойчивость зависит от
способностей растений избегать высыхания и устойчивости к
высыханию. Избегать высыхания помогают все механизмы, с
помощью которых растению удается при сухости воздуха и
почвы сохранять как можно дольше хорошее состояние воды в
тканях. Это достигается в той или иной мере более
эффективным поглощением воды из почвы путем повышения сосущей
силы и развития корневой системы, уменьшением потери воды
благодаря своевременному закрытию устьиц, эффективной
защите от кутикулярной транспирации и уменьшению транспирирую-
щих поверхностей, запасанием воды и повышением способности
проводить воду.
Устойчивость к высыханию — это видоспецифическое и
способное к адаптивному изменению свойство протоплазмы
переносить сильное обезвоживание.
Засуха бывает иногда такой сильной, что растения уже не в
52
состоянии извлекать воду из почвы. Засухоустойчивость
растений при полном прекращении водоснабжения называется
выносливостью. Это мера специфической способности данного
ввда растения сохранять запасы воды в своих побегах.
Существуют различные классификации растений по их
отношению к водному режиму. Выделяют следующие основные
экологические типы растений: гидрофиты, ^гигрофиты, мезофиты,
ксерофиты. Большинство используемых в сельском хозяйстве
растений — мезофиты pi значительно реже — ксерофиты. Среди
культурных форм типичных ксерофитов практически нет, они
представлены дикорастущими видами.
В определенной мере засухоустойчивость растений может
характеризоваться коэффициентом транспирации,. т.е. количеством
воды в граммах, которое расходуется на синтез 1 г сухого
вещества. Величина его в значительной мере зависит от условий
местообитания (водно-физических свойств почвы,
обеспеченности питательными веществами и др.) и сомкнутости фитоценоза.
Тем не менее этот коэффициент весьма специфичен для
различных культур и позволяет судить, насколько продуктивно
расходуется влага растениями (табл. 11).
11. Средний расход воды на образование 1 г сухого вещества, г [94]
Растения |_
Пшеница
Ячмень
Рожь
Овес
Рис
Горох
Кукуруза
Просо
Сорго
Картофель
Гречиха
Подсолнечник
Лен
Фасоль
Сахарная свекла
Расход
540
520
630
580
680
778
370
300
322
640
578
600
905
700
397
|| Растения |
Люцерна
Костер безостый
Клевер луговой
Конские бобы
Арбуз
Хлопчатник
Амарант
Портулак
Дуб
Береза
Бук
Сосна
Лиственница
Ель
Расход
840
1016
640
776
580
570
300
280
340
320
170
300
260
230
Коэффициент водопотребления сельскохозяйственных
культур — количество воды (м3), расходуемое на испарение с
поверхности почвы и транспирацию для образования 1 т сухой
биомассы, — менее специфичен для конкретных растений и
характеризует эффективность использования влаги агроценозом. Он
сильнее зависит от природных и агротехнических факторов, чем
коэффициент транспирации, резко возрастая в годы с
недостаточным количеством осадков. Снижение коэффициента
водопотребления достигается сокращением непроизводительного
расхода влаги путем совершенствования технологий возделывания
сельскохозяйственных культур.
53
Коэффициент водопотребления имеет важное значение при
расчете уровня возможной урожайности. В таблице 12
представлены наиболее характерные коэффициенты водопотребления
основных полевых культур. Эти данные необходимо уточнять на
ближайших опытных станциях и в научно-исследовательских
учреждениях.
12. Коэффициенты водопотребления сельскохозяйственных культур для районов
европейской части Нечерноземной зоны России, м /т сухой биомассы [65]
Культура
Озимая пшеница
Озимая рожь
Яровая пшеница
Ячмень
Овес
Кукуруза (зеленая масса)
Картофель
Свекла
Лен
Многолетние травы
(сено)
Многолетние травы
(пастбища)
влажные
375-450
400-425
350-400
375-425
435-480
174-250
167-300
240-300
240-250
500-550
125-140
Условия увлажнения юда
1 средние |
450-500
425-450
400-465
435-500
500-550
250-350
450-500
310-350
300-310
600-650
150-165
засушливые
500-525
450-550
435-500
470-530
530-590
350-406
550-659
350-400
370-380
700-750
175-190
Для деревьев важным условием засухоустойчивости является
способность подавать воду в верхние части кроны.
Засухоустойчивость плодовых деревьев увеличивается в ряду: груша, яблоня,
слива, персик.
Требования растений к физическим условиям почв, их
сложению и структурному состоянию. Проявление этих условий в
значительной мере зависит от гумусового состояния почв,
гранулометрического и минералогического составов, мощности
пахотного слоя, степени окультуренности. Количественно измерить
отношение различных культур к этим условиям не всегда
возможно. Однако для качественной оценки их влияния на
продуктивность растений имеющегося практического опыта в
большинстве случаев достаточно.
Традиционно при оценке требований культур к физическим
условиям почв основное внимание уделялось отношению их к
гранулометрическому составу. Долгое время он использовался в
качестве интегральной характеристики физических свойств почв.
Большинство растений отличает экологическая
приуроченность к определенным категориям почв, а для некоторых она
весьма специфична. Например, наряду с псаммофитами,
приуроченными к песчаным местообитаниям (житняк сибирский, ку-
марчик песчаный, саксаул, овес песчаный, сосна и др.),
существует группа растений, которые не выносят песчаных почв
(кукуруза, слива, вишня, ель, дуб и др.). В целом об отношении
54
растении к гранулометрическому составу почв можно судить по
таблице 13, составленной В.Ф.Вальковым [14]. Следует, однако,
иметь в виду, что в различных природных зонах отношение
растений к гранулометрическому составу сильно изменяется в
зависимости от условий увлажнения и теплообеспеченности, как
будет показано далее.
13. Отношение растений к гранулометрическому составу почв [14]
песчаные и супесчаные
Озимая рожь
Яровая рожь
Картофель
Маниок
Арахис
Арбуз
Дыня
1 ыква
Сераделла
Эспарцет
Черешня
Оливки
Люцерна желтая
Житняк сибирский
Овес песчаный
Кумарчик песчаный
Прутняк
Тамарикс
Песчаная акация
Сосна
Растения, предпочитающие почвы
средне- и
легкое углинистые
Сорго
Овес
Просо
Рожь
Гречиха
Ячмень
Соя
Подсолнечник
Кунжут
Клещевина
Фасоль
Горох
Томат
Картофель
Ямс
Маниок
Батат
Черешня
Яблоня
Груша
Чай
Оливки
Виноград
Грецкий орех
Лавр
Мандарин
Лимон
Айва
Инжир
Табак
Кедр
Дуб
Клен
структурные
тяжелое угли) шетые
и глинистые
Пшеница
Ячмень
Кукуруза
Рожь
Соя
Подсолнечник
Кориандр
Клещевина
Нут
Фасоль
Лен
Сахарная свекла
Сахарный
тростник
Конопля
Хлопчатник
Вика
Клевер
Слива
Абрикос
Вишня
Грецкий орех
Гранат
хурма
Фейхоа
Лиственница
Клен
Ясень
малоструктурные и
слитые
тяжелосуглинистые и глинистые
Рис
Кукуруза
Сахарный
тростник
Люцерна
синсгибридная
Фундук
Слива
Вишня
Гранат
лурма
Фейхоа
Пырей
Донник
Ель
Дуб
Дикая яблоня
Дикая груша
Особенно важно учитывать гранулометрический состав почв
при выборе участков под многолетние насаждения, так как
ошибки, допущенные при закладке садов и виноградников,
обнаруживаются слишком поздно и чреваты значительными
затратами труда и средств. Оптимальное содержание физической
глины для плодовых насаждений изменяется в пределах 30—65 %
[112, 87].
Для виноградников наиболее высокий уровень плодородия
имеют почвы с содержанием физической глины 25—30 %.
55
При оценке требования культур к гранулометрическому
составу почв особо учитывают их отношение к скелетности, т.е.
наличию механических элементов размером более 1 мм.
В небольшом количестве скелетные включения индифферентны
или положительно влияют на урожайность некоторых культур.
Например, известны факты более высокой урожайности
виноградников (на 10—20 %) на слабоскелетных разновидностях перегнойно-
карбонатных почв по сравнению с мелкоземистыми без скелетных
включений [14]. Повышение скелетности почв приводит к
снижению урожайности всех культур, хотя у виноградников оно
происходит более постепенно (табл. 14). В последние годы появилась
довольно обширная информация, характеризующая требования
растений к сложению почвы (плотности и пористости).
14. Плодородие скелетных почв Крыма [87]
Группа почв по
скелетности
Мелкоземистые
Слабохрящеватые
Среднехрящеватые
Сильнохрящеватые
Хрящевато-щебенчатые
Щебнистые
Щебнисто- каменистые
Каменистые
Скелетные
Количество
скелета, %
<10
10-30
30-50
>50
10-30
30-50
50-70
70-90
>90
Зерновые
100
100-90
90-70
70-50
90-70
70-50
50-30
0-30
0
Плодородие, %
Г Сады
100
100
100-70
70-50
100
70-50
50-30
0-30
0
Виноградники
100
100
100
100-70
100
100-70
70-50
20-50
20
Полевые культуры проявляют различное отношение к
плотности почвы (табл. 15). Для большинства культур сплошного
сева эти значения находятся в пределах 1,1—1,3 г/см3, для
пропашных—в пределах 1,0—1,2 г/см3, что соответствует 55—60%
общей порозности. Некоторые культуры, например хлопчатник,
люцерна, люпин, хорошо развиваются при более высоких
значениях плотности пахотного слоя. Особо выделяется рис, для
нормального роста и развития которого необходима высокая
уплотненность верхнего слоя.
15. Оптимальная плотность пахотного слоя различных почв для некоторых
полевых культур [10]
Почвы
Дерново-подзолистые
Гранулометрический
состав почв
Тяжело- и средне-
суглинистые
Легкосуглинистые
и супесчаные
Культуры
Зерновые
Кукуруза
Картофель
Зерновые
колосовые
Кукуруза
Оптимальная плотность,
г/см
среднее
значение
интервал
1,29 1,10-1,40
1,15 1,10-1,20
1,11 1,10-1,20
1,27 1,25-1,35
1,22 1,10-1,45
56
Продолжение
Почвы
Черноземы
лесостепи и серые
лесные почвы
Черноземы
степи и
каштановые почвы
Сероземы
Гранулометрический
состав почв
Тяжело- и средне-
суглинистые
Легкосуглинистые
Тяжело- и
легкосуглинистые
Культуры
Зерновые
колосовые
Сахарная свекла
Зерновые
колосовые
Зерновые
культуры
Кукуруза
Хлопчатник
Оптимальная плотность,
г/см
среднее
значение
1,21
1,14
1,23
1,19
1,19
1*26
интервал
1,05-1,30
1,00-1,26
1,10-1,40
1,05-1,30
1,05-1,30
1,20-1,40
Проникновение корней большинства растений в уплотненные
горизонты с объемной массой 1,4—1,6 г/см3 затруднено, их
развитие угнетается, при более высоких значениях плотности рост
корневой системы невозможен.
Для плодовых насаждений имеет важное значение плотность
всего корнеобитаемого слоя до 1,5—2,0 м (табл. 16).
16. Реакция плодовых культур на степень уплотнения (г/см3) суглинистых и
глинистых почв для горизонтов различной мощности [14]
Реакция
деревьев
Долговечны,
обильно
плодоносят
Растут и
плодоносят
удовлетворительно
Растут
удовлетворительно,
но только на
дренированных плоских
склонах
крутизной не
менее 3—10°
Резко
угнетены и не
плодоносят
Мощность
горизонта
почвы, см
20-80
80-150
150-200
20-80
80-150
150-200
20-80
80-150
150-200
20-80
80-150
150-200
Черешня,
абрикос
<1,45
<1,45
<1,50
<1,45
<1,48
<1,50
<1,45
<1,48
1,50-1,55
<1,50
<1,55
<1,60
Культура
Яблоня
<1,50
<1,50
<1,50
<1,50
<1,55
1,55-L75
< 1,5(5
1,55-1,60
Не имеет
значения
<1,60
<1,65
<1,70
Слива,
вишня
<1,50
<1,50
<1,50
<1,55
1,60-1,70
1,60-L75
<1,5$
Не имеет
значения
<1,70
<1,70
Примечание
Глубокое
уплотнение не
имеет
значения для сливы
на
дренированных почвах
—
Только для
районов
достаточного
увлажнения
В степных
районах
уплотненные
почвы
недопустимо
использовать
под сады
57
По устойчивости к уплотнению почвы плодовые деревья
располагаются в следующем порядке: черешня, абрикос, груша,
яблоня, слива, вишня.
Максимальная продуктивность всех плодовых пород на
тяжелых почвах наблюдается при плотности менее 1,35 г/см,
на легких — 1,40 г/см . В результате изучения многолетней
урожайности плодовых деревьев на почвах Северного Кавказа
с различным уплотнением В.Ф.Вальковым [14] установлена
взаимосвязь этих показателей (табл. 17). Подобные сведения
получены и для виноградников. При уплотнении активной
корнеобитаемой толщи до 1,35 г/см и соответственно пороз-
ности выше 50 % уровень плодородия почв для культуры
винограда остается высоким. Но уже при плотности 1,5 г/см
и порозности 45—50 % урожайность снижается в два раза, а
при плотности более 1,7 г/см виноград гибнет. Уплотнение
почвы отрицательно сказывается на накоплении сахара в
ягодах и способствует росту кислотности. Поэтому перед
посадкой садов и виноградников проводят мелиоративные
обработки почвы, в особенности плантаж.
17. Уровень плодородия почв для многолетних насаждений при различной
степени уплотнения корнсобитаемого слоя (25—150 см)
Сложение профиля
Очень рыхлое
Рыхлое
Слабоуплотненнос
Уплотненное
Сильноуплотненное
Очень плотное
Плотность, г/м3
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
1,45
1,50
1,55
1.60
1,65
>1,70
Уровень
плодородия (в условных единицах—
от 0 до 1)
Плодовые
семечковые
1,00
1,00
1,00
1,00
0,95
0,78
0,65
0,48
0,39
0,28
0,20
0,00
1 косточковые
1,00
1,00
1,00
1,00
0,92
0,73
0,56
0,43
0,35
0,21
0,17
0,00
Виноградники
—
1,00
1,00
1,00
1,00
0,90
0,70
0,50
0,30
0,10
0,05
0,00
Реакция растений на ограничение мощности корнеобитаемого
слоя в связи с близким залеганием плотных пород*
Распространение корней в почвогрунтах зависит от биологических
особенностей растений и свойств грунтов. Для каждого растения
характерна определенная оптимальная мощность почвогрунта,
удовлетворяющая требованиям наивысшей биологической продуктивности
посевов (табл. 18).
С уменьшением мощности слоя продуктивность снижается.
Особо важное значение приобретает оценка мощности рыхлого
слоя при закладке многолетних насаждений с учетом климати-
58
ческих условий. Плодовые насаждения в степных условиях на
черноземах используют мощность почвогрунта от 2 до 3 м. Во
влажных условиях на серых лесных почвах для садов достаточна
мощность корнеобитаемого слоя около 60—100 см при
оптимальном режиме питания растений. В таблице 19 показана
степень снижения продуктивности садовых культур и
виноградников в этих условиях в зависимости от глубины подстилания
плотными породами.
18. Мощность почвогрунта, обеспечивающая наивысший урожай растений [10]
Растения
Мощность слоя, см
Растения
Мощность слоя, см
Пшеница
Рожь
Овес
Люцерна
Лук
Дыня
Тыква
Кабачки
Патиссоны
Арбуз
Гречиха
Просо
Сорго
Сахарная свекла
Кукуруза
Картофель
140
120
90
240
65
100
140
95
95
130
80
120
150
200
150
70
Конопля
Подсолнечник
Фасоль
Сладкий перец
Огурец
Томат
Земляника
Клюква
Смородина
Малина
Лавр
Виноград
Слива
Яблоня
Мандарин
Грецкий орех
Чай
100
170
50
40
60
100
55
30
65
ПО
80
200
150
250
50
170
50
19. Оценка уровня плодородия почв для многолетних насаждений при различной
глубине подстилания плотными породами [14]
Уровень
увлажнения почв
Мощность
почвы и
подпочвы,
см
Уровень плодородия (в условных единицах—от 0 до 1)
Плодовые
семечковые | косточковые
Виноградники
технические | столовые
Почвы
умеренно влажных
условий с
коэффициентом
увлажнения 0,6—1,0
Почвы влажных
условий с
коэффициентом
увлажнения более
1,0 без
застойной верховодки
>260
240
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
>110
100
90
80
70
60
50
1,00
1,00
0,99
0,98
0,93
0,88
0,82
0,73
0,65
0,53
0,36
0,15
0,10
1,00
1,00
0,98
0,95
0,90
0,85
0,75
1,00
1,00
1,00
1,00
0,99
0,98
0,93
0,82
0,73
0,65
0,53
0,36
0,10
1,00
1,00
1,00
0,98
0,95
0,90
0,85
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
0,98
0,96
0,90
0,87
0,80
0,50
0,10
0,10
1,00
1,00
1,00
1,00
0,98
0,96
0,90
0,88
0,84
0,77
0,40
0,10
0,10
59
Продолжение
Уровень
увлажнения почв
Мощность
почвы и
подпочвы,
см
Уровень плодородия (в условных единицах—от 0 до 1)
Плодовые
семечковые | косточковые
Виноградники
технические | столовые
40 0,60 0,75 - -
30 0,30 0,40 - -
20 0,10 0,15 - -
Потребность растений в элементах питания и характер их
потребления. Накоплен большой фактический материал о
потреблении минеральных веществ сельскохозяйственными
растениями. Разные их виды, произрастая на одной и той же почве,
поглощают из нее минеральные вещества в различных
соотношениях. Требования растений к минеральному питанию
предопределены их генотипическими особенностями. Тип элементного
химического состава растительности был заложен на ранних
этапах формирования и сложился при освоении ею различных
геохимических ниш [51]. Это находит отражение в химическом
составе растений различных семейств (табл. 20).
20. Содержание макро- и микроэлементов в растениях, мг/кг сухой массы [51]
Семейство растений
Злаки
Бобовые
Лебедовые
Крестоцветные
Сложноцветные
Гречишные
Семейство растений
Злаки
Бобовые
Лебедовые
Крестоцветные
Сложноцветные
Гречишные
N
15990
33560
18530
25070
16100
17800
s 1
1700
1610
10250
2950
1900
1250
1 Р 1
2040
3520
3200
3770
2200
2720
С1 | Fe
3920 720
3840 700
29550 220
7660 179
6300 466
- 234
* |
18100
21930
25380
22380
13200
18320
| Мп
49
50
96
59
75
132
Na
1720
2750
35270
7360
5600
4200
1 Zn |
20,6
25,8
26,3
19,0
28,7
63,0
| Са
3650
1386С
14080
16100
8500
13150
Си |
5,4
7,6
8,5
\6л
5,^
1
в
6л8
22,3
35,7
23,9
22,4
27,3
Mg |
1630
2870
7320
2350
2450
5300
Si
10930
4460
4900
2900
2200
6500
Продолжение
| Мо
0,91
1,32
0,85
1,16
1Д2
0,91
| Со
0,27
0,33
0,33
0,32
0,45
0,56
Различия между ними весьма существенны. Злаковые
растения гораздо богаче других кремнием, но беднее кальцием,
натрием, молибденом и бором. Семейству крестоцветные свойственно
повышенное количество натрия, хлора, серы, бора, магния. В
бобовых много азота и молибдена, в гречишных — марганца,
цинка и кобальта.
Эти различия усиливаются разнообразием химического
состава отдельных родов и видов растений в связи с их
приспособлением в процессе эволюции к определенным условиям питания. В
фитомассе растений обнаруживаются практически все известные
60
химические элементы, показано участие 27 из них в
метаболических процессах, 15 признаны необходимыми для нормального
роста и развития растений (С, О, Н, N, Р, К, Са, Mg, Fe, S, Си,
В, Mn, Zn, Mo).
Значительное влияние на химический состав растений,
помимо генетического фактора, оказывают экологические условия.
Избыток тех или иных химических элементов в окружающей
среде сказывается на химическом составе растений, но очень по-
разному. Одни из них способны накапливать минеральные
элементы в больших количествах, другие повышенных
концентраций не переносят.
Содержание минеральных веществ в растениях зависит от
почвенно-климатических условий, агротехники, удобрений.
Интенсивность усвоения минеральных элементов имеет
периодичность и может различаться по фазам роста и развития в
несколько раз. Например, ячмень потребляет минеральные
элементы в основном в период от кущения до выхода в трубку, у
пшеницы период потребления несколько более растянут, у
свеклы максимальное потребление в середине вегетации, у проса —
перед выметыванием, у плодовых деревьев наблюдается два
периода интенсивного усвоения элементов питания: рано весной
(распускание цветковых почек, цветение, образование листового
аппарата) и осенью, после затухания роста и съема плодов, что
связано с осенним ростом корней и закладкой плодовых почек.
Возможности потребления минеральных элементов
растениями из почвы связаны с особенностями развития корневых
систем, способностью извлекать питательные вещества из
труднодоступных форм. Последний признак, помимо зависимости от
мощности корневой системы, зависит от специфической ее
способности непосредственно воздействовать на почвы корневыми
выделениями. Идентификация растений по этой способности не
получила развития, тем не менее эмпирическая ее оценка
практикуется. Известна, в частности, повышенная усваивающая
способность корней гречихи, горчицы, люпина, донника,
подсолнечника по сравнению с зерновыми колосовыми, тем более
льном, коноплей и т.д.
Количественные оценки развития корневых систем растений
в определенной мере отражают их отношение к плодородию
почвы. Например, корневая система у овса сильнее, чем у
ячменя, у озимой ржи сильнее, чем у озимой пшеницы.
Соответственно пшеница более требовательна к плодородию почвы, чем
рожь, а ячмень требовательнее овса. Разумеется, эта связь сильно
корректируется рядом других факторов.
Отношение растений к реакции почвы. Реакция почвы влияет
на рост растений непосредственно и через снабжение
питательными веществами. При рН меньше 3 и больше 9 протоплазма
клеток в корнях большинства листостебельных растений повреж-
61
дается. Кроме того, избыток А13+ в сильнокислых почвах и
боратов в щелочных оказывает на корни токсическое действие.
21. Интервал рН почвы, благоприятный для роста различных растений
Растение [_
Люцерна
Сахарная свекла
Конопля
Капуста
Огурцы
Лук
Ячмень
Пшеница озимая
Пшеница яровая
Кукуруза
Соя
Горох
Кормовые бобы
Фасоль
Клевер
Салат
РН
7,2-8,0
7,0-7,5
6,7-7,4
7,0-7,4
6,4-7,5
6,4-7,5
6,0-7,5
6,3-7,5
6,0-7,3
6,0—7,5
6,5-7,5
6,5-70
6,0-7,0
6,4-7,1
6,0-7Д)
6,0 -1,0
1 Растение |
Подсолнечник
Хлопчатник
Просо
Рожь
Овес
Гречиха
Редис
Морковь
Томат
Лен
КартоцЬель
Чайный куст
Люпин
Брюква
Тимофеевка
РН
6,0-6,8
6,5-7,3
5,5-7,5
5,0-7,7
5,0-7,5
4,7-7,5
5,0-7,3
5,6-7,0
5,0-8,0
5,5-6,5
4,5-6,3
4,0-5,0
4,6-6,0
4,8-5,5
4,5-7,6
Различные растения имеют неодинаковый интервал рН,
благоприятный для их роста и развития (табл. 21), и обладают
разной чувствительностью к отклонению реакции от
оптимальной. В этом отношении они разделяются на несколько групп:
1. Наиболее чувствительны к кислотности хлопчатник,
люцерна, эспарцет, сахарная, столовая и кормовая свекла, конопля,
капуста. Они хорошо растут только при нейтральной или
слабощелочной реакции (рН 7—8) и очень сильно отзываются на
внесение извести даже на слабокислых почвах.
2. Чувствительны к повышенной кислотности ячмень, яровая
и озимая пшеница, кукуруза, соя, фасоль, горох, кормовые бобы,
клевер, подсолнечник, огурцы, лук, салат. Они лучше растут при
слабокислой или нейтральной реакции (рН 6—7) и хорошо
отзываются на известкование не только сильнокислых, но и средне-
кислых почв. На известкованных почвах урожайность этих
культур значительно повышается, резко уменьшается» выпадение
озимой пшеницы и клевера при перезимовке.
3. Слабочувствительны к повышенной кислотности рожь,
овес, просо, гречиха, тимофеевка, томат, редис, морковь. Эти
культуры могут удовлетворительно расти в широком интервале
рН, при кислой и слабощелочной реакции (рН 4,5—7,5), но
наиболее благоприятна для их роста слабокислая реакция
(рН 5,5—6,0). На сильно- и среднекислых почвах они
положительно реагируют на известкование полными нормами, что
объясняется не только снижением кислотности, но и усилением
мобилизации питательных веществ и улучшением питания
растений азотом и зольными элементами.
4. Лен и картофель нуждаются в известковании только на
62
сильнокислых почвах. Картофель малочувствителен к кислой
реакции и хорошо растет на кислых почвах. Для льна характерен
узкий интервал оптимальной реакции. Он чувствителен и к
повышенной кислотности почвы, и к щелочной реакции. Наиболее
благоприятны для его роста слабокислые почвы (рН 5,5—6,0).
При внесении высоких норм извести и доведении реакции
среды до нейтральной урожай картофеля и льна и особенно его
качество могут снижаться, картофель сильно поражается
паршой, а лен — бактериозом. Отрицательное влияние повышенных
норм извести на эти культуры объясняется не столько
нейтрализацией кислотности, сколько уменьшением количества
усвояемых соединений бора в почве, а также избыточной
концентрацией ионов кальция в почвенном растворе, в результате чего
затрудняется поступление в растения других катионов, в
частности магния и калия.
5. Люпин синий и желтый, сераделла, чайный куст лучше
растут на кислых почвах (рН 4,5—5,0) и плохо — при щелочной
и даже нейтральной реакции. Эти культуры чувствительны к
избытку водорастворимого кальция в почве, особенно в начале
роста, поэтому отрицательно реагируют на повышенные нормы
извести. Однако при внесении пониженных норм известковых
удобрений, содержащих магний, снижения урожая этих культур
не наблюдается.
По чувствительности к кислотности и отзывчивости на
известкование различаются не только разные
сельскохозяйственные растения, но и различные их сорта (особенно ячменя,
яровой пшеницы, кукурузы, гороха, клевера, люцерны).
Зоны оптимальных значений рН в значительной мере
изменяются в зависимости от гранулометрического состава почв,
содержания гумуса.
Характеризуя отношение плодовых культур к реакции среды,
следует отмстить, что на кислых почвах при рН ниже 5 для
семечковых и ниже 6 для косточковых пород необходимо
известкование. Абрикос не выносит кислой реакции, но
малочувствителен к щелочной реакции глубоких горизонтов. Груша и
яблоня, хорошо развиваясь на слабокислых почвах, совершенно не
выносят повышенной щелочности даже в глубоких горизонтах.
Оценка реакции среды для плодовых насаждений может быть
следующей: при рН 3,5—4,5 почвы пригодны под плодовые
насаждения только после известкования; 4,5—6,0 — пригодны под
плодовые насаждения, желательно известкование для
косточковых пород; 6,0—8,0 — пригодны под сады без мелиорации; 8,0—
8,5 — пригодны для косточковых и удовлетворительны для
семечковых пород; более 8,5 — под сады непригодны.
Оптимизация реакции почв имеет особую экологическую
значимость для районов с радионуклидным загрязнением.
Изменение реакции дерново-подзолистых почв от среднекислой до оп-
63
тимальной снижает поступление радионуклидов стронция-90 и
цезия-137 в зерновые культуры в 2—3 раза, а в сено многолетних
трав в 3—5 раз.
Чувствительность растений к повышенному содержанию
подвижных алюминия и марганца. Повышенное количество
подвижного алюминия в почве приводит к нарушению у растений
обмена веществ, формирования генеративных органов и
оплодотворения. Растворимый алюминий тормозит развитие корневых
систем. Особую проблему представляет наличие его в
подпахотном слое почвы, повышенную кислотность которого нельзя
устранить известкованием.
По чувствительности к повышенному содержанию
подвижного алюминия Н.САвдонин [1] выделяет четыре группы растений:
высокоустойчивые — тимофеевка луговая и овес; среднестой-
кие — люпин, кукуруза, просо, чумиза; повышенно
чувствительные — горох, репа, фасоль, гречиха, ячмень, пшеница яровая,
лен, турнепс; высокочувствительные — клевер луговой, свекла
столовая и сахарная, люцерна, озимая пшеница. Этим автором
установлены критические пределы содержания алюминия в
почве для ряда культур (табл. 22).
22. Критические пределы содержания алюминия в почве
для сельскохозяйственных культур [1]
Кулы ура
Количество алюминия (мг/100 г почвы), ашжающее
урожай на
25-50 % 50-100 %
Овес 11-14 15-18
Кукуруза 7—8 8—10
Ячмень 7—8 8—10
Пшеница яровая 8—10 10—12
Лен-долгунец 8—10 10—12
В кислых и переувлажненных почвах растения могут страдать
от повышенного содержания подвижного марганца, негативно
влияющего на углеводный, фосфорный и белковый обмен,
развитие генеративных органов.
Вызываемая марганцем токсичность — явление более редкое,
чем вызываемая алюминием, поскольку растения могут
выдерживать гораздо более высокие концентрации растворимого
марганца. Для проявления угнетающего действия марганца
необходимо сочетание низких значений рН и восстановительных
условий в почве. Отравление марганцем сказывается на надземных
органах растений сильнее, чем на корнях.
По восприимчивости к действию подвижного марганца
сельскохозяйственные растения делят на четыре группы [1]: очень
высокоустойчивые — тимофеевка луговая; высокоустойчивые —
овес, чумиза, просо, кукуруза, люпин, турнепс; чувствитель-
64
ные — горох, гречиха, фасоль, репа, яровая пшеница, ячмень,
свекла столовая; высокочувствительные — люцерна, клевер
луговой, лен, озимые пшеница и рожь.
Солеустойчивость растений. Под солеустойчивостъю понимают
устойчивость растений к избыточной концентрации солей в
почвенном растворе, которые повышают его осмотическое
давление, затрудняя тем самым поступление воды в растение, и
оказывают в той или иной мере токсическое действие на
протоплазму. В результате нарушаются процессы ассимиляции, дыхания,
минерального питания.
При агроэкологической оценке растений солеустойчивость
рассматривается в двух аспектах: биологическом и
агрономическом. Биологическая солеустойчивость — способность растений
осуществлять полный цикл индивидуального развития в
условиях засоления почвы, нередко с пониженной интенсивностью
накопления органического вещества при сохранении
воспроизводительной способности. Агрономическая солеустойчивость —
способность растений осуществлять полный цикл развития на
засоленной почве и давать удовлетворительную продукцию.
Чаще биологическую солеустойчивость называют солевыносли-
востью, а агрономическую — собственно солеустойчивостью.
Существует немало классификаций растений по солеустойчи-
вости. В таблице 23 представлена обобщенная группировка
растений по этому признаку.
23. Относительная солеустойчивость растений [82]
Неустойчивые
Среднеустойчивые
Устойчивые
Фасоль
Клевер ползучий
Лисохвост
Клевер гибридный
Клевер луговой
Кровохлебка
Полевые культуры
Рожь
Пшеница
Овес
Сорго
Соя
Конские бобы
Кукуруза
Рис затопляемый
Лен
Подсолнечник
Кормовые травы
Донник белый
Донник желтый
Райграс многолетний
Канареечник клубненосный
Волоснец безостый
Клевер земляничный
Суданская трава
Донник белый однолетний
Люцерна
Ежа сборная
Овсяница луговая
Канареечник тростниковый
Ячмень
Сахарная свекла
Рапс
Хлопчатник
Бескильница
Бермудская трава
Пырей высокий
Волоснец канадский
Пырей американский
Овсяница высокая
Лядвенец рогатый
65
Продолжение
Неустойчивые
Редис
Сельдерей
Груша
Яблоня
Апельсин
Грейпфрут
Слива
Миндаль
Абрикос
Персик
Земляника
Лимон
Авокадо
Калина
Роза
Фейхоа
| Срсднеустойчивые
Лядвенец большой
Кострец безостый
Райграс высокий
Овощные культуры
Томат
Капуста спаржевая
Капуста кочанная
Капуста цветная
Салат латук
Кукуруза сахарная
Картофель
Батат
Перец
Морковь
Лук
Горох
Тыква
Огурцы
J Устойчивые
Свекла столовая
Капуста листовая
Спаржа
Шпинат
Плодовые и ягодные
Гранат
Инжир
Оливковое дерево
Виноград
Кустарники
Туя восточная
Можжевельник
Лантана
Финиковая пальма
Олеандр
Лисохвост бутылочный
Влияние засоления почв на растения проявляется по-разному
в зависимости от увлажнения, температурных условий,
физических свойств почвы, обеспеченности элементами питания. В
холодном климате растения переносят более высокие
концентрации солей, чем в жарком. На тяжелых почвах они меньше
страдают от засоления, чем на легких. Повышает солеустойчивость
высокое содержание гумуса. Уже этот неполный перечень
факторов исключает возможность создания единой группировки
растений по солеустойчивости, а тем более шкалы.
Разработка шкал солеустойчивости растений возможна лишь в
региональном плане применительно к определенному типу
засоления в конкретных экологических условиях. Широкой
известностью пользуется шкала Н.В.Орловского, предложенная для
лесостепной зоны Западной Сибири (содово-смешанное
засоление). Для степной зоны Северного Казахстана и Западной Сиби-
66
ри (хлоридно-сульфатное засоление) разработана шкала солеу-
стойчивости [70], представленная в таблице 24.
24. Шкала солсустойчивости сельскохозяйственных культур в условиях
хлоридно-сульфатного засоления почвы
Культура
Горчица
Ячмень
Просо зерновое
Просо кормовое
Пшеница
Могар
Овес
Сорго
Суданская трава
Пырей бес корневищный
Донник
Волоснец ситниковый
Волоснец сибирский
Люцерна
Житняк
Костер
Содержание токсичны»
40
О
м
солей (в %) в слое
см, соответствующее степени снижения
25 % |
днолетние
0,37
0,32
0,24
0,31
0,29
0,27
0,27
0,22
0,20
ноголетние
0,40
0,37
0,41
0,36
0,37
0,34
0,34
50 % |
0,75
0,57
0,45
0,46
0,45
0,45
0,45
0,37
0,35
0,74
0,67
0,63
0,66
0,60
0,57
0,39
почвы 0—
урожая на
75 %
0,92
0,77
0,73
0,68
0,69
0,69
0,62
0,59
0,48
1,10
0,98
0,90
0,91
0,90
0,94
0,68
Определение предельного содержания солей в почвах, при
котором возможно выращивание садов, осуществляется для
более глубоких горизонтов с учетом мощности корнеобитаемого
слоя. Для разных культур критическая глубина залегания
солевых горизонтов неодинакова.
Для плодовых культур предложено определять предел солеу-
стойчивости таким количеством солей, которое позволяет
собирать 50% урожая в сравнении с незасоленными почвами [49].
Данные о солсустойчивости некоторых плодовых культур
приведены в таблицах 25—27.
25. Уровень плодородия почв (в условных единицах — от 0 до 1)
под многолетними насаждениями в зависимости от глубины залегания вредных
солей повышенных концентраций [14]
Глубина
залегания солея,
см
Плодовые
семечковые
косточковые
Виноградники
технические
красные | белые
столовые
275
250
200
175
150
125
100
1,00
0,95
0,80
0,70
0,60
0,50
0.40
1,00
1,00
0,90
0,80
0,65
0,40
0,30
1,00
1,00
1,00
0,90
0,75
0,60
0,50
1,00
1,00
1,00
0,90
0,75
0,60
0,50
1,00
1,00
1,00
0,90
0,75
0,60
0,50
67
Продолжение
Глубина
залегания солеи,
Плодовые
семечковые
косточковые
Виноградники
технические
красные | белые
столовые
75 0,28 0,20 0,25 0,25 0,25
50 0,08 0,08 0,05 0,05 0,05
25 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01
26. Предельно допустимые концентрации сульфатов и хлоридов в почвах,
отводимых под плодовые насаждения, мгэкв/100 г почвы [113]
Вредные
соли
Глубина слоев почвы, см
0-100
100-160
160-200
200-300
Пригодность почв
под плодовые
насаждения
Сульфаты 2,0 2,0 2,0 2,0 Хорошие для всех
Хлориды 0,3 0,3 0,3 0,3 плодовых культур
Сульфаты 2,0 2,0 2,0 2,0—3,0 Удовлетворитель-
Хлориды 0,3 0,3 0,3 0,3—0,5 ные для всех
пород
Сульфаты 2,0 2,0—2,5 2,0—3,0 3,0—3,5
Удовлетворительные для
косточковых пород, кроме
черешни,
неудовлетворительные
для семечковых
Сульфаты 2,0 3,0 5,0 5,0 Непригодные для
плодовых
насаждений
27. Предельно допустимое для плодовых культур содержание щелочных солей в
слое почвы 50—100 см, мгэкв/100 г [49]
Порода
Общая
щелочность
НСОз
Na2C03
NaHCQ3
Mg(HC03)2
Черешня 0,60 Недопустимо Недопустимо <0,20
Яблоня 0,80 » <0,20 <0,20
Слива 1,00 <0,05 <0,25 <0,25
Солонцеустойчивостъ растений. Это качество растений означает
прежде всего способность преодолевать неблагоприятные
агрофизические свойства почв, обусловленные их солонцеватостью. В
разной степени проявляется физиологическая сторона
солонцеватое™, связанная с токсичностью карбонатов, бикарбонатов, гума-
тов натрия и магния и нарушением баланса катионов в
растительных тканях вследствие понижения доступности для растений
обменного кальция при высоком содержании обменного натрия.
В отрицательном влиянии солонцеватости и засоленности почв
на растения имеются общие особенности, в частности ухудшение
водного режима в связи со снижением содержания доступной
почвенной влаги: в первом случае — вследствие удерживания ее
68
высокодисперсными почвенными коллоидами, во втором —
солями. Поэтому явления устойчивости растений к солонцеватости и
засоленности почв в какой-то степени сближаются на основе
устойчивости их к физиологической засухе. Вследствие
сопряженности солонцеватости и засоленности почв идентификация их
влияния на растения представляет определенные трудности,
однако при испытании сельскохозяйственных культур на почвах со-
лонцово-солончаковых комплексов с различной степенью
солонцеватости и засоленности эту задачу удается решать. В таблице 28
представлены результаты таких исследований в виде группировок
сельскохозяйственных культур по устойчивости к солонцеватости
почв, разработанных В.И.Кирюшиным [70] для засушливой степи
Северного Казахстана и Западной Сибири. Согласно этим
данным при подборе трав на солонцах донник можно рассматривать
как культуру, обладающую самой высокой устойчивостью к
солонцеватости почв, чего нельзя сказать о солеустойчивости.
Последнее качество в наибольшей мере присуще пырею
бескорневищному, которому свойственна также высокая солонцеустойчи-
вость. Волоснец сибирский и пырей сизый находятся в одной
группе с пыреем бескорневищным по солонцеустойчивости, но
значительно уступают ему по солеустойчивости. Средней солон-
цеустойчивостью и солеустойчивостью обладают люцерна,
житняк ширококолосый, костер безостый, регнерия. Одинаково
плохо устойчив к солонцеватости и засоленности почв эспарцет.
28. Группировка сельскохозяйственных культур по солеустойчивости
и солонцеустойчивости для степной зоны Северного Казахстана
и Западной Сибири
Степень устойчивости
Очень сильная
Сильная
Средняя
Слабая
Очень сильная
Сильная
Средняя
Слабая
Культуры
солеустойчивые
солонцеустойчивые
Многолетние травы
Пырей бескорневищный Донник (белый и
Ячмень короткоостый,
донник желтый и белый
Пырей сизый, волоснец
ситниковый, сибирский,
регнерия, люцерна пест-
рогибридная, синегибрид-
ная, костер
Эспарцет
желтый)
Волоснец сибирский,
пырей сизый,
бескор! ювищный
Люцерна пестрогибрид-
ная, синегибридная, жел-
тогибридная, регнерия,
житняк, костер
Эспарцет
растения
Однолетние
Горчица
Ячмень
Просо кормовое,
пшеница, могар, просо
зерновое, овес
Сорго, суданская трава
Горчица, ячмень
Овес, просо зерновое,
могар, суданская трава
Пшеница, сорго
69
Из однолетних культур горчица, проявляя исключительно
высокие качества в том и другом отношении, более устойчива к
сильному засолению. Близкую и довольно высокую устойчивость
к солонцеватости и засоленности почв проявляет ячмень.
Пшеница, характеризуясь средней устойчивостью к засолению почв,
плохо переносит солонцеватость. Суданская трава к
солонцеватости почв более устойчива, чем к повышенному засолению, и
может быть рекомендована для почв с умеренной солонцеватос-
тью. Низкую устойчивость к засолению и солонцеватости почв в
условиях засушливой степи Северного Казахстана проявляет
сорго.
Следует особо подчеркнуть, что эти данные, так же как и
другие материалы по тем или иным характеристикам растений,
полученные на основе полевых экспериментов в конкретной
природной обстановке, не должны восприниматься как
универсальные. При их экстраполяции необходимо проявлять
известную осторожность, имея в виду как различие экологических
условий, так и сортовое разнообразие растений.
Отношение растений к карбонатное™ почв. Реакция растений
на содержание извести в почвах неоднозначна. Растения
различаются по отношению к избытку кальция. Многие
крестоцветные и некоторые бобовые поглощают ионы кальция в большом
количестве и накапливают их в клеточном соке. Напротив,
гречишные, маревые, большинство Coryophyllaceae и представители
ряда других семейств не переносят больших концентраций
растворенного кальция. Поэтому они сразу связывают ион кальция
в вакуолях в форме оксалата. Чем больше они вынуждены
поглощать кальция, тем больше накапливается оксалата.
Представители этих семейств могут удерживаться на известковых почвах
только в том случае, если особенности обмена кислот позволяют
им осаждать достаточное количество оксалата.
Проблема карбонатности почв чаще всего возникает в
садоводстве. Известны рекомендации не использовать почвы с
повышенным содержанием извести под плодовые культуры по причине
развития хлороза. Однако эти рекомендации не следует
воспринимать однозначно, они верны, лишь начиная с определенного
порога содержания извести в почве. Этот порог определяют в весьма
широких пределах — от 5—15 % СаСОз и выше.
Для условий Крыма показано, что почвы с содержанием
извести от 15 до 50 %, особенно при низкой окультуренности,
могут вызывать хлороз у плодовых растений в отличие от
бескарбонатных и слабокарбонатных почв. При содержании извести
более 50 % проявляется известковый хлороз у всех многолетних
культур [87].
Отношение растений к эродированным и техногенно-нарушен-
ным почвам» Различные культуры проявляют неодинаковую
чувствительность к смытости почв (табл. 29) и другим нарушениям
70
почвенного профиля, связанным с полным или частичным
отчуждением верхних горизонтов.
29. Урожайность сельскохозяйственных культур на почвах разной степени
эродированное™, % к урожайности на несмытой почве [144]
Культура
Озимая пшеница
Озимая рожь
Яровая пшеница
Ячмень
Овес
Кукуруза
Горох, вика
Сахарная свекла, картофель
Подсолнечник
Вико-овсяная смесь
Суданская трава
Многолетние травы
Степень
слабая |_
85-90
85-90
70-80
80-85
80—85
80-85
85-95
80-90
70-80
85-90
80—90
90-95
эродированное™
средняя
50-60
55-60
40-50
45-55
55-60
60-70
60-70
30-40
40-50
65-70
55-60
85-90
почвы
сильная
30-35
35-40
15-20
30-40
30-45
15-25
50-60
10-15
20-30
35-45
30—40
60-75
Наиболее общие принципы подбора культур для подобных
условий связаны с оценкой уровня требовательности их к
условиям почвенного плодородия. С известной долей условности
сельскохозяйственные культуры могут быть разделены на
группы: высокотребовательные (сахарная свекла, хлопчатник,
овощные, бахчевые, подсолнечник, картофель, табак, махорка,
конопля, мак, кориандр, озимая и яровая пшеница, просо, кукуруза);
среднетребовательные (ячмень, гречиха, сорго, зернобобовые,
однолетние травы); малотребовательные (овес, озимая рожь,
многолетние травы) [97].
Отношение растений к фитосанитарным условиям почвы.
Сельскохозяйственные культуры характеризуются различной
устойчивостью к болезням и склонностью к поражению вредными
организмами, специфическим отношением к определенным
сорнякам, имеют специфических вредителей. Пока что нет стройной
системы оценки культур и сортов в данном отношении, хотя
имеется довольно обширная литература, в том числе
многочисленные справочники, которые позволяют это сделать в том или
ином приближении.
Чувствительность сельскохозяйственных культур к загрязнению
почв тяжелыми металлами. Чтобы обеспечить нормальное
протекание метаболических процессов, растения активно
поглощают корнями дефицитные ионы и задерживают избыточные
ионы. Последняя процедура осуществляется различными
растениями с помощью разных механизмов и с неодинаковым
успехом. Растения, не способные полностью исключить
проникновение избыточных ионов в метаболические центры, страдают от их
избытка, снижается урожайность, ухудшается качество
продукции, а при накоплении высокотоксичных элементов (кадмия,
71
свинца, цинка, мышьяка, ртути и др.) возникает угроза
отравления потребителей продукции. Поэтому важно знать предельные
величины накопления металлов теми или иными растениями, их
отдельными органами и интенсивность данного процесса в
различных условиях. По этому поводу пока еще нет достаточной
ясности, хотя накоплен немалый материал.
Установлено, что наибольшее количество тяжелых металлов
накапливается, как правило, в корнях, затем в стеблях, далее в
листьях и меньше всего в зерне, а также в корне- и
клубнеплодах.
Растения разных видов обладают неодинаковой способностью
накапливать тяжелые металлы. Пока что трудно построить
конкретные ряды по способности поглощения, хотя такие попытки
известны, но в качестве общих закономерностей можно отметить
наиболее высокое накопление тяжелых металлов в овощах,
особенно листовых, и силосных растениях и меньшее поступление в
бобовые, злаковые и технические культуры.
Наиболее легко поглощаются и накапливаются в съедобных
частях растений такие элементы, как цинк, кадмий, марганец,
молибден; наоборот, поглощение свинца, ртути, хрома довольно
ограничено. В таблице 30 представлены данные по накоплению
некоторых из них растениями.
30. Предельное накопление тяжелых металлов некоторыми
сельскохозяйственными культурами, мг/кг сырой массы [122]
Культура J Медь | Свинец | Цинк | Кадмий
0,2-2,0 4,0-29,0 -
0,07-(i,l L0-10,0 -
d,l-L6 i,0-8,0 0,05-0,5
0,04-d,7 0,4-5,3 -
(JJ-2,2 6,0-3 f,0 -
0,d5—0,12 2,0-4,0 -
0,27 - 0,04-0.12
0,20 - 0-0,5
0,30 - 0—0,2
0,20 - -
Реакция растений на загрязнение воздуха. К числу
загрязнителей воздуха, причиняющих наиболее ощутимый ущерб
сельскохозяйственному производству, относятся озон, диоксид серы,
оксиды азота, углеводороды и фтористый водород. Вредные
вещества проникают из воздуха в растения в результате газообмена, а
также с дождем и при осаждении тумана и пыли на поверхности
побегов. Токсическое действие зависит от концентрации
вредного вещества и длительности его воздействия. Признаками
повреждения могут быть: аккумуляция вредных веществ в
растении, сдвиги рН на поверхности побегов и в тканях, пониженная
или, наоборот, повышенная активность определенных фермен-
Свекла листовая
Томат
Морковь
Ревень
Свекла столовая
Перец красный
Картофель
Пшеница
Рожь
Овес
0,7-2,1
05-11
0,5-1,3
0,2-0,8
0,9-3,0
0,8-1,2
—
—
—
—
72
тов, распад хлорофилла, депрессия фотосинтеза, изменения в
белковом обмене и во вторичном метаболизме, нарушения роста
и, наконец, изменения проницаемости и паралич замыкающих
клеток.
У деревьев нарушается механизм всасывания воды и водный
режим, листья опадают, верхушечные побеги засыхают. При
менее сильном повреждении деревья не погибают, но их
продуктивность и прирост заметно снижаются. Рост побегов
замедляется, годичные кольца в древесине становятся заметно более
узкими. В целом картина повреждения многообразна и довольно
неспецифична — одно и то же вредное вещество вызывает у
разных растений неодинаковые эффекты, а один и тот же
симптом может быть вызван различными веществами; часто
возникают лишь отдельные, а не все возможные эффекты.
Разные виды растений неодинаково чувствительны к вредным
газам.
По отношению к сернистому газу очень чувствительны
люцерна, люпин, клевер, фасоль, салат, шпинат, редис, ячмень,
хлопчатник; чувствительны горох, вика; устойчивы рапс, лук,
кукуруза.
К фтористому водороду очень чувствительны кукуруза,
петрушка, слива, лук; чувствительна люцерна; устойчивы томаты,
спаржа, пшеница, подсолнечник, свекла, фасоль.
К оксидам азота очень чувствительны шпинат, фасоль, овес;
устойчивы капуста, тыква, земляника, лук.
Влияние рельефа и литологических условий на растения.
Влияние на растения относительной высоты, экспозиции и
крутизны склонов проявляется не прямо, а косвенно, через
перераспределение агроклиматических ресурсов. В связи с изменением
условий инсоляции, ветрового режима, перераспределением
воды и тепла продуктивность растений на разных элементах
рельефа может различаться в несколько раз. Даже в пределах
равнин в условиях холмистого рельефа при разности высот
порядка 20—100 м и крутизне склонов 2—7° имеют место
существенные различия в росте и развитии растений. Прежде всего
отмечается ускорение их развития на положительных элементах
рельефа по сравнению с отрицательными, что связано с
различиями в суточном ходе температуры воздуха и в увлажненности
участков.
Продолжительность вегетационного периода большинства
сельскохозяйственных культур умеренных широт в условиях
холмистого рельефа увеличивается вместе с увеличением суточных
колебаний температуры воздуха в направлении от вершины и
верхней части склона к подножию его или ко дну долины. На
вершинах и верхних частях склонов продолжительность
вегетационного периода различных культур на 3—8 дней, а на средних
частях склонов на 2—4 дня меньше по сравнению с открытым
73
ровным местом. В широких долинах и у подножий склонов
продолжительность вегетационного периода у разных культур на
3—5 дней больше, чем на открытом ровном месте. Скорость
развития растений изменяется также в зависимости от
экспозиции склона: на южных склонах она, как правило, выше, чем на
северных. Эти условия в земледелии учитываются крайне слабо,
хотя состояние их изученности и имеющийся практический опыт
позволяют существенно изменить размещение
сельскохозяйственных культур и технологии их возделывания.
Состав и строение почвообразующих пород нередко являются
определяющими в отношении условий почвообразования и
произрастания тех или иных видов растений. В данной связи особо
выделяются так называемые литогенные почвы, развитые на
выходах древних отложений. Некоторые из них, например, на
каолиновых корах выветривания или на третичных морских монт-
мориллонитовых глинах практически не пригодны для
возделывания большинства полевых культур, другие, в частности на
выходах морены, весьма неблагоприятны.
Существенно различается отношение культур к почвам на
разных четвертичных отложениях, особенно слоистых.
Агрономическая оценка почвообразующих пород не получила должного
научного развития. Однако имеется определенный практический
опыт подбора культур для выращивания на литогенных и других
почвах с проблематичной литологией.
ОЦЕНКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР ПО ВЛИЯНИЮ НА ПОЧВЫ
И ЛАНДШАФТЫ В СВЯЗИ С ОСОБЕННОСТЯМИ БИОЛОГИИ
И АГРОТЕХНИКИ
Оценка культур по количеству растительных остатков,
поступающих в почву, и их качественному составу. Количество и
качество растительного материала, поступающего в почву после той
или иной культуры, в большой мере определяет режим
минерального питания, агрономические свойства почв и фитосани-
тарную ситуацию. Сельскохозяйственные культуры вследствие
различных биологических особенностей и технологий
возделывания неодинаково влияют на режим органического вещества. По
уменьшению поступления в почву послеуборочных остатков,
корневой массы и опада их можно расположить в виде
следующего ряда:
многолетние травы — кукуруза на силос — озимые
зерновые — яровые зерновые — зернобобовые —- сахарная и кормовая
свекла — картофель — лен-долгунец.
Абсолютное количество растительных остатков после каждой
культуры зависит от условий возделывания. В зерновых агроце-
нозах, например, оно может составлять от 1,5 до 5 т/га (а при
оставлении соломы и более).
74
Усредненные данные о количестве послеуборочных остатков
некоторых полевых культур представлены в таблице 31. В
соответствии с поступлением в почву растительных остатков
складывается баланс гумуса: под многолетними травами наиболее
благополучно, при возделывании зерновых культур на южных
черноземах, например, потери его составляют 0,2—0,4 т/га, под
пропашными они возрастают до 0,6—1,0 т/га.
31. Количество послеуборочных остатков различных культур, поступающих
в пахотный слой почвы, по данным, обобщенным разными авторами [22],
т сухого вещества на 1 га
Культура
В. А. Демин
(1989)
Л. Л. Шишов
(1989)
А. А Титлянова
(1992)
Н. Ф Ганжара
(1989)
Озимая пшеница, 2,5—3,2 2,2—5,4 2,8—6,5 2,0—3,2
озимая рожь
Ячмень 2,5 2,0-4,0 1,7-4,5 2,0-3,2
Клевер 3,6-9,1 - - 4,0—7,0
Кукуруза 4,6 3,0-5,7 2,9-6,0 1,5-4,6
Горох 2,2 2,0-3,2 - 1,5-2,5
Картофель 1,3 — — 0,8—1,2
Сахарная свекла — — — 1,0—1,5
Люпин — — — 2,0—3,0
Изменяя соотношение площади под разными культурами
севооборота, можно в известной степени регулировать поступление
в почву органического вещества с растительными остатками.
При этом важно оценивать не только их влияние на гумусовое
состояние почв, но и многообразное проявление роли лабильных
органических веществ в процессах структурообразования, азот-
фиксации, превращения элементов питания растений,
энергетике биологических процессов.
Несмотря на то что растительные остатки составляют
небольшую долю общего количества органического вещества почвы, им
принадлежит важная роль в снабжении растений питательными
веществами. При этом влияние их на урожайность последующих
культур зависит от химического состава, особенно от отношения
углерода к азоту. При разложении растительных остатков с
широким отношением C:N значительная часть освобождающегося
азота используется микроорганизмами. По содержанию азота в
растительных остатках культуры можно расположить в
следующей последовательности: многолетние бобовые травы>зерновые
бобовые>корнеплоды>кукуруза>зерновые.
По сводке СА.Воробьева [21] содержание азота в сухой массе
корневых и поукосных остатков составляло соответственно у
многолетних бобовых трав 1,8 и 1,7 %, гороха — 1,5 и 1,1,
кукурузы на силос — 1,2 и 1,1, зерновых культур — 1,0—0,7 %.
Влияние растений на симбиотическую и ассоциативную азот-
фиксацию. Среди полевых культур способностью к симбиотичес-
кой фиксации азота из воздуха обладают растения семейства
75
бобовых. Известно более 200 видов небобовых растений, с
которыми связана ассоциативная азотфиксация.
Наибольшей потенциальной способностью азотфиксации
обладает люцерна. В южных районах при орошении она фиксирует
на 1 га свыше 500 кг азота воздуха при урожайности сена 30 т/га,
в Нечерноземной зоне при благоприятных условиях и рекордных
урожаях (10—14 т/га) люцерна фиксирует 220—290 кг азота, а при
средних урожаях сена (4—5 т/га) 80—110 кг азота.
Второе место по потенциальной фиксирующей способности
занимает клевер луговой. По данным Г.С.Посыпанова [126], при
благоприятных условиях его возделывания при сборе 12,9 т сена
с 1 га клевер фиксирует 250 кг азота из воздуха, в менее
благоприятных условиях при урожайности 5—6 т сена — 70—90 кг, а
при урожайности 2,5—3,0 т — только 30—40 кг.
К клеверу луговому близки по азотфиксирующей способности
клевер ползучий, козлятник восточный, лядвенец рогатый и
люпин многолетний, которые при благоприятных условиях
симбиоза и урожайности зеленой массы 40—80 т/га фиксируют, по
данным того же автора, до 200—400 кг азота, а при урожайности
10-15 т/га - 30-35 кг/га.
Зерновые бобовые культуры усваивают меньше азота воздуха,
чем многолетние бобовые травы, поскольку у них интенсивная
фиксация продолжается в течение 1,5—2 мес, а у многолетних
трав — 3—4 мес.
Среди однолетних культур наибольшей азотфиксирующей
способностью обладают люпин белый, соя, кормовые бобы. При
урожайности семян 4,5 т/га люпин белый может усвоить из
воздуха 280 кг азота, люпин желтый с урожайностью 0,8 т/га
фиксирует 30—40 кг азота воздуха на 1 га.
Горох при урожайности семян 1,5—1,7 т/га усваивает 50—
60 кг азота, при 3,5 т/га — 140, а при 5 т/га — до 180 кг/га.
Низкая средняя симбиотическая азотфиксация в современном
производстве объясняется тем, что в ряде районов бобовые не
вступают в симбиоз с ризобактериями, или активность симбиоза
бывает крайне слабой из-за неблагоприятных экологических
условий. Высокая интенсивность этого процесса обеспечивается
лишь при оптимальной влажности, реакции среды, наличии
достаточных количеств подвижных фосфора и калия, присутствии
в почве спонтанных активных штаммов клубеньковых бактерий
либо инокуляции растений вирулентным штаммом специфичных
рас клубеньковых бактерий. Если какой-либо фактор имеет
неблагоприятные параметры, то фиксация азота протекает слабо
или он не усваивается совсем.
Наряду с симбиотической азотфиксацией в последние годы
все более отчетливо выявляется широкое распространение и
большое видовое разнообразие гетеротрофных бактерий-азот-
фиксаторов в почвах всех природных зон, в прикорневой сфере
76
и непосредственно на поверхности небобовых и бобовых
растений, в водоемах и других местообитаниях, что дает основания
предполагать их более важную роль в природе.
По данным М.М.Умарова [156], за счет ассоциативной азот-
фиксации в ризосферу луговых и зерновых злаков в зоне
умеренного климата поступает от 30 до 40 кг азота на 1 га за
вегетационный период, тогда как в почве без растений (чистый пар,
междурядья в посевах) активность несимбиотической азотфикса-
ции не превышает 10—23 кг/га в год (табл. 32).
32. Продуктивность ассоциативной азотфиксации в некоторых экосистемах в
таежно-лесной зоне
Почва
Растительность или угодья
Азотфиксация, кг N на 1 га
за вегетационный период
Дерново-слабоподзолис- Тимофеевка 40,1
тая тяжелосуглинистая Овсяница 39,2
окультуренная Черный пар 13,1
Дерново -сред нсподзолис- Ячмень 40,4
тая супесчаная средне- Картофель 29,6
окультуренная Междурядья 10,5
Дерново-слабоподзолис- Елы си к-кисличник 24—26
тая среднесу глиниста я Сосняк- зеленомошник 18—23
То же Березняк разнотравный 15—23
с черникой
Ельник-кисличник 20—33
Ельник мертвопокровный 20—26
Дерновая среднесугли- Луг суходольный 51—59
нистая
Растения стимулируют деятельность диазотрофных бактерий и
определяют суточную и сезонную динамику ассоциативной азот-
фиксации. Наиболее важную роль в стимуляции играют
продукты экзоосмоса и корневой опад, являющиеся энергетическим
субстратом для диазотрофных микроорганизмов фитоплана, а
также высокая поглотительная деятельность корней,
способствующая быстрому оттоку азотсодержащих продуктов
метаболизма бактерий и поддерживающая высокую активность нитрогена-
зы. Следует подчеркнуть, что общее количество органического
материала, прижизненно поступающего в фитоплан, в периоды
активного роста и развития растений составляет в среднем около
трети от продукции фотосинтеза, т.е. значительно больше, чем
принято считать. При этом только водорастворимые корневые
выделения по некоторым представлениям могут достигать 2—
3 т/га в год.
Ассоциативная азотфиксация протекает с той или иной
скоростью практически во всех почвах в прикорневом пространстве
или на корнях растений самых разных мест обитания. В
условиях умеренной зоны азотфиксация выявлена в ризосфере
зерновых культур, корнеплодов, клубнеплодов, пастбищных и дико-
77
растущих злаков, однолетних и многолетних сорняков. Наиболее
высокого уровня ассоциативная азотфиксация достигает в рисов-
никах (40—80 кг/га в год). В целом наибольшие ее значения
отмечаются в условиях тропиков. Считается, что высокая
активность азотфиксации большинства растений тропической зоны
поддерживается в их ризосфере и ризоплане за счет того, что
общим свойством этих растений (кукурузы, сахарного тростника
и т.д.) является способность использовать при фотосинтезе путь
через С-4-дикарбоновые кислоты. Растениям этого типа
требуется интенсивное освещение, и максимальная скорость
фотосинтеза у них выше, чем у растений, использующих цикл Кальвина
(С-З-путь), — риса, овса, ячменя, пшеницы. Предполагается,
что, поскольку растения С-4-типа расходуют мало углеводов при
фотодыхании, большее их количество может быть использовано
для роста корней и усиления корневой экссудации.
Влияние культур на сложение и структурное состояние почв.
Оно связано как с биологическими особенностями самих
растений (развитие корневых систем, их уплотняющая способность,
корневые выделения, поступление растительных остатков и их
химический состав), так и с механическим воздействием на
почву наборов машин и орудий, отвечающих технологиям
возделывания той или иной культуры.
Наиболее благоприятно влияют на структуру почвы растения с
хорошо развитой корневой системой, высокими продуктивностью
и проективным покрытием поверхности, не требующие обработки
почвы в период вегетации. Этим условиям отвечают многолетние
бобовые и злаковые травы или их смеси. Значительное влияние на
почвенную структуру оказывают однолетние бобово-злаковые
травосмеси, но ввиду короткого периода вегетации их эффект в
структурообразовании значительно ниже, чем многолетних трав.
Из зерновых культур наибольшей способностью к образованию
почвенной структуры обладают озимые хлеба, которые имеют
более продолжительный период вегетации, более развитую
корневую систему и хорошо прикрывают почву осенью и весной от
разрушающего действия атмосферных осадков и талых вод.
Пропашные культуры в данном отношении имеют низкую оценку.
Исключение составляет кукуруза на силос, обладающая хорошо
развитой корневой системой и не уступающая в
структурообразовании озимым зерновым культурам.
Особенно слабо выражена способность к структурообразова-
нию у корнеплодов и картофеля, после которых в почве остается
очень мало корней. Кроме того, при их уборке почва
подвергается сильному механическому воздействию, происходит
разрушение почвенных агрегатов, особенно при высокой или слишком
низкой влажности почвы.
Схематично основные полевые культуры в порядке убывающей
способности к структурообразованию можно поставить в елсдую-
78
щий ряд: многолетние бобово-злаковые травосмеси, многолетние
бобовые травы — однолетние бобово-злаковые смеси — озимые
зерновые культуры — яровые зерновые и зерновые бобовые —
лен — картофель, корнеплоды. Этот ряд в основном отражает
закономерность, установленную по количеству органического
вещества, оставляемого в почве после снятия урожая.
Оструктуривание или "обесструктуривающее" воздействие
агротехники на почву в значительной мере зависит от уровня
интенсификации производства, использования удобрений,
пестицидов, технических средств, освоения новейших достижений
научно-технического прогресса. При соответствующих условиях
традиционная многократная механическая обработка пропашных
культур в значительной мере может быть сокращена, а для
некоторых из них сведена к нулю.
От структуры почвы зависят и другие физические ее свойства,
особенно доля крупных пор, водо- и воздухопроницаемость,
плотность сложения. Влияние возделываемых растений на эти
свойства проявляется, помимо структуры, через применяемую обработку
почвы и в меньшей степени через корневые системы. Тем не
менее, по данным Ф. И.Л евина [95], плотность сложения
пахотного слоя дерново-подзолистой почвы под растениями (озимая
рожь, овес, картофель, многолетние травы) заметно меньше, чем
без растений, особенно под многолетними травами второго года
пользования. Разница общей пористости достигает 2 %.
Почвозащитная способность сельскохозяйственных культур.
Эта характеристика в значительной мере связана с
предыдущими. Почвозащитная эффективность культур зависит прежде всего
от густоты стояния растений, количества растительных остатков
на поверхности почвы, которое они оставляют после себя, а
также влияния на структурное состояние почвы растений и
технологий их возделывания. В данном отношении растения
разделяются на три группы: хорошо-, средне- и слабозащищающие
почву. К первой группе относятся многолетние травы, ко
второй — зерновые сплошного посева и однолетние травы, к
третьей — пропашные, технические, овощные культуры, плодовые и
виноградные насаждения. В таблице 33 приведены показатели
устойчивости различных агротехнических фонов к эрозии и
дефляции почв [97].
33. Показатели устойчивости почв к эрозии и дефляции под различными
культурами
Ai рофон
Чистый пар
Сахарная свекла
Кукуруза на зерно
Коэффициент
эрозионной
опасности
дефляционной
опасности
1 1
0,9 0,95
0,85 0,85
79
Продолжение
Агрофон
Коэффициент
эрозионной
опасности
дефляционной
опасности
Подсолнечник
Картофель
Яровые зерновые
Смешанные посевы яровых культур
Однолетние травы
Горох, вико-овсяная смесь
Кукуруза на зеленый корм
Пропашные культуры с подсевом
многолетних трав
Яровые зерновые культуры с
подсевом многолетних трав
Озимые зерновые
Смешанные посевы озимых культур
Поукосные и пожнивные посевы
яровых культур (в качестве
промежуточной KyjrbTVpbl)
Пожнивные посевы озимых культур
(в качестве промежуточной культуры)
Многолетние травы 1-го года
использования
То же 2-го года использования
То же 3-го года использования
0,8
0,75
0,6
0,5
0,5
0,35
0,6
0,5
0,4
0,3
0,25
0,3
0,2
0,08
0,03
0,01
0,85
0,85
0,75
0,75
0,75
0,75
0,7
0,7
0,7
0,3
0,25
0,25
0,25
0,08
0,03
0,01
Оценка растений по характеру их влияния на водный режим
почв. Различаясь по влагопотреблению, полевые культуры по-
разному влияют на водный режим почвы и запасы остающейся
после них влаги. Растения с глубокопроникающими корнями
(люцерна, сахарная свекла, подсолнечник и др.) способны
иссушать почву на большую глубину (до 3,0—3,5 м). В районах
недостаточного увлажнения после таких культур восстановить
запасы влаги в этом слое в течение одного осенне-зимнего
периода не удается. Активное иссушение почвы в этих районах
происходит под многолетними рыхлокустовыми злаками,
обладающими густой сетью мелких пронизывающих почву корней.
Растения с небольшой корневой системой, такие как
картофель, потребляют влагу в основном из верхнего полуметрового
слоя почвы. После них остается довольно высокий запас влаги в
нижележащих слоях почвы.
Еще меньший объем почвы пронизывают своими корнями
такие культуры, как лук, огурцы, сельдерей, которые требуют
обильного орошения даже в районах влажного климата.
Помимо иссушающего влияния культуры на почву важное
значение имеет время уборки и соответственно период
послеуборочного влагонакопления, что непременно учитывается при
формировании севооборотов.
Оценка фитомелиоративного влияния растений на почву. При
подборе культур на солонцеватых, засоленных, переувлажнен-
80
ных, кислых и других почвах с неблагоприятными свойствами
важно учитывать способность их активно влиять на
мелиоративные процессы. Например, при мелиорации солонцовых почв
необходимо использовать растения, в наибольшей мере
способные обогащать почву органическим веществом, кальцием,
повышать концентрацию СО2, благоприятствуя растворению
почвенных карбонатов кальция как за счет прижизненных корневых
выделений, так и разложения обильных растительных остатков.
В данном отношении уникальной способностью обладает донник
с глубоко проникающей корневой системой. В орошаемых
условиях высокий эффект достигается при агробиологическом методе
мелиорации солонцов, в котором многолетние травы
используются на фоне плантажной вспашки с вовлечением в пахотный
слой карбоната кальция, растворимость которого повышается
под их влиянием.
Для предупреждения засоления почв с близко залегающими
минерализованными грунтовыми водами особенно эффективно
применение люцерны. В полупустынной зоне в данном
отношении весьма перспективны некоторые виды кохии, сведы,
солодки, из древесных пород интенсивное мелиорирующее влияние на
почвы солонцово-солончакового комплекса оказывает вяз
приземистый.
Оценка культур по влиянию на фитосанитарное состояние почв.
Сельскохозяйственные растения в зависимости от их
биологических особенностей и химического состава оказывают
разнообразное влияние на численность и функционирование вредных
организмов в агрофитоценозах. Возделывание тех или иных
культур, особенно повторное и тем более бессменное, приводит
к накоплению специфических видов сорняков, болезней и
вредителей. Например, посевы пшеницы и ячменя сопровождаются
накоплением серой зерновой совки, возбудителей корневых
гнилей, к которым устойчив овес. Последний может способствовать
развитию очагов овсяной нематоды, вызывающей гетеродероз
зерновых культур, и т.д.
Особую проблему представляет комплекс явлений, связанных
с так называемым почвоутомлением в результате накопления в
почве фитотоксикантов при повторном возделывании ряда
культур, что будет рассмотрено в следующей главе.
Характер влияния сельскохозяйственных культур на
фитосанитарное состояние почв устанавливается по результатам учетов
и наблюдений за динамикой численности вредных организмов и
исследований фитотоксичности почв.
Глава III
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬ
ЛАНДШАФТНЫЙ АНАЛИЗ ТЕРРИТОРИИ,
КЛАССИФИКАЦИИ ЛАНДШАФТОВ
Разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия
предшествует достаточно емкая работа по агроэкологической оценке
земель. От начала до конца она должна проводиться на основе
ландшафтного анализа, задача которого заключается в
выявлении территориальных единиц, характеризующихся
однородностью природных условий, и их места в
структурно-функциональной иерархии ландшафтов.
Теоретическую основу ландшафтного анализа составляют
современные представления о взаимосвязи и взаимодействии
элементов природного комплекса между собой и конкретными
видами природопользования. В задачу ландшафтного анализа
входят познание и объяснение структуры ландшафта, его свойств,
динамики, истории развития, функционирования, изучение
естественных и антропогенных факторов ландшафтогенеза, оценка
степени антропогенной преобразованное™ ландшафтов и
хозяйственных нагрузок, прогнозирование развития преобразуемых
хозяйственной деятельностью ландшафтов, определение их
устойчивости.
Ландшафтным анализом вскрываются процессы,
формирующие структуру вертикального профиля (элювиальные процессы,
биогенная аккумуляция и т.д.), и процессы, формирующие
пространственную морфологическую структуру ландшафта (сток,
денудация, аккумуляция, эрозия, оползневые процессы).
Современная на$ка располагает обширными сведениями о
структуре и функционировании природных ландшафтов, в том
числе в региональном аспекте. Эти знания до сих пор не были
востребованы в должной мере агрономической наукой и
практикой. Но время их реализации, ускоренное ухудшающейся
экологической обстановкой, пришло. Первоочередная задача в этой
связи — использовать имеющийся материал для решения
практических задач оптимизации агроландшафтов.
Для характеристики природных ландшафтов в системе АПК
предлагается использовать классификации, разработанные
АХ.Исаченко, Ф.Н.Мильковым, В.А.Николаевым, обобщенные в
работе последнего [115], с некоторыми коррективами [73].
Высшей классификационной категорией ландшафтов Земли
82
признан отдел, в основе выделения которого лежит характер
взаимодействия геосфер (литосферы, атмосферы, гидросферы) в
структуре ландшафтной оболочки (рис. 3). По Ф.Н.Милькову
[109], обособляются четыре отдела ландшафтов: наземных,
земноводных (речные, озерные, шельфовые), водных
(поверхностный ярус ландшафтной сферы в морях и океанах), донных
(морских и океанических, за исключением шельфовых).
ОТДЕЛЫ
Наземные Земноводные Водные Донные
СИСТЕМЫ
Арктичес- Субаркти- Бореальная Суббореаль- Суббореаль- Субтропи-
кая ческая ная семи- ная аридная ческая
аридная
ПОДСИСТЕМЫ
Умеренно континсн- Континсн- Резко копти- Приокеанические
тальные тальные нентальные
КЛАССЫ
Равнинные Горные
ПОДКЛАССЫ
Возвышен- Низинные Низменные Низкогор- Среднегор-
Высокогорные ные ные ные
ТИПЫ (РАВНИННЫЕ)
Зональные Интразональные
Тундровые Таежные Лесостепные Болотные Луговые Солонцово-
Стспные и т. д. солончаковые и т. д.
ПОДТИПЫ (ПОДЗОНАЛЬНЫЕ)
РОДЫ
Равнины:
Пластовые Эрозионные Ледниковые Аллювиальные и т. д.
ПОДРОДЫ
Моренные Покров- Лессовые Морские
Элювиальные ные
ВИДЫ
(По условиям мезорельефа и мезоструктуры почвенного и растительного
покрова)
Рис. 3. Классификация природных ландшафтов
Внутри отдела наземных ландшафтов по макроклиматичес-
ким (радиационным и циркуляционным) условиям (поясно-
зональные различия водно-теплового баланса) выделяются
системы ландшафтов: арктическая, субарктическая, бореальная,
суббореальная семиаридная, суббореальная аридная,
субтропическая.
83
Системы подразделяются на подсистемы в соответствии с
принятым делением природных поясов на сектора, т.е. по
степени континентальное™ климата. При этом используется как
общая климатологическая номенклатура (ландшафты умеренно
континентальные, континентальные, резко континентальные,
приокеанические, муссонные и т.п.), так и конкретизирующая
региональная (восточно-европейские, западно-сибирские,
дальневосточные и др.).
Следующая категория — классы — устанавливается по морфо-
тектоническим показателям. Выделяются классы равнинных и
горных ландшафтов.
Классы подразделяются на подклассы в соответствии с
ярусной дифференциацией ландшафтной структуры в горах и на
равнинах. На равнинах различаются подклассы возвышенных,
низменных, низинных ландшафтов, в горах — подклассы низко-,
средне- и высокогорных ландшафтов.
Ниже классов стоят типы ландшафтов, выделяемые в
соответствии с почвенно-биоклиматическими условиями. Обычно
различают типы равнинных ландшафтов: тундровый, таежный,
лесостепной, степной и т.д. В равной мере заслуживают
выделения в качестве типов болотные, луговые, солонцово-солончако-
вые и другие интразональные ландшафты.
Зональные типы ландшафтов разделяются на подтипы по под-
зональным признакам (подтипы почв, группы растительных
формаций). Например, лесостепной тип делится на северный,
средний и южный подтипы.
Типы и подтипы ландшафтов дифференцируются на роды по
генетическим типам рельефа и структурам морфологических
комплексов.
По литологическому составу роды ландшафтов
подразделяются на подроды.
Закономерное чередование типологических категорий рельефа
формирует типы мезоструктуры почвенного покрова.
Определенному комплексу форм рельефа и типов отложений соответствует
определенный тип мезоструктуры почвенного покрова.
В качестве низшей классификационной единицы
рассматривается вид ландшафта, выделяемый по условиям мезоструктуры
почвенного и растительного покрова. Мезоструктуры почвенного
покрова могут быть представлены комбинациями автоморфных
почв, автоморфных неэродированных с эродированными,
автоморфных с полугидроморфными и гцдроморфными и т.д.
Пример полного названия ландшафта: бореальный, умеренно
континентальный (восточно-европейский), подтаежный, моренно-
водно-ледниковый увалисто-волнистый ландшафт под еловыми и
мелколиственными лесами на дерново-слабо-, средне- и
сильноподзолистых и дерново-подзолистых глееватых и глеевых почвах.
Значительная часть ландшафтов освоена сельскохозяйствен-
84
ным производством. В процессе земледельческого использования
природный ландшафт не перестраивается до основания, а лишь
частично преобразуется. Поэтому агроландшафты следует
рассматривать как модифицированные антропогенными
воздействиями природные ландшафты. Классифицировать их в отрыве от
природной среды невозможно. В противном случае природно-хо-
зяйственная целостность агроландшафта может быть утеряна.
Проблема классификации агроландшафтов разработана
крайне слабо. Целесообразно построить ее на основе классификации
природных ландшафтов, введя в соответствующие таксоны
изменения, отвечающие глубине трансформации природного
ландшафта. Большая часть этих изменений фиксируется на уровне
вида, хотя нередко они отмечаются и на более высоком
таксономическом уровне — рода и типа (рис. 4).
ТИПЫ (ЗОНАЛЬНЫЕ И ИНТРАЗОНАЛЬНЫЕ)
Неизмененные
(тундровые,
таежные,
лесостепные,
степные,
пустынные, луговые,
болотные и
т. д.)
Неизмененные
(пластовые,
эрозионные,
ледниковые,
аллювиальные.
равнины и т. д.)
Моренные
Слабоиз-
менен-
ные
Переув- Ариди-
лажнен- зирован-
ные ные
Ирригационные
ПОДТИПЫ (ПОДЗОНАЛЬНЫЕ)
Террасированные
Покровные
РОДЫ
Эродированные
ПОДРОДЫ
Лессовые
Промыш-
ленно-нару-
шенные
Морские
Болотные
мелиориро
ванные
вированные
Элювиальные
ВИДЫ
(По группам почвенных комбинаций, характеру и степени их антропогенного
изменения)
Осво- Освоен- Залежные Окульту- Противо- Противоде- Дег- Заг-
енные ные ренные эрозионно фляционно ради- ряз-
целин- распа- организо- организо- ро- нен-
ные хан ные ванные ванные ван- ные
ные
Полевые
(По роду деятельности человека)
Садовые Лугово-пастбищные
Рис. 4. Классификация агроландшафтов
Лесохозяй-
ственные
85
Предлагается ввести следующие виды агроландшафтов по
характеру и степени трансформации почвенного покрова:
освоенные целинные (естественные кормовые угодья с
унаследованной растительностью, частично измененной под
влиянием использования);
освоенные распаханные, представленные искусственно
созданными агроценозами без каких-либо радикальных изменений
в почвенном покрове и почвах;
залежи и перелоги;
окультуренные (подвергнутые улучшению в результате
эффективного использования, различных химических, агротехнических
и других мелиорации; подразделяются по степени окультурен-
ности);
противоэрозионно организованные различной сложности: в
системе агротехнических мероприятий, в системе
гидротехнических и лесомелиоративных мероприятий;
противодефляционно организованные (в системе полосного
размещения культур и паров, полезащитных лесополос и т.д.);
деградированные (вторично засоленные, заболоченные,
переуплотненные, эродированные и др.);
загрязненные.
Часть видов требует дальнейшей дифференциации по
характеру и глубине проявления того или иного процесса.
В случае антропогенных изменений, значительно
затрагивающих рельеф, выделяются роды агроландшафтов: эродированные,
промышленно-нарушенные, террасированные,
рекультивированные.
Наиболее существенные биоклиматические изменения
ландшафтов, т.е. на уровне типа, происходят под влиянием
осушительных и оросительных мелиорации, в связи с чем
целесообразно выделять степные ирригационные, болотные мелиорируемые
и подобные им агроландшафты. При иссушении территории
(снижение уровня грунтовых вод, сокращение гидрографической
сети и т.д.) или подтоплении в результате нерационального
хозяйствования выделяют соответственно аридизированные и
переувлажненные агроландшафты.
Если изменения в водном и тепловом режимах
агроландшафтов в процессе их трансформации невелики, то они могут быть
отнесены к слабоизмененным или неизмененным типам.
Особую категорию представляют агроландшафты, созданные
путем преобразования земноводных ландшафтов в наземные
(польдеры и т.п.).
Трансформация этих неоагроландшафтов происходит на
уровне отдела.
Предлагаемая схема классификации требует соответствующего
углубления и дальнейшей дифференциации, а главное — разра-
86
ботки качественных и количественных критериев
идентификации таксономических единиц.
Структурная иерархия природных ландшафтов и
соответственно агроландшафтов от системы до вида продолжается в
пределах вида, складывающегося из местностей, урочищ, под-
урочищ и фаций. Последние являются низшей
морфологической единицей ландшафта, соответствующей одному элементу
рельефа или его части с одинаковым генезисом и литологией
почвообразующих пород, глубиной залегания, степенью
минерализации и химизма грунтовых вод, почвенной разностью,
микроклиматом и растительной ассоциацией. Фация неделима
в природном отношении, через нее нельзя провести ни одной
природной границы (почвенной, геологической,
геоботанической и др.). Эта категория совпадает с понятием биогеоценоза
по В.Н.Сукачеву.
При вовлечении земель в активный сельскохозяйственный
оборот с заменой природной растительности на культурную
центр тяжести в идентификации фации переносится на
выявление однородного участка почвенного покрова. Предлагается в
качестве элементарного ареала агроландшафта (ЭАА)
рассматривать участок на элементе мезорельефа, ограниченный
элементарным почвенным ареалом (ЭПА) или элементарной почвенной
структурой (ЭПС) при одинаковых геологических, литологичес-
ких, гидрологических и других условиях.
ТИПЫ ЛАНДШАФТНЫХ ТЕРРИТОРИАЛЬНЫХ СТРУКТУР
Ландшафтная территориальная структура — это совокупность
ландшафтных территориальных единиц, связанных
определенными пространственными отношениями. Фации могут
объединяться в различные территориальные структуры в зависимости от
того, какое системообразующее отношение принято в качестве
основы этой интеграции. Тип взаимосвязи между фациями
является основой выделения соответствующей ландшафтной
территориальной структуры.
Помимо общепринятой (базовой) генетико-морфологической
структуры Г.И.Швебс с соавторами [167] выделяют еще 3 типа
ландшафтных территориальных структур: позиционно-динами-
ческую, парагенетическую и бассейновую.
При выделении генетико-морфологической
ландшафтной структуры определяющее значение имеет
сходство генезиса и условий развития ее территориальных единиц.
По этому признаку территориально смежные элементы
ландшафта (фации) объединяются в природно-территориальные
комплексы (ПТК) высших рангов — подурочища, урочища,
местности и ландшафты.
Сочетание генетически и пространственно взаимосвязанных
87
фаций в пределах элемента мезоформы рельефа образует подуро-
чище. Подурочище выделяют в том случае, если на одном
элементе рельефа (склон эрозионной формы, днище долины, пойма
определенного уровня, вершина холма) сформировались
несколько фаций, близких по генезису и составу природных
компонентов.
Урочище — природно-территориальный комплекс,
формирующийся в пределах одной мезоформы рельефа, состоящей из
закономерно сочетающихся отдельных фаций и подурочищ, и
обладающий ярко выраженным генетическим единством. Примеры
урочищ: балка, холм, лощина, пойма.
В зависимости от сочетания фаций в пределах элементов
рельефа урочища подразделяются на простые и сложные.
Простыми являются урочища, на каждом элементе рельефа которых
сформировалось лишь по одной фации; сложными — урочища,
элементы рельефа которых имеют более сложную фациальную
структуру, т.е. объединены в подурочища.
По площади, которую занимают урочища в ПТК высшего
ранга (местностях и ландшафтах), выделяются
урочища-доминанты, занимающие большие площади и образующие фон
ландшафта, урочища-субдоминанты, не преобладающие по площади,
но часто встречающиеся, вкрапленные в доминантные урочища;
второстепенные — редко встречающиеся и занимающие малые
площади в урочищах.
Местность — это ПТК, представляющий собой сочетания
урочищ, развитых на одном геологическом фундаменте и
характеризующихся комплексом форм рельефа одного генезиса
(составляющих один морфогенетический тип рельефа).
В пределах ландшафта местности выделяют в том случае, если
они различаются по виду доминантных урочищ или имеют
доминантные урочища одного вида, но различные
урочища-субдоминанты. Такое сочетание, как правило, отражает генетические
различия между отдельными участками ландшафта, в связи с чем
местности отличаются большей генетико-морфологической
однородностью, чем ландшафты. Если в пределах ландшафта нет
участков, отчетливо различающихся по генетическим
отношениям между урочищами, местности не выделяют.
Ландшафт — высшая единица морфологической структуры —
ПТК, имеющий один геологический фундамент, один тип
рельефа, одинаковый климат и отличающийся характерным только
для него набором урочищ.
Позиционно-динамическая ландшафтная
структура отражает зависимость комплекса природных
условий и процессов от положения фаций относительно ландшафтно
значимых рубежей, вдоль которых происходит изменение
интенсивности и направления горизонтальных веществен
но-энергетических потоков, в первую очередь поверхностного стока, а также
88
переноса в приземном слое атмосферы. С этими потоками
связаны многие современные процессы (плоскостная и линейная
эрозия, дефляция, подтопление и заболачивание почв, их
загрязнение техногенными элементами).
Территориальные единицы структуры этого типа выделяют
таким образом, чтобы в их пределах интенсивность современных
процессов была однотипной и близкой по динамическим
показателям. Границы между ними приурочены к каркасным линиям
рельефа (водораздельные линии, тальвеги, бровки и подошвы
склонов, линии их перегибов).
Исходная' единица позиционно-динамической структуры —
ландшафтная полоса. Это группа фаций, отличающихся общим
положением относительно рубежей изменения интенсивности
горизонтальных вещественно-энергетических потоков, т.е.
имеющих один тип современного ландшафтогенеза. В пределах одной
ландшафтной полосы потоки однонаправлены и характеризуются
одинаковым градиентом.
Ландшафтные полосы отражают высотную дифференциацию
региона, как правило, в пределах одного элемента рельефа.
Элементы и формы рельефа, расположенные в определенном
диапазоне высот над уровнем моря, отличаются сходными миграцион-
но-геохимическими, гидрогеологическими, фитоценотическими
и другими свойствами, что позволяет объединить их в "одновы-
сотные" территориальные единицы — ландшафтные ярусы.
Ландшафтный ярус — это группа территориально смежных
ландшафтных полос, расположенных в определенном диапазоне высот,
имеющих один тип ландшафтно-геохимического режима,
сходную морфологию рельефа, определенный спектр
физико-геохимических процессов.
Ландшафтные ярусы связаны однонаправленными
горизонтальными потоками и по общности этих потоков объединяются
в парадинамический район. Последний включает ландшафтные
ярусы однородной части бассейна реки и может служить
исходной территориальной единицей при
ландшафтно-гидрологическом анализе.
Парагенетические ландшафтные структуры
формируются вдоль линий концентрации
вещественно-энергетических потоков (линий тока), сеть которых определяет
закономерное функционирование контролируемых ею территорий.
Территориальными единицами этой ландшафтной структуры
являются парагенетические ландшафтные комплексы,
выделяемые на основе упорядоченности фаций относительно линий
тока. Анализ этих единиц наиболее эффективно используется
при изучении долин рек, лиманно-устьевых комплексов, овраж-
но-балочных систем.
Бассейновые ландшафтные структуры
формируются при общности пространственных отношений, обуслов-
89
ленных гидрофункционированием (поверхностным стоком воды
и водным режимом почв). Единицы этих структур представляют
бассейны притоков все меньших порядков вплоть до исходного,
который можно представить моделью типа "раскрытая книга".
Для различных задач формирования агроландшафтов
учитываются разные типы ландшафтных структур. Закономерности
поверхностного стока, вызывающего плоскостную эрозию,
вскрываются позиционно-динамической структурой, по
территориальным единицам которой обосновывается размещение
севооборотов, рабочих участков, направление вспашки и т.д. Для
предотвращения овражной эрозии необходим учет динамической
сопряженности и парадинамических отношений фаций вдоль
концентрации водного потока, для чего выделяют парагенетичес-
кие и бассейновые ландшафтные структуры. В соответствии с
бассейновыми структурами решаются водохозяйственные задачи.
Методика выделения ландшафтных территориальных структур
рассматривается в "Методических указаниях по ландшафтным
исследованиям для сельскохозяйственных целей" [105].
Не отличаясь простотой, она требует апробации в
производственных масштабах и дальнейшей адаптации к земледельческим
задачам. Практическая реализация этого подхода послужит
сигналом качественного скачка в проектировании ландшафтных
систем земледелия.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ ПО ГЕОХИМИЧЕСКОЙ
СОПРЯЖЕННОСТИ, ГЕОХИМИЧЕСКИЕ БАРЬЕРЫ
Классификация элементарных геохимических ландшафтов.
Б.Б.Полыновым 1123] введено понятие геохимического
ландшафта, означающее совокупность сопряженных элементарных
ландшафтов, связанных между собой определенными условиями
миграции химических соединений.
В морфологическом отношении элементарный ландшафт по
Б.Б.Полынову соответствует фации географического ландшафта,
а в экологическом — биогеоценозу по В.Н.Сукачеву.
По характеру миграции и аккумуляции веществ выделяются
три основные категории элементарных геохимических
ландшафтов:
I. Элювиальные (автономные, автоморфные) —
геохимически независимые ландшафты, характеризующиеся выносом
наиболее растворимых и подвижных соединений. Это
водораздельные территории, занимающие повышенное положение и
отличающиеся независимостью процесса почвообразования от
грунтовых вод, отсутствием притока материала путем жидкого
или твердого бокового тока и расходом материала путем стока и
просачивания.
Учитывая, что в элювиальных ландшафтах наряду с выносом
90
происходит аккумуляция вещества из атмосферы, А.И.Перельман
[120] предложил заменить термин "элювиальный" на
"автоморфный". Последнее определение было бы более точным, особенно
для агроландшафтов, на которые поступают вещества не только
из атмосферы, но и с удобрениями, мелиорантами, пестицидами
и т.д., однако терминология уже сложилась и стала
традиционной.
Необходимо различать первичный автоморфный ландшафт,
связанный с формированием элювия на изверженных или
плотных осадочных породах, и вторичный автоморфный ландшафт,
возникающий на поднятых древних аккумулятивных равнинах и
террасах, где формируется неоэлювий. На общем фоне
элювиального геохимического ландшафта по микро- и мезопонижени-
ям, в которых создаются условия для концентрации продуктов
миграции, выделяются аккумулятивно-элювиальные
геохимические ландшафты (рис. 5).
II. Транзитные ландшафты. Это геохимически
подчиненные ландшафты, в которых частично аккумулируются
некоторые соединения, а наиболее растворимые и подвижные продукты
выносятся. Это склоны приводоразделов и повышений. В
зависимости от условий стока МАТлазовская [23] выделяет
трансэлювиальные и трансэлювиально-аккумулятивные ландшафты.
К первым относятся верхние части склонов, на которых
сочетается элювиальный вынос веществ по профилю с
поверхностным переносом.
Ко вторым относятся нижние части и шлейфы склонов, где
перенос веществ по уклону сочетается с их аккумуляцией.
В трансэлювиально-аккумулятивных ландшафтах возможно
периодическое участие грунтовых вод в процессах аккумуляции
веществ.
III. Аккумулятивные ландшафты. К ним относятся
Рис. 5. Схема классификации элементарных ландшафтов по Полынову —
Глазовской
Условные обозначения: Э — элювиальные, АЭ — аккумулятивно-элювиальные, ТЭ — транс-
элювиальные; ТЭА — трансэлювиально-аккумулятивные, ТС — транссупераквальные, С — су-
пераквальные, ТАкв — трансаквальные, Акв — аквальные
91
прилегающие к склонам территории, аккумулирующие
поверхностный и грунтовый сток. Для них характерно накопление
наиболее подвижных продуктов выветривания и почвообразования,
прежде всего водорастворимых солей.
По Б.Б.Полынову [123] эти ландшафты разделяются на супер-
аквальные (гидроморфные) и субаквальные.
Супераквальные ландшафты формируются в поймах,
надпойменных террасах, котловинах с близкими грунтовыми водами.
Они подвергаются влиянию стока с водоразделов, нередко
затоплению. М.А.Глазовская [23] выделяет транссупераквальные
ландшафты частично дренированные с интенсивным водообменом и
собственно супераквальные ландшафты — замкнутых понижений
со слабым водообменом.
Субаквальные ландшафты подразделяются на трансаквальные
(реки, проточные озера) и аквальные (непроточные озера).
Элементарные ландшафтно-геохимические системы
объединяются в более сложные структуры, называемые М.АТлазовской
каскадными ландшафтно-геохимическими системами. Они могут
быть открытыми — с конечным сбросом веществ в моря и
океаны или закрытыми — с конечными звеньями каскадной цепи в
бессточных впадинах.
По форме каскадные системы могут быть линейными,
рассеивающими или концентрирующими, по числу звеньев выделяются
каскадные системы I, II, III и более высоких порядков.
В каждой зоне формируются характерные типы сочетаний
почвенно-геохимических ландшафтов.
В таежных и лесных зонах на древних водоразделах
формируется кислая сиаллитная кора выветривания с бурыми или
подзолистыми почвами. Склоны и террасы переходных элювиально-
аккумулятивных ландшафтов заняты дерново-подзолистыми и
глееватыми дерново-подзолистыми почвами, в которых
накапливаются микростяжения железа. Аккумулятивные ландшафты
характеризуются образованием ясно выраженных железистых и
марганцевых аккумуляций, конкреций, ортштейнов, вивианита,
торфяников низинного типа.
В степной зоне автоморфные ландшафты представлены
черноземами на лессах и лессовидных суглинках,
элювиально-аккумулятивные — лугово-черноземными почвами с солонцами,
аккумулятивные — лугово-болотными или луговыми засоленными
почвами.
В сухой степи автоморфные ландшафты заняты каштановыми
почвами на лессовидных суглинках и глинах,
элювиально-аккумулятивные — солонцовыми комплексами, аккумулятивные —
солонцами, солончаками, соляными озерами.
В тропической зоне для водоразделов и древних высоких
террас характерны аллитная и ферраллитная коры выветривания и
кислые красноземные и желтоземные почвы. Переходные элюви-
92
ально-аккумулятивные ландшафты на средних террасах заняты
каолинитовыми красноцветными почвами. В аккумулятивных
ландшафтах формируются лугово-болотные почвы с резко
выраженным накоплением железа, марганца, органического вещества.
Иногда здесь развиты монтмориллонитовые слитые почвы.
В пределах микро- и мезорельефа осуществляется
геохимическая дифференциация микроструктур почвенного профиля.
Впадины на водоразделах, получая дополнительные массы воды,
всегда характеризуются большей выщелоченностью почвенного
профиля. Вместе с тем вокруг впадин в виде геохимических
колец обычно формируются участки перераспределения и
вторичной аккумуляции локально вымытых веществ.
В степях и пустынях легкорастворимые соли, вымытые из
микропонижений, образуют кольца солончаков и солонцов.
В агрономическом отношении классификация элементарных
геохимических ландшафтов служит объективной основой для
формирования системы агроэкологических ограничений техно-
генно-химической интенсификации земледелия в плане
предотвращения эрозионных процессов, загрязнения почв и вод
токсическими веществами. В частности, степени свободы применения
минеральных удобрений и пестицидов значительно уменьшаются
от элювиальных ландшафтов к супераквальным. Если в
элювиальных ландшафтах можно применять высокоинтенсивные
технологии с использованием удобрений и пестицидов при
соблюдении общепринятых норм и правил безопасности, то в супера-
квальных и транссупераквальных практически должно быть
исключено применение пестицидов и резко ограничено
использование азотных удобрений. Потребности азота в севооборотах
должны удовлетворяться преимущественно за счет повышения
доли бобовых культур. На трансэлювиальных элементах в
зависимости от интенсивности смыва необходима регламентация
уровней применения азотных удобрений, пестицидов и
технологий их внесения, в частности должно быть исключено
поверхностное внесение удобрений.
Помимо ландшафтной обстановки судьба продуктов техноге-
неза, так же как и природных химических соединений, зависит
от их свойств, термодинамических и физико-химических
условий, влияющих на миграцию веществ и их аккумуляцию.
Миграция и аккумуляция веществ в ландшафтах,
геохимические барьеры. Миграция веществ осуществляется в миграционных
потоках: гравитационных (под влиянием силы тяжести),
эоловых, водных, биологических, биогенных (перемещение
организмов по территории), антропогенных. Преобладающую роль в
геохимической дифференциации территории играют водные
потоки.
Миграция веществ с водой осуществляется во взвешенном,
истинно растворимом и коллоидном состоянии. Характер и ин-
93
тенсивность этого процесса зависят от свойств самих веществ, а
также условий, влияющих на накопление и передвижение воды,
химического, минералогического и гранулометрического состава
почвенно-грунтовой толщи, свойств и режимов почв. Из-за
разнообразия земной поверхности эти условия на пути природных
потоков очень изменчивы, в результате возникают участки, где
изменение условий миграции приводит к уменьшению
подвижности веществ и их накоплению. Такие участки, зоны гипергене-
за, в которых на коротком расстоянии происходит резкое
уменьшение интенсивности миграции, приводящее к концентрации
химических элементов, названы А.И.Перельманом [120]
геохимическими барьерами. Он выделяет три типа геохимических
барьеров: биогеохимические, физико-химические и механические.
I. Биогеохимические барьеры являются участками
биогенной аккумуляции элементов, необходимых для организмов
(О, С, Н, Са, К, N, Si, Mg, P, S, Na, CI, Fe, Ba, Si, Mn, В, F,
Zn, Rb, Cu, V, Ni, As, Co, Li, Mo, I, Se, Ra). Примерами таких
барьеров могут служить растительный покров суши, гумусовые
горизонты почв, колонии микроорганизмов, осуществляющие
процессы преобразования соединений ряда элементов и, как
следствие, их концентрацию (серобактерии, железобактерии и
др.).
II. Физико-химические барьеры делят на следующие
классы: 1) окислительные, 2) восстановительные, 3) сульфатный
и карбонатный, 4) щелочной, 5) кислый, 6) испарительный,
7) адсорбционный, 8) термодинамический.
Окислительные барьеры возникают на участках смены
восстановительных условий окислительными или менее окислительных
более окислительными. В этом классе выделяют следующие виды
окислительных барьеров в зависимости от того, какие элементы
преимущественно аккумулируются в условиях конкретной
окислительной обстановки:
а) железистый или железисто-марганцевый барьер возникает
на контакте глеевых вод с кислородными водами или воздухом.
В таких местах часто развиваются ожелезнение или омарганцева-
ние за счет выпадения из вод гидроксидов Fe и Мп. Примером
подобного механизма аккумуляции железа и марганца является
формирование различного рода ожелезненных горизонтов вплоть
до болотных руд (рудняка, ортштейна), а также микроскоплений
в форме различных конкреций, бобовин, примазок, трубочек в
результате возникновения кислородных барьеров. Очевидно, в
этих процессах могут одновременно с физико-химическим
фактором (окисление) участвовать и специфические
микроорганизмы (железобактерии и др.), т.е. проявляется и биогеохимический
барьер;
б) марганцевый барьер возникает преимущественно в
легкопроницаемых породах (песчаные, гравелистые образования и
94
др.), а также в болотных почвах степных и пустынных зон в
условиях миграции слабощелочных (лишенных Fe) вод.
Вследствие осаждения Мп на окислительном барьере обнаруживаются
примазки гидроокислов Мп, черные, "омарганцованные"
горизонты и т.п. без заметного ожелезнения;
в) серный барьер возникает в результате окисления
сероводорода подземных или почвенно-грунтовых вод. Образование
серных барьеров возможно при миграции сероводородсодержащих
сбросных вод рисовых полей на территориях, сильно
загрязненных продуктами нефтедобычи или транспортировки
нефтепродуктов.
Восстановительные барьеры возникают в тех участках зоны
гипергенеза, в частности почвенно-грунтовой толщи, где
окислительные условия сменяются восстановительными или менее
восстановительные резко восстановительными.
Различают две принципиально различные восстановительные
среды — сульфидную (или сероводородную) и глесвую. В
соответствии с этим выделяют сульфидный и глеевый
восстановительные барьеры.
Сульфидный (сероводородный) барьер возникает в почвах и
водоносных горизонтах, когда воды, характеризующиеся
окислительными или глеевыми условиями, встречают на пути своего
движения сероводород. Поскольку сульфиды характеризуются
очень слабой растворимостью, то в этих условиях из
мигрирующих растворов происходит выпадение соединений ряда металлов
в нерастворимой форме. Сульфидный барьер служит зоной
осаждения следующих элементов: Fe, V, Zn, Co, Pb, U, Ni, As, Cd,
Hg, Ag, Se и, как видно, в том числе и основных тяжелых
металлов, загрязняющих почву.
Глеевые барьеры возникают на участках резкой смены
окислительной обстановки глеевой или же на контакте слабоглеевой
и резкоглеевой среды. Этот барьер существенно отличается от
сероводородного тем, что на нем не осаждаются Fe, Mn, P и
многие другие элементы с постоянной валентностью,
осаждаемые в сероводородной среде. На глеевом барьере возможно
осаждение урана (U6+ — U4+), селена (Se4+ — Se2+), а также V,
Си, Ag.
Сульфатный и карбонатный барьеры возникают в местах
встречи сульфатных и карбонатных вод с водами другого типа,
содержащими значительные количества Са, Sr и Ва. Последние
выпадают в осадок в форме сульфатов и карбонатов, вызывая
огипсование, кальцитизацию и обогащение стронцием в зоне
осаждения.
Щелочной барьер возникает на участках резкого повышения
рН, в частности в местах смены кислых вод нейтральными или
щелочными (или при смене сильнокислой среды слабокислой).
С ним связано осаждение Fe, Са, Mn, Sr, V, Сг, Zn, Ni, Co, Pb,
95
Са, т.е. большинства тяжелых металлов, загрязняющих
почвенную среду. Наиболее часто щелочной барьер возникает на
контакте бескарбонатных пород с известняками и другими
карбонатными породами. При попадании кислых вод в известняки рН их
резко повышается и металлы выпадают из растворов в виде
вторичных минералов. Кислые воды в таежно-лесной зоне несут
значительные количества растворенного Fe. Попадая на пути
своего движения в породы, обогащенные карбонатами, или
смешиваясь с жесткими бикарбонатными водами, они отдают из
раствора осаждающееся в этих условиях железо.
В верхних горизонтах лесостепных и степных почв обычно
создается слабокислая среда за счет разложения растительных
остатков и образующейся углекислоты. При нисходящем
движении такие подкисленные растворы достигают карбонатных
горизонтов, на контакте с ними создается щелочной барьер и
возникают условия для осаждения многих металлов.
Щелочной барьер чаще и резче выражен в сухом климате, где
почвы и отложения всегда карбонатны (лессы, лессовидные
суглинки и др.).
Кислый барьер чаще и резче выражен в местах резкого
понижения рН, в частности, при смене нейтральной и щелочной
реакции на кислую, может возникнуть и в кислом и щелочном
интервале на участках сдвига рН в более кислую сторону. Так,
растворенный кремнезем из щелочных вод, попадая в воды с
кислой средой, выпадает из раствора.
Алюминий хорошо мигрирует в щелочной среде (в форме
аниона). При понижении рН даже в пределах щелочных
показателей (сильнощелочные — слабощелочные) возможно осаждение
алюминия.
Испарительный барьер возникает на участках сильного
испарения подземных и почвенно-грунтовых вод, из которых
осаждаются растворенные соли. Так образуются солевые и
гипсовые коры и солевые горизонты в солончаках и
солончаковых почвах. Водорастворимые органо-минеральные
комплексы могут выпадать при испарении в почве и закрепляться
на различной глубине. С испарительным барьером может быть
связано концентрирование Са, Na, К, Mg, F, S, Sr, CI, Rb,
Zn, Li, Ni, V, Mo.
Адсорбционные барьеры возникают на контакте пород и
почв, богатых адсорбентами, с подземными водами, в растворе
которых присутствуют различные ионы. В результате в глинах,
торфах, углях и других адсорбентах, имеющих отрицательный
заряд, возможно накопление различных катионов и анионов (Са,
К, Mg, P, S, Rb, V, Cr, Zn, Ni, Cu, Co, Pb, V, As, Mo, Hg, Ra).
Термодинамические барьеры возникают на участках резкого
изменения температуры или давления, с которыми тесно связан
газовый режим вод. Примером может служить выпадение из
96
со2
растворов бикарбоната кальция [Са(НСОз)2 -> t СаСОз] при
перемещении почвенных вод из более холодных слоев в теплые
(потеря СОг).
III. Механические барьеры образуются на участках
изменения скорости движения вод (или воздуха). С ними может быть
связана концентрация многих элементов (F, Ti, Zn, Cr, Ne, Th,
Та, Sn, W, Hf, Hg, Os, Pt, Rd, An, Ru, Jr, Rli и др.).
Очень часто выпадение и концентрация тех или иных веществ
является следствием одновременного действия нескольких
геохимических барьеров, накладывающихся друг на друга.
Так, например, термодинамический барьер в местах выхода
углекислых вод может совмещаться с кислородным, что приведет
к выпадению не только СаСОз, но и железа в виде гидроксидов.
В гумусовом горизонте совмещаются биологический и
адсорбционный барьеры.
Другим ярким примером совмещенного действия
геохимических барьеров является аккумуляция различных веществ в
болотных почвах притеррасной поймы (совмещение окислительного,
биогеохимического, испарительного барьеров).
Такие комплексные барьеры называются по совокупности
совмещающихся барьеров биосорбционным,
кислородно-термодинамическим и т.п.
Геохимические барьеры сменяют друг друга в пространстве,
что обусловливает сложную, многообразную картину
распределения ландшафтно-гсохимических полей со свойственными им
геохимическими ассоциациями элементов. Понимание этих
связей необходимо для прогнозирования техногенного
геохимического воздействия на ландшафты и его регулирования. Для этого
создаются карты миграции загрязнителей, карты районирования
территорий по тенденции их аккумуляции и возможной
интенсивности деструкции.
Влияние агротехногенеза на геохимию ландшафтов.
Трансформация ландшафтов в процессе сельскохозяйственной
деятельности человека, усиленная влиянием промышленности и городов,
оказывает существенное воздействие на сложившиеся природные
потоки вещества и энергии. Наряду с позитивными
изменениями, которых добивается земледелец, все сильнее проявляются
негативные последствия техногенеза. Нередко они превосходят
экологически допустимые пределы и способность экосистем к
саморегуляции, что ведет к их разрушению. Наряду с локальной
и региональной трансформацией геохимических потоков все
отчетливее проявляются тенденции межрегиональных и
глобальных изменений.
Наиболее общие закономерности трансформации
геохимических ландшафтов связаны с изменением водного баланса
освоенных территорий и почв, в особенности с остепнением и опусты-
97
ниванием обширных территорий, усилением окислительных
процессов в почвах. Ускоренное окисление гумуса пахотных почв,
осушение и освоение торфяников наряду со сведением лесов,
сжиганием различных видов топлива (уголь, нефть, торф,
древесина) и промышленными выбросами значительно повысило
концентрацию диоксида углерода в атмосфере. К настоящему
времени она достигла 330—340 ррт, что на 10—12 % превышает
содержание С02 в воздухе доиндустриальной эпохи.
Очевидно, этот процесс способствует усилению углекислотно-
го выветривания минералов горных пород и почв с образованием
новых количеств растворов углекислых солей [80]. С
повышением концентрации диоксида углерода в атмосфере связываются
как положительные прогнозы, например повышение
продуктивности фотосинтеза и соответственно урожайности растений, так
и отрицательные, обусловленные с предполагаемым потеплением
климата земли вследствие "парникового эффекта".
Существенные изменения в геохимии ландшафтов многих
регионов Земли обусловлены функционированием оросительных и
осушительных систем, созданием крупных гидротехнических
сооружений, разбором стока многих рек на орошение и другие
цели. Фильтрационные воды из каналов и водохранилищ
распространяются на глубину до сотни метров и на десятки
километров в стороны от каналов, радикально изменяя
водно-солевой режим территорий. Низкие КПД используемой для поливов
воды (30—40 %) привели к подъему грунтовых вод и развитию
вторичного заболачивания и засоления почв. Строительство
дренажных сооружений — необходимое средство борьбы с
засолением и заболачиванием почв — повело за собой вынос многих
миллионов тонн солей с дренажным стоком в реки и озера. Туда же
поступает солевой сток фильтрационных возвратных вод. В итоге
минерализация воды большинства рек аридных областей в
среднем и нижнем течениях повысилась с 0,2—0,5 до 1—3 г/л [80].
Общая особенность смены природных экосистем на агроэко-
системы — усиление нескомпенсированности биологического
круговорота биогенных элементов в связи с отчуждением их с
урожаями. Поскольку возрастают направленные перемещения
продукции на большие расстояния, данная проблема приобретает
межрегиональный аспект. Например, только с
межгосударственными перевозками зерна в мире перемещается количество NPK,
соизмеримое с речным ионным стоком этих элементов. С тем же
зерном из бассейна Оби в бассейн Каспийского моря поступает
столько же этих элементов, сколько выносится водами Волги.
Весьма ощутимо влияет на геохимическую обстановку в агро-
ландшафтах как в позитивном, так и в негативном плане
применение удобрений, мелиорантов и других агрохимикатов. Помимо
непосредственного влияния на увеличение емкости
биологического круговорота они оказывают и косвенное влияние на него
98
через изменение реакции среды, обменные процессы, усиление
минерализации органических веществ. В частности, подкисление
среды в результате применения физиологически кислых
удобрений приводит к повышенному вымыванию Са и Mg в
ненасыщенных основаниями почвах. Вследствие усиления
минерализации органического вещества под влиянием азотных удобрений
высвобождается дополнительное количество азота и других
элементов.
В результате применения удобрений изменяются масштабы
миграции питательных элементов, особенно нитратов, за
пределы почвенного профиля в систему почвенно-грунтовых вод и
водоемов. Поступая в природные воды с грунтовым или
поверхностным стоком, минеральные элементы становятся причиной
эвтрофикации водоемов. Она выражается в остром недостатке
растворенного кислорода, который расходуется на дыхание
интенсивно развивающихся водорослей и окисление органического
вещества их отмирающей массы. В воде накапливаются
восстановленные токсичные соединения (сероводород, этилен, метан и
др.), что приводит к гибели рыбы и других существ, населяющих
водоемы, заболеванию людей. Такая вода трудно поддается
очистке.
При высоком уровне применения удобрений и больших доз
мелиорантов заметно проявляется накопление в почвах
токсичных элементов (фтор, стронций, мышьяк, свинец, никель,
кадмий, уран и др.) — балластных примесей агрохимикатов, которые
могут ингибировать биологическую активность почв, нарушать
ферментативные процессы и обмен веществ в растениях. Эта
проблема обостряется при использовании в качестве удобрений
и мелиорантов различных отходов промышленности (фосфогипс,
пиритные огарки, различные шлаки, кислоты, лигнины и др.), а
также городских сточных вод, компостов из городского мусора и
т.д.
Издержки химизации сельского хозяйства усиливаются
промышленными выбросами токсикантов. В биосферу ежегодно
поступает свыше 500 тыс. видов химических веществ [81].
Опасность заключается в том, что многие из них представляют собой
искусственно синтезированные соединения, отсутствовавшие
ранее в биосфере. Для многих из них нет достаточно
эффективных механизмов деструкции.
Особую проблему с точки зрения влияния на
биогеохимические процессы в агроландшафтах представляет применение
пестицидов. Выполняя важную роль в сохранении продукции, многие
из них в той или иной мере имеют побочные эффекты,
связанные с нарушением трофических цепей, токсичным воздействием
на почвенную биоту, животных и человека. При обработке
посевов и посадок лишь незначительная их часть достигает объектов
уничтожения, остальная часть попадает в почву, увлекаясь био-
99
геохимическими потоками, подвергаясь адсорбции,
превращениям и мигрируя в различные среды.
В зависимости от принадлежности к тем или иным классам
химических соединений проявляются те или иные формы их
адсорбции, которые зависят также от почвенных условий:
реакции среды, гранулометрического, минералогического составов,
содержания и состава органического вещества почвы,
температуры, влажности. В связи с этим различают несколько форм
существования пестицидов в почвах: свободная, обратимо
сорбированная, необратимо сорбированная, включенная в молекулярную
структуру гумусовых веществ, включенная в состав растительных
тканей.
Длительность сохранения пестицидов в почве зависит от их
природы и условий детоксикации. Основную роль в этом
процессе играют микроорганизмы. Высокая температура и
влажность, наличие органического вещества ускоряют инактивацию
гербицидов. При этом влияние органического вещества имеет
двойственный характер: повышение сорбции пестицидов
органическим веществом замедляет детоксикацию, а активизация
микробиологических процессов за счет поступления энергетического
материала ускоряет ее.
Важными факторами детоксикации являются также метаболи-
зация их в растениях и фотохимические реакции под действием
ультрафиолетового излучения. Нормирование пестицидов
должно осуществляться с учетом миграции, аккумуляции и
деградации в геохимических ландшафтах.
Мощный фактор нарушения биогеохимического круговорота
в ландшафтах — физический перенос частиц почвы в результате
водной эрозии и дефляции. Современная интенсивность
денудации в 30—40 раз выше, чем в среднем за весь биогенный этап
геологического развития Земли [81]. Об этом свидетельствует, в
частности, резко возросшая интенсивность твердого речного
стока, сопровождающаяся ухудшением качества воды,
заиливанием водохранилищ, устьев рек, мелководий шельфа. Растет
запыленность атмосферы, вследствие чего может проявляться
охлаждающий эффект.
Возросшее техногенное давление на агроэкосистемы требует
более гибкого подхода к оценке объектов по их загрязнению или
деградации (содержанию токсиканта в почве, продукции, воде и
т.д.). Необходима система показателей, характеризующих
направленность, интенсивность и масштабы геохимических
процессов в различных ландшафтах и их элементах (характер и
скорость миграции токсиканта в почве и за ее пределы,
особенности аккумуляции на геохимическом барьере). Такие
динамические характеристики могут быть получены только на основе
идентификации геохимических потоков и
структурно-функциональных связей в ландшафтах.
100
Наиболее общая оценка миграционно-аккумулятивных
возможностей агроландшафта по отношению к токсикантам может
быть сделана на основе учета вероятности поверхностного
перераспределения агрохимикатов и поступления их в воды
поверхностного стока в связи с геоморфологическими и литологичес-
кими условиями, вероятности поступления их в грунтовый сток
в связи с условиями гидрологического режима, возможности
дефляционного перемещения веществ, аккумуляции токсикантов
в связи с сорбционными свойствами почв и наличием
биогеохимических барьеров.
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ
И ЛИТОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Геоморфологические процессы оказывают наиболее активное
влияние на дифференциацию ландшафтов. Они формируют
скульптуру земной поверхности, создавая множество
разнообразных макро-, мезо- и микроформ рельефа, элементарных
участков, различающихся по взаимному расположению (вершины,
разные участки склонов, подножья), относительной высоте,
экспозиции, крутизне и форме склона. Каждому местоположению
отвечает определенная совокупность условий местообитания. Все
они в той или иной мере связаны определенными потоками
энергии и веществ. Поэтому агроэкологическую характеристику
геоморфологических условий объекта агропромышленного
производства нужно осуществлять в структурной иерархии
ландшафта от генетического типа рельефа до его элемента.
Известное разнообразие рельефа сводится к следующим мор-
фолого-генетическим типам: горный
(структурно-тектонический), структурный (пластовый), скульптурный (эрозионный) и
аккумулятивный (насыпной).
Горный тип рельефа представлен подтипами высокогорного,
альпийского, среднегорного, низкогорного, сельгового.
Структурный (пластовый) рельеф, развитый на горизонтально
залегающих пластах осадочных пород, обладающих значительной
стойкостью по отношению к эрозии, разделяется на подтипы:
плоскогорья, плато, куэсты.
Скульптурный (эрозионный) тип рельефа включает равнины,
образованные размывом — линейной речной эрозией,
плоскостным смывом и морской абразией.
Аккумулятивный (насыпной) тип рельефа обусловлен
накоплением рыхлых масс молодых четвертичных отложений в
областях погружения.
По высотным условиям равнины делят на низменности,
расположенные ниже 200 м над уровнем моря, и более высоко
расположенные плато.
На карте почвенно-географического районирования СССР
101
[32] представлено 12 категорий равнинного рельефа, которые в
сочетании с разнообразием пород разделяются на 26 выделов:
морские равнины
плоские песчано-глинистые,
плосковолнистые песчаные частично с эоловой
переработкой;
аллювиальные и древнеаллювиальные равнины
плоские суглинистые и глинистые, преимущественно
лессовидные,
плосковолнистые песчано-глинистые,
плоскохолмистые песчано-глинистые,
плоскохолмистые песчаные, включая перевеянные;
аллювиально-дельтовые равнины
плоские слоистые песчано-глинистые;
озерно-аллювиальные равнины
плоские и плосковолнистые глинистые и суглинистые,
плосковолнистые песчано-суглинистые;
водно-ледниково-озерные равнины (включая зандровые)
плоские песчано-глинистые, местами подстилаемые
моренными суглинками,
плосковолнистые песчаные и супесчаные, подстилаемые
моренными суглинками,
плоскохолмистые песчаные и супесчаные;
моренные равнины
холмистые (конечно-моренные) с чередованием моренных
суглинков и песков,
волнистые суглинистые,
плосковолнистые суглинистые и двучленные,
подстилаемые карбонатными породами,
плоскохолмистые песчаные и супесчаные,
плосковолнистые песчаные и супесчаные, близко
подстилаемые моренными суглинками,
волнисто-увалистые покровно-суглинистые, включая
слабокарбонатные;
предгорные, преимущественно пролювиальные равнины
волнисто-увалистые глинистые и суглинистые, местами
щебневатые;
эрозионные равнины
волнисто-увалистые лессовые и лессовидные суглинистые,
увалистые элювиально-делювиально-суглинистые и
глинистые на коренных породах,
волнистые пеплово-вулканические;
эрозионные плато
плоскоувалистые элювиально-делювиально-суглинистые на
коренных породах;
эрозионно-денудационные равнины частично с мелкосопоч-
ником
102
увалисто-холмистые элювиально-делювиально-суглинистые
на коренных породах;
аридно-денудационные равнины и плато
плоскоувалистые элювиально-делювиальные
преимущественно суглинистые на коренных породах,
плоскохолмистые песчаные (перевеянные);
аридно-денудационные равнины с мелкосопочником
холмистые элювиально-делювиально-суглинистые
щебнистые на коренных породах.
На равнинах и плато находятся как повышенные, так и
пониженные места. К повышенным относятся холмы, бугры, гривы,
гряды, увалы; к пониженным — балки, овраги, карстовые
понижения и др. Эти формы рельефа, занимающие площадь,
измеряемую десятками или сотнями квадратных метров, с
колебаниями высот в пределах от одного до нескольких десятков метров,
относятся к категории мезорельефа.
Холмом называется небольшое возвышение округлой формы с
широким основанием, постепенно сливающимся с равниной.
Высота холмов над равниной обычно находится в пределах 40—
80 м, но иногда достигает 100 и даже 200 м.
Бугор отличается от холма меньшей высотой (10—25 м),
меньшим диаметром основания и более крутыми склонами.
Грива, гряда, увал — возвышенности удлиненной формы,
длина которых в несколько раз превышает ширину, высота же
соответствует высоте холмов.
Следует особо различать формы ледникового грядового
рельефа, к которым относятся озы — длинные (до 30—40 км),
извилистые валы высотой 25—50 м, сложенные преимущественно
моренным и флювиогляциальным песчано-валунным
материалом, и друмлины — вытянутые в одном направлении
продолговато-овальные холмы, образовавшиеся вследствие выпахивания
ледником донной морены и потому сложенные моренными
валунными суглинками и песками.
На равнинах проявляются различные формы микрорельефа,
занимающие небольшие площади (от одного до нескольких
сотен квадратных метров), с колебаниями относительных высот
в пределах 1 м. Это бугорки и холмики, образованные
выбросами землероев, торфяные бугры верховых болот, кочки травяных
болот, степные западины и блюдца, предовражные ложбины,
эрозионные промоины.
Самые мелкие формы рельефа, диаметр которых колеблется в
пределах от нескольких сантиметров до 0,5—1 м, высота
достигает 30 см, относятся к нанорельефу.
Важными в агрономическом отношении критериями оценки
рельефа являются абсолютные высоты, горизонтальная и
вертикальная расчлененность территории, формы и экспозиции
склонов.
103
Абсолютная высота над уровнем моря. С изменением
абсолютной высоты связана смена процессов, определяющих
вертикальную зональность ландшафтов. Она обусловлена уменьшением
кверху плотности, давления, температуры, пылесодержания
воздуха.
Атмосферное давление убывает на 1 мм рт. ст. на каждые
11—15 м высоты, температура воздуха снижается в среднем на
5—6° на каждый километр высоты.Количество облаков до
некоторой высоты возрастает, что приводит к существованию пояса
максимальных осадков и к уменьшению их на более высоких
уровнях. Соответственно изменяются почти все компоненты
природного комплекса: почвы, растительность и т.д.
Влияние абсолютной высоты на климат и почвы сказывается
не только в горных странах с их вертикальной зональностью, но
и на равнинах с колебанием высот менее 250—300 м. Для
возвышенностей европейской территории России каждые 100 м
высоты увеличивают годовое количество осадков на 10—12 % по
сравнению со средней суммой осадков на равнине.
Влияние шероховатости поверхности на осадки на этих
возвышенностях составляет 6—9 % в год (30—40 мм/100 м).
Суммарное влияние обоих факторов составляет 18 % суммы осадков на
равнине [138]. Разность высот в пределах мезорельефа
существенно влияет на температурный и ветровой режимы различных
его участков, что будет рассмотрено далее.
Оценка расчлененности территории. Основы дифференциации
эрозионного рельефа центральных областей России разработаны
А.С.Козменко [83], который выделяет по условиям водосбора
водораздельные, приводораздельные, присстевые и
гидрографические земли. Наиболее расчленена гидрографическая сеть,
которая представлена древними звеньями (ложбины, лощины, балки,
долины), сложившимися в послетретичный ледниковый период,
когда шел процесс интенсивного эрозионного разрушения
территории талыми водами ледников, и современными
образованиями (промоины и овраги).
Гидрографическая сеть в верхней ее части начинается
ложбинами. Это линейная форма рельефа с пологими берегами
глубиной до 1 м без признаков бровки и русла. В ней начинается
концентрация воды. Водосборная площадь ложбины до 50 га.
Она представляет след первичного размыва древней породы,
заполненный отложениями мелкозема, смытыми с окружающих ее
склонов. С наличием ложбин приходится считаться при
размещении культур и выборе агротехники. Весной по ложбинам текут
талые воды. Г.П.Сурмач [151] дал следующую классификацию
интенсивности этого явления: ложбинность редкая — на 1 км
поперечного протяжения склона приходится менее трех ложбин,
умеренная — 3 — 5 ложбин, частая — 6 — 10 ложбин, весьма
частая — более 10 ложбин.
104
Вниз по склону ложбина перерастает в лощину. Она имеет
ясно выраженное дно, более высокие и крутые берега (6—12° и
более). Глубина до 8—10 м, ширина до 40—60 м, водосборная
площадь до 500 га. С продвижением ниже по склону лощина
расширяется и впадает в балку либо сама становится ею.
Балка имеет широкое дно, выраженные бровки. Ширина ее
60—200 м, глубина до 15—20 м, площадь водосбора до 3000 га.
Постепенно расширяясь и углубляясь, балки впадают в речные
долины с постоянным водным потоком.
К современным образованиям относятся промоины и овраги.
Все разнообразие оврагов принято объединять в две большие
группы: первичные и вторичные. Первичные сформировались на
присетевых и приводораздельных склонах в результате
неурегулированного поверхностного стока. Их называют склоновыми.
Вторичные овраги сформировались на звеньях древней
гидрографической сети: донные — в результате размыва днища лощин
или балок, береговые — на берегах балок или речных долин,
вершинные — у привершинных частей балок.
Примыкающий к гидрографической сети присстевой фонд
земель с уклонами 3-9° характеризуется тем, что поверхностный
сток на них осуществляется не концентрированными потоками,
а мелкими струями и ручьями, расчлененными по склону. На
пашне развиваются преимущественно процессы смыва, а размыв
представлен в виде отдельных промоин и рвов, приуроченных к
наиболее резко выраженным ложбинам. Большое их
распространение на склонах крутизной более 3° (0,05) служит показателем
их принадлежности к присетевому фонду. Уклон в 3° является
обычно критическим. При его превышении на пашне
существенно усиливаются смыв и мелкоструйчатый размыв. Выше
присетевых земель располагаются земли приводораздельного фонда,
более пологие. Сами по себе они слабо эродируют, однако
накопление снега, талых и дождевых вод вызывает сток и размыв
на землях присетевого и гидрографического фондов. Поэтому
здесь необходимо проведение мероприятий по задержанию и
замедлению стока вод, регулированию снегоотложения и
снеготаяния.
Для характеристики вертикальной и горизонтальной
расчлененности территории используют ряд показателей.
Степень вертикального расчленения территории
характеризуется глубиной расчленения рельефа, отражающей превышение
водоразделов над базисами эрозии внутри элементарных
бассейнов.
Этот показатель определяется как разность наибольшей и
наименьшей абсолютных высот по каждому элементарному
бассейну. В качестве элементарного бассейна принимают бассейн
каждого единичного водотока с постоянным или пересыхающим
течением (или бассейн единичного озера). Для карт глубины
105
расчленения рельефа принята шкала относительных высот со
следующими ступенями:
Ступень Относительная высота, м Ступень Относительная высота, м
1 Менее 5 5 50-100
2 5-10 6 100-200
3 10-25 7 200-300
4 25-50 8 300-500
В соответствии с этой шкалой для равнинного рельефа
наиболее типичны ступени 1—5, для предгорий — 3—6, для среднегор-
ного рельефа — 4—6, для высокогорного — 6—8.
Горизонтальное расчленение рельефа характеризуется длиной
гидрографической сети на 1 км2 площади, а также средней
шириной водосборного бассейна.
Первый показатель, называемый коэффициентом
расчлененности территории, определяется по формуле
l=L/P,
где L — общая длина гидрографической сети, км;^Р — площадь, в пределах
которой изменяется длина гидрографической сети, км~.
С увеличением этого коэффициента возрастает площадь
смытых почв. Например, при коэффициенте 0,3 смытые почвы могут
составлять 10 %, при расчлененности 0,6 — 25 % и т.д. В
районах, сильно подверженных эрозии, этот коэффициент достигает
1,1-1,8.
Данный показатель неприменим для определения густоты
расчленения в районах с нелинейным (озерным, холмистым и др.)
расчленением.
Второй показатель — ширина водосборного бассейна или
среднее расстояние между соседними тальвегами речной
(эрозионной) сети — определяется по формуле
a=P/L9
где а — среднее расстояние между соседними тальвегами в пределах площади Ру
км.
Для районов с преобладанием нелинейного расчленения —
озерного, холмистого, бугристого, западинного и других
используют формулу
а=Р/К
где о — среднее расстояние между соседними понижениями в пределах площади
Р, км; К— общее число понижений (озер, западин) или повышений (бугров,
грив) в пределах площади Р.
Наряду с показателями общей расчлененности территории
используют критерии степени ее повреждения современными фор-
106
мами линейной эрозии. Это коэффициенты овражности и
плотности оврагов.
Коэффициент овражности — отношение площади оврагов (га)
к площади земельного фонда (км2).
О степени развития овражной эрозии судят также по
суммарной протяженности оврагов на 1 км2 площади. Соответственно
различаются слабая (меньше 0,25 км/км2), средняя (0,25—0,50),
сильная (0,50—0,75) и очень сильная (больше 0,75) степени
развития эрозии.
Данные категории не отражают полной степени поражения
территории оврагами, поскольку при одном и том же
коэффициенте овражности может приходиться разное их количество на
единицу площади. Поэтому введен коэффициент плотности
оврагов, означающий число оврагов на площади 1 км2 земельного
фонда.
Все коэффициенты вычисляют отдельно для общей
водосборной площади и для гидрографической сети. Только в этом случае
достигается объективная оценка характера и степени
расчлененности данной местности.
Для Среднерусской возвышенности, например, средняя
расчлененность водосборных бассейнов лощинно-балочным звеном
составляет 0,92 км/км2. При близких величинах этого показателя
в бассейнах рек расчлененность водосборов непосредственно
овражной сетью изменяется от 0,14 до 0,87 км/км2. Средний
коэффициент овражности на этой возвышенности равен 0,6 га/км2,
средняя плотность оврагов на овражно-балочных системах 14,1
на 1 км2 [57].
Классификация и оценка склонов. Важнейшими
характеристиками рельефа, от которых зависят сток и эрозия почв, являются
форма, крутизна, длина и экспозиция склонов.
По форме склоны подразделяют на прямые, выпуклые и
вогнутые. Прямые склоны характеризуются плавным уклоном от
вершины к подошве и соответственно постепенным нарастанием
разрушительной силы воды. Значительный смыв проявляется
приблизительно от середины склона.
На выпуклых склонах эрозия сильнее проявляется в нижней
части, где наибольшая крутизна. В нижних частях таких склонов
сильно выражена ложбинность. На вогнутых склонах эрозия
сильнее выражена в верхней, более крутой части. Книзу она
уменьшается, происходит аккумуляция смытой почвы. По
степени эрозионной опасности склоны находятся приблизительно в
следующем соотношении: прямой — 1; выпуклый — 1,25—1,5;
вогнутый — 0,5—0,75.
Определяющую роль в формировании стока играет крутизна
склона. Пороговая ее величина, при которой начинается эрозия,
сильно различается в зависимости от литологии почвообразую-
щих пород и ряда других условий. Поэтому единой классифика-
107
ции склонов в данном отношении быть не может. Тем не менее
сложились некоторые усредненные представления по этому
поводу.
Для таежно-лесной зоны интервал 0—1° характеризует
повышенную вероятность переувлажнения, выраженность
микрорельефа, появление в структуре почвенного покрова оглеенных
компонентов.
Интервал от 1 до 3° характеризует наиболее благоприятные
условия дренированности, но если до 2° почвенный покров
наиболее однороден, то после 2° обнаруживается проявление
начальных форм линейной эрозии и требуется ограничение доли
пропашных культур в севообороте. В интервале уклонов 3—5°
наблюдается значительное развитие эрозионных процессов.
Использование таких земель в пашне должно осуществляться в
системе противоэрозионных мероприятий с исключением
пропашных культур. При уклонах 5—8° практикуются
почвозащитные севообороты. На склонах круче 8° преобладает сенокосно-
пастбищное использование земель.
В процессе анализа рельефа выделяются элементы линейного
расчленения (долинно-балочной сети): поймы и низкие террасы
малых рек, днища и склоны крупных балок и лощин, небольшие
ложбины. Учитываются локальные замкнутые формы:
положительные (мелкие холмы, бугры), отрицательные (замкнутые
депрессии, западины).
Разнообразие элементов рельефа определяет сложную картину
перераспределения агроклиматических ресурсов и формирования
микроклимата.
ОЦЕНКА АГРОКЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ
Солнечная радиация, ФАР. Температура воздуха, почвы и
растения всегда зависит от количества солнечной радиации, которое
падает на данную площадь. Суммарная солнечная радиация
включает прямую, поступающую непосредственно от солнца, и
рассеянную, поступающую от небосвода в результате рассеяния
солнечной радиации атмосферой. Часть суммарной солнечной
радиации отражается от земной поверхности, другая часть
превращается в тепло.
Интенсивность радиации зависит от характера подстилающей
поверхности, облачности, а также высоты солнца и времени
года. Прямая солнечная радиация изменяется под влиянием как
экспозиции, так и крутизны склона. Рассеянная радиация на
склонах небольшой крутизны любой ориентации не отличается
от рассеянной радиации, приходящей на горизонтальную
поверхность.
Наибольшие различия наблюдаются в приходе прямой
радиации на северные и южные склоны. При увеличении угла наклона
108
к южным склонам величина ее возрастает. Северные склоны в
течение всего года получают прямой радиации меньше, чем
горизонтальная поверхность, и с увеличением угла наклона ее
величина уменьшается. С юга на север различия в приходе
прямой радиации к северным и южным склонам возрастают.
Больше всего дополнительной солнечной радиации получают южные
склоны ранней весной и поздней осенью, когда солнце стоит
невысоко.
Восточные и западные склоны крутизной до 20° получают за
сутки примерно столько же или несколько меньше прямой
солнечной радиации, чем горизонтальная поверхность. С
увеличением крутизны поступление тепла от солнца к восточным и
западным склонам несколько уменьшается.
Суммарная солнечная радиация, приходящая на
горизонтальную поверхность, приведена в справочниках по климату, а расчет
на наклонные поверхности разных экспозиций и крутизны
проводят с помощью специальных коэффициентов (табл. 34).
Растения в процессе фотосинтеза усваивают часть
приходящей энергии солнца, которая называется фотосинтетически
активной радиацией (ФАР). Это световые лучи с длиной волны от
0,38 до 0,71 мкм. Величину поступающей от солнца ФАР можно
рассчитать по формуле
ФАР = 0,435 + 0,57 Д
где S — прямая радиация, поступающая на горизонтальную поверхность; D —
рассеянная радиация.
Посевы со структурой, близкой к оптимальной, за вегетацию
поглощают 50—60 % падающей на них ФАР. Часть ее,
используемую растениями для фотосинтеза и выраженную в процентах,
называют коэффициентом использования ФАР или
коэффициентом полезного действия ФАР. По А.А.Ничипоровичу, посевы
сельскохозяйственных культур по использованию ФАР можно
разделить на следующие группы: обычные — 0,5 — 1,5 %,
хорошие 1,5 — 3,0%, рекордные — 3,5—5,0 % и теоретически
возможные — 6 — 8 %.
При расчете потенциальной урожайности по приходу ФАР
пользуются формулой
2-i вфар ^фар Дн.м
где Убцол — биологическая урожайность абсолютно сухой растительной массы,
т/га; 2,бфар — количество приходящей ФАР за период вегетации культуры, млн
МДж/га; Афар — запланированный коэффициент использования ФАР, %; Дн.м—
доля надземной массы, %; д — количество энергии, выделяемое при сжигании
1 кг сухого вещества биомассы (16,76 МДж); 10 — коэффициент для пересчета в
тонны.
109
f
о
I
s
Крутизна 20°
Крутизна 10°
§
\Z
Широ-
a
VIII
VII
£
>
es
a
VIII
VII
>
>
£
a
VIII
VII
>
>
fc
1
2"
0,63
00
0,53
0,40
Ж
О
1,35
t^
1,49
1,56
VO
©"
°1 ^.
сГ -?
5 3
©~ о
5 a
ON ON
о" о
s
&
О
X
ГЧ »П Г»
r>- vo in
о" сГ о
t^ о
.о cT
8S2J
jjj CJ\ Э\ ON
Z ф ©~ о
J ГЧ О ON
О- ON ON OO
« о" о" сГ
00
" t- *- о
(J 00 00^ 00^
о о4 cf
ON ON 00
o4 o* d4
VO *1- (N
ON ON ON
00 Г-» 1^
ON ON ON
ON ON ON
©* о" сГ
rf fO О
ON ON ON
о
o •=•
j: _г -г -r *
8
VO 00 О
ON ON О
ON О -Н
ON О О
ON О О
о" -Г -Г
». 8 8
О -ч -н
ON
сГ
00 ОО
ON ON
о" о"
, ~ з о '
00 ГЧ
О ^
о
VO 00 ©
Zi 3 «
ON О^ ©^
О4 -J ~
8
о'
Л О н СЗ
on о о^ го
S S S
о о
8^
- fa
а
о
А
00 00 О
ON ON О
©~ о -Г S>
S
as
t
1,04
1,05
1,09
1,11
гч vo
VO VO
VO
in
VO
VO
«n
CM
VO
s
e> о
so
ме ча н
e равен 1
При
ной 5
по
В зависимости от длины вегетационного периода величины
приходящей ФАР на территории России сильно различаются: в
приполярных зонах приход ее соответствует 0,42—0,63 млн, а на
Северном Кавказе 2,52—2,94 млн МДж/га, хгго обусловливает
разное количество возможного накопления биомассы. В таблице
35 приведена биологическая урожайность при КПД ФАР 3 %.
35. Сумма ФАР на разных географических широтах
Географическая
широта, град
Приход ФАР, млн
МДж/га
3 % использования
ФАР, ккал/га
Возможная биологическая
урожайность, т/га
0-10 3,75-2,51 113-75 67-45
10-20 3,35-2.09 100-63 60-38
20-30 2,93-2,01 88-60 33—36
30-40 2,01-1,34 60-40 36-24
40-50 1,34—0,87 40-26 24-16
50-60 0,92-0.75 28-23 17-14
60-70 0,84-0,50 25-15 15-9
Теплообеспеченность земель. При оценке температурного
режима больших территорий применяют характеристики, дающие
представление об общем количестве тепла за год или за
отдельные периоды, а также о годовом и суточном ходе температуры
воздуха. К их числу относятся средние суточные, средние
месячные и средние годовые температуры, максимальные и
минимальные температуры, амплитуда суточного хода температуры, сумма
температур.
По условиям теплообеспеченности, отображаемым суммами
активных температур (выше 10 °С), в природно-сельскохозяйст-
венном районировании земельного фонда России [45] выделяют
три пояса: холодный (менее 1600 °С), умеренный (1600—4000 °С)
и теплый субтропический (более 4000 °С).
В зависимости от характера промерзания почвы и
среднегодовой температуры В.Н.Димо выделено четыре типа
температурного режима почв.
1. Мерзлотный, характерный для районов с вечной мерзлотой,
среднегодовая температура почвы отрицательная.
2. Длительно сезонно промерзающий с длительностью
промерзания не менее 5 мес, среднегодовая температура почвы
положительная. Температура на глубине 0,2 м самого холодного
месяца отрицательная.
3. Сезонно промерзающий с длительностью сезонного
промерзания от нескольких дней до 5 мес; глубина проникновения
отрицательных температур не более 2 м.
4. Непромерзающий, при котором отрицательные
температуры почвы отсутствуют или держатся от одного до нескольких
дней.
Термические характеристики фациальных подтипов почв
представлены в таблице 36.
111
36. Термические параметры фациальных подтипов почв
Фациальный подтип
Арктический мерзлотный
Субарктический
мерзлотный
Субарктический
длительно промерзающий
Очень холодный
мерзлотный
Очень холодный
длительно промерзающий
Холодный мерзлотный
Холодный длительно
промерзающий
Холодный промерзающий
Умеренно холодный
мерзлотный
Умеренно холодный
длительно промерзающий
Умеренно холодный
промерзающий
Умеренный длительно
промерзающий
Умеренный
промерзающий
Умеренно теплый
длительно промерзающий
Умеренно теплый
промерзающий
Умеренно теплый
кратковременно промерзающий
Теплый промерзающий
Теплый кратковременно
промерзающий
Теплый периодически
промерзающий
Очень теплый
промерзающий
Очень теплый
кратковременно промерзающий
Очень теплый
периодически промерзающий
Очень теплый непромер-
зающий
Субтропический
кратковременно промерзающий
Субтропический
периодически промерзающий
Субтропический непро-
мерзающий
Сумма температур > 10 "С
воздуха
почвы на
глубине 0,2 м
Продолжительность
периода с отрицательной
температурой почвы на
глубине 0,2 м, мес
0-300
300-500
300-500
500-900
500-900
900-1250
900-1250
900-1250
1250-1600
1250-1600
1250-1600
1600-2000
1600-2000
2000-2500
2000-2500
2000-2500
2500-3100
2500-3100
2500-3100
3100-3800
3100-3800
3100-3800
3100-3800
3800-4900
3800-4900
3800-4900
0
0-400
0-400
400-800
400—800
800-1200
800-1200
800-1200
1200-1600
1200-1600
1200-1600
1600-2100
1600-2100
2100-2700
2100-2700
2100-2700
2700-3400
2700-3400
2700-3400
3400-4400
3400-4400
3400-4400
3100-3800
4400-5600
4400-5600
4400-5600
>8
>8
5-8
>8
5-8
>8
5-8
2-5
>8
5-8
2-5
5-8
2-5
5-8
2-5
1-2
2-5
1-2
< 1
2-5
1-2
<1
0
1-2
< 1
0
Сумма активных температур имеет экологическое значение,
выражая связь растения со средой обитания. Характеризуя ею
тепловые ресурсы той или иной территории, необходимо знать
обеспеченность сумм активных температур, т.е. повторяемость
112
всех значений выше или ниже определенного предела, которая
определяется по кривой Ф.Ф.Давитая [143].
Для удобства расчетов можно пользоваться таблицей 37,
составленной на основе этой кривой. Данные таблицы 37 следует
понимать так: при средней сумме температур, например, 3600 °С
она изменяется в отдельные годы от 3000 до 4200 °С, т.е. в этом
районе не бывает лет с суммой температур менее 3000 °С и более
4200 °С. На 70% обеспечена сумма более 3500 °С, т.е. в 7 лет из
10 в этом районе имеют место суммы температур не ниже
указанной величины.
37. Обеспеченность сумм температур выше 10 °С в зависимости от многолетней
средней [143]
Среднемноголет-
ние суммы тем-
лератур> 10*С
Обеспеченность, %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
3600 3000 3280 3400 3500 3580 3640 3680 3730 3780 3860 4200
3200 2600 2880 3000 3100 3180 3240 3280 3330 3380 3460 3800
2800 2200 2480 2600 2700 2780 2840 2880 2930 2980 3060 3400
2400 1800 2080 2200 2300 2380 2440 2480 2530 2580 2660 3000
Принято считать обеспеченность культуры теплом порядка
80—90% хорошей, так как производственный риск в данном
случае невелик (10—20 %).
" При обеспеченности культуры теплом на 50—70 %
необходимо применять меры по улучшению термических условий. Если
же культура в данных условиях обеспечена теплом менее чем на
50 %, ее возделывание не имеет смысла.
С установления суммы активных температур для той или
иной местности за период вегетации начинается агроэкологичес-
кая оценка земель. Но для решения ряда вопросов необходимо
знать, как быстро происходит накопление тепла весной и летом,
чему равны суммы температур за отдельные отрезки
вегетационного периода (см. табл. 37).
Особое значение имеет оценка вероятности повреждения
сельскохозяйственных культур заморозками. Сведения о
заморозках необходимы для расчетов сроков сева, решения вопроса о
рациональном размещении по территории наиболее
теплолюбивых растений, определения вероятности гибели всходов полевых
культур, цветков и завязей плодовых культур и т.д.
В зависимости от процессов образования выделяют три типа
заморозков: адвективные, возникающие в результате
наступления волны холода с температурой ниже 0 °С, радиационные,
образующиеся в тихие ясные ночи в результате интенсивного
ночного излучения подстилающей поверхности, и адвективно-
радиационные. Последние наиболее опасны, они образуются в
113
результате вторжения холодного воздуха с севера и его
последующего охлаждения за счет ночного излучения.
Для заморозков радиационного и адвективно-радиационного
происхождения весьма существенны микроклиматические
условия, обусловленные рельефом.
В условиях сложного рельефа охлажденный воздух как более
тяжелый стекает по склонам и скапливается в пониженных
частях рельефа в виде так называемых "озер холода". При этом
наименее заморозкоопасны вершины и верхние части склонов, с
которых охлажденный воздух интенсивно стекает и заменяется
более теплым. Средние части склонов занимают промежуточное
положение, поскольку приток и сток воздуха по склону
уравновешивается. Самые холодные слои воздуха располагаются над
дном понижения.
Для удобства расчетов в таблице 38 дана балльная оценка
заморозкоопасности различных форм холмистого рельефа,
полученная в результате обобщения многочисленных исследований
[141].
38. Степень заморозкоопасности отдельных форм рельефа в тихие ясные ночи
[141]
Форма рельефа
Холодный воздух
приток
сток
Степень
морозкоопасности,
баллы
Изменение
минимальной
температуры за ночь
весной и осенью, °С
Вершины, верхние и Нет Хороший 1 +3...+5
средние части крутых
склонов (h > 50 м,
уклон > 10°)
Вершины и верхние Нет Есть 2 +1...+3
части пологих склонов
(h < 50 м, уклон 3—10°)
Равнины, плоские вер- Нет Нет 3 0
шины, дно широких
(больше 1 км)
открытых долин в средней
части
Средние части пологих Нет Есть 3 0
склонов (уклон 3—10°)
Дно и нижние части Есть Хороший 1 +3...+5
склонов узких долин с
большим уклоном
вдоль оси долины
Дно и нижние части Есть Есть 2 +1...+3
склонов узких долин с
умеренным уклоном
Долины больших рек. Есть Есть 2 +2...+4
берега водоемов
Дно и нижние части Есть Есть 3 0
склонов нешироких
долин с большим
уклоном вдоль оси долины
114
Продолжение
Форма рельефа
Холодный воздух
приток
Степень за-
морозко-
опасности,
баллы
Изменение
минимальной
температуры за ночь
весной и осенью, "С
Дно и нижние части Есть Слабый 4 —2...—3
склонов нешироких
долин со слабым
уклоном
Дно и нижние части
склонов нешироких,
извилистых, замкнутых
долин
Котловины
Нижние части склонов
и прилегающие части
дна широких долин
Замкнутые, широкие,
плоские
(корытообразные) долины
Сырые низины с мине- Нет Нет 4 —3...—6
ральной почвой
Примечание. Знак «плюс» показывает повышение минимальной
температуры за ночь весной и осенью по сравнению с ровным местом; знак «минус» —
усиление заморозков; h — перепад высот.
Есть
Есть
Есть
Есть
Почти нет
Нет
Слабый
Почти нет
5
5
4
5
-3...-5
-4...-6
-3...-5
-4...-6
Длительность безморозного периода в воздухе и теплообеспе-
ченность различных местоположений европейской части
Нечерноземной зоны России рассчитывают по данным климатического
справочника для ровных мест с поправками на формы рельефа в
соответствии с данными таблицы 39.
39. Изменение длительности безморозного периода в воздухе
и тсплообеспсченности различных местоположений
Форма рельефа
Разность
Длительность
безморозного
периода, дни
Суммы
температур за
этот период, *С
Минимальная
температура
воздуха за июль, °С
Вершины, верхние и сред- +15...+25 +150...+200 +1,5...+2,0
ние части крутых склонов
(h > 50 м, уклон > 10е)
Вершины и верхние +5...+15 +50...+150 +1,0...+1,5
части пологих склонов
(Ji < 50 м, уклон 3-10°)
Равнины, плоские верши- 0 0 0
ны, дно широких
(больше 1 км) открытых
долин в средней части
Средние части пологих 0 0 0
склонов (уклон 3—10е)
Дно и нижние части +15...+25 +150...+200 +1,0...+1,0
склонов узких долин с
большим уклоном вдоль
оси долины
115
Продолжение
Форма рельефа
Длительность
безморозного
периода, дни
Разность
Суммы
температур за
этот период, °С
Минимальная
температура
воздуха за июль, "С
Дно и нижние части
склонов узких долин с
умеренным уклоном
Долины больших рек,
берега водоемов
Дно и нижние части
склонов нешироких
долин с большим
уклоном вдоль оси долины
То же со слабым уклоном
Дно и нижние части
склонов нешироких,
извилистых, замкнутых
долин
Котловины
Нижние части склонов и
прилегающие части дна
широких долин
Замкнутые, широкие,
плоские
(корытообразные) долины
Сырые низины с
минеральной почвой
Торфяные почвы:
слабоосушенные,
необработанные участки
луга на осушенных
болотах
хорошо осушенные,
окультуренные
участки
Примечание. Знак «плюс» показывает увеличение длительности
безморозного периода и суммы температур воздуха за этот период по сравнению с
ровным местом; знак «минус» — соответствующее уменьшение безморозного
периода и суммы температур; h — перепад высот.
+5..
+10.
+15
.+20
0
-10.
-15.
-20.
-15.
-20.
-15..
-10..
-25..
-5..
.-15
.-25
.-30
.-25
.-30
.-30
.-15
.-30
-10
+50..
+100.
+150
.+200
0
-100.
-200.
-250.
-200.
-250.
—200..
-100..
-250..
-50...
.-200
.-300
.-350
.-300
.-300
.-350
.-200
.-300
-100
0,5...
+1,0
0
-0,5.
-1,5.
-2,0.
-1,0.
-2,0.
-1,5..
-1,0..
.-1,5
.-2,0
.-2,5
.-1,5
.-2,5
.-2,0
.-1,5
При значительном увеличении длительности безморозного
периода на выпуклых формах рельефа сумма температур воздуха за
этот же период относительно меньше отличается от величины ее
на ровном месте, чем сама длительность периода. Это
объясняется более низкими средними суточными температурами в
периоды прекращения и начала заморозков на вершинах по
сравнению с ровным открытым местом. В понижениях рельефа,
наоборот, сумма температур значительно уменьшается, так как
начало и конец заморозков здесь проходят на фоне повышенных
средних суточных температур воздуха.
Разность в суммах температур воздуха за безморозный период
между вершинами и прилегающими долинами на европейской
116
территории страны обычно бывает в пределах 200—300 °С, она
несколько увеличивается в условиях континентального климата.
Это соответствует изменению теплообеспеченности
сельскохозяйственных культур, которое наблюдается на ровных местах на
расстоянии 150—200 км по широте.
При оценке теплообеспеченности почвы используют
показатели ее температурного режима: даты устойчивого прогревания
почвы до температуры 5—10 °С, сумму средних суточных
температур выше 10 °С и др. Основным источником такого рода
информации служат средние многолетние данные климатических
справочников.
Для дифференцированной оценки температурного режима
почв с учетом их гранулометрического состава и других свойств
могут быть использованы данные, представленные в таблице 40.
Необходимость такой оценки определяется значительными
различиями температурного режима почв разного
гранулометрического состава, а также почв с разным содержанием органического
вещества. Например, различия в средней месячной температуре
песчаной и глинистой почв достигают 3—4 °С, осушенной и
неосушенной торфяных почв — свыше 5 °С.
В холмистой местности распределение температуры почвы на
отдельных участках определяется различиями во влажности
почвы, солнечном нагреве, а также особенностями воздушного
обмена в разных формах рельефа и на склонах различной
экспозиции и крутизны.
В средних широтах при относительных разностях высот 10—
100 м средние суточные температуры почвы на глубине 5—10 см
в весенний период на пологих южных склонах выше по
сравнению с ровным полем в среднем на 0,5—1,0 °С, по сравнению с
северными склонами на 2 °С. Такое повышение температур дает
возможность высевать на южных склонах ранние яровые раньше,
чем на ровных полях, в среднем на 2—5 дней, а по сравнению с
северными склонами — на 4—7 дней.
Летом в дневные часы в малооблачную погоду температура
почвы на пологих южных склонах в слое 5—10 см выше, чем на
северных, на 3—4 °С, на глубине 20 см—на 1—2 °С [108].
Оценка условий перезимовки растений. Перезимовка растений
зависит от состояния их осенью, температурных условий и высоты
снежного покрова зимой. В малоснежные зимы при сильных
морозах они могут вымерзать. Неблагоприятно сказываются на
состоянии зимующих культур, особенно озимых зерновых, резкие
колебания температуры, частые и продолжительные оттепели, гололед.
Комплексным показателем агроклиматических условий
зимнего периода может служить предложенный А.М.Шульгиным
[171] показатель суровости зимы, вычисляемый по формуле
К= Тт/С,
117
9
+
о
+
*о
+
о
+
о
1
1
»л
1
ю*
+
о
1.
о
1
в
ока за
е
X
г
о
т
в
а.
Z
о
I
г.
£
I
U
сч
+
о
+
^J uo
со
+
Й о
+ I.
i i
+ 7
о
+
+
8
+
о
8
8
S
X
S.S,
и
«о
1
1.
о
1
о
1
ю'
1
о
»—i
+
НО
+
О
+
«/S
+
ii <N
о
1
1
«О
1.
го
1
ю
+
ГО
+
о
+
об
+
*/■>
+
о
+
8-3
с a
S £
о -*
gi
S О
н *
и
ев -
its
о
С
сч"4
+
+
+
о"
+
гч"
о ~*
С я
* 8
о с
8*
го Е
Т О
5 S
118
вде Тт — средняя из абсолютных минимумов температура воздуха за месяц и в
среднем за зимние месяцы; С — средняя высота снежного покрова.
Малосуровые условия зимы характеризуются величинами
показателя до 1, суровые - от 1 до 3 и весьма суровые — выше 3.
Особенностью климата почвы зимой является ее промерзание.
Оно зависит от ряда факторов: температуры поверхности почвы
и глубоких слоев, снежного и растительного покровов, состава
почвы, ее влажности, рельефа, производственной деятельности
человека. .
Влиянию низких температур противостоит снежный покров,
который оказывает решающее влияние на глубину промерзания
почвы. В многоснежные и малосуровые зимы глубина
промерзания почвы меньше, чем в малоснежные и суровые. Даже в
суровые и многоснежные зимы почва промерзает на меньшую
глубину, чем в малосуровые, но малоснежные зимы. При этом к
малоснежным относят зимы со средней высотой снежного
покрова до 20 см, к среднеснежным — 20—30 см и к
многоснежным — более 30 см.
Решающее значение имеет установление снежного покрова
достаточной высоты в первой половине зимы, так как
интенсивность промерзания почвы с начала зимы наибольшая. Поэтому
правильное и возможно раннее снегонакопление позволяет в
условиях резко континентального климата уменьшить глубину
промерзания почвы.
Уменьшению промерзания почвы способствует растительный
покров, поскольку он задерживает снег и сохраняет его в рыхлом
состоянии.
На глубину промерзания сильно влияет влажность почвы. Чем
она выше, тем меньше глубина промерзания, поскольку влажная
почва при замерзании теряет значительное количество тепла за
счет скрытой теплоты льдообразования.
Поскольку влажность почвы связана с ее гранулометрическим
составом, то с повышением содержания глинистых частиц
глубина промерзания почв уменьшается. В суровые зимы она
различается между песчаными и суглинистыми почвами в среднем на
50 см, между суглинистыми и глинистыми — на 80 см.
Существенное влияние на промерзание почвы оказывает
рельеф. На повышенных его формах почвы промерзают, как
правило, глубже, чем на пониженных. Это объясняется большей
поверхностью положительных форм рельефа и меньшей
мощностью снежного покрова. Глубина промерзания почвы в
зависимости от характера рельефа изменяется примерно в следующих
градациях по отношению к ровной поверхности (принятой за 1):
возвышенные места и северные склоны — 1,2—1,5; восточные и
западные склоны— 1,00—1,35; южные склоны — 0,7—0,9;
пониженные места (западины) — 0,5—0,7.
119
При оценке условий перезимовки озимых зерновых культур
основным показателем является минимальная температура
почвы на глубине узла кущения, принятой равной 3 см. С
этой глубины резко уменьшаются колебания температуры
почвы. В первой половине зимы при небольшой высоте
снежного покрова и неглубоком промерзании почвы
кратковременные (1—2 сут) резкие похолодания приводят к тому,
что температура почвы до опасных для озимых посевов
пределов может понизиться только до глубины 1—2 см и
повредить посевы, у которых узел кущения залегает* неглубоко
(1—2 см). Растения с узлом кущения, залегающим глубже
(4—5 см), при резких кратковременных похолоданиях целиком
сохраняются. В связи с этим крайне важно обеспечение
оптимальной глубины заделки семян при посеве.
Температурный режим на глубине узла кущения зависит от
абсолютных минимумов температуры воздуха и их
повторяемости, высоты снежного покрова, времени выпадения снега, его
плотности, степени охлаждения нижележащих слоев почвы.
Снежный покров играет особую роль. Различия минимальной
температуры почвы на глубине 3 см на бесснежных участках и на
участках со снежным покровом мощностью 20—30 см достигают
10—20 °С, при сильных морозах и кратковременных понижениях
температур воздуха до —20...—25 °С разность между абролютны-
ми минимумами температур воздуха и почвы под снежным
покровом высотой 60 см может достигать 37 °С [171].
Разность температур воздуха и почвы определяется не только
величинами низких температур, но и их продолжительностью.
При сильных, но кратковременных морозах разность между
температурами воздуха и почвы больше, чем при более слабых, но
продолжительных.
Большое значение имеет плотность снежного покрова.
Уплотнение снега увеличивает его теплопроводность и ведет к
ухудшению термоизолирующих свойств.
Сопоставление фактических температур почвы зимой с
критическими для растений температурами позволяет диагностировать
состояние озимых культур.
Оценка влагообеспеченности территории. Нередко в качестве
показателя обеспеченности влагой все еще используют среднее
многолетнее количество осадков. Такая оценка совершенно
недостаточна, ибо она не учитывает испаряемость, в зависимости
от которой будет складываться различная влагообеспеченность
при одной и той же годовой сумме осадков.
Существуют разные методы расчета влагообеспеченности. Для
общей характеристики влагообеспеченности территории
предложены условные показатели увлажнения, часто называемые
индексами, или коэффициентами. В основе их лежит положение,
согласно которому степень увлажнения территории находится в
120
прямой зависимости от количества осадков и в обратной — от
испаряемости. Испаряемость рассчитывают по температуре,
дефициту влажности воздуха или другим параметрам. Приведем
наиболее употребительные из этих показателей.
Коэффициент увлажнения, предложенный Г.Н.Высоцким и
разработанный Н.Н.Ивановым,
ку = /у/,
где Р — осадки за год, мм, /— испаряемость за год, определенная по испарению
с поверхности водоемов, мм.
Гидротермический коэффициент Г.Т.Селянинова
К = 10/у/,
где Р — сумма осадков за период с температурами более 10 °С, мм; / — сумма
температур за то же время, °С.
Сравнительно недавно М.И.Будыко [11] предложил
радиационный коэффициент сухости
К = R/Lf\
где R — радиационный баланс; L — скрытая теплота испарения; г—годовое
количество осадков.
Известны также показатели увлажнения Д.И.Шашко,
П.П.Колоскова, В.П.Попова и других авторов. Все они имеют
определенные недостатки [143], процесс их совершенствования
продолжается, но наиболее употребительны из них первые два.
В соответствии с коэффициентом Н.Н.Иванова в пределах
климатических поясов выделены зоны по обеспеченности
растений влагой (зоны увлажнения).
Избыточно влажная (КУ более 1,33). Осадки
превышают испаряемость не только за год, но и за теплый период. Зона
сопряжена с распространением тундрового, болотного, глееподзо-
листого почвообразования.
Влажная (КУ 1,33—1,00). Годовая сумма осадков
превышает испаряемость, но в основной период вегетации
испаряемость выше осадков. Зона охватывает тайгу и лиственные леса на
подзолистых и бурых лесных почвах.
Полувлажная (КУ 1,00—0,77). Соответствует
лесостепной зоне на серых лесных почвах и лесостепных черноземах.
Коэффициент увлажнения 1,00 свидетельствует о
сбалансированности годовых осадков и испарения.
Полузасушливая (КУ 0,77—0,55). Охватывает
типичную степь на обыкновенных черноземах.
Засушливая (КУ 0,55—0,41). Степь на южных
черноземах.
121
Очень засушливая (КУ 0,44—0,33). Степь на темно-
каштановых и каштановых почвах.
Полусухая (КУ 0,33—0,22). Полупустыня на
светло-каштановых почвах.
Сухая (КУ 0,22—0,12). Полупустыня на бурых почвах.
Очень сухая (КУ 0,12). Полупустыня на серо-бурых почвах.
Влагообеспечснность конкретных местообитаний в условиях
неоднородного рельефа связана с неодинаковым расходом влаги на
испарение со склонов разной крутизны и экспозиции, а также
перераспределением летних и зимних осадков. Зимой в пониженных
элементах рельефа накапливается снег за счет сдувания его с
возвышенных мест. Наветренные склоны удерживают меньше снега, а
подветренные больше. На наветренных склонах мощность снежного
покрова убывает от подножия к вершине, а на подветренных
большие массы снега скапливаются в верхней части склона.
На южных склонах благодаря большей инсоляции таяние снега
весной происходит более интенсивно, в результате чего
существенно увеличивается сток. На южных склонах впитывается 30—
80 % талых вод, в то время как на северных — 70—100 % [171].
Поглощение почвой зимних осадков в большой мере зависит
от осеннего насыщения ее влагой.
В связи с перечисленными условиями в таблице 41
представлена схема качественной оценки увлажнения местообитаний в
зависимости от рельефа.
41. Относительное увлажнение местообитаний в зависимости от формы
и экспозиции склонов (по Сильвсстрову)
Профиль
склонов
Выпуклый
Прямой
Вогнутый
Сложный
острой едостаточ -
мое
Нижние части
солнечных
(южных, юго-
восточных,
юго-западных)
и наветренных
склонов
Верхняя полови}
наветренных скл
Верхние части
солнечных и
наветренных
склонов
Средние части
солнечных и
наветренных
склонов
Относителыплс условия увлажнения
недостаточное
Нижние части
теневых
(северных,
северозападных) и
подветренных
склонов
*а солнечных и
онов
Верхние части
теневых и
подветренных
склонов
Верхние части
всех склонов.
средние части
теневых
склонов
повышенное
Водоразделы 1ые
плато и
верхние части
склонов всех
экспозиций
Нижняя
половина теневых
и
подветренных склонов
Шлейфы
теневых и
подветренных
склонов
Наветренные и
теневые
шлейфы
! среднее
Средние части
склонов всех
экспозиций
Остальные
элементы
Шлейфы
склонов
остальных
экспозиций
Остальные
шлейфы
122
Основные закономерности перераспределения влаги по
элементам мезорельефа следующие. Влажность почв вогнутых
склонов возрастает от вершины к подошве, на выпуклых склонах,
наоборот, понижается к основанию. По мере удаления от
вершины и с нарастанием уклона влажность почвы выпукло-вогнутых
склонов уменьшается, а в нижней части склонов значительно
увеличивается. На отдельных крутых отрезках всех склонов
влажность почв уменьшается.
В сравнимых условиях наиболее увлажнены северные склоны,
затем восточные, западные и южные. Северо-восточные склоны
влажнее северо-западных, а юго-восточные влажнее
юго-западных. Максимальные различия в увлажнении почв проявляются
во влажные годы и периоды, минимальные — после засушливых
периодов.
В количественном выражении перераспределение осадков
весной и осенью в зонах избыточного и достаточного увлажнения
составляет 25—30 % на южных склонах, 30—40 % на северных и
до 100 % у подножий. В слабозасушливых условиях
перераспределение осадков весной равно 15—25 % на южных склонах и
25—30 % на северных [138].
Поскольку перераспределение влаги на рельефе обусловлено в
первую очередь поверхностным стоком и с ним же связано
развитие водной эрозии, оценка стока в зависимости от различных
условий имеет чрезвычайно важное значение. Этот важнейший
ландшафтообразующий процесс характеризуется показателями
жидкого, твердого и ионного стока.
В качестве характеристик жидкого стока используют:
суммарный объем стока (в м3), модуль стока (объем стока в единицу
времени с единицы площади водосбора, выражаемый в л/с с
1 га), коэффициент стока (отношение величины стока к
количеству осадков, выпавших на территории за тот же период
времени, т.е. доля осадков, расходуемая на образование стока).
Величина стока зависит от количества осадков,
геологического строения водосборного бассейна, трещиноватости горных
пород, рельефа, литологического строения почвогрунтов,
физических свойств почв, растительного покрова, особенно залесен-
ности. В сложных ландшафтах Центрально-Черноземной зоны
при годовой сумме осадков от 450 до 550 мм потери влаги из-за
поверхностного стока составляют от 40 до 80 мм. Под влиянием
сплошных рубок леса сток ежегодно увеличивается.
Концентрация нитратного азота в реках с бассейнами на
сельскохозяйственных территориях по сравнению с залесенными бассейнами
увеличивается с 1—3 до 15—20 мг/л.
Оценка засух. Засуха складывается при антициклональном
режиме погоды и сопровождается повышенными по сравнению со
средними нормами температурами воздуха в течение периода
вегетации.
123
Атмосферная засуха, т.е. жаркий период без дождей с
влажностью воздуха менее 35—30 %, обычно сопровождается
почвенной засухой, которая проявляется в снижении влагозапасов в
почве до влажности завещания, перегреве почвы и возрастании
концентрации почвенного раствора до токсических уровней.
Особенно остро засуха проявляется на солонцеватых и
засоленных почвах в связи с повышением осмотического давления
почвенных растворов.
Локальное проявление засухи ослабляется при близком
залегании подпочвенных вод, если корни растений достигают
капиллярной каймы. Благодаря капиллярному увлажнению почва
меньше перегревается и медленнее охлаждается, поскольку
теплоемкость воды в 2—3 раза выше теплоемкости почвы. Разница
в температуре сухих и влажных почв на поверхности может
достигать 20 °С, что сказывается на температуре и влажности
приземного слоя воздуха. Из-за снижения уровня грунтовых вод
повышается сухость почв, усиливается континентальность
климата местности.
Частота и длительность засух, сильно колеблясь по годам,
возрастает от лесостепи к сухой степи. Они могут продолжаться
от нескольких дней до 3—4 мес (табл. 42). Повторяемость засух
достигает 30—40 % лет в лесостепи и 50—60 % в степной зоне,
2—3 раза в столетие засухи бывают даже в лесной зоне.
42. Средняя и наибольшая продолжительность засухи (по А. С. Утсшеву)
Природная зона
Продолжительность засухи, дни
средняя за год
наибольшая за
сезон
абсолютный
максимум
Периферия лесной зоны 15 38—52 —
Лесостепи 32 69 —
Черноземные степи 42—48 76—92 100
Сухие степи и полупустыни 37—69 84—115 125
В качестве агроклиматического показателя засух по
отношению к яровым культурам предложен гидротермический
коэффициент (ГТК) за период май — июль [143]. Дифференциация этого
показателя по климатическим зонам дала следующие результаты.
Для лесной зоны при среднем многолетнем значении ГТК 1,2
показатель засухи составил 0,7, для лесостепной зоны при
среднем ГТК 0,8 показатель засухи равен 0,6, для степной зоны при
среднем ГТК 0,6 показатель засухи равен 0,5. При этом годами с
засухами считались те, в которые урожайность по сравнению со
средним значением снижалась более чем на 25 %.
Большинство исследователей признают наиболее надежным
показателем засухи влажность пахотного слоя почвы (0—20 см).
Анализ наблюдений за влажностью почвы и состоянием сель-
скрхозяйственных растений показал, что снижение запасов про-
124
дукгивной влаги в пахотном слое до 19 мм следует считать
началом засушливого периода, а до 9 мм — началом сухого периода.
Поэтому декады, в течение которых запасы продуктивной влаги
в пахотном слое составляют менее 20 мм, относят к засушливым,
а декады с запасом влаги менее 10 мм — к сухим [143].
По срокам проявления выделяют пять типов засухи: ранневе-
сенняя, весенне-летняя, летне-осенняя, комбинированная и
устойчивая.
Ранневесенняя засуха, проявляющаяся в период от
начала полевых работ до июня, характеризуется особенно
высокой вредоносностью вследствие быстрого иссушения верхнего
слоя почвы и соответственно изреживания всходов растений,
задержки кущения и образования вторичных корней.
В таких условиях у яровых хлебов формируется укороченный
зачаточный колос с уменьшенным числом колосков и цветков,
что предопределяет недобор зерна даже при благоприятной
погоде в дальнейшем. Кроме того, растения остаются без вторичных
корней, что еще хуже сказывается на их последующем развитии.
Урожайность зерновых, сформировавшихся на первичной
корневой системе, даже при благоприятном летнем увлажнении
не превышает 0,6—0,8 т/га, а в засушливых условиях
уменьшается до 0,2—0,4 т/га [170].
Степень страдания зерновых культур от засухи зависит от
запасов влаги в почве на начало весны. Чем больше этот запас,
тем дольше период, в течение которого растения сохраняют
способность переносить воздушную засуху. Наибольшее негативное
влияние ее сказывается на ранних зерновых культурах и в
меньшей степени на поздних (кукуруза, просо, сорго и др.), для
которых главное значение имеют летние осадки. В годы с
весенней засухой озимые хлеба по чистым парам и поздние зерновые
культуры в степной зоне приобретают страховое значение в
сборах урожая.
Весенне-летняя засуха проявляется в мае—июне,
когда яровые зерновые находятся в фазе кущения или позднее, а
озимые культуры — в фазе выхода в трубку или колошения.
Особый ущерб яровым зерновым засуха наносит в период до
развития вторичной корневой системы. Тогда растения остаются на
первичных корнях, теряя способность эффективно использовать
запасы почвенной влаги и питательных веществ. При
наступлении засухи после развития вторичной корневой системы ее
вредное влияние намного уменьшается, особенно при достаточно
высоком весеннем запасе влаги в почве.
Преодоление раннелетней засухи в восточных районах страны
достигается за счет более поздних сроков посева яровых
зерновых культур, которые "пережидают" засуху в стадии кущения,
интенсивно развиваясь затем в период июльского максимума
осадков. Чтобы они могли переждать засуху, необходимо создать
125
определенный запас влаги, что достигается в паровом поле с
помощью снегонакопительных работ зимой с использованием
кулис из высокостебельных растений на стерневом фоне.
Делаются попытки обойти засуху в этих районах путем
использования сверхранних или сверхпоздних посевов скороспелых сортов
зерновых культур.
В районах с более равномерным распределением летних
осадков целесообразны ранние посевы в возможно сжатые сроки.
Засухоустойчивости зерновых способствует применение
фосфорных удобрений. Примечательно, что внесение их в рядки
ускоряет кущение яровой пшеницы и соответственно развитие
вторичных корней, которые успевают за уходящей влагой. В
таких случаях окупаемость 1 кг Р2О5 зерном достигает 20 кг и
более, поскольку создание вторичной корневой системы
обеспечивает значительно более высокую урожайность по сравнению с
той, которая может быть получена на зародышевых корнях.
Озимые хлеба сравнительно легко переносят весенне-летнюю
засуху при возделывании по чистым парам, но их урожайность
сильно снижается по занятым парам.
Поздние пропашные культуры меньше страдают от весенне-
летней засухи и дают неплохие урожаи при достаточном
количестве осадков в июле и августе.
Летне-осенняя засуха, проявляющаяся во второй
половине лета (с июля), представляет опасность для яровых хлебов,
поскольку вызывает "захват" зерна в период его налива, а также
для поздних культур во время развития репродуктивных органов.
Озимые культуры от нее уходят.
Летне-осенняя засуха создает трудные условия для получения
всходов озимых зерновых, иногда даже на чистых парах.
Для преодоления засухи этого типа целесообразно использовать
скороспелые засухоустойчивые сорта ранних зерновых культур,
успевающие ко времени ее наступления сформировать урожай.
Комбинированная (прерывчатая) засуха
проявляется в разное время вегетации и чередуется с влажными
периодами. Она менее вредна по сравнению с другими типами засух,
если в почве имеется достаточное количество влаги, за счет
которой растения могут переносить перемежающуюся засуху.
Устойчивая засуха охватывает наибольшую часть
вегетационного периода — с ранней весны до конца июля. Такая
засуха поражает все полевые культуры, нанося наибольший ущерб
земледелию. Из агротехнических мероприятий положительные
результаты дают только самые эффективные меры по созданию в
почве высоких запасов влаги: чистые пары и снегозадержание.
Ветровой режим. Ветер влияет на режим основных
метеорологических элементов в приземном слое среди растений. Он
обусловливает перенос водяного пара и тепла, развитие дефляции.
Сильные ветры оказывают вредное действие на растения, осо-
126
бенно во время холодной адвекции. При активном вторжении
холодных масс воздуха происходит интенсивная отдача тепла из
почвы в воздух и охлаждение тканей растений, которое
усугубляется расходом тепла на испарение и транспирацию. При
пониженных температурах во время холодной адвекции усиление или
ослабление скорости ветра может оказаться решающим в
повреждении цветков и завязей плодовых деревьев или овощных культур.
Сильный ветер приводит к полеганию зерновых культур в
период колошения и созревания, наносит вред деревьям,
обламывая ветви, и т.д. С ветровым режимом связано распределение
снежного покрова, перераспределение осадков.
Учет режима ветра (направления и скорости) имеет большое
значение для выявления благоприятных условий для размещения
сельскохозяйственных культур, проектирования полезащитных
полос, их ориентации.
Макроклиматические факторы ветрового режима сильно
корректируются местными условиями, что выражается в изменении
скоростей и направлений ветра в различных формах рельефа и в
возникновении местных циркуляции (табл. 43).
43. Коэффициенты изменения скорости ветра в различных условиях рельефа
по сравнению с открытым ровным местом при неустойчивой (1-я строка)
и устойчивой (2-я строка) стратификации атмосферы на высоте 2 м
Форма рельефа
Открытые возвыше
Вершины
высотой более 50 м
высотой менее 50 м
Наветренные склоны крутизной 3—10°
верхняя часть
средняя »
нижняя »
Параллельные ветру склоны крутизной
3-10°
верхняя часть
средняя »
нижняя »
Подветренные склоны крутизной 3—10°
верхняя часть
средняя »
нижняя »
Скорость ветра на ровном месте, м/с
3-5
>ния (холмы)
1,4-1,5
1,6-1,8
1,3—1,4
1,6-1,7
1,2-1,3
1,4-1,6
1,0—1.1
1,0-1,1
1,0
0,8-0,9
1,1-1,2
1,3-1,4
0,9-1,0
1,0-1,1
0.8-0,9
0,9-1,0
0,8-0,9
0,8-0,9
0,8-0,9
0,9-1,0
0,7-0,8
0,8-0,9
| 6-20
1,2-1,3
1,4-1,5
1,1-1,2
1.3-1,4
1,3—1,2
1,5-1,5
1.0-1,1
1,1—1,2
0,9-1,0
1,0
1,0-1,1
1,2-1,3
0,8-0,9
0,9-1,0
0,7-0,8
0,8-0,9
0,7-0,8
0,7-0,8
0,8-0,9
0,9-1,0
0,7-0,8
0,8-0,9
127
Продолжение
Форма рельефа
Скорость ветра на
3-5 |
Возвышения с плоскими вершинами и пологими в верхней
Вершины, верхние части наветренных и
подветренных склонов крутизной 1—3°
Средние и нижние части наветренных и
параллельных ветру склонов крутизной
4-10°
Средние и нижние части подветренных
склонов крутизной 4—10°
1,2-1,4
1,4—1,6
1,1—1,2
1,1-1,2
0,7-0,9
0,9-1,0
Долины, лощины, овраги
Дно и нижние части склонов долин,
лощин, оврагов, продуваемых ветром
Дно и нижние части склонов долин,
лощин, оврагов, не продуваемых ветром
Дно и нижние части склонов оврагов,
замкнутых долин, лощин
Средние и верхние склоны долин,
лощин, оврагов
продуваемых ветром
непродуваемых
замкнутых
1,1-1,2
1,3-1,5
0,7-0,8
0,6 и менее
0,6 и менее
1,2-1.3
1.4—1,5
0,8-0,9
0,6-0,7
0,6 и менее
ровном месте, м/с
6-20
части склонами
1,1—1,2
М—1.5
1.1-1,2
1,2—1,3
0.8-0,9
0.9-1,0
1,2-1,3
1,4—1,5
0,7-0,8
0,6 и менее
0,6 и менее
1,1—1,2
1,3—1,5
0,8-0,9
0,6-0,7
0,6 и менее
Динамическое воздействие рельефа на ветер проявляется в
усилении его скорости в местах сближения линий тока и в
ослаблении при их расхождении. Усиление ветра наблюдается на
вершинах холмов, на наветренных склонах, иногда также на
параллельных ветру склонах. Ослабление скоростей происходит
позади препятствий, на подветренных склонах и в
отрицательных формах рельефа.
К числу опасных метеорологических явлений, связанных с
ветром, относят суховеи. Под суховеем понимают
горизонтальный поток воздуха с повышенной температурой и низкой
относительной влажностью, возникающий на периферии
антициклона чаще всего в трансформировавшемся арктическом воздухе.
Суховеи, как и засухи, развиваются главным образом в
воздушных массах, приходящих с севера. Перемещаясь над европейской
территорией страны в умеренные широты, арктический воздух
втягивается в антициклоническую циркуляцию и далее, уже
прогретый и сухой, по южной и юго-западной периферии
антициклона проникает в степные и лесостепные районы в виде суховея.
Поэтому в юго-восточных районах и южной полосе европейской
части страны суховей имеет восточное, юго-восточное или
южное направление. В Западной Сибири суховей может иметь
юго-западное направление, а в Средней Азии — северное.
Вредное действие суховея на растения существенно проявля-
128
ется при скорости ветра более 5 м/с, температуре выше 25 °С и
относительной влажности воздуха менее 30 %.
Частота проявления суховеев, число дней с ними, их
длительность и интенсивность существенно меняются в географическом
плане, являясь, как и засухи, хорошим показателем
засушливости климата. В лесной зоне среднее многолетнее число дней с
суховеями за теплый сезон (апрель — октябрь) небольшое — 1—
2, в лесостепной зоне оно составляет 15—20, в степной — 30—60,
а в полупустынной — 70—100 дней.
Каждой зоне свойственна своя динамика суховеев. Для
лесной зоны характерен максимум числа дней с суховеями в мае, а
минимум — в летний период. В лесостепной зоне выделяют два
максимума суховейности: один весной, а второй в середине или
конце лета. При этом первый максимум значительно больше
второго. Два максимума характерны и для степной зоны, но
второй обычно несколько больше первого или равен ему.
Микроклимат холмистого рельефа. Ранее было показано
влияние различных элементов рельефа на изменение
агроклиматических условий по отдельным их показателям. Рассмотрим общую
картину перераспределения агроклиматических ресурсов и
формирования микроклимата на примере холмистого рельефа
центральной части Нечерноземной зоны по материалам
Е.Н.Романовой и др. [138]. Эта картина весьма отчетливо изменяется в
вертикальном разрезе.
Микроклимат вершин холмов характеризуется значительным
увеличением интенсивности ветрового режима. При средней
скорости ветра 3—5 м/с на открытых ровных местах скорость
ветра на вершине и верхней части открытого пологого холма
(4—8°) возрастает в 1,2—1,4 раза, а в долине или лощине,
лежащей перпендикулярно направлению ветра, снижается и
составляет 0,6—0,7 от скорости ветра на равнине.
Вследствие усиления турбулентного перемешивания в
дневные часы на вершинах холмов наблюдается снижение температур
на 0,5—1,0 °С. В ночное время температуры повышаются на
1—3 °С вследствие стекания охлаждающихся воздушных масс
вниз по склону и поступления из атмосферы более теплого
воздуха. Продолжительность безморозного периода увеличивается
на 5—15 дней в результате повышения минимальных температур.
По этой причине суммы температур за безморозный период
возрастают на 50—150 °С. Влажность почвы меньше, чем на ровных
участках, на 20—30 % ПВ, запасы продуктивной влаги
уменьшены на 50—75 мм.
Микроклимат верхних частей склонов во многом зависит от
экспозиции склона. В верхних частях пологих склонов южной
экспозиции радиационный баланс на 5—7 % больше, чем , на
равнине, за счет увеличения прихода прямой радиации. Дневные
и ночные температуры воздуха повышены (максимальная на
129
1,0—1,5 °С, минимальная на 1—3 °С). Дневные температуры
возрастают за счет увеличения радиационного баланса и
уменьшения затрат тепла на испарение вследствие малых запасов влаги в
почве (за исключением избыточно влажной зоны). Повышение
ночного минимума обусловлено, так же как и на вершине,
стоком охлаждающихся воздушных масс вниз по склону. В
результате увеличивается продолжительность безморозного периода (на
5—15 дней) и суммы температур за этот период (на 75—175 °С).
Влажность почвы за счет перераспределения выпавших
осадков и увеличения испаряемости уменьшена на 30—35 % ПВ, или
на 70—80 мм продуктивной влаги.
Микроклимат верхних частей пологих склонов северной
экспозиции характеризуется уменьшением радиационного баланса
на 10—12 % по сравнению с ровным местом вследствие
снижения прихода прямой радиации.
Скорости ветра возрастают здесь в 1,2—1,3 раза при северных
направлениях. Дневные температуры понижены на 0,5—1,0 °С
вследствие уменьшения радиационного баланса. Ночной режим
температуры, как и на склонах южной экспозиции, определяется
в основном стоком охлаждающегося воздуха вниз по склону,
поэтому в верхних частях северных склонов минимальные
температуры повышены по сравнению с фоновыми на 1—3 °С.
Продолжительность безморозного периода такая же, как на
склонах южной экспозиции, а суммы температур за безморозный
период больше фоновых на 25—125 °С, но несколько меньше,
чем на склонах южной экспозиции, за счет более низких
дневных температур.
Микроклимат средних частей склонов в условиях холмистого
рельефа соответствует по ряду микроклиматических показателей
фоновым значениям, что обусловлено особенностями ночного
стока-притока охлаждающихся воздушных масс вдоль склона,
поскольку именно в средних частях склонов приток сверху
компенсируется оттоком воздушных масс вниз по склону. В связи с
этим минимальные температуры воздуха в средних частях
склонов, так же как продолжительность безморозного периода и
суммы температур за этот период, не отличаются от фоновых
значений. Однако по некоторым показателям определенные
особенности существуют. Так, для средних частей южных склонов
характерен дополнительный приток солнечной радиации,
обеспечивающий увеличение радиационного баланса на 5—7 %, в
связи с чем дневные температуры здесь несколько повышены (на
0,5—1,0 °С). Влажность почвы меньше фоновых значений, но не
более чем на 20 % ПВ. Для микроклимата средних частей
северных склонов характерно уменьшение радиационного баланса на
8—10 %, что вызывает понижение дневных температур на 0,5—
1,0 °С.
Микроклимат нижних частей склонов формируется под влия-
130
кием преобладания притока охлаждающихся воздушных масс в
понижения над их стоком. Здесь ниже, чем на ровных участках,
минимальные температуры воздуха (на 1—3 °С),
продолжительность безморозного периода короче на 5 — 10 дней, суммы
температур за этот период меньше на 50—100 °С. Нижние части
южных склонов увлажнены так же, как ровные участки, а
северные более влажные, причем различия составляют 10—20 % ПВ.
Микроклимат подножий склонов определяется притоком
охлажденного воздуха и его застоем, т.е. наличием "озер холода".
Вследствие этого минимальные температуры на 3—5 °С ниже, а
максимальные практически такие же, как на равнине,
безморозный период короче на 10—15 дней, суммы температур за этот
период меньше на 100—200 °С, чем на прилегающих равнинах,
влажность почвы больше на 20—30 % ПВ. Подножия склонов
часто переувлажнены и их использование для выращивания
сельскохозяйственных культур требует применения мелиорации.
Микроклимат замкнутых понижений в целом характеризуется
наиболее неблагоприятными условиями: застой холодного
воздуха выражен очень резко. Это наиболее морозобойные
местоположения: минимальные температуры воздуха в среднем за месяц
здесь ниже фоновых на 4—6 °С, безморозный период
сокращается на 20—30 дней, суммы температур за безморозный период
меньше на 250—300 °С, влажность почвы в таких
местоположениях выше, чем на равнине, более чем на 30 % ПВ.
Оптимальные по микроклиматическим условиям
местоположения для возделывания сельскохозяйственных культур в
пределах холмистого рельефа выбирают в соответствии с
рассмотренными закономерностями. В северных районах (севернее 60° с.ш.)
оптимальными местоположениями для произрастания
сельскохозяйственных культур являются средние части склонов южной,
юго-западной и западной экспозиций. Особое значение имеет
выявление местоположений с относительно благоприятными
микроклиматическими условиями в районах Крайнего Севера. К
таковым относятся сравнительно крутые береговые склоны
(крутизна 15—25°) южной ориентации, которые по сравнению с
соседними равнинными участками получают примерно в 1,5 раза
больше солнечной радиации, защищены от холодных северных
ветров; близость водных объектов приводит к повышению
минимальных температур, наклонная поверхность способствует стоку
избыточной влаги. Закрытые от холодных ветров долины, т.е.
вытянутые в широтном направлении и хорошо инсолирусмые,
также относятся к оптимальным по микроклимату
местоположениям в этом районе.
В средней части европейской территории России (50—
60° с.ш.) для теплолюбивых культур также предпочтительны
склоны южных ориентации, но вследствие меньшей опасности
131
повреждения холодными адвекциями можно использовать и
верхние части возвышений.
Южнее 50° с.ш. уже ощущается недостаток влаги, и к
оптимальным местоположениям для растениеводства относят,
наоборот, северные экспозиции, подножия склонов и пониженные
местоположения.
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СТРУКТУРЫ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА
Общие критерии оценки структуры почвенного покрова. Под
структурой почвенного покрова (СПП) конкретной территории
понимается закономерное пространственное размещение почв,
связанное с литол ого-геоморфологическими условиями. Это
понятие относится к небольшим территориям в отличие от плане-
тарно-континентальных и зонально-провинциальных
закономерностей размещения почв, для которых главным фактором
является биоклиматический.
Первичная исходная единица почвенного покрова названа
В.М.Фридландом [159] элементарным почвенным ареалом
(ЭПА), под которым понимается участок территории, занятый
одной почвой, относящейся к какой-либо классификационной
единице наиболее низкого ранга.
Элементарные почвенные ареалы, чередуясь в пространстве,
образуют почвенные комбинации (ПК), которые и создают
структуру почвенного покрова. Таким образом, СПП можно
рассматривать как закономерную совокупность ЭПА,
представленную в виде различных почвенных комбинаций.
В зависимости от особенностей рельефа, состава и свойств
почвообразующих и подстилающих пород и некоторых других
условий различаются микрокомбинации и мезокомбинации.
Первые представляют собой чередования мелких контуров почв,
связанные чаще всего с микрорельефом, вторые — чередования более
крупных ЭПА и микрокомбинаций, обычно связанные с
мезорельефом или пространственной сменой почвообразующих пород.
Важным показателем, по которому группируются почвенные
комбинации, является контрастность входящих в их состав ЭПА.
Под контрастностью почвенного покрова понимается степень
различия свойств, состава и плодородия соседних почв, т.е.
степень качественной дифференциации почвенного покрова.
С учетом размеров ЭПА, контрастности почв, составляющих
ПК, а также наличия между компонентами генетической связи
В.М.Фридланд [159] предложил выделить шесть классов
почвенных комбинаций: комплексы, пятнистости, сочетания, вариации,
мозаики, ташеты.
Комплексы — микрокомбинации с регулярным (через
несколько метров или десятков метров) чередованием мелких пятен
контрастно различающихся по^в, взаимно обусловленных в своем
132
развитии. Образование комплексов обусловлено преимущественно
влиянием на почвообразование микрорельефа, а в отдельных
случаях жизнедеятельностью землероев, неравномерностью
первоначального распределения солей в породе. С точки зрения хозяйственного
использования комплекс выступает как единое целое.
П я т н и с т о с т и — микрокомбинации неконтрастных
небольших по площади пятен почв. Отличаясь от комплексов
значительно меньшей контрастностью, эти комбинации
характеризуются, как правило, более благоприятными условиями для
сельскохозяйственного использования.
Сочетания — почвенные комбинации, в которых
регулярно чередуются довольно крупные (порядка гектаров и десятка
гектаров) ареалы контрастно различающихся почв, которые
могут иметь свое особое хозяйственное использование.
Формирование сочетаний обусловлено мезорельефом. Генетическая
связь между компонентами сочетаний носит однонаправленный
характер. Почвы пониженных элементов рельефа находятся под
влиянием почв более высоких участков в связи с
перераспределением веществ с поверхностными и грунтовыми водами.
Вариации — мезокомбинации, в которых чередуются
средне- и крупноконтурные ареалы неконтрастных почв с
односторонней генетической связью.
Мозаики — контрастные комбинации почв,
обусловленные изменениями в пространстве состава и свойств почвообразу-
ющих пород.
Ташеты — неконтрастные комбинации почв,
обусловленные сменой пород или различными типами растительности. В
ташетах и мозаиках связи между компонентами или отсутствуют,
или очень слабы.
Для сокращения записей (формул) ПК используют индексы
почв, принятые для обозначения их на почвенных картах.
Комплексы обозначаются последовательным написанием индексов
почв без каких-либо знаков между ними.
Например, 2 * 2 означает комплекс солонцово-каштано-
вый, состоящий из каштановых среднесолонцеватых (50 %), лу-
гово-каштановых почв (20 %) и солонцов средних (30 %).
При обозначении пятнистостей между индексами почв (ЭПА)
ставится точка. Пятнистость, представленная
дерново-подзолистыми почвами разной степени оподзоленности, обозначается как
пД-пД.пД
При написании сочетаний индексы соединяются знаком "+".
Так, для сочетания дерново-среднеподзолистых, болотно-подзо-
листых и торфяно-глеевых почв его формула будет П^ + Пб + БГ
В формуле вариаций между индексами почв ставится знак
133
"—". Вариация темно-каштановых среднемощных и мощных с
участием лугово-каштановых почв должна обозначаться как
К3—К3—Кд.
Для обозначения мозаик между индексами ставят знак V*.
Например, Ч| х Ч°стк х ч0^1*** представляет мозаику черноземов
слабовыщелочснных среднемощных, черноземов остаточно-кар-
бонатных маломощных и черноземов остаточно-карбонатных
маломощных сильнощебнистых.
В формуле ташетов между индексами почв ставится знак ":н.
Ч°2П : Лз— ташет черноземов оподзоленных среднемощных и
темно-серых лесных почв.
При написании формулы сложных ПК в скобки заключаются
индексы, соответствующие простой комбинации (пятнистости
или комплексы) как компонента сложного сочетания. Например,
(П* • П*) + Пдэ + Дг — сложное сочетание пятнистостей дерново-
слабо- и среднеподзолистых почв с дерново-подзолистыми силь-
носмытыми и дерново-глеевыми почвами.
Важными характеристиками структуры почвенного покрова
являются упоминавшиеся уже контрастность и сложность.
В качестве агрономического критерия контрастности
целесообразно использовать принадлежность компонентов почвенных
комбинаций к различным категориям земель по
ограничивающим факторам и способам их преодоления (глава IV). По этому
критерию установлено пять степеней контрастности почв по
отношению к той или иной культуре или группе культур:
слабоконтрастные, принадлежащие к категориям земель,
пригодных для использования с ограничениями, которые могут быть
преодолены малозатратными мелиорациями;
среднеконтрастные — с участием категорий земель, пригодных
для использования с ограничениями, которые могут быть
преодолены среднезатратными мелиорациями;
сильноконтрастные — с участием земель, потенциально
пригодных для использования после сложных высокозатратных мелиорации;
очень сильно контрастные — с участием земель, мало
пригодных для использования вследствие неустранимых ограничений;
чрезвычайно контрастные — с участием земель, непригодных
для возделывания (табл. 44).
44. Шкала контрастности почв
Стслень контрастности
Принадлежность компонентов ПК к различным
категориям земель по ограничивающим факторам и
способам их преодоления
Слабоконтрастные I и II категории
Среднеконтрастные I и (или) II с участием III
Сильноконтрастные I, II, III с участием V
134
Продолжение
Степень контрастности
Принадлежность компонентов ПК к различным
категориям земель ло ограничивающим факторам и
способам их преодоления
Очень сильно контрастные I, II, III с участием IV
Чрезвычайно контрастные I, II, III с участием VI
Сложность, или пестрота, почвенного покрова
характеризуется частотой смены почвенных ареалов. Она зависит от площади
ЭПА (формы контуров). Существуют различные способы
характеристики сложности почвенного покрова. В.М.Фридланд
предложил характеризовать ее числом пересечений почвенных границ
на почвенной карте на единицу длины линии, пересекающей
изучаемую территорию, например 1 км. Л.П.Ильиной [53]
предложено оценивать сложность ПП по количеству контуров на
100 га площади (без учета формы контуров и числа
компонентов). Существует ряд более точных методов оценки сложности
почвенного покрова, основанных на математических
характеристиках геометрических показателей почвенных комбинаций [25,
173].
Для практических целей, особенно мелиоративных, сложность
почвенного покрова должна характеризоваться в первую очередь
долей неблагополучных почв в комплексе и количеством
контуров на единицу площади. В зависимости от этих показателей
решается, в частности, вопрос о выборочной или сплошной
мелиорации почв комплексов. Например, при наличии в комплексе
менее 30 % солонцовых пятен возможно выборочное гипсование,
если их форма и размеры позволяют использовать
соответствующие технологии. По этим условиям предлагается различать пять
степеней сложности комбинаций (табл. 45).
45. Классификация контрастных комбинаций по степени сложности
Комбинация
Доля неблагополучных почв,
%
Степень расчлененности
Несложная < 10 —■
Умеренно сложная 10—30 Умеренная
Сложная 10—30 Высокая
Очень сложная 30—50 Умеренная
Чрезвычайно сложная 30—50 Высокая
Примечание. При умеренной расчлененности можно проводить
выборочную мелиорацию пятен, при высокой — нельзя.
Сложность и контрастность в совокупности характеризуют
неоднородность почвенного покрова.
При производственной оценке структуры почвенного покрова
основное внимание должно быть уделено его агрономической
однородности и агрономической совместимости почв участка.
135
Агрономическая однородность земельного массива обусловлена
относительно однородными свойствами и режимами почв и
проявляется в выровненном уровне продуктивности возделываемой
на нем сельскохозяйственной культуры. Этому условию в
наибольшей мере отвечает участок, представленный ЭПА. Его
производительность определяется агрономическими свойствами
конкретной почвы и уровнем использования.
При характеристике СПП конкретного участка
землепользования важно установить агрономический результат совместного
использования компонентов почвенных комбинаций.
Неоднородность почвенного покрова в пределах сельскохозяйственного
поля приводит к пестроте урожайности, причем диапазон ее
колебаний может достигать многократных размеров. Это может
происходить не только вследствие различного плодородия
компонентов ПК, но и за счет несовпадения оптимальных сроков
обработки почвы, посева и ухода за посевами. Особенно
отчетливо это проявляется на участках с контрастным почвенным
покровом. В дерново-подзолистой зоне сроки готовности почвы
на микроповышениях и микропонижениях могут различаться на
7 — 10 дней. В результате вспашку нередко проводят в условиях,
когда почва на повышениях уже пересохла, а в ложбинах и
блюдцах еще не готова к обработке. Эта картина усложняется на
литогенных микрокомбинациях — мозаиках, где песчаные и
супесчаные почвы чередуются с суглинистыми. Подобные
ситуации определяют пестроту урожая и недобор его на отдельных
или на всех компонентах почвенного покрова. На примере
хозяйств Московской области установлено [63], что в 8 из 10 лет
на массивах с долевым участием дерново-подзолистых глееватых
почв более 20 % снижение урожая озимой пшеницы достигает
25—50 %. При доле эродированных почв более 25 % наблюдается
его снижение на 20—40 %. На полях, где одновременно
присутствуют оглеенные и эродированные почвы при долевом участии
их по 10—15 %, урожайность снижается на 30—50 %. Еще более
чувствителен к неоднородности почвенного покрова картофель.
В степной и лесостепной зонах пятна солонцов в комплексах
с зональными почвами практически исключают использование
современных технологий возделывания сельскохозяйственных
культур вследствие невозможности своевременного проведения
операций без предварительной мелиорации. Поэтому
значительные площади зональных почв комплексов используются с очень
низкой эффективностью, а часть солонцовых пятен пребывает в
вечном пару.
В отличие от контрастных комбинаций компоненты пят-
нистостей и ташетов, хотя и могут значительно различаться
по продуктивности, но сроки проведения полевых работ на
них близки.
В данной связи наряду с понятием агрономической однород-
136
ности используют понятие агрономической совместимости,
введенное И.И.Кармановым [61]. С этих позиций выделяют три
основных типа структур почвенного покрова:
агрономически однородные;
агрономически неоднородные совместимые;
агрономически несовместимые.
На участках с агрономически однородными
СПП применимы одинаковые комплексы агротехнических и
мелиоративных мероприятий в одни и те же оптимальные сроки и
достигается близкая урожайность сельскохозяйственных культур.
Агрономически однородные СПП можно в любых случаях
включать в состав одного и того же поля. Они представлены пятнис-
тостями или вариациями.
К агрономически неоднородным совместимым
структурам относятся ПК, компоненты которых требуют
небольших различий в системах агротехнических и мелиоративных
мероприятий при общей их однотипности и близких сроках
проведения. Такие СПП могут включаться в состав одного поля.
Среди агрономически совместимых СПП различают
однородные, обеспечивающие близкую урожайность
сельскохозяйственных культур, и неоднородные, урожайность на которых может
заметно различаться. Примером агрономически неоднородных
совместимых СПП могут служить сочетания несолонцсватых и
солонцеватых почв, пятнистости.
Агрономически несовместим bLe участки по
структуре почвенного покрова требуют качественно различных
агротехнических и мелиоративных мероприятий, не допускают
проведения основных полевых работ в одни и те же сроки. Как
правило, их не следует включать в состав одного поля. В
качестве примеров агрономически несовместимых СПП можно
привести сочетания дерново-подзолистых почв плакоров и пологих
склонов с сильнооглеенными почвами ложбин и западин,
комплексы различных почв с солонцами.
Совместимость ПК нужно рассматривать с учетом вида
использования, так как почвы, несовместимые для требовательных
культур, могут совмещаться при других видах использования.
Основные закономерности географии СПП. В географическом
аспекте наименьшей контрастностью почвенного покрова
характеризуются подзоны серых лесных почв, типичных и
выщелоченных черноземов, т.е. лесостепна*г зона. Им соответствуют также
наиболее низкие показатели сложности почвенного покрова, что
объясняется сбалансированностью осадков и испаряемости в
этой зоне, благодаря чему перераспределение влаги невелико и
не оказывает сильного влияния на процессы почвообразования.
К северу и к югу от лесостепной зоны сложность почвенного
покрова увеличивается, достигая наибольших значений в зонах
137
тундры, полупустыни и пустыни, в противоположность
показателям контрастности ПП. Это объясняется следующим образом.
Благоприятные условия для формирования контрастного
почвенного покрова складываются в зонах, где баланс осадков и
испаряемости отчетливо, но не очень сильно сдвигается как в
сторону преобладания осадков (таким образом, что зональные
почвы не настолько переувлажнены, чтобы мало отличаться от
полуболотных и болотных почв), так и в сторону преобладания
испаряемости (таким образом, что зональные почвы не
настолько иссушены, чтобы мало отличаться от почв зонального
засоленного ряда). Такие условия создаются в подзонах
дерново-подзолистых почв, а также в подзоне южных черноземов и
примыкающей к ней подзоне каштановых и темно-каштановых почв. В
этих подзонах контрастность почвенного покрова достигает
максимума.
В связи с усилением общего увлажнения от подзолистых почв
к глееподзолистым и тундровым зональные почвы также
переувлажнены, и их отличие от почв с дополнительным увлажнением
оказывается не столь уж значительным. В условиях крайней
аридности почвенный покров представлен сложными
комплексами зональных светло-каштановых и бурых почв и интразональ-
ными почвами — солонцами и солончаками. Зональные почвы
здесь засолены и солонцеваты, поэтому почвенный покров
данных территорий также характеризуется небольшими
показателями контрастности.
Общая закономерность формирования структур почвенного
покрова во всех зонах — широкое распространение комбинаций,
отражающих смену почв от автоморфных к полугидроморфным
или через полугидроморфные к гидроморфным в связи с
изменением рельефа, что означает проявление одного из основных
законов географии почв—закона аналогичных топографических радов.
Агроэкологическая группировка СПП таежно-лесной зоны. Для
таежно-лесной зоны Н.П.Сорокиной [149] предложена
группировка структур почвенного покрова применительно к двум
категориям земель — дренированным и слабодренированным.
I. Дренированные земли:
1) зональные элементарные почвенные структуры (ЭПС);
2) эрозионные ЭПС;
3) эрозионно-аккумулятивные ЭПС.
II. Слабодренированные земли:
4) полугидроморфно-зональные ЭПС;
5) полугидроморфно-эрозионные ЭПС;
6) полугидроморфные ЭПС подчиненных элементов
ландшафта.
Зональные ЭПС. Эти структуры представлены
преимущественно дифференцированно-оподзоленными ЭПС. В
условиях однородных пород преобладают пятнистости, состоящие из
138
2—3 видов дерново-подзолистых почв разной глубины оподзо-
ленности: П* • П*, П* • П*, П* • П* • П*. Ранее они отражались на
картах как однородные контуры по преобладающему виду. На
картах Росземпроекта их до сих пор показывают однородным
ареалом.
Пятнистости занимают участки с преобладающим уклоном
1—2° — слабовыпуклые водораздельные поверхности, пологие
участки склонов со слабо выраженным микрорельефом и
глубоким расположением грунтовых вод. Сравнительная однородность
зональных ЭПС нарушается чаще всего включением полугидро-
морфно-подзолистых ЭПС, что особенно типично для плоских
водораздельных поверхностей. В этих случаях границы контуров
извилистые и выделение агроэкологически однородных массивов
усложняется. Наиболее часто "дифференцированно-оподзолен-
ные" ЭПС на пашне соседствуют с "эрозионно-подзолистыми"
ЭПС. Эта граница постепенна, поскольку профиль слабоэроди-
рованных дерново-подзолистых почв близок к профилю несмы-
тых мелкоподзолистых.
Основным фактором дифференциации внутри ЭПС является
микрорельеф, обычно неупорядоченный, иногда со слабо
намеченными микроложбинами.
Амплитуда высот не превышает 30—40 см. Степень
выраженности микрорельефа определяет состав и количество
компонентов ЭПС. При выраженном микрорельефе развивается трехком-
понентная пятнистость с участием всех трех видов по глубине
оподзоленности.
Несмотря на слабую контрастность почвенного покрова,
наблюдается неоднородность развития сельскохозяйственных
растений и их урожайности, связанная со сменой компонентов.
Различия урожайности на компонентах шггнистостей достигают
15—50 % и выше в зависимости от культуры и погодных условий.
Основной фактор пространственного варьирования — режим
влажности, зависящий от микрорельефа и водно-физических
свойств почв, во многом определяемых глубиной залегания
горизонта В. В годы с повышенной и средней увлажненностью
наибольшая урожайность наблюдается на П? и П* в засушливые —
на П^, где накапливается большее количество влаги.
Дифференцированно-подзолистые ЭПС распространены
повсеместно на всех генетических типах пород разного
гранулометрического состава. Оптимальными с агроэкологической точки
зрения являются ЭПС, развитые на мощных покровных
отложениях средне- и легкосуглинистого состава, особенно на
лессовидных суглинках. ЭПС, развитые на кислой морене,
характеризуются более низким плодородием в целом и более выраженной
контрастностью компонентов.
139
В условиях литологической неоднородности почв
формируются литогенньте микромозаики (если пестрота
гранулометрического состава наблюдается с поверхности) и литогенньте ташеты,
компоненты которых при однородной верхней части профиля
различаются по глубине залегания подстилающей породы.
Литогенные мозаики характерны для моренных
возвышенностей, холмов, град. Им присущи мелкоконтурность и сильная
контрастность, которая проявляется в первую очередь в
неоднородном увлажнении, а также в пестроте агрономических
показателей, особенно песчаных и суглинистых компонентов.
Использование таких земель под пашню имеет серьезные ограничения в
связи с чрезвычайной контрастностью.
В отличие от мозаик ташеты характеризуются гораздо
меньшей агроэкологической контрастностью. Неоднородность
возрастает в ряду: покровные суглинки на тяжелых моренных
отложениях, покровные суглинки на легких водно-ледниковых
отложениях, супесчаные pi связно-песчаные отложения на суглинках
и глинистых моренных отложениях. Характер подстилающей
породы оказывает влияние на почвенный покров, если мощность
покровных суглинков составляет менее 2 м.
Моренные суглинки действуют как водоупор, затрудняя отток
влаги. При подстилании ими ЭПС имеют меньшие размеры и
более изрезанные границы, чем зональные ЭПС на мощных
покровных суглинках. Наиболее крупные и однородные ЭПС
наблюдаются при подстилании легкими породами.
Соответственно возрастает агрономическая ценность земель.
Влияние подстилающих пород проявляется особенно
рельефно, когда легкие породы в нижней части профиля сменяются
более тяжелыми, обычно моренными или озерными суглинками
и глинами. Экологически наиболее благоприятно залегание
слабоводопроницаемых пород на глубине от 1 до 2 м. При более
глубоком их залегании ухудшается водный режим и снижается
урожайность. С другой стороны, при залегании морены выше
0,5 м как в засушливые, так и в избыточно влажные годы
урожайность снижается вследствие неблагоприятного водного
режима. При невысокой влагоемкости верхних супесчаных
горизонтов, резком уменьшении водопроницаемости на контакте пород
такие почвы обладают неустойчивым водным режимом: в сухие
годы растения на них могут страдать от недостатка влаги, во
влажные годы при неблагоприятных условиях поверхностного
стока наблюдается застой влаги и, как следствие, вымокание
озимых и угнетение яровых культур. Агроэкологическая
неоднородность полей проявляется и при более тонких литологических
различиях, в частности наличии песчаных прослоек.
Эрозионные ЭПС. Данные ЭПС развиваются на
распаханных склонах, занимая транзитные позиции в ландшафтах. Их
размер и конфигурация зависят от характера и степени расчле-
140
нснности рельефа. Наиболее интенсивно эрозионно-подзолистые
ЭПС формируются на суглинистых почвообразующих породах в
условиях расчлененного моренно-равнинного и
холмисто-грядового рельефа.
Слабосмытые дерново-подзолистые почвы отмечаются в
пашне при небольших уклонах 1—2°. С увеличением уклона их
долевое участие возрастает, появляются средне- и сильноэроди-
рованные почвы, существенно сокращается площадь, занимаемая
несмытыми почвами. Встречаемость почв с полноразвитым
профилем резко снижается при уклонах 3—5°, а при больших
уклонах такие почвы практически не встречаются. При уклонах 6—7°
в почвенном покрове преобладают среднесмытые почвы. Далее в
зависимости от характера продольного профиля склона
формируются почвенные комбинации с участием намытых почв.
Соответственно усиливается контрастность комбинаций от пятнис-
тостей дерново-подзолистых полнопрофильных и эродированных
почв до комплексов почв различной степени смытости и
намытых.
В одинаковых условиях рельефа формирование эрозионных
ЭПС усиливается при близком подстилании покровных
суглинков моренными и ослабляется на песчаных и супесчаных почвах.
Контрастность и сложность почвенных комбинаций усиливаются
при приближении к поверхности или обнажении эрозией
иллювиальных горизонтов либо подстилающей породы с
неблагоприятными свойствами. При обнажении песчаных пород образуются
новые виды комбинаций — антропогенные эрозионные мозаики.
Степень пространственной литологической неоднородности и
контрастности может изменяться чрезвычайно широко. В
условиях холмистого рельефа Валдайского оледенения
гранулометрический состав может быть настолько пестрым, что на склонах
трудно найти литологически однородные участки площадью в
несколько квадратных метров.
Урожайность сельскохозяйственных культур на
эродированных компонентах комбинаций и ее соотношение с таковой на
неэродированных почвах зависят от приуроченности их к той
или иной позиции на рельефе, погодных условий, применения
удобрений, требований культур к почвенным условиям. Различия
в урожайности на различных компонентах эрозионных структур
могут быть весьма значительными. Например, в условиях
холмисто-моренного ландшафта урожайность озимой ржи за два
года на дерново-подзолистых, дерново-подзолистых слабо-,
средне-, сильноэродированных почвах составила соответственно 1,6;
1,4; 1,2; 0,7 т/га [63]. При достаточно высоком уровне
применения удобрений разница в урожайности культур на этих
компонентах может существенно сглаживаться, создавая иллюзию
благополучия до определенного качественного предела.
Чем контрастнее почвенный покров эрозионных структур, тем
141
сильнее снижение урожая, которое усиливается различием
сроков готовности компонентов почвенного покрова к обработке и
уборке урожая.
Эрозионно-аккумулятивные ЭПС. Эти
структуры имеют значительно меньшее распространение по сравнению
с предыдущими. Они занимают выположенные части склонов,
делювиальные шлейфы, прилегающие к ним террасы ручьев,
малых рек без дополнительного грунтового увлажнения.
Представлены комплексами смытых, намытых, а также
дерново-подзолистых почв нормальной мощности. Наиболее распространены
в условиях мелкохолмистого рельефа. Урожаи на намытых
дерново-подзолистых почвах в 1,5—2 раза, а иногда в несколько раз
выше, чем на эродированных почвах.
Полугидроморфно-зональные (полугидро-
морфно-подзолистые) ЭПС. Распространены на сла-
борасчлененных равнинах и водораздельных поверхностях,
высоких террасах, где занимают пониженные, слабовогнутые
элементы. Характерны для территорий с западинным микрорельефом
просадочного, термокарстового или
аккумулятивно-денудационного генезиса. Больше всего они распространены на
поверхностях, сложенных покровными, пылеватыми суглинками,
склонными к просадкам, и двучленными отложениями с застоем воды в
профиле почвы.
Эти ЭПС представлены комплексами-пятнистостями,
состоящими из дерново-подзолистых и дерново-подзолистых поверх-
ностно-слабоглееватых почв, и комплексами, в состав которых
входят дерново-подзолистые глеевые почвы. Ограничения
использования связаны как непосредственно с повышенным
увлажнением, так и с его неоднородностью, которая вызывает
пестроту урожайности и влияет на технологические условия из-
за различия сроков физической спелости почв.
Ареалы лолугидроморфно-подзолистых ЭПС внедряются в
зональные ЭПС, снижая агрономическую оценку ландшафта.
На суглинистых породах оглеенные компоненты,
приуроченные к отрицательным элементам микрорельефа, всегда
характеризуются более низкой урожайностью возделываемых культур по
сравнению с дерново-подзолистыми неоглеенными почвами,
особенно во влажные годы. На слабоглееватых это снижение
может составлять в разные годы от 10 до 60 %, на глееватых —
значительно больше, а на глеевых чаще всего наблюдаются
вымочки.
На супесчаных и песчаных породах урожайность полевых
культур на слабоглееватых компонентах оказывается выше, чем
на неоглеенных дерново-подзолистых почвах, а на глееватых —
такой же или ниже.
Более сложная картина для полугидроморфных ЭПС
складывается на двучленных отложениях разного генезиса. Наибольшей
142
пестротой урожайности характеризуются поля на двучленных
отложениях с изменяющейся мощностью супеси, подстилаемой
тяжелыми моренными суглинками с 0,2—1,2 м. При большой
глубине подстилания в годы недостаточного увлажнения
урожайность на слабоглесватых компонентах может быть выше. Когда
моренные суглинки близко подходят к поверхности в ложбинах
и западинах с глееватыми дерново-подзолистыми почвами,
резкое снижение урожайности (в 1,5—2 раза) наблюдается и в
засушливые, и тем более во влажные годы.
Ограничения в использовании полугидроморфно-подзолистых
ЭПС связаны не только со снижением урожайности на полугид-
роморфных компонентах. Неоднородность увлажнения
последних обусловливает разновременное их физическое поспевание,
большое различие в сроках готовности к весенним работам.
Сужается интервал благоприятных сроков, в результате чего
вспашка пятен оглсенных почв проводится в переувла^енном
состоянии. Отсюда глыбистость, изреженные всходы, опашки.
Применение современных технологий, рассчитанных на высокую
урожайность, на таких полях невозможно без проведения
осушительных мелиорации. Последние, однако, во многих случаях
сопровождаются негативными побочными эффектами,
возникновением специфической "послемелиоративной" неоднородности,
ухудшением свойств почв вдоль дренажных канав. Планировки
вызывают появление техногенных мозаик; междренная
неоднородность с увеличением сроков осушения усиливается.
Неправильное размещение дренажной сети, сплошной дренаж вместо
выборочного приводят нередко к переосушению неоглеенных
компонентов и снижению урожайности. Нередко осушительные
мелиорации вследствие перераспределения стока приводят к
развитию эрозии на склонах.
Полугидроморфно-эрозионные ЭПС. Эти
структуры в условиях моренно-эрозионного рельефа приурочены
к привершинным водосборам крупных лощин и балок. Они
характерны для склонов сложной фюрмы с чередованием выпуклых
и вогнутых элементов. В зависимости от сложности склона они
могут занимать до 15—20 % его площади. Для этих ЭПС
характерен древовидный рисунок, определяемый сетью ложбин с различ-»
ной глубиной вреза (от 0,1 до 1,0 м). Отсюда повышенная мелко-
контурность элементарных почвенных ареалов, образующих ЭПС.
Средние размеры ЭПА в полугидроморфных ЭПС по крайней
мере в 3 раза меньше, чем на прилегающих участках выпуклых
склонов (100—300 м ). Таким образом, для данных ЭПС
характерно большое число компонентов, в том числе контрастных.
Нередко еще более осложняющим фактором дифференциации
почвенного покрова становится разнообразие литологического строения
подстилающих слоев ("подземный рельеф"). Преобладающими
комбинациями являются комплексы дерново-подзолистых, дер-
143
ново-подзолистых эродированных, дерново-подзолистых поверх-
ностно-слабоглееватых и глеевых почв, комплексы-ташеты и
комплексы-мозаики. Урожайность на этих ЭПС ниже, чем на
зональных (водораздельных), и сильно варьирует.
П о л у г и д р о м о р ф н о - п о д ч и н е н н ы е ЭПС. Они
занимают переувлажненные подножия склонов, террасы
небольших речек, пологие склоны лощин, окаймляя общий ареал пахо-
топригодных земель и гранича с заболоченными участками. В их
формировании большую роль играет режим грунтовых вод и его
пространственная дифференциация, связанная с литологически-
ми условиями и микрорельефом.
Располагаясь небольшими по площадям ареалами, обычно
сильно вытянутыми вдоль подножий склонов, такие земли редко
выделяются как объекты самостоятельного использования. Они
представлены комплексами дерново-подзолистых,
дерново-подзолистых слабоглесватых, дерново-подзолистых глсеватых,
дерново-подзолистых намытых почв.
Данные ЭПС менее благоприятны по агроэкологическим
условиям, чем занимающие схожие позиции рельефа эрозионно-
аккумулятивные ЭПС, вследствие более выраженного
переувлажнения.
Особенности СПП лесостепной и степной зон. Почвенные
комбинации лесостепной зоны отличаются большими размерами
ЭПА, чем в таежно-лесной зоне. В северной части преобладают
сочетания светло-серых, серых и темно-серых почв с серыми
лесными глеевыми с участием контуров дерново-лодзолистых
почв, а также вариации серых и темно-серых почв. Такие
комбинации часто осложняются участием эродированных почв. Южнее
территории выровненных водоразделов и пологих склонов
заняты сложными вариациями-сочетаниями черноземов оподзолен-
ных различной мощности, темно-серых лесных, лугово-черно-
земных, торфяно-глеевых почв и пятнистостей темно-серых
глеевых и темно-серых глесватых почв.
Контуры черноземных почв часто представлены пятнистостя-
ми и вариациями черноземов разной степени выщелоченное™,
оподзоленности и мощности. Расчлененные территории с
пологими и покатыми склонами характеризуются сочетаниями
черноземов с их эродированными аналогами. Участие последних в
СПП существенно снижает агрономическую оценку полей.
Сочетания с высокой долей участия средне- и
сильноэродированных почв следует выделять в почвозащитные севообороты.
Почвенный покров сухостепной зоны отличается широко
развитой комплексностью. Участие солонцовых комплексов в СПП
зоны заметно нарастает с севера на юг и юго-boctqk.
Исключение составляют хорошо дренированные территории,
характеризующиеся преимущественным распространением
сочетаний-вариаций и сложных сочетаний темно-каштановых почв разной
144
мощности на выровненных или увалистых водоразделах с темно-
каштановыми карбонатными солонцеватыми и в разной степени
эродированными почвами на склонах. На легких породах,
способствующих хорошей промытости профиля от
легкорастворимых солей, преобладают вариации и сочетания-вариации
легкосуглинистых, супесчаных и песчаных темно-каштановых и
каштановых почв. На участках с различной мощностью и
щебнистостью элювия плотных пород СПП осложняется
участием мозаик.
На территориях, где почвенный покров формируется с
участием засоленных пород, для СПП свойственно развитие
сложных контрастных сочетаний темно-каштановых солонцеватых,
солонцевато-солончаковатых почв с солонцовыми комплексами.
Наибольшего развития комплексность почвенного покрова
достигает в подзоне светло-каштановых почв и в зонах бурых
полупустынных и серо-бурых почв, известных как "царство
комплексов", преимущественно солонцовых. Они могут быть
представлены контурами различной площади, могут образовывать
самостоятельные структуры или входить в сложные сочетания
зональных почв различных родов с солончаками, луговыми и
другими почвами. Некомплексные массивы встречаются редко и
приурочены к хорошо дренированным территориям с породами
легкого гранулометрического состава.
Сельскохозяйственное использование солонцовых комплексов
зависит прежде всего от доли участия в них солонцов.
Комплексы с участием солонцов до 10 % используются так же, как и
зональные почвы. Желательно улучшение их пятен путем
химической мелиорации, а в лесостепной зоне оно возможно и с
помощью "землевания", т.е. нанесения слоя черноземной почвы.
Комплексы с участием солонцов от 10 до 30 % (25 %)
используются в пашне под более солонцеустойчивыми культурами и
могут быть улучшены выборочным гипсованием. При участии
солонцов более 30—50 % чаще всего требуется сплошная
мелиорация с помощью химических средств или мелиоративной
обработки с использованием в кормовых севооборотах. При участии
солонцов более 50 % комплексы следует использовать
преимущественно в системе лугопастбищного хозяйства.
Природная и антропогенная эволюция СПП. Существует
целый ряд эволюционных путей естественного развития СПП,
каждый из которых связан с определенной группой факторов
[159]: рельеф, процессы рельефообразования, сопряженные с
процессами формирования почв (водная эрозия, дефляция,
аллювиальные и пролювиальные процессы, оползни, карстовые и
суффозионные процессы), мерзлотные явления и
неоднородность снежного покрова, неоднородность почвообразующих
пород, грунтовые воды, пестрота растительного покрова,
воздействие животного мира. Наиболее крупными по территориально-
145
му охвату можно считать факторы геологического подъема и
опускания суши, интенсивность делювиально-пролювиальных
процессов, процессы материкового соленакопления, ведущие к
изменению СПП. Наиболее наглядно проявляется эволюция
СПП в долинах рек, где она связана с естественными
процессами углубления долины и старения террас. Компоненты структур
изменяются во времени с разной скоростью, что приводит к
изменению самих СПП по всем показателям. Более того,
направление изменений свойств и пространственного рисунка
компонентов одной СПП может быть разным.
В агрикультурный период направление и скорость эволюции
СПП претерпевают значительные изменения. Причины их
можно разделить на три группы: эрозионно-аккумулятивные
процессы; непосредственное техногенное воздействие на почву
при интенсивном сельскохозяйственном производстве; процессы
вторичного почвообразования в результате неправильного сель- '
скохозяйственного освоения территории.
Глубина антропогенной трансформации СПП зависит от
степени неустойчивости природных ландшафтов, их потенциальной
предрасположенности к развитию тех или иных процессов
(эрозии, дефляции, засоления, переувлажнения и т.д.), которая
реализуется в ускоренной или замедленной форме в зависимости от
характера производственной деятельности человека. Чем меньше
эта деятельность сообразуется с экологической обстановкой и
тенденциями природного развития ландшафта, тем ниже
устойчивость антропогенных СПП и глубже развитие негативных
процессов.
Вовлечение земель в сельскохозяйственное производство
вызвало развитие эрозии почв и увеличило неоднородность
почвенного покрова по составу компонентов и сложности в несколько
раз. В СПП всех типов смытые почвы характеризуются
наибольшей дробностью, расчлененностью и контрастностью.
Активные воздействия на почвы (вспашка, удобрение,
химическая мелиорация, орошение, осушение, дренаж и т.д.)
приводят к различным изменениям СПП. Научно обоснованное,
рациональное их применение, устраняя неблагоприятные свойства
отдельных компонентов СПП, способствует выравниванию и
повышению плодородия почв и соответственно снижению
контрастности почвенного покрова.
Часто, однако, происходит усложнение естественных СПП в
результате техногенного воздействия на почвы. Это связано с
ошибками в выборе территории, способов ее
сельскохозяйственного освоения и окультуривания, а также с тем, что границы
производственных участков не совпадают с границами ЭПА и
микрокатен, а пересекают их, искусственно создавая
дополнительную неоднородность почвенного покрова.
Очевидно, эффективное использование земель возможно
146
лишь с учетом свойств почвенного покрова в целом, а не
отдельных разновидностей почв, даже преобладающих по площади.
При этом важно учитывать характер и скорость изменения
свойств каждой почвы, входящей в состав ПК. Такой подход
позволяет уменьшить неоднородность почвенного покрова
внутри производственных выделов.
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПОЧВЕННЫХ УСЛОВИЙ
Строение почвенного профиля* При оценке почвенных
условий важно учитывать свойства не только гумусовых горизонтов,
но и всего почвенного профиля до материнской породы. При
этом необходимо принимать во внимание мощность мелкоземи-
стой толщи, гумусовой части профиля, пахотного слоя;
расположение и свойства различных горизонтов, особенно уплотненных,
переувлажненных, солонцеватых, засоленных; наличие прослоек,
связанных с изменением литологии пород; развитие плужной
подошвы и т.д.
В практике земледелия хорошо известна особая роль
мощности гумусового слоя в формировании урожая, поэтому при
картографировании почв Нечерноземной зоны принято составлять
картограммы мощности этого слоя, позволяющие правильно
выбирать глубину обработки почв и тактику их окультуривания.
На черноземных почвах с изогумусовым профилем оценка
корнеобитаемого слоя проводится с точки зрения более полного
использования мощных гумусовых горизонтов, как, например,
на кубанских черноземах с двухметровым гумусовым профилем,
где путем подбора культур с глубокопроникающими корневыми
системами возможно использование запасов влаги и
минеральных элементов из слоя почвы 0—300 см [50]. Нередко на глубине
второго-третьего метра черноземных и темно-каштановых почв,
особенно при использовании их в зернопаровых севооборотах с
большой долей пара или при орошении, отмечаются
значительные скопления нитратов — до 200—300 кг азота на 1 га и более
[64]. Для утилизации этих запасов необходимо использование
соответствующих культур, особенно многолетних трав. При
оценке азотного режима полевых культур целесообразно
учитывать запасы минерального азота в слое его потребления.
Наиболее неблагоприятная ситуация складывается в почвах с
близким расположением плотных пород, в которых развитие
корневых систем невозможно (известняков, мергелей,
песчаников, гранитов, глинистых сланцев и других каменистых пород, а
также третичных глин с высокой плотностью).
Неблагоприятное влияние плотных пород при недостаточном
увлажнении выражается в дефиците влаги, а в гумцдных
условиях при отсутствии естественного оттока избыточных вод оно
проявляется в виде переувлажненности профиля. Степень его
147
проявления зависит от условий стока и фильтрации. Известняки,
мергели, трещиноватые граниты, четвертичные галечники
водопроницаемы. Глинистые сланцы, третичные глины, песчаники,
изверженные породы водонепроницаемы.
Мощность корнеобитаемого слоя оценивают с учетом
климатических, геоморфологических и петрографических
характеристик, а также с учетом требований растений. Одни растения
способны произрастать на мелких каменистых почвах (сосна,
лиственница, кедр, пихта кавказская, можжевельники, береза
бородавчатая, дикая яблоня, клен полевой, кизил, бересклет
бородавчатый и др.), а другие их не переносят.
На почвах с элювиально-иллювиально-дифференцированным
профилем главная задача — преодоление барьерной роли
иллювиальных горизонтов. Чем сильнее выражено иллювирование,
тем актуальнее применение мелиоративных мероприятий,
создание достаточно мощного пахотного слоя. Оптимальная
мощность пахотного слоя неодинакова для разных культур.
Например, пропашные реагируют на нее значительно сильнее, чем
зерновые культуры.
Диагностика уплотненных горизонтов актуальна не только на
подзолистых почвах и солонцах, но и на черноземных и
каштановых почвах с различной степенью уплотнения верхней и
переходной части профиля вследствие солонцеватости или других
причин. Создание мощного пахотного слоя на таких почвах с
помощью ярусных и других мелиоративных обработок
существенно улучшает их водно-физические свойства. Тем самым в
дальнейшем складываются благоприятные предпосылки для
минимизации их обработки.
Органическое вещество почв. Содержание и запасы
органического вещества в почвах традиционно служат основными
критериями оценки почвенного плодородия, а в последние годы все
больше рассматриваются и с точки зрения экологической
устойчивости почв как компонента биосферы.
Органическое вещество в целом и отдельные его группы
разносторонне влияют на агрономические свойства и режимы почв.
Циклические процессы синтеза и трансформации органического
вещества в агроэкосистеме лежат в основе биогсохимических
круговоротов всех биофильных элементов. В свою очередь, эти
циклические процессы выполняют важнейшую роль в
воспроизводстве свойств почвы, лежащих в основе ее плодородия.
Органическое вещество почв в большой мере определяет
пищевой режим почв, оказывая на него прямое влияние как
источник элементов питания и косвенное, обусловленное действием
различных групп органических веществ на физико-химические и
водно-физические свойства почв. На почвах, обогащенных
органическим веществом, значительно снижаются потери элементов
148
минерального питания удобрений в результате миграционных
процессов и загрязнение сопряженных сред.
В почвах постоянно происходят процессы трансформации
инертных форм элементов минерального питания в лабильные.
Наиболее известны и изучены процессы биологической
фиксации атмосферного азота, хотя не менее сложные превращения
осуществляются с труднодоступными формами фосфатов, калия,
кальция и других биофильных элементов. Все эти процессы
требуют значительных энергетических затрат и происходят при
прямом или косвенном участии почвенной биоты, поэтому их
осуществление возможно лишь при поступлении в почву
органических веществ, служащих энергетическим материалом для
нормального функционирования почвенной биоты.
Органическое вещество в значительной мере определяет
емкость поглощения катионов, обусловленную карбоксильными
группами, а при щелочной реакции среды — дополнительно
спиртовыми и фенольными группами. Большое значение имеет
комплексообразующая способность органического вещества. С
ним связано образование агрономически ценной структуры
почвы, увеличение влагоемкое™. Известно стимулирующее
воздействие гумусовых веществ на рост и развитие растений.
Гумусовое состояние почв принято характеризовать
содержанием гумуса в пахотном слое, запасами в слое 0—100 см,
отношением C:N, т.е. обогащенностью азотом, и отношением
углерода гуминовых кислот к углероду фульвокислот, в соответствии с
которым определяется тип гумуса (табл. 46).
46. Показатели гумусового состояния почв
Признак |_ Уровень признака | Пределы значений
Содержание гумуса, %
Запасы гумуса в слое 0—100 см, т/га
Обогащенность азотом, C:N
Тип гумуса, С,.к.:Сф.к.
Очень высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Очень низкое
Очень высокие
Высокие
Средние
Низкие
Очень низкие
Очень высокая
Высокая
Средняя
Низкая
Очень низкая
Гуматный
Фульватно-
гуматный
Гуматно-
фульватный
Фульватный
>10
6-10
4-6
2-4
<2
>600
400-600
200-400
100-200
< 100
<5
5-8
8-11
11-14
>14
>2
2-1
1,0-0,5
<0,5
149
Каково же агрономическое значение этих критериев? Прежде
всего каково оптимальное содержание гумуса в почвах для
различных культур? Известно немало попыток ответить на этот
вопрос. В таблице 47 представлены оптимальные показатели
содержания гумуса для зерновых культур в дерново-подзолистых и
черноземных почвах по данным рада авторов. Как видим,
предлагаемые оценки сильно различаются для аналогичных почв.
47. Оптимальные показатели содержания гумуса для зерновых культур [22]
Регион, гранулометрический состав почв
Содержание гумуса, %
Автор
Дерново-подзолистые почвы
Белоруссия:
суглинистые
супесчаные
песчаные
Северо-Западный район России:
супесчаные и легкосуглинистые
тяжелосуглинистые
легко- и среднесуглинистые
Ленинградская область:
песчаные и супесчаные
легко- и среднесуглинистые
тяжелосуглинистые и глинистые
Московская область:
среднесуглинистые
тяжелосуглинистые
Чер
Лесостепь Украины:
типичные легко- и
среднесуглинистые
Центрально-Черноземный район
России:
тяжелосуглинистые
2,0-2,5
1,8-2,0
1,6—2,0
3,5—4,5
5,0-6,0
2,5-3,5
2,0-3,0
4,0-5,0
5,0—6,0
2,2-2,5
1,3-1,7
н о з е м ы
4,0-6,0
5,0-7,0
Т. Н. Кулаковская
(1982)
В. К. Пестряков,
И. С. Гавр илов
(1973)
В. А. Семенов и
др. (1980)
Л. Н. Александрова,
О. В. Юрлова (1984)
И. С. Кауричев,
А. М. Лыков (1979)
И. Я. Ельников
(1982)
Г. Я. Чесияк (1980)
В. В. Ефремов
тяжелосуглинистые
Молдавия:
типичные суглинистые и
глинистые
5,0-7,0
3,3-3,6
В. В. Ефремов
(1982)
В. Г. Унгурян
(1983)
Причины столь существенных несовпадений заключаются в
разных методических подходах к решению задачи, что
неоднократно обсуждалось [77], и главная из них кроется в
безотносительности этих исследований к различным уровням
интенсификации земледелия. Дело в том, что на разных этапах
интенсификации земледелия связь между содержанием гумуса в почве и
урожайностью растений имеет различный характер.
Традиционное представление о прямой, тесной связи содержания гумуса с
урожайностью сложилось при относительно низком уровне
интенсификации земледелия, при умеренном применении удобре-
150
ний, когда почвенный гумус оставался единственным (или
основным) источником тех или иных элементов минерального
питания растений.
Это представление в значительной мере сохранилось до сих
пор, хотя по мере интенсификации земледелия рассматриваемая
связь значительно усложняется. При оптимальной
обеспеченности влагой, минеральными элементами питания, благоприятном
соотношении механических элементов и глинистых минералов
она часто не проявляется или выражена слабо. В засушливых
условиях зависимость продуктивности почв от их гумусового
состояния проявляется сильнее, поскольку с повышением
содержания гумуса возрастает влагоемкость почв и соответственно
растут запасы продуктивной влаги, уменьшается испарение, т.е.
улучшается водный режим.
При высоком уровне интенсификации земледелия влияние
органического вещества почвы на урожайность проявляется
через сложные системные взаимодействия, которые
обусловливают, в частности, разрешающую способность почвы по
отношению к усиливающейся химизации. В связи с этим наряду с
физико-химическими аспектами на первый план выходят
биологический и экологический, в особенности для преодоления
большой пестицидной нагрузки. Весьма важны также энергетический
и экономический аспекты проблемы. При интенсивном
земледелии условия для сокращения затрат механической энергии на
обработку почвы в большой мере определяются гумусовым
состоянием.
Данные стороны проблемы не получили должного развития.
Временный застой в этой области агропочвоведения породил
попытки абсолютизации гумусовых показателей, сведения к
содержанию гумуса в почве чуть ли не всего понятия плодородия.
При этом упускалось из виду, что само по себе гумусовое
состояние является не только причиной того или иного уровня
плодородия почвы, но и следствием большой совокупности природных
факторов, определяющих это состояние. Другими словами, почва
отличается благоприятными свойствами не только потому, что
имеет высокое содержание гумуса, но и потому, что ей
сопутствует совокупность благоприятных природных факторов,
определяющих ее плодородие и соответственно накопление гумуса.
В результате перекосов в развитии гумусовой проблемы
фатально проявилась недооценка роли лабильного органического
вещества, изучению которого уделялось мало внимания. В
последние годы этот пробел заполняется. Наиболее целесообразным
подходом к выявлению агрономической ценности гумуса и его
составляющих можно считать разделение всех органических
соединений почвы на две большие части: группу консервативных,
устойчивых веществ и группу лабильных соединений. Первая
группа объединяет те вещества, которые характеризуют типовые
151
признаки почв, формирующиеся в течение длительного времени
и сохраняющиеся в вековых циклах. Это прежде всего гумино-
вые кислоты, гуматы, другие органо-минеральные соединения,
гиматомелановые кислоты, гумин. С их содержанием, составом и
свойствами связаны окраска почв, тепловой режим,
водно-физические характеристики, емкость поглощения, кислотно-основная
и другие виды буферности почв, потенциальные запасы
элементов питания растений. Все эти вещества непосредственно
участвуют в питании растений в малой степени, но создают для них
благоприятную среду.
Попытки количественно оценить вклад консервативных
гумусовых веществ в формирование урожая не дают, как правило,
положительных результатов, но из этого не следует вывод о
незначительной агрономической роли этих компонентов гумуса.
Причина, вероятно, заключается в том, что почва — сложная
система, в которой реально осуществляется правило
взаимозаменяемости составляющих ее компонентов таким образом, что при
потере одного из составляющих почвы, оказавшего позитивное
влияние на ее свойства, его функции могут переходить к другому
компоненту. Например, при постепенном уменьшении общих
запасов гуматов и гумина при переходе от черноземов к дерново-
подзолистым почвам все большую роль в формировании
структуры начинают играть полуторные оксиды; в почвах аридных
территорий ту же роль в той или иной степени выполняют
карбонаты кальция [77].
Положительная агрономическая роль консервативных
составляющих почвенного гумуса наиболее наглядно проявляется в
экстремальных ситуациях: в засушливые периоды, при
химическом загрязнении почв. Поэтому наиболее устойчивым
оказывается земледелие на почвах с высоким содержанием гумуса.
Вторая группа органических веществ почвы, лабильные
компоненты которой непосредственно участвуют в питании
сельскохозяйственных растений, формируют водопрочную структуру
почвы, служат энергетическим материалом для
микроорганизмов, проявляется в агрономическом отношении более отчетливо.
Н.Ф.Ганжара 122] относит к лабильным (легкоразлагаемым)
формам органических веществ неразложившиеся растительные
остатки, органические вещества животного происхождения,
объединяемые общим понятием — источники гумуса, а также
промежуточные продукты их разложения — детрит. Время
практически полного разложения лабильных форм органических
веществ исчисляется днями, месяцами и годами, стабильной
части — десятками, сотнями и даже тысячами лет.
Дефицит лабильных форм органического вещества в почвах
определяет состояние так называемой выпаханности, т.е. резкое
ухудшение питательного режима и структурного состояния.
Поэтому задача земледельца заключается в поддержании в почве
152
определенного количества лабильного органического вещества
(ЛОВ). Н.Ф.Ганжарой предложена методика оптимизации ЛОВ в
дерново-подзолистых почвах. Задача оптимизации сводится к
тому, чтобы содержание и состав легкоразлагаемых форм
органических веществ были такими, при которых обеспеченность
почвенным азотом была бы достаточной для получения
планируемого урожая при существующих системах земледелия. В
качестве примера оптимизации содержания и состава легкоразлагаемых
форм органического вещества для кормовых и полевых
севооборотов на дерново-подзолистых суглинистых почвах могут быть
приведены рекомендации названного автора, изложенные в
таблицах 48 и 49.
48. Минимально необходимое среднегодовое поступление пожнивных остатков,
органических и азотных удобрений в дерново-подзолистые почвы
для оптимизации содержания и состава ЛОВ в полевых и кормовых
севооборотах [22]
Содержание и
запасы углерода
ЛОВ В Апах
%
<ол
0,1-0,2
0,2-0,4
0,4-0,6
>0,6
т/га
<3
3-6
6-12
12-18
>18
При отношении C:N<25
Запасы
азота
ЛОВ,
кг/га
100-200
120-400
240—800
480-1200
>1200
Вероятное
высвобождение азота ЛОВ
под урожай текущего
года, кг/га
25—40 (очень низкое
и низкое)
25—80 (низкое и
удовлетворительное)
50-160
(удовлетворительное
и высокое)
100—240 (высокое и
очень высокое)
240 (очень высокое)
Необходимое поступление
пожнивных
остатков и
органических удобрений в
сумме, т/га (сухое
вещество)
9-12
6-9
4-6
2-4
2
азотных
удобрений
при C:N
25-40,
кг/га (д.в.)
10-20
20-30
30-40
40
40
49. Ориентировочное количество сухого вещества органических удобрений,
необходимое для поддержания оптимального уровня содержания
легкоразлагаемых органических веществ в дерново-подзолистых почвах [22J
Структура посевных площадей, %
зерновые
60-90
40-60
10-40
пропашные
10-40
30-60
50-90
многолетние
травы
0
10
20
30
0
10
20
30
40
0
10
Среднегодовое количество сухого
органического вещества, т/га
2,0-2,5
1,5-2,0
1,0-1,5
0
2,5-3,0
2,0-2,5
1,5-2,0
1,0-1,5
0
3,0-3,5
2,5-3,0
153
Продолжение
Структура посевных площадей, %
зерновые
пропашные
многолетние
травы
Среднегодовое количество сухого
органического вещества, т/га
20 2,0—2,5
30 1,5-2,0
40 1,0-1,5
Определенные таким образом нормы органических удобрений
и место их внесения корректируются на основе показателей
степени выпаханности. Для количественной оценки степени выпа-
ханности предложен показатель, характеризующий
относительное содержание углерода легкоразлагаемых форм органических
веществ, выраженное в процентах к общему содержанию
углерода гумуса.
В опытах установлено, что оптимальное содержание углерода
легкоразлагаемых форм органических веществ в пахотном слое
дерново-подзолистых почв для зерновых культур находится в
пределах 0,2—0,4% массы почвы, или 6—12 т/га в пахотном
слое.
Очевидна необходимость разработки рекомендаций для почв
других типов. При этом возможны поиски иных критериев
оптимизации режима ЛОВ.
Таким образом, стройной системы агроэкологической оценки
органического вещества почв пока нет. Для малоинтенсивных
форм ведения земледелия пригодны многочисленные данные
уравнений регрессии и корреляционных связей между
содержанием гумуса и урожайностью различных культур, полученные
при разработке бонитировочных шкал. Эти материалы
позволяют оценить различные культуры по отношению к
содержанию гумуса и мощности гумусового профиля. Например,
требовательность многолетних насаждений к этим условиям
гораздо ниже, чем требовательность полевых культур. Из
многолетних насаждений виноградники выделяются более
низкой требовательностью (коэффициент корреляции 0,28—0,55)
и т.д.
Гранулометрический состав почв. Гранулометрический состав,
т.е. соотношение в почве механических элементов разной
крупности (гранулометрических фракций), влияет практически на все
ее свойства.
Наиболее активная часть почвы — илистая фракция
(< 0,001 мм), обогащенная гумусом, элементами зольного и
азотного питания растений, играющая основную роль в
формировании поглотительной способности и структурообразовании. Эта
фракция резко отличается от более крупных преобладанием
глинистых минералов (монтмориллонита, каолинита, хлорита, гид-
154
рослюд, вермикулита и др.) над первичными, из которых
встречается в основном кварц. Оптимальное сочетание глинистых
минералов с определенной долей монтмориллонитовых,
достаточно высокое содержание гумуса, соединений железа, кальция,
благоприятный состав обменных оснований создают
предпосылки для формирования водопрочной структуры. Однако эффект
может быть противоположным при развитии восстановительных
процессов в результате переувлажнения, при насыщении
почвенного поглощающего комплекса водородом, натрием, при очень
малом количестве гумуса и высоком содержании
монтмориллонитовых минералов.
М елкопылеватая фракция (0,005—0,001 мм) близка
к илистой по содержанию гумуса, состоит из вторичных и
первичных минералов, способна к коагуляции и структурообразова-
нию, но в гораздо меньшей степени, чем илистая фракция.
Избыток неагрегированной мелкой пыли способствует
уплотнению почв, увеличению набухаемости и усадки, ухудшению
водопроницаемости, трещиноватости.
Фракция средней пыли (0,01—0,005 мм) не
способна к коагуляции и структурообразованию, но вследствие
повышенного содержания слюд, придающих ей пластичность,
связность, удерживает штагу, обладает слабой
водопроницаемостью.
Фракция крупной пыли (0,05—0,01 мм) по
минералогическому составу приближается к песчаной, обладает
невысокой влагоемкостыо, слабо набухает.
Почвы, обогащенные фракциями крупной и средней пыли,
легко распыляются, склонны к уплотнению.
Песчаная фракция (1—0,05 мм), представленная в
основном кварцем и полевыми шпатами, обладает высокой
водопроницаемостью, крайне низкой поглотительной способностью.
Для полевых культур пригодны пески с влагоемкостью не менее
10 %, для лесных — не менее 3—5 %.
Соотношение этих фракций положено в основу
классификации почв по гранулометрическому составу, разработанной
Н.А.Качинским. Эта классификация дана им с поправкой на
генезис почв с учетом того, что одно и то же содержание
физической глины (частиц <0,01 мм) по-разному сказывается на
свойствах подзолистых, степных и солонцовых почв, для
которых представлены разные шкалы. Согласно этим шкалам,
например, при содержании физической глины 55 % подзолистая почва
относится к легкосуглинистой, черноземная — к
тяжелосуглинистой, а солонцовая — к среднесуглинистой.
Следование этому принципу — своего рода архаизм, дань
прошлому, когда свойства почв в основном связывались с их
гранулометрическим составом. Теперь появились различные
характеристики свойств почв, связанные с проявлением солонцеватости
155
(состав поглощенных оснований, степень пептизации ила,
набухание и др.), оглеения, слитизации, минералогического состава,
самых разных проявлений физико-химического состояния почв
при одном и том же соотношении фракций гранулометрического
состава.
Классификация почв по гранулометрическому составу должна
основываться исключительно на относительном содержании в
почве механических фракций. Такая единая для всех типов почв
классификационная шкала почв по гранулометрическому составу
давно рекомендована различными авторами, в частности
С.ИДолговым, с учетом разделения и номенклатуры НА.Качин-
ского (табл. 50).
50. Единая классификационная шкала почв по гранулометрическому составу
Содержание частиц
размером <0,01 мм, %
0-5
5-10
10-20
20-30
30-40
40-50
50-65
65-80
80-100
Основное
наименование
разновидностей
Рыхлопесчаная
Связнопесчаная
Супесчаная
Легкосуглинистая
Среднесугли-
нистая
Тяжелосуглинистая
Легкоглинистая
Среднеглинистая
Тяжелоглинистая
Дополнительное
наименование ло
преобладающей фракции
Песчаные и
крупнопылеватые
Песчаные,
крупнопылеватые,
пылеватые и
иловатые
Пылеватые и
иловатые
Число
разновидностей
2
2
2
4
4
4
4
4
2
В этой шкале за основу взяты девять основных
разновидностей почв по гранулометрическому составу от рыхлопесчаных до
тяжелоглинистых с дополнительным выделением разновидностей
более низкого ранга по одной преобладающей фракции:
песчаной (1,0—0,05 мм), крупнопылеватой (0,05—0,01 мм), пылеватой
(0,01—0,001 мм) и иловатой (мельче 0,001 мм).
Гранулометрический состав определяет многие стороны
хозяйственного использования почв. От него зависят
водопроницаемость, водоудерживающая и водоподъемная способность
почв. Низкая влагоемкость песчаных и супесчаных почв —
главная причина страдания растений от недостатка влаги в
засушливых условиях, что гораздо слабее проявляется на
тяжелосуглинистых и глинистых почвах благодаря их
способности удерживать влагу. Последние, однако, хуже проявляют
себя в гумкдных условиях в связи с переувлажнением и
развитием оглеения.
156
Эти категории почв существенно различаются и по условиям
теплового режима. Легкие почвы быстрее прогреваются и раньше
готовы к проведению полевых работ. Тяжелые почвы из-за
большой влагонасыщенности, а следовательно, теплоемкости
медленнее прогреваются весной, позднее наступает их физическая
спелость. Поэтому легкие почвы считаются теплыми, тяжелые —
холодными.
От соотношения механических элементов сильно зависит
структурное состояние почв. В этом отношении неблагополучны
не только песчаные и супесчаные почвы. Редко бывает
удовлетворительной структура пылеватых почв с низким содержанием
коллоидов, особенно при малом количестве гумуса.
Гранулометрический состав в значительной мере
предопределяет гумусовое состояние почв. В легких почвах с низкой
поглотительной способностью, обедненных питательными
веществами, с высокой аэрацией производится меньше органического
вещества и активнее протекают процессы его минерализации.
Обогащенные коллоидами тяжелые почвы обладают более
высокой производительной способностью и сильнее закрепляют
образующиеся гумусовые вещества. Поэтому тяжелые почвы всегда
более гумусированы по сравнению с легкими. Например,
типичные черноземы тяжелосуглинистые содержат 7—8 % гумуса,
легкосуглинистые — 4—5 %, а супесчаные — 2,5—3 %.
Более низкая поглотительная способность легких почв
обусловливает пониженную их буферность и соответственно резкое
повышение концентрации почвенного раствора, более быстрое
его подкисление под влиянием физиологически кислых
удобрений.
Сопоставляя многочисленные данные по
гранулометрическому составу почв и урожайности зерновых культур в
зональном аспекте, Н.А.Качинский разработал десятибалльную
систему оценки основных типов и подтипов почв (табл. 51).
Наиболее высоким бонитетом среди подзолистых почв
характеризуются легкосуглинистые разновидности, довольно близки
к ним супесчаные в переувлажненных и холодных районах.
Данные категории почв более теплые, лучше прогреваются,
более водопроницаемы, поспевают раньше, чем глинистые и
тяжелосуглинистые, легче обрабатываются. На более южных
дерново-подзолистых почвах наивысший бонитет отмечается у
среднесуглинистых разновидностей. Из серых лесных высшую
оценку получают тяжелосуглинистые почвы, из черноземов —
глинистые разновидности, наиболее гумусированные и острук-
туренные, где негативные стороны высокого содержания
глинистых частиц компенсируются их хорошей агрегатированнос-
тью. Это происходит и в сероземах, обладающих карбонат-
ностыо, и в красных и желтых аллитных почвах с железистой
агрегатностью.
157
51. Примерная бонитировка различных почв по гранулометрическому составу
для хлебных злаков (по Н. А. Качинскому)
Почвы
Подзолисто-
глеевые
Подзолистые
Дерново-подзолистые
Серые лесные
Черноземы
типичные
Черноземы
южные
Темно-каштановые
Каштановые
Бурые
Сероземы
Красноземы и
желтоземы
Желтоземио-
подзолистые
Оценка разных по гранулометрическому составу почв, баллы
Глинистые
Тяжело-
суглинистые
4 6
5 6
6 7
8 10
10 9
9 10
8 10
7 9
7 8
8 10
10 9
8 9
Средне-
суглинистые
8
8
10
9
8
8
9
10
10
9
7
10
Легко-
суглинистые
10
10
8
7
6
7
7
8
7
7
6
9
Супесчаные
8
7
6
6
4
5
6
6
5
5
4
6
Песчаные
зернистые,
связные
5
5
4
4
3
3
3
3
2
3
—
4
Песчаные
зернистые,
рыхлые
~~3
3
2
2
2
—
2
Скелетность почв. Существенное влияние на плодородие
некоторых почв, особенно неполноразвитых, оказывает
скелетность, определяемая наличием механических элементов крупнее
1 мм. По классификации Качинского выделяют гравий размером
1—3 мм и камни размером более 3 мм.
Скелет почвы может иметь различное происхождение:
известковое, мергелистое, гранитное, сланцевое, кварцевое и т.д.
Наличие в почве большого количества скелетного материала
приводит к ухудшению физических свойств, резкому снижению
влагоемкости и обеспеченности почвы питательными
веществами, увеличению затрат на механическую обработку вследствие
повышенного износа почвообрабатывающих орудий.
По содержанию хряща выделяют следующие группы почв:
мелкоземистые с количеством скелета менее 10 %,
слабохрящеватые — 10-—30, среднехрящеватые — 30—50,
сильнохрящеватые — более 50 %.
По каменистости почв Н.А.Качинским предложена
следующая классификация: некаменистые — с содержанием камней
менее 0,5 %, слабокаменистые — 0,5—5, среднекаменистые — 5—
10, сильнокаменистые — более 10 %. По характеру скелетной
части устанавливают тип каменистости: валунные, галечниковые,
щебнистые.
158
Сложение почвы и водопроницаемость. Сложение почвы
характеризуется плотностью и пористостью. Плотность почвы, или
объемная масса, в значительной мере определяет ее водный и
воздушный режимы, биологическую активность,
непосредственно влияет на развитие корневых систем растений. Она зависит от
минералогического, гранулометрического состава почвы,
содержания органического вещества, но особенно от структурного
состояния.
Поскольку плотность сравнительно легко определяется, ее
используют как основной количественный показатель физического
состояния почв.
Плотность пахотного слоя почв преимущественно находится в
пределах 1,1—1,4 г/см3, однако отклонения от этих значений
могут быть весьма значительными, что сильно сказывается на
условиях жизни растений и почвенных организмов. Для многих
растений, особенно садовых культур, необходимо учитывать
плотность переходных горизонтов и почвообразующих пород.
Важная характеристика сложения почвы — содержание в ней
воздуха. При оптимальном сложении почвы порозность аэрации
при полевой влагоемкости не должна быть ниже 15 %. При
меньшем содержании в почве воздуха условия роста
большинства культурных растений ухудшаются. Опытами М.В.Курлыковой
показано преобладание анаэробных процессов при о&ьеме пор
аэрации 6 %.
При уплотнении почвы ухудшается ее аэрация и
увеличивается доля недоступной влаги. При плотности 1,5—1,6 г/см3 на
долю доступной влаги приходится всего 5—10 % объема почвы,
причем эта вода имеется только при высоком влагосодержании.
Чем суше почва, тем больше угнетаются растения от
повышенной плотности.
Нормальный газообмен почвы нарушается при плотности
более 1,45 г/см3 в результате сокращения количества макропор и
крупных капилляров.
Страдание растений от излишней плотности почвы
проявляется в снижении всхожести, ослаблении окраски листьев,
уменьшении глубины проникновения корневых систем, деформации
корней и клубней, снижении роста растений.
Неблагоприятно сказывается на развитии растений и очень
рыхлое сложение почвы.
Создаваемая системой обработки плотность почвы, вначале
близкая к оптимальной, в процессе вегетации изменяется до
равновесной. Величина этого дрейфа тем больше, чем сильнее
равновесная плотность отличается от оптимальной. Для
черноземов с высокими показателями структурного состояния разница
между оптимальной и равновесной плотностью для большинства
культур пренебрежительно мала (табл. 52), что определяет значи-
159
тельные возможности минимизации основной обработки почвы
вплоть до полного отказа от нее.
52. Оптимальная и равновесная плотность сложения средне-
и тяжелосуглинистых почв, г/см (по В. В. Медведеву)
Почва
Дерново -подзолистая
Чернозем
оподзолеиныи
типичный
обыкновенный
южный
Темно-каштановая
Каштановая
Плотность сложения
оптимальная для
яровых зерновых
1,33
1,22
1,20
1,20
1,20
1,23
1,25
почвы
равновесная
1,50
1,25
1,24
1,27
1,28
1,32
1,35
Дрейф
0,17
0,03
0,04
0,07
0,08
0,09
0,10
В других почвах эта разница может достигать весьма
значительных величин, что определяет необходимость применения
приемов противодействия неблагоприятному дрейфу, в числе
которых могут быть, например, технологии гребневой посадки
картофеля и других культур, мелиоративные мероприятия,
локальные приемы обработки почвы.
Плотность почв в значительной мере определяет ее
водопроницаемость. При этом общий объем пор в тяжелых почвах слабо
влияет на процесс фильтрации. Движение воды происходит не
по всем порам, а в основном по дренирующим (диаметром более
100 мкм). Мезопоры (диаметром 30—100 мкм), содержащие
капиллярную влагу, при полном заполнении не участвуют в
процессе фильтрации; инфильтрация атмосферных осадков по ним
возможна только при их частичном заполнении. Поры
диаметром менее 30 мкм, в которых содержится рыхло- и прочносвя-
занная влага, процесс фильтрации практически не захватывает. В
тяжелых минеральных почвах 70 — 90 % общей пористости
составляют поры диаметром менее 30 мкм, на долю же
дренирующих пор в пахотном горизонте приходится 9—10, а в
подпахотном — всего лишь 2—4 % общей пористости, так что основная
масса воды в них находится в связанном состоянии и не
способна ни к восходящей, ни к нисходящей миграции.
Инфильтрация воды в тяжелых почвах происходит не по всей
площади почвенного профиля, а наблюдается инфлюкционное
движение влаги с неоднородным промачиванием по биопорам,
реликтовым трещинам и трещинам сезонной деформации.
Крупные трещины даже в том случае, если они не связаны
непосредственно друг с другом, значительно сокращают путь воды.
Оценка водопроницаемости почвы проводится с учетом
природных и производственных условий. Ирригаторы подразделяют
160
орошаемые почвы по скорости впитывания на три большие
группы:
значительной водопроницаемости, впитывающие за первый
час более 150 мм воды;
средней водопроницаемости, впитывающие за первый час от
50 до 150 мм воды;
слабой водопроницаемости, впитывающие за первый час
меньше 50 мм воды.
Для условий обычного природного впитывания дождевых вод
предложена следующая шкала оценки водопроницаемости почв
(табл. 53).
53, Шкала оценки
Интенсивность дождя, или
коэффициент впитывания воды,
мм/мин
дождей и водопроницаемости почвы
Оценка
дождей
водопроницаемости почвы
>2,0
2,0-0,5
0,5-0,01
0.1-0,02
0,02-0,005
0,005-0,001
<0,001
Сильные ливни
Ливии
Сильные дожди
Умеренные »
Легкие »
Моросящие »
То же
Очень высокая
Высокая
Повышенная
Средняя
Пониженная
Низкая
Очень низкая
Важную проблему представляют оценка условий
водопроницаемости почв на склонах и ее регулирование, особенно в
период снеготаяния, когда сток поверхностных вод проходит по
мерзлой почве.
Водопроницаемость мерзлых почв в сильной мере зависит от
влажности и глубины их промерзания. Если почва замерзла при
влажности 60—70 % от полной влагоемкости, она непроницаема.
При меньшем увлажнении вода замерзает в почве разобщенными
кристалликами, что обеспечивает ее водопроницаемость. Для ее
улучшения целесообразны глубокие обработки или щелевание
почвы перед уходом в зиму.
Структурное состояние почв. Под структурностью почвы
понимают ее способность распадаться на агрегаты под влиянием
механических воздействий. Структура почвы — совокупность
агрегатов различной величины, формы, пористости, механической
прочности и водопрочности. При оценке структуры следует
отличать морфологическое ее понятие от агрономического.
Для морфологического описания почв СА.Захаровым
разработана классификация структур, включающая три типа (с
подразделением на роды): кубовидная (глыбистая, комковатая, оре-
ховатая, зернистая), призмовидная (столбчатовидная, столбчатая,
призматическая), плитовидная (плитчатая, чешуйчатая). Роды
делятся на виды по величине агрегатов.
Для агрономической оценки структуры Н.И.Саввиновым
161
предложена классификация, согласно которой к агрономически
ценным относятся агрегаты размером от 0,25 до 10 мм, более
крупные почвенные отдельности считаются глыбистой частью
почвы, а более мелкие — распыленной. Эти три рода
подразделяются на вицы (табл. 54).
54. Агрономическая классификация почвенной структуры (по Н. И. Саввинову)
Роды | Виды I Размер агрегата (диаметр), мм
Глыбистая
Комковатая
Распыленная
Крупные глыбы
Средние »
Мелкие »
Крупные комочки
Средние »
Мелкие »
Зернистые »
Микроструктурные элементы
Пылевато-глин истые частицы
>100
50-100
10-50
3,0-10,0
1,0-3,0
0,5-1,0
0,25-0,5
0,01-0,25
<0,01
Отношение массы комочков диаметром от 0,25 до 10 мм к
массе остальных фракций называется коэффициентом
структурности.
Наилучшие водно-воздушные свойства почв степной зоны
складываются при размере агрегатов от 0,25 до 3 мм, дерново-
подзолистых — при 0,5—5 мм.
При оценке устойчивости почвы против дефляции учитывают
содержание агрегатов размером более 1 мм в слое почвы 0—5 см.
Важнейшими условиями агрономической ценности структуры
являются ее водопрочность и пористость (более 45 %).
Содержание водопрочных агрегатов в пахотном слое
черноземов колеблется преимущественно в пределах 40—60 %, что
определяет устойчивость сложения и оптимальные значения
плотности почвы для многих культур. Уменьшение содержания
водопрочных агрегатов в типичных черноземах ниже 40 %
отрицательно сказывается на ряде физических свойств и в первую
очередь на водопроницаемости. При снижении количества
водопрочных агрегатов с 45—55 до 30 % водопроницаемость
снижается в 3 раза [90].
Неустойчивость сложения дерново-подзолистых почв связана с
невысоким содержанием в них водопрочных агрегатов, которое
изменяется от 15—17 % под пропашными культурами до 20—30 %
под зерновыми и до 30—40 % под многолетними травами. Эта
неустойчивость особенно резко проявляется в экстремальные по
погодным условиям годы. Дерново-подзолистые суглинистые
почвы с содержанием водопрочных агрегатов менее 20 % могут
уплотняться в пахотном слое в годы с избыточным увлажнением
до 1,5—1,6 г/см . Оптимальное для требовательных культур и
устойчивое сложение дерново-подзолистых почв достигается при
содержании водопрочных агрегатов (>0,25 мм) более 40 %.
162
Для оценки верхнего предела оптимального содержания
водопрочных агрегатов нет достаточного количества данных.
Ориентировочно им можно считать уровень 75 (80) %. При более
высоком содержании водопрочных агрегатов значительно
возрастает порозность аэрации, в результате увеличивается
непроизводительный расход влаги на физическое испарение.
И.В.Кузнецова [90] предложила ориентировочную шкалу
оценки водопрочной структуры почв среднего и тяжелого
гранулометрического состава и отвечающего ей сложения почв (табл. 55).
55. Опенка структуры и сложения пахотного слоя почв [90]
Содержание
водопрочных
агрегатов
размером >0,25, %
Оценка
водопрочное™
структуры
устойчивости
сложения по
структуре
Равновесная
плотность
сложения,
г/см3
Оценка
плотности
сложения
<10
10-20
20-30
30-40
40-60
60-75(80)
75(80)
Нсводопрочная
Неудовлетворительная
Недостаточно
удовлетворительная
Удовлетворительная
Хорошая
Отличная
Избыточно
высокая
Неустойчивое
»
Недостаточно
устойчивое
Устойчивое
»
Высокоустойчивое
>1,5
1,4-1,5
1,3-1,4
1,2-1,3
1,1-1,2
1,0-1,2
<1,0
Очень
плотное
То же
Плотное
Уплотненное
Оптимальное
для
большинства культур
То же
Рыхлое
(пашня вспушена)
Нижний предел указанных в таблице интервалов содержания
водопрочных агрегатов относится к малогумусным почвам
Нечерноземной зоны, а верхний — к высокогумусньгм почвам
Черноземной зоны.
Агрономическое значение структуры имеет несколько
аспектов.
1. В структурных почвах складывается наиболее
благоприятный водно-воздушный режим благодаря рациональному
сочетанию капиллярной и некапиллярной пористости. Они отличаются
большей водопроницаемостью и влагоемкостью. Наличие
некапиллярных пор способствует уменьшению испарения влаги с
поверхности.
2. Достаточная аэрация при наличии доступной влаги создает
лучшие условия для активизации микробиологических
процессов, предотвращения денитрификации, мобилизации
питательных веществ.
3. Благодаря сокращению поверхностного стока на структур-
163
ных почвах уменьшается смыв и размыв, а структурные агрегаты
размером более 1 мм устойчиво противостоят дефляции.
4. Агрономически ценная структура облегчает прорастание
семян и распространение корней растений.
5. На структурных почвах уменьшаются энергетические
затраты на механическую обработку, создаются возможности ее
минимизации вплоть до отказа от основной обработки.
Процессы структурообразования в почвах протекают под
влиянием физико-механических, физико-химических, химических и
биологических факторов.
К числу физико-механических факторов относится разделение
почвы на агрегаты в результате изменения объема и давления
при переменном высушивании и увлажнении, замерзании и
оттаивании воды в ней, давления корней растений, деятельности
роющих животных и рыхлящего воздействия
почвообрабатывающих орудий. Разрыхляющее воздействие промораживания на
почву проявляется только при оптимально влажном ее
состоянии. При замерзании переувлажненной почвы, наоборот,
происходит разрыв структурных отдельностей, а промерзание сухой
почвы не влияет на ее крошение.
Физико-химические факторы структурообразования —
коагуляция и цегчентирующее воздействие почвенных коллоидов. При
этом водопрочность обеспечивается только склеиванием частиц
органическими коллоидами при их коагуляции двух- и
трехвалентными катионами. Агрегаты, образующиеся при участии
только минеральных коллоидов, водопрочностью не обладают.
Наиболее водопрочная структура образуется при взаимодействии
гуминовых кислот с минералами монтмориллонитовой группы и
гидрослюдами. Минералы гидроксидов железа и алюминия
играют важную роль в оструктуривании красноцветных глин и
красноземов.
В числе химических факторов оструктуривания важную роль
играет цементация агрегатов окисными формами железа при
смене восстановительных условий окислительными в
периодически переувлажняемых почвах. Такие агрегаты, по данным
НА.Качинского, при высокой водопрочности имеют малую
пористость (<40 %), поскольку часть объема пор постепенно
заполняется гидроксидом железа.
Основная роль в структурообразовании принадлежит
биологическим факторам, т.е. растительности и организмам,
населяющим почву (особенно дождевым червям). Первоначальное
представление о формировании водопрочной структуры, развитое
В.Р.Вильямсом, сводилось к тому, что образующийся в ходе
разложения растительных остатков "деятельный" перегной
пропитывает почвенные комочки и склеивает их, затем происходят
процессы денатурации, которые превращают "деятельный" пере-
164
гной в цемент. При этом В.Р.Вильямс придавал решающее
значение ульминовой кислоте и ее кальциевым солям.
Позднее было доказано, что в процессах образования
водопрочных агрегатов ведущую роль играют гуминовые вещества.
Природа их связи с минеральной частью почвы до конца не
изучена, хотя показано, что она осуществляется через ионоген-
ные группы гидроксидов железа, алюминия, обменных
щелочноземельных катионов, сорбцию на внутренних поверхностях
глинистых минералов монтмориллонитовой группы.
В дальнейшем были получены многочисленные данные о
динамичности водопрочности почвенных агрегатов, когда в течение
одного вегетационного периода наблюдалась смена увеличения
водопрочности ее спадом. Отсюда вытекал вывод, что наряду с
прочно клеящими материалами в почве имеются вещества, более
лабильные в отношении клеящей способности. Такой
способностью, как оказалось, обладают полисахариды растительного и
микробного происхождения, причем вторые значительно в
большей степени, чем первые. Агрегирование почв под влиянием
микроорганизмов имеет различные аспекты: сцепляющая сила
мицелия актиномицетов и грибов, склеивание частиц
слизистыми веществами, вырабатываемыми бактериями и
выделяющимися при их автолизе.
Почвенные агрегаты, сформировавшиеся под влиянием
различных факторов, не могут обладать одинаковой стабильностью.
Комочек почвы, склеенный гуминовыми веществами,
устойчивыми к микроорганизмам, значительно медленнее разрушается,
чем агрегат, сформированный под влиянием белков,
бактериальных слизей или сцепляющей силы мицелия.
В географическом аспекте структурность почв коррелирует
прежде всего с содержанием гумуса. Это правило корректируется
солонцеватостью, засоленностью, оглеенностью, кислотностью
почв, гранулометрическим и минералогическим составом.
Типы водного режима почв. В зависимости от поступления
влаги в почву, ее передвижения, изменения физического
состояния и расхода из почвы Г.Н.Высоцкий установил четыре типа
водного режима — промывной, периодически промывной,
непромывной и выпотной. Развивая учение Г.Н.Высоцкого, А.А.Роде
выделил шесть типов водного режима: мерзлотный, промывной,
периодически промывной, непромывной, выпотной,
ирригационный. В последние годы эта классификация получаст дальнейшее
развитие и насчитывает 14 типов водного режима [128].
Мерзлотный тип свойствен почвам, формирующимся в
условиях многолетней мерзлоты. Мерзлотный слой почвогрунта,
являясь водоупором, обусловливает наличие надмерзлотной
верховодки. Поэтому влажность оттаявшей почвы в течение
большей части вегетационного периода поддерживается на уровне от
наименьшей до полной влагоемкости.
165
Водонасыщающий (водозастойный) водный
режим характерен для болотных почв атмосферного увлажнения
и некоторых болотных почв грунтового увлажнения. Влажность
почвы сохраняется в течение всего года в пределах полной вла-
гоемкости, лишь изредка в засушливые периоды опускаясь до
наименьшей влагоемкости.
Периодически водонасыщающий
(водозастойный) водный режим характерен для болотных почв
грунтового увлажнения. В соответствии с сезонными колебаниями
уровня грунтовых вод влажность почвы варьирует от полной до
наименьшей влагоемкости. В отдельные периоды возможно про-
сыхание верхнего горизонта ниже НВ.
Промывной водный режим присущ почвам лесных зон,
где годовая сумма осадков превышает испаряемость. В годовом
цикле влагооборота нисходящие токи преобладают над
восходящими. Почвенная толща ежегодно весной и осенью подвергается
сквозному промачиванию до грунтовых вод, что приводит к
интенсивному выщелачиванию продуктов почвообразования.
Периодически промывной водный режим
соответствует условиям, когда годовые величины осадков и
испаряемости близки (оподзоленные и выщелоченные черноземы северной
лесостепи). Для данного типа водного режима характерно
чередование ограниченного промачивания почвенно-грунтовой
толщи (непромывные условия) в обычные и засушливые годы и
сквозное промачивание — во влажные (один раз в 10—15 лет).
Промывной сезонно-сухой водный режим
характеризуется наличием двух контрастных сезонов: дождливого с
влажностью почвы от полной до наименьшей влагоемкости и
засушливого с влажностью почвы от влажности разрыва
капилляров до влажности завядания. Такой водный режим характерен
для тропических влажных саванн.
Непромывной водный режим господствует в условиях
степей, полупустынь и пустынь, где средняя годовая норма
осадков меньше среднегодовой испаряемости. Почвенная толща
промачивается чаще всего в пределах 0,5—2,0 м. В верхней части
почвенного профиля влажность колеблется в зависимости от
выпадающих осадков в пределах от полной влагоемкости до
влажности завядания, а в нижней она находится между влажностью
разрыва капилляров и влажностью завядания в течение всего года.
Аридный (сухой) водный режим присущ почвам
полупустынь и пустынь. На протяжении всего года влажность почвы
в пределах профиля близка к влажности завядания или ниже.
Спорадически верхние горизонты могут увлажняться.
Вы потной водный режим проявляется в степной и
особенно в полупустынной и пустынной зонах при близком
залегании грунтовых вод. В таких условиях происходит интенсивное
поднятие влаги по капиллярам от грунтовых вод в верхние гори-
166
зонты почвы и ее испарение. При наличии в воде солей эти
горизонты засоляются.
Десуктивно-выпотной водный режим отличается от
предыдущего тем, что капиллярная кайма грунтовых вод не
выходит на поверхность и испаряется не физически, а отсасывается
корнями растений. Присутствующие в грунтовой воде соли
выпотевают на некоторой глубине в почвенном профиле. Данный
режим свойствен луговым почвам, а также полугвдроморфным.
Паводковый водный режим характерен для почв,
периодически затапливаемых речными, склоновыми, дождевыми или
иными водами. В таких условиях периодическое паводковое
затопление сменяется другим типом водного режима: промывным
(в прирусловье), десуктивно-выпотным (в центральной пойме),
водозастойным (в притеррасье) и др.
А м ф и б и а л ь н ы й водный режим формируется при
постоянном или длительном затоплении почв водой (мелководья озер,
речные плавни и т.д.). Почва постоянно находится в
переувлажненном состоянии, хотя поверхностные воды могут на некоторое
время и стекать.
Ирригационный водный режим создается при
искусственном орошении. Включает большое разнообразие категорий
водного режима в зависимости от типа и интенсивности
орошения, глубины и сезонных колебаний грунтовых вод, наличия и
характера искусственного дренажа.
Осушительный водный режим складывается на
искусственно осушаемых болотных и заболоченных почвах, причем его
конкретный вид также определяется характером дренажа и
степенью регулирования.
Описанные категории очень обобщенно характеризуют водный
режим почв, не показывая всего разнообразия складывающихся
ситуаций, что побуждает исследователей к дальнейшему изучению
этой проблемы. В перспективном плане представляет интерес
классификация водного режима почв, предложенная
Д.Ф.Ефремовым, Л.О.Карпачевским, А.П.Сапожниковым и А.Д.Ворони-
ным [40]. Согласно этой классификации (табл. 56, 57), тип
водного режима определяется сочетанием нисходящего и восходящего
потоков влаги. Если преобладает восходящий поток, почву (или ее
слой, в котором преобладает этот поток) относят к выпотному,
если нисходящий — к промывному режиму.
56. Классификационная схема типов водного режима почв
Класс увлажнения | Дренаж | Тип водного режима почв
Мокрый Очень плохой,
периодически
затрудненный
Сырой, периодичес- То же
ки мокрый
Постоянно застойный,
кратковременно поверхностно десуктивный
Длительно застойный с летним
периодическим иссушением до НВ
167
Продолжение
Класс увлажнения | Дренаж
Тип водного режима почв
Сырой
Сырой,
периодически влажный
Влажный,
периодически сырой
Влажный
Влажный,
периодически свежий
Свежий,
периодически влажный до
сырого
Очень плохой,
периодически затруднен) сый
Плохой,
периодически
затрудненный
То же
Средний,
периодически
сдержанный
То же
Свежий
Свежий,
периодически сухой до очень
сухого
Сухой,
периодически свежий до
влажного
Сухой
Сухой,
периодически очень сухой
Очень сухой
Хороший,
эпизодически
сдержанный
То же
Хороший,
постоянно
промывной
То же
Промывной, периодически
застойный
Промывной, периодически
застойный с летним
эвапотранспирационн ым
иссушением
Промывной, эпизодически
застойный
Промывной
Промывной с периодическим
эвапотранспирационным
иссушением
Поверхностно-промывной с
периодическим весенне-
кратковрсменным и
летне-ливневым застойным переувлажнением
(до НВ)
Поверхностно-промывной с
постоя] гной влажностью выше ВЗ
Поверхностно-промывной с
периодическим
эвапотранспирационным
иссушением ниже ВЗ
Поверхностно-промывной с
эпизодическим кратковременным
весенне-криогенным и летне-
ливневым переувлажнением до
НВ
П оверх] i осп ю -1 (ро ма чиваем ый
Поверхностно-промачиваемый
периодически эвапонесушаемый
до МГ
Поверхностно-промачиваемый,
постоянно эвапоиссушаемый до
МГ и ниже
По среднемноголетней глубине промачивания тип
промывного водного режима разделяют на подтипы: поверхностный — до
20 см, мелкий—-до 50, средний—-до 100, глубокий—до 150,
очень глубокий — более 150 см.
Тип выпотного режима по капиллярному подъему разделяется
на подтипы: поверхностный — вода поднимается до слоя 0—
20 см, мелкий — до 20—50, средний —до 50—100, глубокий —до
100—150, глубинный — до слой более 150 см.
Сочетание этих двух процессов дает соответствующий класс
водного режима. Например, мелкий промывной — средний вы-
потной.
168
Потенциал
воды
общий,
МПа
5
го
со
со
ее
1
«
а
>нв
а
о.
я
1
С
S
г-
выпот-
ной
промывной
*•
^
*
в.
^
133
о.
^
155
о.
t-1
153
О
ГЧ
I
О
5?
о
о"
о
PQ о
сч
о"
о
я
00^
о"
f f
2
о
ее
о
8
СЧ
1/-> ^
1
s'o
О
О
о
0,5
о
СП
й
О
гч
оо
о"
Й
а
о
Т
S
>8
О
е[
СЧ£
Iе-
3
*'
m en »g
8 S
I I
© о
I
о
Taa
а ~ ~
сГ
й S
я я
«л =;
О ^ч ^ ^н
О
О
20-4
-150
1
о
о
20-4
-150
1
о
0,8
о
о
v->
1
1
о
0,8
о
о
1
!
О
If*. V | V | V| V|
*
о
х
о
а,
§
о
о
о a
Я
S
S
Си
169
Застойный тип водного режима разделяется по глубине
горизонта с застойной водой, т.е. с влажностью больше НВ:
поверхностный застойный, когда вода стоит на поверхности почвы;
неглубокий, когда влажность, соответствующая НВ, наблюдается
глубже 20 см; средний —то же в слое ниже 50 см; глубокий —
избыточное увлажнение ниже 100 см; внутренний — влажность,
соответствующая НВ, глубже 150 см (см. табл. 56).
На уровне класса увлажнения учитывают степень иссушения
почвы и глубину. По степени иссушения выделяют 1радации:
экстраиссушение — влажность почвы ниже ВЗ; десуктивное
иссушение — влажность почвы равна ВЗ; умеренное иссушение —
влажность почвы равна 1/2 (НВ—ВЗ); достаточно увлажненное
состояние при влажности больше 1/2 (НВ—ВЗ). По глубине
иссушения выделяют градации: 0—20 см, 0—50, 0—75, 0—100,
более 100 см или соответственно поверхностное, неглубокое,
среднее, глубокое, очень глубокое иссушение.
Для оценю! продолжительности этих процессов предлагаются
градации: кратковременный — 10 дней; малопродолжительный —
10—20; среднепродолжительный — 20—30; продолжительный —
более 30 дней.
В классификации предусмотрена оценка вероятности
проявления того или иного процесса: капиллярного подъема воды
на тот или иной уровень, иссушения почвенного горизонта
и т.д.
В соответствии с таблицами 56 и 57 характеристика водного
режима, например, дерново-подзолистой сред несуглинистой
почвы на тяжелосуглинистом покровном суглинке может
выглядеть следующим образом: промывной в зимне-весенний период в
течение 20 дней до глубины 4м с вероятностью 0,8—1,0; выпот-
ной кратковременный в весенне-летние периоды, вероятность
0,6—0,8, длительность 10 дней; с иссушением до ВЗ (потенциал
почвенной влаги 1,52 МПа) в слое 0—20 см в летний период на
срок до 20 дней до 1/2 (НВ—ВЗ), потенциал почвенной влаги
0,51 МПа в слое 20—50 см 10—20 дней в летний период с
вероятностью 0,6—0,8; застойный в зимне-весенний период 10—
20 дней; кратковременно-застойный в летние месяцы (10 дней),
вероятность 0,3—0,8.
Данная классификация нуждается в дальнейшем уточнении.
Оценка влагообеспеченности почв. Рассматривая критерии
оценки почвенной влаги в отношении доступности растениям,
следует указать следующие се категории.
1. Недоступная для растений влага (от максимальной
гигроскопичности — МГ — до воды, связанной в кристаллических
решетках минералов). Влажность почв, отвечающая МГ,
изменяется от 12—16 % у глинистых почв до 6—12 % у суглинистых и до
6 % и менее у легких почв.
170
2. Весьма труднодоступная для растений влага. Это часть рых-
лосвязанной воды от максимальной гигроскопичности до
влажности завядания, слабоподвижная, передвигается только в виде
пара, частично поглощается корнями с большой сосущей силой.
3. Условно труднодоступная влага? Находится в пределах
между влажностью завядания и влажностью разрыва капилляров
(ВРК). Это категория влажности, при которой подвешенная
влага в процессе своего испарения теряет способность
передвигаться к испаряющей поверхности. Поступает к корням в форме
пара, возможен пленочный механизм передвижения.
4. Среднедоступная влага. Отвечает пределам от влажности
разрыва капилляров до наименьшей (полевой) влагоемкости
(НВ), которая представляет собой наибольшее количество влаги,
удерживаемой почвой против сил тяжести. Последняя
изменяется от 10 % у легких почв до 50 % у тяжелых. Среднедоступная
влага обладает подвижностью и поступает к корням растений по
капиллярам и пленкам.
5. Легкодоступная влага. Находится в пределах от наименьшей
влагоемкости до полной влагоемкости, представляет собой
наибольшее количество влаги, которое может содержаться в почве
при заполнении всех пор. Эта категория влаги обладает
наибольшей подвижностью, но наличие ее может быть причиной
ухудшения воздушного режима почвы.
Названные категории влаги объединяются в две группы:
непродуктивную влагу (1-я и 2-я категории) и продуктивную (3—
5-я категории), нижним пределом которой служит влажность
завядания. Оптимум влаги для растений лежит выше влажности
разрыва капилляров до наименьшей влагоемкости (3-я и 4-я
категории влаги). Точнее, верхний предел влажности, при
котором возникает переувлажнение, находится в интервале между
полной и предельной полевой влагоемкостью и зависит от
условий аэрации. В песчаных и супесчаных почвах пористость
аэрации при НВ чрезмерно высока, в легкосуглинистых оптимальна,
в средне- и тяжелосуглинистых —- предельна (6—8 %). В
глинистых дерново-подзолистых почвах при НВ пористость аэрации
сильно снижается, соответственно критическая влажность,
отвечающая избыточному увлажнению, нйходится ниже уровня НВ.
На практике в качестве исходного критерия влагообеспечен-
ности посевов используют запасы продуктивной влаги в почве.
Данная оценка имеет особое значение перед началом весенних
полевых работ, поскольку с ней связаны прогнозирование
урожайности и корректировка технологий возделывания
сельскохозяйственных культур, а также осенью для планирования
мероприятий по накоплению и сохранению влаги. Перед посевом
озимых культур важно знать не только общие запасы
продуктивной влаги, но и увлажнение верхнего слоя, от которого зависит
171
получение всходов. Наиболее общие оценки этого критерия
представлены в таблице 58.
58. Оценка запасов продуктивной влаги (по А. Ф. Валюниной
А 3. А. Корчагиной)
Мощность слоя почвы, см I Запасы воды, мм | Качественная оценка запасов воды
0—20 >40 Хорошие
40—20 Удовлетворительные
20 Неудовлетворительные
0—100 160 Очень хорошие
160—130 Хорошие
130—90 Удовлетворительные
90—60 Плохие
<60 Очень плохие
Запасы продуктивной влаги в метровом слое почвы ниже
100 мм и выше 200 мм выходят за пределы оптимальных для
большинства полевых культур. Избыточная влажность почвы
(более 250 мм) и весьма малая (менее 50 мм) отрицательно
сказываются на развитии растений и их урожайности.
Данный показатель используют при определении влагообеспе-
ченности посевов (К, мм), которую рассчитывают по формуле
K=(IV+ P)/Ey
где W — запас продуктивной влаги в заданном слое почвы перед посевом яровых
культур или возобновлением вегетации озимых, мм; Р— сумма осадков за
вегетационный период культуры, мм; £—суммарное водопотрсбление растений, мм.
Суммарное водопотребление (расход воды на испарение
почвой и на транспирацию, Е, м3/га) определяют по формуле
Е=УКъ,
где У — урожайность, т/га; Къ — коэффициент водопотребления, м на 1 т урожая.
В орошаемом земледелии и в зоне достаточного увлажнения
возможную урожайность можно приблизительно определять по
среднемноголетней влагообеспеченности посевов.
Количество среднемноголетних осадков и коэффициент стока
уточняют в ближайшей от хозяйства агрометеорологической
станции. При отсутствии этих данных возможную урожайность
(У, т/га) приблизительно определяют по формуле
У = 1Q(IV+ Р)/Кв.
Оценка степени гидроморфизма почв. Для почв таежной и
лесной зон Т.А.Романовой [139] предложено разделение по
степени гидроморфизма, основанное на временном показателе —
среднемноголетнем количестве дней с содержанием влаги выше
предельной полевой влагоемкости в слое 0—20 см за вегетацион-
172
5
1
Ж
О
S
Я
О
5
2о\
ее п*
8
Ё
SeЕ
ее
в
ей
я
I
ON
1Л
flu
V
со
л
и
CQ
X
л
cu
PC
V
со
X
л
CU
со
со
л
-20
—•
о
-20
о
3 2
3
-60
160
о
гм
- 120
Г/0-
о
т—«
1
170 -
о
00
? 1
~ §
О
гм
о
оо
1
1
*
о
О 1
гм |
8
' •"-'
1*
о 2 о
**- 5 я
*—i X о.
5 8
* ,
« 1
2l£
-90
о
о
VO
-70
о
о
о
ГМ TJ-
1
о
о 1
1/4 '
о
гм
о
г-
о
НО
1
о
гм
о
00
о
U0
1
о
гм
о
00
о
WO
1
о
гм
г
о |
оо '
о
ГО
О о
о о
:1
о
Г^-
1
о
тГ
о
гм
о
Tf
!
о
го
§ I S?
- 120
о
го
§
О
1
О
гм
о
1
о
о
гм
S 1
S
§ I
о
ГЧ
1
о
00
100
©1
го
1
о
гЧ
о
1
о
гм
о
о
1
о
гм
й
о
О)
3
X
о.
о
173
ный период. Выделяют три группы и шесть степеней гидромор-
физма почв.
1. Автоморфные: а) абсолютно автоморфные; б) автоморфные
оглеенные внизу или на контакте с подстилающей породой.
2. Полугидроморфные: в) временно-избыточно увлажненные
(слабоглееватые); г) глееватые; д) глеевые.
3. Гидроморфные: е) болотные.
К автоморфным относят почвы, никогда не испытывающие
переувлажнения, приводящего к состоянию анаэробиозиса в
гумусовом горизонте, к полугидроморфным — испытывающие
анаэробиозис периодически, к гидроморфным — постоянно
переувлажненные.
Количественная оценка степени гидроморфизма представлена
в таблице 59. Ф.Р.Зайдельманом [41] предложена шкала оценки
степени заболоченности минеральных почв европейской
территории Нечерноземной зоны России и соответственно
целесообразности их осушения при сельскохозяйственном
использовании, в основу которой положен индекс степени заболоченности
(ИСЗ) (табл. 60).
60. Степень заболоченности минеральных почв европейской территории
Нечерноземной зоны России
Индекс степени заболоченности
Целесообразность осушения при сельскохозяйственном
освоении
1 Только для садов (плодовые с глубокой
корневой системой)
2 Для садов и озимых
3 Для садов, озимых зерновых, картофеля
4 Для садов, озимых зерновых, картофеля,
пастбищ
5 Для садов, всех зерновых, картофеля, пастбищ
6 Для садов, всех зерновых, картофеля, овощных,
льна, пастбищ
7 Для садов, всех зерновых, картофеля, овощных,
льна, пастбищ, культурных сенокосов
8 При любом использовании, кроме улучшенных
сенокосов
9 При любом использовании, кроме естественных
сенокосов
Примечание. Если индекс степени заболоченности равен нулю, осушение
нецелесообразно при любом использовании.
Цифровое выражение степени заболоченности позволяет
проводить сравнительную характеристику почв по этому параметру и
сопоставлять целесообразность их осушения независимо от
приуроченности к тем или иным почвообразующим породам и
климатическим условиям (табл. 61). Из 10 групп, в которые входят
почвы по ИСЗ, первая группа объединяет почвы,
гидрологический режим которых позволяет возделывать вес сельскохозяйст-
174
венные культуры, районированные в пределах рассматриваемого
региона. Экологическое переувлажнение на этих почвах в годы
расчетной обеспеченности (10 %) исключено. Эта группа имеет
ИСЗ, равный 0. Последняя группа с ИСЗ, равным 9, объединяет
почвы, в которых экологическое переувлажнение во влажные
годы исключает возможность возделывания всех
сельскохозяйственных культур. Единственная возможность их использования в
годы с обеспеченностью осадками 10 % — размещение
естественных сенокосов. Остальные восемь групп почв характеризуются
возрастающей продолжительностью экологического
переувлажнения и соответствующим сокращением набора культур,
способных выдерживать без ущерба для урожая увеличивающийся
анаэробный период в годы расчетной обеспеченности.
61. Индекс степени заболоченности дерново-подзолистых и болотно-подзолистых
почв, развитых на различных породах, для европейской территории
Нечерноземной зоны
Породы, на которых
развиты почвы
Почвы
неоглеен-
ные
глубоко-
оглеенные
слабогле-
еватые
глееватые
глеевые
Мощные флювиогляци-
альные пески и супеси
Флювиогляциальные
двучлены:
среднемощные
маломощные
Покровные
лессовидные отложения:
легко- и среднесуг-
линистые
тяжелосуглинистые
и глинистые
Тяжелые глины
0
0
0
0
0
2
0
0
6
0
1
—
Примечание. Индексы разработаны для влажного года с расчетной
обеспеченностью осадками.
Проявление гидроморфизма почв тесно связано с их
гидрологическим режимом. Влияние грунтовых вод на почвенные
процессы зависит от высоты их капиллярного поднятия,
которая определяется многими факторами (гранулометрический
и минералогический состав почвогрунтов, их
структурно-текстурные особенности, состав водного раствора и др.). Больше
всего мощность капиллярной каймы зависит от
гранулометрического состава, поскольку в первую очередь он определяет
размер и характер пор. Высота капиллярного поднятия в
среднезернистых песках составляет 20—40 см, в мелкозернистых
40—100, в супесях она возрастает до 100—150, в суглинках —
до 300—400 см.
Если капиллярная кайма постоянно находится в пределах по-
175
чвенного профиля, то такие почвы в лесостепной, степной и
пустынной зонах называются луговыми (черноземно-луговыми,
солонцами луговыми и т.д.). Если капиллярная кайма
периодически заходит в пределы почвенного профиля, то почвы относят
к лугово-степным (лугово-черноземным, лугово-каштановым,
солонцам лугово-степным и т.д.). Если этого не происходит
никогда, почвы относят к автоморфным (солонцы степные и т.д.)
при отсутствии дополнительного поверхностного увлажнения. С
известной степенью вероятности принято считать, что первой
категории соответствует глубина залегания грунтовых вод менее
3 м, второй — 3—6 м, третьей — глубже 6 м.
Близкое залегание грунтовых вод в супераквальных ландшафтах
сопряжено в зависимости от зональных условий с заболачиванием
или засолением почв. Однако нередки случаи, когда грунтовые воды
располагаются неглубоко, но их циркуляция очень активна и отток
велик (транссупераквальные ландшафты). Такие условия чаще
складываются в областях с достаточным количеством атмосферных
осадков и при наличии проницаемых галечниковых и песчаных
прослоек, подстилающих нижние горизонты почв. Данные почвы, не
испытывающие избыточного засоления и заболачивания и в то же
время обеспечивающие растения дополнительной влагой,
представляют особую ценность для сельскохозяйственного использования в
отличие от большинства пщроморфных почв замкнутых понижений
со слабым горизонтальным водообменом.
Что касается полугидроморфных лугово-черноземных и луго-
во-каштановых незаселенных почв лесостепной и степной зон,
то они, испытывая дополнительное увлажнение, имеют более
благоприятный водный режим по сравнению с зональными авто-
морфными почвами. Вследствие этого они более
производительны и оцениваются как лучшие пдчвы в этих зонах.
В засушливые годы и на некоторых полугидроморфных
почвах таежно-лесной зоны получают высокие урожаи.
Окислительно-восстановительное состояние почв. Для
количественного выражения этого достояния используют окислительно-
восстановительный потенциал (ОВП). Агрономическая
интерпретация его значений показана в таблице 62.
62. Агрономическая оценка окислительно-восстановительных условий [51]
Параметры
Градация параметра для сельскохозяйственных культур
благоприятная
неблагоприятная
очень
неблагоприятная
Возможное падение Eh ран- <450 350—200 <200
ней весной» мВ
Время развития весеннего ана- <5 5—10 >10
эробиозиса (Еп<320 мВ), дни
Возможное падение Eh в тече- <450 350—200 200
ние 5 дней при орошении, мВ
176
Усредненные показатели этой таблицы различаются для
разных почв и культур. Диапазон приемлемых для
жизнедеятельности растений Eh находится в пределах 550—750 мВ для дерново-
подзолистых почв, 400—600 для черноземов, 350—400 мВ для
сероземов. Падение потенциала до 320 мВ вызывает развитие
процессов денитрификации, потенциал 200 мВ и ниже
свидетельствует о глубоком анаэробиозисе в почве [62].
Диапазон восстановительных условий делят на интенсивно-
восстановительные (ОВП<200мВ), умеренно восстановительные
(200—300 мВ), слабовосстановительные (300—400 мВ).
Создание восстановительной обстановки в почвах
обусловлено в основном накоплением в них продуктов анаэробного
распада органического вещества, а также восстановленных
минеральных соединений, образующихся по схеме: Fe3+ — Fc2+, Mn4+ —
Mn2+, NO3 - NO2 - NH3, SO4 - H2S, PO4 - РНз, Cu+ - Cu2+,
Co2+ — Co3+. При величине Eh ниже 480 мВ нитраты
восстанавливаются в нитриты, при Eh<340 мВ нитриты преобладают, а
при Eh<200 мВ появляются оксиды азота. Переход Мп4"1" в Мп2+
происходит при E1i=450mB при рН 6,1; Eh=400 мВ при рН 7,0.
Переход Fe3+ в Fe2+ происходит при Eh=220 мВ при рН 6,0;
Eh=160 мВ при рН 7,0. Образование сульфидов и
восстановление сульфатов происходит при E1i=10mB при рН 6,0; при
Eh= -50 мВ, рН 7,0.
Как видим, в щелочной среде восстановление происходит при
более низких значениях ОВП, так как развитие этого процесса за
счет ионов водорода в данном случае ограничено. Поэтому в
щелочных почвах оптимум Eh лежит ниже, чем в кислых.
Соответственно более адекватное представление о напряженности
окислительно-восстановительных процессов в почвах с разным
рН среды дает показатель гН.2= Eh/30+2pH.
При величине гН2>27 наблюдается преобладание
окислительных процессов, при гН2<27 преобладают восстановительные
процессы, а при гН2<20 протекают интенсивные восстановительные
процессы.
Об интенсивности восстановительных процессов в почве
нередко судят по количеству закисного железа, извлекаемого 0,1 н.
h2so4.
Отрицательное влияние оглсения на почвы и растения весьма
многопланово. Помимо токсичности соединений двухвалентного
марганца, закисных форм железа и других восстановленных
соединений оглеение приводит к значительному ухудшению
азотного и фосфорного режимов почв, их физических и
физико-механических свойств.
Ухудшение азотного режима связано с подавлением нитрифи-
^сационных процессов, развитием денитрификации. Ухудшение
фосфатного режима обусловлено трансформацией растворимых
соединений фосфора почвы и удобрений в труднодоступные
177
формы вследствие связывания фосфат-ионов несиликатными
полутораокыщами.
Оглеение почвы приводит к разрушению структуры, плотной
упаковке частиц и соответственно резкому уменьшению
пористости. Временное оглеение продолжительностью 7—10 дней и
более отрицательно сказывается в последующем на развитии
растений, снижает их продуктивность и может привести к гибели.
Емкость катионного обмена почв (ЕКО). С емкостью
поглощения катионов связана способность почвы удерживать в обменном
состоянии катионы, в том числе и важные элементы питания (К ,
NH4+, Са , Mg ). Ею обусловлена буферность почвы к
изменению реакции среды. Состав поглощенных оснований определяет
многие физико-химические и физические свойства почв.
Величина ЕКО зависит от гранулометрического,
минералогического состава почвы, содержания и состава органического
вещества, реакции среды. Емкость катионного обмена
составляющих почву веществ меняется в очень широких пределах:
практически от нуля (обломки кварца) до 500—900 мг-экв/100 г для
гуминовых кислот. Каолинит имеет емкость обмена 2—
15 мг-экв/100 г, монтмориллонит — 70—150, иллит — 20—30,
слюды 5—10 мг-экв/100 г. В гумусированных горизонтах почв
ЕКО в большой мере связана с органическим веществом.
Емкость органической части почв в 10—30 раз превышает ЕКО
минеральной части, и при содержании гумуса около 5—6 % на
его долю приходится 30—60 % ЕКО.
С емкостью катионного обмена связывается устойчивость
почв к антропогенным воздействиям, в частности к химическому
загрязнению.
По возрастающей степени устойчивости к антропогенному
воздействию почвы разделяются на пять групп: 1) с ЕКО менее
10 мг-экв/100 г, 2) 10-20, 3) 21-30, 4) 31-40, 5) более
40 мг-экв/100 г [8].
Кислотно-основная характеристика почв. Реакция почвы
обусловлена соотношением в почвенном растворе водородных и гид-
роксильных ионов. Различают почвы: очень сильнокислые —
рНсол<4,0; сильнокислые — 4,1—4,5; среднекислые — 4,6—5,0;
слабокислые — 5,1—5,5; нейтральные — 5,6—7,4;
слабощелочные— рНвод 7,5—8,5; сильнощелочные — 8,5—10,0 и резкоще-
лочные — 10,1—12,0.
Реакция почвы оказывает разностороннее влияние на
свойства почв и растения.
Негативное влияние повышенной кислотности на растения
проявляется через недостаток Са2+, повышенную концентрацию
токсичных для растений ионов А13+, Мп2+, Н+, изменение
доступности для растений элементов питания, ухудшение
физических свойств почвы, снижение ее биологической активности.
178
В кислых почвах повышается растворимость соединений
железа, марганца, алюминия, бора, меди, цинка. При избытке этих
элементов продуктивность растений снижается. В то же время
высокая кислотность понижает доступность молибдена.
Усвояемость фосфора максимальна при рН 6,5, в более кислой, как и
в щелочной, среде она снижается.
Кислая среда угнетающе действует на процессы
аммонификации, нитрификации, фиксации азота из воздуха, ухудшая азотный
режим почвы. Оптимальные условия для развития микрофлоры,
определяющей эти процессы, лежат в пределах 6,5—8,0.
Особо токсичную роль в кислых почвах играет алюминий.
При рН 4 в них содержится достаточное количество
растворенного А13+, чтобы нанести сильный вред большинству растений, в
то время как питательные растворы с рН 4 столь острой
проблемы не создают. Близкие эффекты при низких рН оказывает
марганец.
На щелочных почвах ухудшается фосфатный режим, возникает
дефицит некоторых микроэлементов (Zn, Fe, Mn, Си). При
высокой щелочности ухудшаются физические свойства почв.
Сильнощелочная реакция неблагоприятна для большинства растений.
Различают актуальную и потенциальную кислотность и
щелочность.
Актуальная кислотность почвы обусловлена наличием
водородных ионов в почвенном растворе, потенциальная проявляется
в результате взаимодействия почвы с растворами солей или
оснований.
Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и
гидролитическую. Первая обнаруживается при взаимодействии с
почвой растворов нейтральных солей, вторая — при воздействии
на почву раствора гидролитической соли сильного основания и
слабой кислоты. С повышением доли обменных катионов
водорода и алюминия в ППК снижается степень насыщенности
почвы основаниями. Эта важная характеристика кислых почв
измеряется количеством обменных оснований (обычно Са2+ +
+ Mg2+), выраженным в процентах от емкости поглощения.
Актуальная щелочность обусловлена наличием в почвенном
растворе гидролитически щелочных солей, при диссоциации
которых образуется в значительных количествах гидроксильный
ион. При характеристике актуальной щелочности почвенных
растворов различают общую щелочность, щелочность от
нормальных карбонатов и от гидрокарбонатов. Эти виды
щелочности различаются по граничным значениям рН. Общая щелочность
определяется титрованием по индикатору метиловому
оранжевому, щелочность от нормальных карбонатов — титрованием в
присутствии фенолфталеина.
Потенциальная щелочность проявляется у почв, содержащих
поглощенный натрий.
179
Агрономическая оценка одних и тех же показателей
кислотности или щелочности почв неоднозначна для различных
культур и сортов. Она изменяется также в зависимости от
содержания гумуса, гранулометрического состава, обеспеченности
растений минеральными элементами питания.
Зоны оптимальных значений рН, например, сильно зависят от
гранулометрического состава почв. По данным И.М.Богдевича
19], наиболее высокий урожай озимой ржи на суглинистых
дерново-подзолистых почвах получается в интервале рН 5,6—6,5. На
супесчаных, подстилаемых мореной почвах оптимум рН
находится в пределах 5,6—6,0, а на песках и супесях, подстилаемых
песками, оптимальные показатели рН составляют 5,1—5,5.
Четкая зона оптимума реакции почв наблюдается для картофеля: рН
5,3—6,3 для суглинистых и 5,1 — 6,0 для супесчаных и песчаных
почв. Для урожая соломки льна характерна широкая зона
оптимума — рН 5,6—6,5. Соответственно изменяются и другие
показатели кислотности почв в зависимости от гранулометрического
состава (табл. 63).
63. Оптимальные уровни реакции дерново-подзолистых почв и насыщенности
их основаниями [9]
Показатели
рНкс1 для севооборотов:
со льном, картофелем,
люпином, рожью, овсом
зернотравянопропашных с
кукурузой и корнеплодами
зернотравяносвекловичных.
прифермских, овоще-кормовых
Гидролитическая кислотность.
мг-экв/100 г почвы
Степень насыщенности
основаниями, %
Почвы
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Пахолшя
горизонт
5,5-6,0
5,5-5,8
5,3-5,5
6,1-6.5
5,6-6,0
5.5-5.8
6,5-6,7
5,8-6,2
5,5-5,8
1,0-2,6
1,0-2,0
0,8-1,5
75-90
70-85
60-80
1 Подпахотный
_|_ горизонт
4,5-5,5
4,5-5,5
4,5-5,5
4,7-5,5
4,7-5,5
£7-f'f
5,0-5,5
4,8-5,5
4,7-5,5
1,6-3,0
1,0-2,0
0,8-1,5
65-75
60-70
50-70
Примечай и е. Цифрами обозначены почвы: 1 — суглинистые; 2 —
супесчаные, подстилаемые мореной; 3 — песчаные и рыхлосупесчаные, подстилаемые
песками.
Карбонатность почв. В карбонатных почвах содержится
повышенное количество Са2+ и НСОз в почвенном растворе, что
определяет их слабощелочную реакцию. В этих почвах быстрее
осуществляется минерализация органического вещества и
высвобождается азот в минеральных формах.
Фосфаты, железо, марганец, тяжелые металлы менее
доступны, чем в кислых почвах. Присутствие в почвенных растворах
180
большого количества кальция вследствие антагонизма катионов
может затруднить усвоение некоторых элементов питания,
создавая их недостаток для растений. Недостаток усвояемого железа в
карбонатных почвах может вызывать хлороз растений.
При оценке карбонатное™ почв, на которых выращивают
виноград, важно учитывать содержание подвижных или
активных карбонатов, а также активность ионов кальция. В практике
виноградарства разработаны шкалы устойчивости подвоев
винограда к хлорозу, вызываемому повышенным содержанием
активных карбонатов [157].
АТ.Цуриковым предложена следующая классификация почв по
обеспеченности кальцием: рСа<1,8 — избыточная; 1,8—2,0 —
высокая; 2,0—2,2 — повышенная; 2,2—2,4 — средняя; 2,4—2,6 — низкая
(рСа — отрицательный логарифм активности ионов кальция).
Засоленность почв. К засоленным относятся почвы,
содержащие в своем составе легкорастворимые соли в токсичных для
сельскохозяйственных растений количествах. Они оказывают
прямое отрицательное воздействие на растения в результате
повышения осмотического давления почвенных растворов и
токсичного действия отдельных ионов, а также косвенное влияние
через изменение физико-химических, биологических и других
свойств почв. Наибольший токсический эффект проявляют сода,
затем хлориды, далее бикарбонаты натрия и магния и затем
сульфаты натрия и магния. Гипс, так же как и карбонат кальция
(в отличие от токсичного карбоната магния), не вреден, однако
присутствие его в больших количествах (гипсовые коры)
приводит к понижению плодородия почвы.
Если принять токсичность С1~ за 1, то соотношение ионов по
токсичности можно выразить следующим рядом: 1С1~=0,1СОз =
= (2,5...3,0)HCO3=(5,0...6,0)SO4~ (при этом учитываются только
токсичные ионы, остающиеся после вычитания из данных
водной вытяжки сульфата и бикарбоната кальция).
По глубине залегания верхней границы солевого горизонта
засоленные почвы разделяются на солончаковые — соли в слое
0—30 см, солончаковатые — 30—80, глубокосолончаковатые —
80—150 и глубокозасоленные — глубже 150 см.
Химизм (тип) засоления почв определяется главным образом по
соотношению анионов в этих слоях, хотя учитывается и
соотношение катионов [104]. Выделяют следующие типы засоления почв:
хлоридный — при отношении CJ": S04 > 2,5;
сульфатно-хлоридный — при отношении этих анионов 2,5—1;
хлоридно-сульфатный — 1—0,2;
сульфатный — менее 0,2;
181
содово-хлоридный — при отношении НСОэ: С1 <1, НСОэ :
SO^">l, CT:SOj~>l;
содово-сульфатный — при отношении НСОэ: SO4 < 1, НСОэ:
СГ>1, Cr:SO^"<l;
хлоридно-содовый — при отношении НСО3: СГ >1, НСО3 :
sqj- >i, сг
S02">1;
SOf >1,
нсо;
сульфатно-содовый — при отношении НСОэ
СГ>1, Cl":SO^<l;
сульфатно- или хлоридно-гидрокарбонатный — при
отношении НС03 : СГ >1, НС03 : SO^ >1, СГ : SO^ любом.
Степень засоления почвы оценивают по содержанию
токсичных солей в этих же слоях по таблице 64. Если в солончаковых
почвах отмечается очень сильное засоление, их относят к
солончакам.
64. Классификация почв по степени засоления [104]
Степень засоления
Химизм засоления (сумма солей. %)
хлоридный
сульфатно- I хлоридно-
хлоридный | сульфатный
сульфатный
Неза соленные
Слабозасаленные
Среднезасоленные
Сильнозасоленные
Очень
сильнозасоленные (солончаки)
<0,05
0,05-0,15
0,15-0,3
0,3-0,7
>0,7
<0,1
0,1-0,2
0,2-0,4
0,4-0,8
>0,8
<0,2
0,2-0,4
0,4-0,6
0,6-0,9
>0,9
<0,3
0,3-0,4
0,4-0,8
0,8-1,2
>1,2
Продолжение
Степень засоления
Химизм засоления (сумма солей, %)
содово-хлоридный,
хлоридно-содовый,
содовый
содово-сульфатный,
сульфатно-содовый
сульфатно- или
хлоридно-
гидрокарбонап или
Незасоленные <0,1
Слабозасоленные 0,1—0,2
Среднезасоленные 0,2—0,3
Сильнозасоленные 0,3—0,5
Очень сильнозасо- >0,5
ленные (солончаки)
<0,15
0,15-0,25
0,25-0,4
0,4-0,6
>0,6
<0,2
0,2-0,4
0,4-0,5
Не встречаются
Го же
Солонцеватость. Это качество почв обусловлено повышенным
содержанием обменного натрия или последствиями его
пребывания в ППК. В первом случае она называется активной (или
физико-химической), во втором — физической (или реликтовой).
Непосредственным выражением физико-химической солонце-
ватости является повышенное содержание воднопептизируемого
ила. Между ним и содержанием обменного натрия в почве
существует зависимость, имеющая криволинейный S-образный харак-
182
тер. Причем рубежи содержания обменного натрия 10, 20 и 40 %
от емкости обмена в общих чертах определяют качественные
скачки в проявлении физико-химической солонцеватости.
Зависимость эта, однако, не является строгой. Например, колебания
степени пептизации ила для иллювиальных горизонтов солонцов
степной зоны при содержании обменного натрия 10, 20 и 40 %
составляют соответственно 12—23, 22—45, 60—90 % [70]. Это
обусловлено влиянием других факторов (помимо обменного натрия),
из которых наибольшее значение имеют содержание гумуса и его
свойства, состав глинистых минералов, содержание повышенных
количеств магния и калия в ППК, наличие нормальной соды.
При высоком содержании гумуса пептизирующее влияние
обменного натрия снижается. Требуется повышенное его
количество, чтобы распылить агрегаты, устойчиво склеенные
органическим веществом, когда солонцовый процесс накладывается на
гумусированные почвы. В то же время при невысоком уровне
гумусированности почв, высокой дисперсности гумусовых
веществ, наличии растворимых гуматов и фульватов натрия и
магния процесс пептизации довольно активно протекает при малом
содержании обменного натрия.
Пептизируемость глинистых минералов под действием
обменного натрия усиливается в ряду: каолинит — гидрослюда —
монтмориллонит.
Развитию солонцеватости почв способствует наличие в ППК
повышенных количеств обменного магния (более 30—40 %).
Причем непосредственное пептизирующее воздействие магния
как обменного катиона невелико, большей частью оно
проявляется посредством стабилизирующего влияния гуматов и
фульватов магния по отношению к почвенным коллоидам.
Пептизирующий эффект обменного натрия обусловливает
неблагоприятные физико-химические и физические свойства
солонцовых почв: высокое набухание и липкость при увлажнении,
низкую фильтрационную способность, глыбистость и высокую
твердость при высыхании.
При замещении обменного натрия кальцием в ходе естественной
трансформации солонцов или под влиянием мелиорантов свойства
солонцов улучшаются, однако плотная упаковка частиц в агрегатах
и морфологические признаю! солонцеватости сохраняются
достаточно долго, особенно в природных условиях. Такие солонцы,
потерявшие в основном обменный натрий, но сохранившие
морфологические признаки солонцеватости, называются остаточными, а при
глубоком рассолении и рассолонцевании — реликтовыми. От них
следует отличать современные, активные (с близким залеганием
солевых горизонтов) малонатриевые солонцы.
Согласно современной классификации [104] солонцы делятся
на три типа: автоморфные (степные), полугидроморфные и гидро-
морфные (луговые), с подразделением на подтипы: черноземные
183
степные, черноземные лугово-степные, черноземные луговые,
каштановые степные, каштановые лугово-степные, каштановые
луговые, бурые полупустынные, бурые лугово-полупустынные.
В соответствии с условиями засоления почвенного профиля
солонцы подразделяются на роды по глубине залегания
водорастворимых солей, по химизму засоления и по степени засоления
в соответствии с рассмотренной классификацией засоленных
почв. Кроме того, вьщеляют роды солонцов по глубине
залегания карбонатов и гипса: высококарбонатные—до 40—45 см,
глубококарбонатные — ниже 40—45, высокогипсовые — до 40—
45, глубокогипсовые — ниже 40—45 см.
По мощности надсолонцового горизонта А солонцы делят на
виды:
корковые — менее 5 см, мелкие — 5—10, средние — 11—18,
глубокие — более 18 см.
По содержанию обменного натрия в горизонте В солонцы
разделяются в соответствии с принятой классификацией на оста-
точно-натриевые — до 10% натрия от емкости обмена,
малонатриевые — 10—25, средненатриевые — 25—40, многонатриевые —
более 40 %. Более правильно было бы в силу названных причин
границу между малонатриевыми и средненатриевыми солонцами
установить на уровне содержания обменного натрия 20 % от
емкости обмена. Наиболее высоким содержанием обменного
натрия и наихудшими агрономическими свойствами отличаются
содовые солонцы, приуроченные главным образом к полущдро-
морфным и гидроморфным типам и наиболее распространенные
в лесостепной зоне.
Наряду с солонцами широкое распространение в лесостепной,
степной и полупустынной зонах имеют солонцеватые почвы
(черноземы, каштановые, бурые пустынно-степные,
лугово-степные и луговые почвы). Они характеризуются наличием
иллювиальных горизонтов различной выраженности и засолением с той
или иной глубины.
Разделение этих почв по степени солонцеватости проводят с
учетом их гумусированности: высокогумусные (черноземы, луго-
во-черноземные, черноземно-луговые и др.) и малогумусные
(малогумусные черноземы, каштановые, бурые почвы).
Для почв первой группы установлены следующие градации:
несолонцеватые — до 5 % обменного натрия от емкости
поглощения, слабосолонцеватые— 5—10, среднесолонцеватые — 10—15 и
сильносолонцеватые— 15—20 %; для почв второй группы:
несолонцеватые — до 3 % обменного натрия, слабосолонцеватые — 3—5,
среднесолонцеватые — 5—10, сильносолонцеватые — 10—15 %.
Обеспеченность почв элементами питания. Агрохимическая
характеристика почв, т.е. оценка их состава, свойств и режимов с
точки зрения условий питания растений, применения удобрений
и их превращения в почве дана в многотомном издании "Агрохи-
184
мическая характеристика почв СССР" (М.: Наука, 1962—1976).
Отметим лишь, что обеспеченность почв элементами питания и
их доступность растениям зависят от многих условий:
гранулометрического и минералогического состава, гумусового
состояния, микробиологического режима, реакции почвы, емкости
поглощения и состава обменных катионов, наличия токсичных
веществ и соединений, связывающих питательные элементы в
труднодоступные для растений формы, сложения и структурного
состояния почв, условий увлажнения и температурного режима.
Оценка почв по обеспеченности подвижными элементами
питания приведена в таблицах 65—69.
65. Обеспеченность поче
Обеспеченность
азотом
i легкогидролизусмым азотом, мг N на
рН<5
1
2
3
рН 5-6
1
2
3
100 г почвы
рН>6
1
2
3
Очень
низкая
Низкая
Средняя
Высокая
<4
<5
5-7
>7
<5
<7
7-10
>10
<7
<10
10-14
>14
<3
<4
4-6
>6
<4
<6
6-8
>8
<6
<8
8-12
>12
<3
<4
4-5
>5
<4
<5
5-7
>7
<5
<7
7-10
>10
Примечание. 1— для зерновых культур; 2 — для картофеля и кормовых
корнеплодов; 3 — для овощных культур.
66. Обеспеченность почв подвижными фосфатами
Обеспеченность
подвижными фосфатами
Содержание Р2О5, мт на 100 г почвы
зерновые и
зернобобовые
кормовые корнеплоды,
картофель
овощные, техничес-
кие культуры
•
Очень низкая
Низкая
Средняя
Высокая
Очень низкая
Низкая
Средняя
Высокая
Очень низкая
Низкая
Средняя
Высокая
Вытяжка
Очень низкая
Низкая
Средняя
Высокая
Вытяжка К
<3
<8
8-15
>15
В ытяжка Ч
<2
<5
5-10
>10
Вытяжка
<3
<7
7-12
>12
Аррениуса
Зерновые, чай
<8
<15
15-30
>30
ирсанова
<8
<15
15-20
>20
ир ико ва
<5
<10
10-15
>15
Тр уо га
<7
<12
12-18
>18
и вытяжка
Кормовые
корнеплоды
<15
<30
30-45
>45
<15
<20
20-30
>30
<10
<15
15-20
>20
<12
<18
18-25
>25
О н и а н и
Овощные
<30
<45
45-60
>60
185
Продолжение
Обеспеченность
ными фосфа
Очень низкая
Низкая
Средняя
Высокая
подвиж-
тами
Содержание Р2О5, мг на 100
зерновые и
зернобобовые
Вытяжка
Зерновые,
хлопчатник
<1
<1,5
1,5-3,0
>3
кормовые корнеплоды,
картофель
Мачигина
Кормовые
корнеплоды
<1,5
<3,0
3,0-4,5
>4,5
г почвы
овощные,
технические культуры
Овощные
<32
<4,5
4,5-6,0
>6
67. Оптимальные уровни обеспеченности фосфором и калием
дерново-подзолистых почв [9]
Показатели
Содержание подвижных фосфатов
по Кирсанову (Р2О5, мт/кг почвы)
для севооборотов:
с преобладанием зерновых,
многолетних и однолетних трав,
льна
с кормовыми корнеплодами,
кукурузой, овощами, прифермских
Почвы
1
2
3
1
2
3
Пахотный
горизонт
200-300
150-250
100-150
250-350
200-300
150-200
Подпахотный
горизонт
150-250
100-150
80-100
200-300
120—150
80—100
Концентрация Р2О5 в вытяжке
0,01 М СаСЬ (мг/л) для
севооборотов:
с преобладанием зерновых, трав,
льна
с кормовыми корнеплбдами,
кукурузой, овощами
Содержание подвижных форм калия
(К2О, мг/кг почвы) для севооборотов:
с преобладанием зерновых, трав,
льпа
с кормовыми корнеплодами,
курузой, овощами
ку-
Подвижные формы калия,
кости катионного обмена
от ем-
1-3
1-3
0,20-0,40
0,50-0,60
ОЛО-0,15
0,15-0,20
200-300
170-230
100-150
250-350
200-250
140-200
4,0-5,0
3,5-4,0
3,0-3,5
100-200
100-150
80-120
100—200
100-150
80-120
—
—
Примечание. Цифрами обозначены почвы: 1 — суглинистые; 2 —
супесчаные, подстилаемые мореной; 3 — песчаные и рыхлопесчаные, подстилаемые
мореной.
186
68. Группировка почв по содержанию обменного калия, определяемого разными
методами, мг/100 г почвы
Содержание
обменного калия
Очень низкое
Низкое
Среднее
Повышенное
Высокое
Очень высокое
По
Кирсанову
0-4
4-8
8-12
12-17
17-20
>20
По
Масловой
0-5
5-10
10-15
15-20
20-30
>30
По
Чирикову
0-2
2-4
4-8
8-12
12-18
>18
По Эгнс-
ру — Риму
—
До 7
7—14
>14
—
—
По
Ониани
0-20
20-30
30-40
—
>40
—
По
Мачигшгу
0-5
5-10
10-20
20-30
30-40
>40
О потенциальной обеспеченности растений азотом судят по
содержанию его легкогидролизусмых форм, по нитрификаци-
онной способности почвы. Фактическую обеспеченность
устанавливают по наличию в почве запасов нитратного, нитритного
и аммонийного азота. Обеспеченность посевов азотом
рассчитывают на основе этих данных, а также сведений о накоплении
азота за счет текущей минерализации и поступления с
удобрениям и.
Общая тенденция превращения соединений фосфора в почве
связана с переходом их в более устойчивые труднорастворимые
формы — трехзамещенного фосфата кальция Саз(Р04>2 и
фосфатов железа и алюминия. В процессе биологического круговорота
фосфора и изменения его режимов в зависимости от различных
условий в почве присутствуют в той или иной мере растворимые
его соединения: кислые фосфаты кальция, железа, алюминия
разной основности и другие соединения, сорбированные на
поверхности глинистых минералов, оксидов и гидроксидов железа
и алюминия с различной прочностью связи. Подвижность этих
соединений зависит от реакции среды, содержания гумуса. Она
существенно изменяется в зависимости от гранулометрического
состава почв (см. табл. 67). В таблице представлены шкалы
обеспеченности растений подвижными фосфатами на основе
известных методов, принятых для различных почв. Эти оценки,
характеризующие фактор емкости, должны дополняться оценками
фактора интенсивности по Скофилду или Карпинскому и
Замятиной. Для этого приемлема вытяжка 0,01 М СаСЬ,
имитирующая почвенные растворы (см. табл. 67).
Почвенный калий делят на необменный, обменный и
находящийся в почвенном растворе. Валовое содержание К2О может
составлять 2 % и более. Доля обменного калия по отношению к
общему запасу чаще всего составляет меньше 5 %, а в почвенном
растворе находится только 1 % обменного калия. Между этими
формами существует равновесие. При снижении содержания
обменного калия необменный калий переходит в обменное
состояние. С другой стороны, калий удобрений может необмен но
закрепляться в почве. Этот процесс усиливается после
известкования.
187
1
I
s
а.
I
s
i
ES
О
ж
о,
S
S
о
о
1—1
Л
О
ю
л
о
ТГ
л
CN
—«
Л
V©
»П
Л
о
л
СЧ
ON
О
V
ю о^ so тг
<^ н О О
X | I I
^ т*- гч гч
— сГ о о"
о ^ сч^ гч
—" о о" о
V V V V
О \© о
^ fO CS
л л л
ю
Tf
л
о
чо
л
1
0,7-
-0,7
о"
-6,6
4,0-
-4,0
сч~
-0,46
0,30-
-0,30
0,14-
-100
1
о
V©
О
V©
|
1
СЧ
-5,0
СО^
сч~
-2,3
ол
1
2.0-
-2,0
0,8-
1
0,8-
-0,8
0,4-
-5,6
4,4-
-4,4
3,0-
о"
1
1
ОО
со
о
-0,38
0,23-
[^ го" г>Г
7 I I
ON О
о
8
fN —•
МО ^
л л ' -
ТТ37
о °г 3 °°-
ON СЧ , 00
I I] '
«о оо 2
со ©
о ^
г^
1
сч
f
о
со
1
ОО
—*
о
^о
77
«^ CN
о'
*г
сч
1
со
*"н
о
т
со
гш*
со" сГ
о"
*■ "
«о °г ст °~
i i J, i
"О О ^ О
-н 0 TJ-
О
v
шо!2
СЧ _ -■
v v ^
I
сГ
о
V
оо —» °„ со со
_-Г о ^ -Г ~Г
I I | I I
V V V
П §йООп Л20
о 1| х Яо |§ *
w © *-* ее ^-
= 2
£5
С с сз
о У 3
и
«
3 S,
UN«
3 S
= о с
СО
и
а с
о с
U N
188
Оценки оптимальной обеспеченности почв серой для
получения высоких урожаев зерновых, бобовых и крестоцветных
культур колеблются в пределах 15—30 мг/кг. Фактическое
содержание серы в наиболее обедненных ею почвах таежно-лесной зоны
изменяется преимущественно в пределах 6—20 мг/кг, достигая
более высоких значений на окультуренных почвах. Следует в то
же время подчеркнуть, что окультуривание дерново-подзолистых
почв, сопряженное с поступлением серы с навозом и
минеральными удобрениями, одновременно сопровождается
значительным уменьшением сорбции сульфатов в гумусовых горизонтах в
связи со снижением кислотности и повышением содержания
подвижных фосфатов. Тем самым определяется дополнительная
потребность в сере для формирования высоких урожаев.
Интенсификация земледелия, повышение урожайности
сельскохозяйственных культур определяют возрастающую
потребность в микроудобрениях, эффективное применение которых
может быть достигнуто лишь при учете содержания в почвах
подвижных форм микроэлементов.
В таблице 69 представлены обобщенные Б.А.Ягодиным и
И.В.Верниченко данные об обеспеченности почв различных
природных зон подвижными формами микроэлементов, полученные
на основе анализов почв и растений, а также результатов
полевых и вегетационных опытов.
Оценка биологической активности почвы. Показатели
биологической активности почвы необходимы для характеристики ее как
биологической системы и оценки степени ее изменения под
влиянием антропогенного воздействия, в особенности
повреждения токсикантами и техногенными перегрузками. Вследствие
биохимических превращений в почве происходят важнейшие
процессы детоксикации ксенобиотиков, ее самоочищения.
Решающую роль в этих процессах играют ассоциации почвенных
микроорганизмов, функционирующих как единое целое
благодаря взаимосвязанным метаболическим реакциям. Стерилизующий
эффект различных загрязнений приводит к выпадению
чувствительных видов, распаду микробных ценозов, снижению
биохимической активности почвы и деградации экосистем.
Известно много показателей, характеризующих различные
аспекты биологического состояния почв. При изучении
биологических реакций число регистрируемых откликов может быть
практически бесконечным, поэтому выбор приемлемых
показателей представляет собой весьма непростую задачу, которая при
всей ее актуальности должного решения еще не получила.
Можно говорить о нем лишь в первом приближении.
Для контроля за биологическим состоянием почвы важно
отобрать наиболее интегральные показатели, поддающиеся
инструментальному измерению и относящиеся к процессам с го-
меостатическими механизмами. Под гомеостазом системы пони-
189
мается механизм регуляции, упорядочивающий во времени
изменение свойств в направлении устойчивости основных
характеристик системы. Проявлением гомеостаза является
определенный диапазон значений рН, ОВП, содержание и состав
органического вещества, характерных для каждого типа почвы.
Решающее значение в поддержании гомеостатического
состояния почвы имеют элементарные почвенно-биологические
процессы: разложение растительного опада, образование гумусовых
веществ, разложение гумуса, деструкция минералов почвообра-
зующей породы, минералообразование, преобразование и др.
Совершенно очевидно, что сущность основных почвенно-биоло-
гических процессов в почве заключается в превращении
органических веществ. Для оценки их интенсивности многие авторы
используют ферментативную активность почвы.
На основе обобщения соответствующих данных предложена
система оценки биологической активности почвы [24, 43],
включающая наряду с оценкой дыхания почвы по выделению
углекислоты показатели ферментативной активности почвы в цикле
углерода (дегидрогеназа, целлюлаза), азота (уреаза, нитрат-нит-
ритредуктаза), фосфора (фосфатаза) и общую каталитическую
активность почвы (табл. 70).
70. Шкала для сравнительной оценки биологической активности почвы
Показатель
Выделение СОг,
СОг/Ю г/суг
Каталаза. О2, см /г/мин
Дегидрогеназа по
восстановлению ТТХ, мкл
Ш г/сут
Фосфатаза, мг
Р2О5/Ю т/ч
Протеаза, мг альбум./
10 г/ч
Инвертаза, мг глюко-
зы/г/сут
очень
слабая
0-5
До 1
0-3
0-5
0-0,5
До 5
слабая
5-10
1—3
3-7
0,5-1,5
0,5-1,0
5-15
Активность
средняя
10-15
3-10
7-15
1,5-5,0
1,0-2,0
15-50
высокая
15-25
10-30
15-22
5-15
2,0-3,0
50-150
очень
высокая
~>25
>30
>22
>15
>3
>150
Представленная в таблице 70 шкала сравнительной оценки
биологической активности почвы имеет ориентировочный
характер, нуждается в уточнении и проверке на основе единых
методов определения ферментативной активности почв в различных
условиях. Наряду с оценкой химического состояния почв эта
шкала служит составной частью предлагаемой некоторыми
авторами [24] комплексной системы показателей мониторинга
состояния почв в условиях антропогенных загрязнений.
Другими авторами [8] в качестве интегрального показателя
190
биологической активности почвы рассматривается суммарная
активность биомассы почвенных микроорганизмов, определяемая
респирометрическим методом. Метод основан на измерении
скорости дыхания популяции почвенных микроорганизмов после
обогащения почвы глюкозой.
Окультуренность почв. Под окультуриванием почвы следует
понимать преобразование ее свойств в соответствии с агроэколо-
гическими требованиями конкретной культуры или группы
культур. Окультуривание связано с созданием качественно нового
типа биологического круговорота веществ с более высокой
емкостью и интенсивностью. В такой редакции данное понятие
распространяется на почвы, свойства которых существенно
отличаются от оптимальных в указанном смысле. Это прежде всего
дерново-подзолистые почвы, применительно к которым
разработаны диагностические признаки окультуренности и
классификация. Данные почвы разделяют на две группы: А) развитые на
глинистых и суглинистых материнских породах; Б) развитые на
песчаных и супесчаных породах.
По степени окультуренности почвы группы А разделяются на
три категории: освоенные, окультуренные и сильноокультурсн-
ные (культурные).
К освоенным относятся почвы, вовлеченные в
активный сельскохозяйственный оборот и используемые при низком
уровне агротехники, малых дозах органических и минеральных
удобрений, недостаточном известковании или без него.
Пашня, как правило, имеет пестроокрашенную пятнистую
поверхность, часто образуется корка. Мощность пахотного слоя
15—20 см. Содержание гумуса колеблется в пределах 1,5—2,5 %,
отношение Сг.к.:Сф.к. 0,5—0,7.
Глубже пахотного слоя содержание гумуса резко снижается.
Емкость поглощения катионов колеблется в пределах 10—
12 мг-экв/100 г.
Реакция кислая (рНсол 4,3—4,7), реже слабокислая,
гидролитическая кислотность более 5 мг-экв/100 г, насыщенность
основаниями чаще всего в пределах 30—60 %. Содержание легкогидро-
лизуемого азота 2—4 мг/100 г почвы. Обеспеченность подвижным
фосфором низкая (3—10 мг/100 г), обменным калием низкая и
средняя (10—20 мг/100 г), нитрификационная способность 2—
3 MrN—NO3 на 100 г почвы. Плотность сложения пахотного слоя
1,3—1,4 г/см , общая порозность меньше 45 %. Нижележащие
горизонты сохраняют все свойства целинных почв.
Окультуренные дерново-подзолистые почвы
формируются в условиях высокой агротехники (соблюдение
севооборотов, регулярное внесение органических и минеральных
удобрений, известкование, хотя и не всегда достаточное). Довольно
отчетливо сохраняются признаки подзолистого типа почвообра-
191
зования, но сильнее, чем в целинных почвах, выражены черты
дернового процесса.
На распаханной поверхности окультуренных почв в отличие
от освоенных пятнистость выражена нерезко.
Мощность пахотного слоя 20—25 см. Содержание гумуса в
нем 2—3,5 %, редко выше. В составе гумуса значительно
возрастает доля гуминовых кислот, отношение Сг.к.:Сф.к. колеблется в
основном в пределах 0,6—0,8. Емкость поглощения катионов
12—18 мг-экв/100 г, рНсол 5,0—5,5, гидролитическая кислотность
3—5 мг-экв/ЮО г почвы, степень насыщенности основаниями
60—80 %. Обеспеченность подвижным фосфором 10—25 мг/100 г
почвы, подвижным калием 10—22 мг/100 г почвы. Содержание
легкогидролизуемого азота 4—6 мг/100 г почвы, нитрификацион-
ная способность 3—4 мг N—NO3 на 100 г почвы.
Плотность сложения пахотного слоя 1,2—1,3 г/см3, общая по-
розность 45—50 %.
Подзолистый горизонт А2 (нередко отсутствует) заметно
изменен по сравнению с целинным аналогом. Верхняя его часть,
примыкающая к Апах, прокрашена гумусом и испещрена
мелкими пятнами органического вещества. Характерный для
подзолистых почв минимум емкости поглощения в окультуренных почвах
сохраняется, но заметно возрастает абсолютная величина как
общей емкости поглощения, так и суммы обменных оснований.
Горизонт В при залегании под А2 и А2В сохраняет свойства
горизонта В целинных почв. Однако при залегании
непосредственно под горизонтом Апах наблюдается заметная его
трансформация, что сказывается в потемнении окраски верхней части
этого горизонта, обилии ходов червей.
Дерново-подзолистые культурные (высокоокультурен-
ные) почвы формируются в условиях длительного и интенсивного
окультуривания. При регулярном внесении больших количеств
навоза и систематическом известковании почвы, как правило,
утрачивают морфологический облик подзолистого типа. На распаханной
территории вьтсокоокультуренных почв пятнистость почти
незаметна. Эти почвы характеризуются достаточно мощным пахотным
слоем (25—30 см) с содержанием гумуса 3—5 % с повышенной долей
гуминовых кислот в его составе (Сг.к.:Сф.к. 1,1—1,3). Емкость
поглощения катионов 20—25 мг-экв/100 г почвы, рНсол 5,5—6,5,
гидролитическая кислотность 1,5—2,0 мг-экв/100 г, степень насыщенности
основаниями более 80 %. Обеспеченность подвижным фосфором и
калием соответственно 25—30 и 22—25 мг/100 г почвы. Содержание
легкогидролизуемого азота 6—10 мг/100 г, нитрификационная
способность 4—5 мг N—NO3 на 100 г почвы.
Плотность сложения пахотного слоя 1,1—1,2 г/см3, общая по-
розность 50—55 %.
В профиле высокоокультуренных почв горизонт А2 в большин-
192
стае случаев отсутствует, а если имеется, то малой мощности (3—
5 см) и сильно трансформированный. Он испещрен мелкими
гнездышками гумусированного вещества. Количество гумуса достигает
0,5—1,0 %. Заметно трансформирован также горизонт Вь Он
прокрашен гумусом и испещрен ходами червей, мелкими гнездышками
гумусированного вещества. Горизонты В2 и ВС не изменены.
Распространение культурных дерново-подзолистых почв
ограничивается преимущественно огородными, приусадебными участками.
Дерново-подзолистые почвы группы Б, развитые на
супесчаных и песчаных породах, делятся на два подтипа по степени
окультуренности: освоенные и окультуренные.
Освоенные почвы характеризуются маломощным
пахотным слоем 15—20 см. Количество гумуса варьирует от 0,3 до 2 %.
При этом резкие изменения в содержании гумуса, происходящие
на незначительных расстояниях, характерны для песчаных почв,
в супесчаных освоенных почвах оно колеблется в пределах 1,3—
2 %. В групповом составе гумуса преобладают фульвокислоты
(отношение Сг.к.:Сф.к. 0,4—0,5). Емкость поглощения катионов и
сумма обменных оснований песчаных почв очень низкие —
соответственно 3—7 и 0,8—4 мгэкв/100 г. В супесчаных почвах
емкость поглощения возрастает до 4—10 мгэкв/100 г, а величина
суммы обменных оснований приобретает большую стабильность
и в среднем несколько возрастает, достигая 2—4 мгэкв/100 г.
Реакция кислая (рН 4—5), степень насыщенности
основаниями 20—50 %. Содержание подвижных форм фосфора и калия
5—15 мг/100 г. Физические свойства освоенных и целинных
песчаных и супесчаных почв близки.
Окультуренные почвы этой группы характеризуются
более мощным пахотным слоем (20—25 см и более). Количество
гумуса по сравнению с его содержанием в освоенных почвах
возрастает и выравнивается: в песчаных почвах оно варьирует в
пределах 1,5—2 %, а в супесчаных увеличивается до 2,5—3 %. В
групповом составе гумуса преобладают фульвокислоты, но в
значительно меньшей степени, чем в освоенных (отношение Сг.к.:Сф.к.
0,6—0,9). Емкость поглощения составляет 6—12 мгэкв/100 г,
рНсол 5,5—6,0. Сумма обменных оснований не ниже 3—
4мгэкв/100 г (в супесчаных почвах 7—10мгэкв/100 г). Степень
насыщенности основаниями 50—70 %. Обеспеченность
подвижным фосфором возрастает до 20—30 мг/100 г, подвижным
калием — до 10—15 мг/100 г [79].
Оценка эрозионной опасности и эродированное™ почв.
Основные деструктивные процессы в почвах, их физическая
деградация связаны в первую очередь с проявлением водной и ветровой
эрозии. При этом важно оценивать наряду с фактической эроди-
рованностыо почв потенциальную подверженность их
эрозионным процессам и условия проявления эрозии.
193
Водная эрозия почвы — процесс ее разрушения под ударами
капель дождя и под действием поверхностного стока воды. До активного
антропогенного воздействия на ландшафты интенсивность эрозии
была соизмерима со скоростью почвообразования. Такая эрозия
получила название нормальной. При вовлечении земель в
сельскохозяйственный оборот интенсивность данного процесса многократно
возросла, что определило ее название — ускоренная или современная.
Различают эрозию смыва (плоскостную), размыва (овражную) и
ирригационную при неправильном орошении.
Современная эрозия проявляется при сочетании природных и
антропогенных факторов. Сочетание определенных природных
факторов создает предпосылки для проявления ускоренной
эрозии, а нерациональная хозяйственная деятельность является
основной причиной ее развития.
К природным факторам водной эрозии относятся
климатические (мощность снежного покрова, глубина промерзания
почвы и скорость снеготаяния, количество осадков и их
интенсивность), рельеф (расчлененность, базис эрозии, величина и
форма водосборов, крутизна, длина, форма и экспозиция
склонов), свойства почв (гранулометрический состав, структурное
состояние, водопроницаемость, влагоемкость), степень
защищенности земель естественной растительностью.
Основные антропогенные факторы эрозии — уменьшение
растительного покрова, дигрессия пастбищ, ухудшение структурного
состояния почв, недостаточная защищенность поверхности
растительными остатками.
Почвы с признаками возможного проявления эрозии
называются эрозионно опасными, а фактически подвергшиеся
эрозии — эродированными (смытыми).
С увеличением степени эродированности ухудшаются
агрономические свойства почв (табл. 71). В результате эрозии
снижается содержание гумуса, повышается плотность почвы, снижаются
порозность, влагоемкость, водопроницаемость, запасы
продуктивной влаги, уменьшается биогенность. С ухудшением
агрофизических свойств еще более возрастает подверженность эрозии,
которая может привести к полной потере гумусового горизонта,
необратимому ухудшению почвы при обнажении древних пород
и ее потере при близком залегании плотных пород.
71. Влияние степени смытости почв на их свойства (за единицу приняты
свойства и показатели нссмытых почв) [97]
Свойства и показатели
слабосмытые
Почвы
| среднесмытые
силыюсмытые
Мощность почвенных
горизонтов
А 0,5 0,5-0,0 -
В L0 1,0 0,9-0,0
194
Продолжение
Свойства и показатели
_!._
слабосмытые
Почвы
средиесмытые
сильносмытыс
Содержание гумуса 0,95—0,75
Объемная масса 1,03—1,06
Влажность завещания 0,98—0,96
Порозность (по Заславскому) 1,00—0,95
Полная влагоемкость (по За- 0,98—0,95
славскому)
Водопроницаемость (по Черс- —
мисинову)
Средняя урожайность культур:
зерна * 1,0—0,8
зеленой массы 1,00—0,90
Гидрологические
характеристики:
впитывание воды 0,85—0,75
мутность потока 1,1—1,2
смываемость 1,3—1.5
0,75-0,50
1,05-1,12
0,90-0,85
0,96-0,90
0,95-0.80
0,72-0,64
0,8-0,6
0,90-0,70
0,70-0,60
1,2-1,4
1,8-2,2
0,50-0,30
1,10-1,23
0,75-0,65
0,80-0,75
0,80-0,70
0,49-0,43
0.6-
0,<э5-
0,3
-0,45
0,60-0,50
1,4—1,6
2.5-3,0
Диагностика почв по степени эродированности осуществляется
по уровню потери гумуса или отчуждения верхнего гумусового
горизонта в соответствии с методиками, разработанными для
различных типов и подтипов почв. Например, мощные и среднемощ-
ные черноземы относятся к слабосмытым, если в результате
эрозии утеряно до одной трети горизонта А, к среднесмытым — при
утере более половины этого горизонта, к сильносмытым — если
полностью смыт горизонт А и частично — переходный горизонт В.
Дерново-подзолистые и светло-серые лесные почвы относятся
к слабосмытым, если вспашкой затронута самая верхняя часть
горизонта А2В1 и запас гумуса в слое 0—30 см снижен на 20—
25 % относительно запаса в несмытой почве. Такие почвы
приурочены к пологим склонам (уклон не более 3°).
У среднесмытых почв в пахотный слой вовлечены большая
часть или весь горизонт А2В1 до иллювиального горизонта В(В2).
Эти почвы располагаются на покатых склонах с уклоном 3-5°.
Сильносмытыс почвы, расположенные на сильнопологих
склонах с уклонами более 5°, характеризуются смытостью
верхней части профиля. У них вовлечены в пахотный слой средняя и
нижняя части иллювиального горизонта В(В2).
Эрозия сопровождается потерей талых и дождевых вод,
расчленением полей, заилением рек, прудов, водоемов,
оросительных и дренажных систем. Наиболее интенсивное развитие
водной эрозии наблюдается в лесной и лесостепной зонах. К югу ее
проявление ослабевает, но усиливаются процессы ветровой
эрозии, или дефляции.
Для оценки эрозионной опасности земель предложен ряд
уравнений, учитывающих интенсивность осадков, крутизну и
длину склонов, почвенные условия и агротехнические факторы
195
[97], разрабатываются математические модели. Ветровая эрозия,
или дефляция, т.е. процесс разрушения, перемещения и
отложения почвы ветром, проявляется в виде развевания при
небольших скоростях ветра и в вице пыльных бурь.
Основные факторы, определяющие податливость почвы
дефляции: скорость ветра, степень распыленности и влажности
поверхностного слоя, наличие растительности или ее остатков.
Косвенное влияние на дефляцию оказывают общее количество
осадков и распределение их в течение года, влажность и
температура воздуха, рельеф.
Основные районы проявления дефляции — пустыни и степи,
в меньшей степени лесостепь. В условиях холмистого или
расчлененного рельефа действию ветра наиболее подвержены
выпуклые участки поверхности и ветроударные склоны, древние
ложбины стока, расположенные вдоль направления
господствующих ветров. Высокой подверженностью дефляции отличаются
почвы легкого гранулометрического состава. Податливость
тяжелых почв зависит от их структурного состояния. Разрушению
агрегатов способствует попеременное их увлажнение и
высушивание. Еще более сильный распад агрегатов происходит при
чередовании процессов промерзания и оттаивания почвы.
Превращение воды в лед в переувлажненной почве сопровождается
расширением ее объема и в связи с этим разрывом структурных
отдельностей на мелкие агрегаты. Этим объясняется усиление
податливости почв выдуванию от осеннего периода к весеннему.
Диагностика почв по степени эродированности ветром еще
более затруднительна, чем диагностика их по степени смытости.
Принято относить к слабоэродированным почвы, у которых
мощность горизонта А (для маломощных почв А+В) уменьшена
в результате дефляции не более чем на 5 см. У среднедефлиро-
ванных почв это уменьшение составляет 5—10 см, у сильнодеф-
лированных — более 10 см.
Механизм дефляции изучен достаточно полно, что послужило
основой для создания теоретических основ борьбы с нею.
Дефляция начинается с перемещения частиц почвы диаметром
0,1—0,5 мм, которые под натиском воздушного потока
вырываются из приземного штилевого слоя и приобретают вращательное
движение с частотой 200—1000 об/с. При перекатывании по
поверхности почвы верхняя часть частицы движется быстрее, чем
ветер, а нижняя часть движется в противоположном направлении.
Так как воздух у поверхности частицы вращается вместе с нею,
выше частицы создается относительное разрежение, а под нею
воздух сжимается. Вследствие разности аэродинамического
давления частица подбрасывается вверх и попадает в слои со
значительно большей скоростью ветра. По мере поднятия в воздух
вращение вокруг оси замедляется. Потеряв вертикальный импульс,
частица переносится ветром по снижающейся траектории. Под
196
действием силы тяжести она возвращается к поверхности почвы
под углом 6—12°. Ударяясь о комочки больших размеров, она
дробит их, увеличивая тем самым количество скачущих частиц, в
результате чего создается лавинный эффект. При этом частицы
почвы диаметром менее 0,1 мм увлекаются ветром и переносятся
на большие расстояния. Частицы диаметром 0,5—1,0 мм
передвигаются по поверхности почвы путем перекатывания.
Таким образом, наиболее эрозионно опасными являются
фракции размером 0,1—0,5 мм, вызывающие разрушение почвы,
засекание и уничтожение растений.
Для передвижения комочков крупнее 1 мм необходима
скорость ветра свыше 11м/с на высоте 0—15 см, которой
практически не бывает. Анализ структурного состава почвы из эоловых
отложений или мелкозема, уловленного пылеуловителями во
время пыльных бурь, показал, что в нем содержалось 92—95 %
частиц диаметром менее 1 мм и лишь 5—8 % агрегатов крупнее
1 мм. Соответственно частицы диаметром менее 1 мм были
отнесены к эрозионно опасным, более 1 мм — к ветроустойчивым,
почвозащитным.
Устойчивость почвы против дефляции можно оценить по
комковатости поверхности, т.е. по количеству ветроустойчивых
комочков (крупнее 1 мм) в слое 0—5 см, выраженному в
процентах от воздушно-сухой почвы. При содержании этих комочков
меньше 50 % наступает процесс выдувания. Порог устойчивости
почвы к дефляции, если на поверхности ее нет пожнивных
остатков, характеризуется степенью комковатости в пределах 50—
55 %. Картина существенно меняется в зависимости от наличия
на поверхности почвы пожнивных остатков. Зависимость между
эродируемостью, комковатостью и количеством стерни
выражается уравнением
где Q — эродируемость почвы, г за 5 мин экспозиции; if—комковатость слоя
0—5 см, %; S— количество условной стерни, шт/м ; я, Ъ, с — коэффициенты,
значения которых различаются для разных типов почв.
По данным Е.И.Шиятого [169], для южного карбонатного
чернозема изменение комковатости на 1 % влияет на
эродируемость так же, как изменение количества условной стерни на
8—10 шт. на 1 м2.
Почвоутомление, оценка фитотоксичности почвы и фитосани-
тарного состояния. Современные представления о
почвоутомлении в наиболее общем виде могут быть выражены схемой
А.М.Гродзинского [31], который рассматривает данное явление
как многофакторное. В качестве наиболее существенных причин
почвоутомления называют следующие:
односторонний вынос питательных веществ, недостаток мик-
197
роэлементов, нарушение солевого баланса почвы, в частности
"перекармливание" почвы удобрениями;
нарушение структуры и физико-химических свойств почвы,
особенно при длительном возделывании пропашных культур;
развитие фитопатогенной микрофлоры;
одностороннее развитие некоторых групп почвенной
микрофлоры в ущерб другим;
усиленное размножение вредителей;
чрезмерное размножение злостных сорняков;
сдвиг рН;
накопление фитотоксических веществ в почве.
В свете последних работ на эту тему [96] почвоутомление
рассматривается как результат нарушения экологического равновесия в
системе почва — растение, являющегося следствием
одностороннего воздействия на почвенную среду культурных растений. В качестве
определяющего фактора выступает перегруппировка почвенных
микроорганизмов в направлении повышения удельного веса
агрономически менее ценной и вредной микрофлоры, в частности,
увеличения доли микроскопических грибов, актиномицетов и фитогок-
сичных форм в общем количестве микроорганизмов. Такова
реакция микронассления почвы на однокачественность ежегодно
поступающих в нее растительных остатков.
Фитотоксическими свойствами на определенных стадиях
разложения обладают остатки практически всех культур, но в
разной степени. Например, остатки бобовых обладают ими недолго,
а соломистые остатки зерновых колосовых сохраняют эти
свойства длительное время.
Почвоутомление проявляется не только при бессменной
культуре, но и при чередовании сходных по биологии культур или
высоком насыщении севооборотов культурами одной группы,
хотя в первом случае наблюдается повышенное содержание
токсичных форм микроорганизмов в почве.
Фитотоксичные формы имеются у всех основных групп
почвенных микроорганизмов, но наибольшее их количество
обнаружено среди микроскопических грибов. Наиболее значительное
количество фитотоксичных видов найдено среди грибов Penicil-
lium, Aspergillus, Fusarium, среди бактерий родов Pseudomonas,
Bacillus. Среди актиномицетов большей токсичностью
отличаются культуры с серым воздушным мицелием [7].
Распространены фитотоксичные микроорганизмы во всех
почвах. Источниками поступления в почву фитотоксических
веществ помимо фитотоксинов микроорганизмов и продуктов
разложения послеуборочных остатков сельскохозяйственных
культур являются также прижизненные выделения надземных
органов растений и корневые выделения.
С продуктами метаболизма корневых систем клевера, люцер-
198
ны, льна связано сильное утомление этих культур при
бессменном возделывании.
Химическая природа фитотоксических веществ (колинов),
обусловливающих токсичность почв, весьма разнообразна. Это
производные фенолов, хинонов и нафтизина, полипептиды и
другие соединения.
Определение активности водорастворимых колинов,
выраженное в условных кумариновых единицах (УКЕ), часто
используется как показатель токсичности почвы [29].
Следует, однако, иметь в виду, что содержание колинов в
водной вытяжке из почвы не дает полного представления об
уровне ее токсичности, так как значительная часть
физиологически активных веществ находится в почве в поглощенном
состоянии и может поступать в растение в процессе обменных
реакций. Поэтому в качестве показателя токсичности
целесообразнее использовать действие самой почвы на тест-организмы.
Наиболее приемлем для этих целей метод почвенных пластин с
применением прямого биотестирования.
Чтобы идентифицировать токсичность почв различного
происхождения, определяют общую токсичность почвы методом
почвенных пластин, а микробный токсикоз почв — методом
почвенных пластин с инициированным микробным сообществом,
которое получают после обогащения образца почвы крахмалом
или глюкозой [107].
Разница в результатах, полученных этими методами,
свидетельствует о наличии микробного токсикоза почвы помимо
токсикоза, вызванного техногенным загрязнением [8].
Для установления токсичности почвы используют в качестве
теста реакцию проростков высокочувствительных растений
(кресс-салат, редис, горох и др.) [8].
Рассматривая почвоутомление с экологических позиций,
можно определить его как результат экологического кризиса,
наступающего как следствие дисгармонии в отношении растений и
почвенной среды в агроценозах. В климаксовых растительных
сообществах нет почвоутомления, поэтому они могут существовать
практически бесконечно при условии определенного постоянства
экологических условий. Лишь при изменении этих условий
отдельные факторы почвоутомления могут иметь место как причина
смены растительных формаций. Почвоутомление — это тот
экологический механизм, с помощью которого система почва —
растение пытается освободиться от одностороннего воздействия на
почвенную среду со стороны искусственного растительного
сообщества, создавая условия для его естественной смены. Именно в
результате этой общей причины в монокультуре получают
большое развитие сорные растения, являющиеся одной из стадий
возможной сукцессии [96]. Почвоутомление сопровождается и
развитием болезней и вредителей растений.
199
Фитосанитарное состояние агроценозов определяется
многими факторами, в том числе вредными организмами, развитие
которых не связано с почвенными условиями. Однако у
большинства из них часть онтогенеза проходит в почве, от состояния
которой зависят их распространение и вредоносность. При
почвоутомлении происходит значительно более интенсивное
накопление инфекционного начала. Этому способствует снижение
биологической активности почвы, поскольку дольше сохраняется
фитомасса пораженных растений. Кроме того, депрессивные
изменения в составе микрофлоры почвы обусловливают меньшую
встречаемость возбудителя болезни со своими антагонистами из
числа сапрофитных микроорганизмов. В условиях
почвоутомления быстрее распространяется первичная инфекция. Растения
заражаются на ранних стадиях развития, отчего вредоносность
болезни возрастает. В начале вегетации болезнь развивается
сильнее в тех агроценозах, которые не сменяются в течение ряда
лет. К концу вегетации число пораженных растений
увеличивается и в севооборотном варианте, однако вредоносность болезни,
безусловно, снижается [96].
При бессменной культуре имеется больше возможностей для
реализации инфекционного запаса, поскольку не происходит
смены восприимчивых культур менее восприимчивыми,
инфекционная нагрузка на ххцно растение, к тому же ослабленное
воздействиями фитотоксинов, чрезвычайно велика. Этим
объясняется высокая поражаемость при бессменном возделывании
зерновых корневыми гнилями, картофеля — фитофторой, льна —
фузариумом, хлопчатника — вилтом, подсолнечника —ложной
мучнистой росой, сахарной свеклы — мучнистой росой, церко-
спориозом и т.д.
При бессменном возделывании и чередовании сходных по
биологии культур улучшаются условия питания вредных
насекомых. Это главная причина большого их распространения при
монокультуре. Так, озимая совка массово размножается в
восточных районах страны в результате повторных посевов
пшеницы. Хлебная жужелица вредит в южных районах только на
посевах озимой пшеницы, предшественниками которой были
зерновые колосовые. Повреждения посевов озимой пшеницы,
размещенных по хорошим предшественникам, незначительны.
Дело в том, что эти насекомые откладывают яйца только на
стерне зерновых злаков, и личинки могут выжить только в том
случае, если на следующий год сеют ту же культуру.
Корневая свекловичная тля приносила мало вреда до тех пор,
пока не возросла концентрация сахарной свеклы в полевых
севооборотах Центрально-Черноземной зоны.
В утомленной почве под некоторыми культурами
накапливается большое количество проволочников [96].
При почвоутомлении снижается конкурентоспособность куль-
200
турных растений по отношению к сорнякам в борьбе за влагу,
питание, освещенность. При этом усиливается аллелопатический
механизм подавления культур как при взаимодействии их в
посевах, так и за счет накопления в почве продуктов разложения
вегетативной массы сорных растений.
Поскольку фитосанитарная обстановка в агрофитоценозах
сильно корректируется почвоутомлением, усиливается значение
контроля за фитосанитарным состоянием почв в условиях
повышенной концентрации возделывания сельскохозяйственных
культур в специализированных севооборотах.
Загрязненность почв тяжелыми металлами и другими
химическими веществами. В число загрязнителей окружающей среды
входят тяжелые металлы, пестициды, ряд производных углерода,
серы, азота, фтора, жидкие углеводороды, синтетические
органические вещества, радионуклиды и другие вредные вещества.
Согласно действующему в стране ГОСТу химические
вещества, попадающие в почву из выбросов, сбросов и отходов,
подразделяются на три класса по степени опасности (табл. 72).
72. Классы загрязняющих веществ по степени их опасности (ГОСТ 17.4.1.02—83)
Класс
Химические вещества
I. Высокоопасиые
II. Умеренно опасные
III. Малоопасные
Мышьяк, кадмий, ртуть, селен, свинец, фтор,
бензопирен
Бор, кобальт, никель, молибден, медь, сурьма, хром
Барий, ванадий, вольфрам, марганец, стронций,
ацетофенол
Класс опасности химических веществ устанавливают по
таблице 73.
73. Показатели для определения класса опасности химического вещества
(ГОСТ 17.4.1.02-83)
Показатели
Токсичность, ЛД50*
Персистентность в
почве, мес**
ПДК в почве, мг/кг
Миграция
Персистентность в
растениях, мес
Влияние на пищевую
ценность
сельскохозяйственной продукции
Нормы для классов опасности
I
<200
>12
<0,2
Мигрируют
>3
Сильное
1 П | III
200-1000 >1000
6-12 <6
0,2-0,5 >0.5
Слабо мигрируют Не мигрируют
1-3 <1
Умеренное Нет
* ЛД50 — летальная доза химического вещества, вызывающая при введении в
организм гибель 50 % животных, мг/кг живой массы.
** Персистентность в почве — продолжительность сохранения биологической
активности загрязняющего почву химического вещества, характеризующая
степень его устойчивости к процессу разложения.
201
Источники поступления тяжелых металлов подразделяются
на природные и техногенные. К природным источникам
относятся выветривание горных пород и минералов,
эрозионные процессы, вулканическая деятельность. Техногенные
источники загрязнения почв тяжелыми металлами могут быть
расположены в следующий рад по масштабам загрязнения и
по удельному вкладу: аэральные выбросы предприятий черной
и цветной металлургии (наиболее мощный источник
загрязнения); затем автотранспорт; далее жидкие и твердые бытовые
коммунальные отходы, включая осадки сточных вод (ОСВ);
пестициды, органические удобрения, минеральные удобрения
(табл. 74).
74. Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами,
мг/кг сухой массы [106]
Элемент
As
Cd
Со
Сг
Си
F
Hg
Мп
Мо
Ni
Pb
Se
Sn
Zn
| Орошение
сточными
водами
2-26
2-1500
2-260
20-40000
50-3300
2-740
0Л-55
60-3900
1-40
16-5300
50-3000
2-9
40-700
700-49000
Фосфатные
удобрения
2-1200
0,1-170
1-12
66-245
1—300
8500-38000
0,01-1,2
40-2000
0,1-60
7-38
7-225
0,5-25
3-19
50-1450
Известковые
материалы
0,1-24
0,04—0,1
0,4-3,0
10-15
2-125
300
0,05
40-1200
0,1-15
10-20
20-1250
0,08-0,1
0,5-4,0
10—450
Азотные
удобрения
2,2-120
0,05-8,5
5,4-12
3,2-19
1-15
—
0,3-2,9
—
1-7
7-34
2-27
—
1,4-16,0
1-42
Органические
удобрения
3-25
0,3—0,8
0,3—24
5,2—55
2-60
7
0,09-0,2
30-550
0,05-3
7,8-30
6,6-15
2,4
3,8
15-250
Пестициды
22-60
—
—
—
12-50
18-45
0,8-42
—
—
—
60
—
—
1,3-25
Характер профильного распределения тяжелых металлов в
естественных и техногенных ландшафтах существенно различается.
Для техногенных территорий характерен
регрессивно-аккумулятивный тип распределения, проявляющийся в повышенном
накоплении металлов в гумусовом горизонте и резком понижении
их содержания в нижележащих. На характер перераспределения
тяжелых металлов в профиле почв влияет комплекс почвенных
факторов: гранулометрический состав, реакция почв, содержание
органического вещества, емкость поглощения катионов, наличие
геохимических барьеров, дренаж.
Поведение элементов в почвах и их геохимическая миграция
существенно обусловлены действием доминирующих
почвообразовательных процессов (табл. 75).
202
75. Главные типы почвообразующих процессов и тенденции повеления в них
химических элементов [56]
Процесс
Климатическая зона
Поведение элементов в верхнем слое
Накопление
Миграция
Оподзоливание Холодная северная
Аллитизация
Сиаллитизация
Латеритизация
Осолонцсвание
Гидроморфные
образования
Прохладная и
умеренная гумидная
Геплая умеренная и
сухая тропическая
Гумидная
тропическая
Теплая с сухими
сезонами
Интразональные
Со, Си, Mn, Ni,
Ti, V, Zr (в
иллювиальном
горизонте)
Со, Мп, V (в
глеевом горизонте)
В, Ва, Си. Мп,
Sc, Sr
В, Ва, Си, Со,
Сг, Ni, Sr, Ti, V
В, Со, Сг, Си,
Mo, Ni, Se, Zn, V
В, Ва, Си, Со, I,
Мп, Mo, Se, Sr, V
Чв органическом
горизонте)
В. Ва, Br, Cd, Сг,
Li, Mn, Rb, Se,
Sr, V, Zn
В, Ва, Br, Cu, I,
Se, Sr
В, Br, Co, Си,
Mn, Ni, U, V
Сложную задачу представляет определение предельно
допустимых концентраций химических веществ (ПДК) в почвах. Пока
что она решена лишь в первом приближении. Приведенные в
таблице 76 ПДК химических веществ означают в соответствии с
ГОСТом "максимальную массовую долю загрязняющего почву
химического вещества, не вызывающую прямого или косвенного
влияния, включая отдаленные последствия, на окружающую
среду и здоровье человека".
76. ПДК химических веществ в почвах и допустимые уровни их содержания
по показателям вредности, мг/кг почвы с учетом фона [106]
Элемент
F
Си
Ni
Zn
Со
F
Сг
РЬ
Sb
Мп
V
РЬ
As
Hg
ПДК
Вод
10.0
3,0
4,0
23,0
5,0
2,8
6,0
6,0
В
4,5
1500
150
30
2
2,1
тралслокационный
Показатели вредности
1
о р а с т в о р и м ы е
10,0
Подвижные
3,5
6,7
23,0
25,0
2,8
—
—
ф о
водный 1
форм ы
10,0
р м ы
72,0
14,0
200,0
1000
—
—
—
аловое содержание
4,5
3500
170
35
2
2,1
4,5
1500
350
260
15
33,3
общесанитарный
25,0
3.0
4,0
37,0
5,0
—
6,0
—
50,0
1500
150
30
10
5,0
203
Продолжение
Элемент
Pb+Hg
Си
Ni
Zn
пдк
20+1
55
85
100
Показатели вредности
транслокационный | водный | общесанитарный
20+1 30+2 30+2
Для оценки локального загрязнения почвы каким-либо
веществом сравнивают его содержание с фоновым, т.е. с содержанием в
аналогичных почвах, удаленных от источников загрязнения. Общее
представление о фоновом содержании токсических элементов в
некоторых почвах можно составить по данным таблицы 77.
77. Содержание тяжелых металлов в верхнем слое почв Западной Сибири,
мг/кг [52]
Элемент
Cd
Со
Сг
Си
Мп
Мо
Ni
Pb
V
Zn
Дер]
юно-подзолистая песчаная
(Алтайский край)
0,02-0,05
2,8-3.0
17-20
3-6
450-500
0,5-0,8
10-12
6-8
19
18-24
Дерново-подзолистая
суглинистая (Томская
область)
0,03-0,26
14-16
86-91
23
1000-1500
1,5
47-48
18-19
81-87
43-45
Чернозем
выщелоченный
суглинистый
(Новосибирская
область)
0,10-0,12
16-18
76-89
36-37
900-1000
1,4-1,5
52-55
18-20
72-89
79-93
Солонец средний
суглинистый
(Новосибирская
область)
0,03—0,05
9-14
49—62
24—28
450-560
0,8-1,5
20-32
14-17
41-59
54-59
Нормативы загрязнения почв тяжелыми металлами требуют
дальнейшей разработки с учетом буферной способности почв,
которая играет значительную роль в ослаблении токсичного
действия тяжелых металлов на растения. По свидетельству ряда
авторов уровни содержания металлов, при которых начинают
проявляться ослабление роста растений и другие отрицательные
эффекты, могут различаться в несколько раз у песчаных и
глинистых почв, окультуренных и неокультуренных. При разработке
ПДК токсичных веществ должно учитываться не только
непосредственное воздействие их на живые организмы, но и на
экосистему в целом с учетом органических связей между ее
компонентами и возможных отдаленных последствий поступления
загрязняющих веществ в биосферу.
Недостаток нормирования предельного загрязнения по
каждому элементу отдельно состоит еще в том, что не учитывается
сложение негативного действия нескольких элементов, каждый
из которых присутствует в субкритических концентрациях. Эта
204
интеграция может быть непростой с проявлением
антагонистического и синергического взаимодействия веществ, что требует
дальнейших исследований. На данном этапе, чтобы в какой-то
мере преодолеть этот недостаток, используется суммарный
показатель загрязнения, представляющий собой сумму значений
коэффициентов концентраций, т.е. отношений аномальной
концентрации по каждому элементу к ее фоновому значению.
Суммарный показатель загрязнения (Zc) определяется по формуле
Zc = Abi—(л—1),
где Кс\ — коэффициент концентрации металла, равный частному от деления
массовой доли i-ro элемента в загрязненной и фоновой почвах; п — число
определяемых ингредиентов.
С учетом суммарного показателя загрязнения предложена
схема оценки почв сельскохозяйственного использования по
степени загрязнения химическими веществами (табл. 78).
Характеризуя общую картину загрязнения почв тяжелыми
металлами, можно отметить, что опасные его уровни, превышающие
значения ПДК, наблюдаются в основном около металлургических
предприятий в радиусе до 10—12 км и вдоль автодорог с достаточно
интенсивным движением (в полосах шириной до 100 м). В этих районах
сельскохозяйственное использование почв должно быть строго
специализированным, их следует исключать из обычных севооборотов.
Загрязнения тяжелыми металлами из агропромышленных
источников до уровней, приближающихся к ПДК, возможны
только на землях, на которых средства химизации, например пести-
цвды или осадки сточных вод, применялись длительное время
без надлежащего контроля. Внесение минеральных удобрений и
традиционных органических удобрений в средних дозах
способно поднять уровень содержания тяжелых металлов в почвах до
ныне действующих значений ПДК лишь за сотни лет. В
настоящее время уровни загрязнения тяжелыми металлами на
подавляющем большинстве сельскохозяйственных земель России не
представляют реальной опасности.
Наиболее вероятными объектами, на которых можно ожидать
повышенных уровней загрязнения тяжелыми металлами и для
которых необходимо проведение обследований, являются:
пригородные зоны крупных промышленных центров (на расстоянии
до 10 км); овощные севообороты с высокой насыщенностью
удобрениями и пестицидами; поля с традиционно длительным
применением сточных вод или осадков сточных вод; территории,
на которых систематически применяют пестициды (например,
медные препараты на виноградниках).
205
ST
a
> 5
t-ч О
206
ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ НОРМИРОВАНИЕ
При всей значимости этой проблемы она разработана весьма
слабо. Нет единой методологии экологического нормирования.
Более того, существуют различные представления относительно его
целей. Одно из них сводится к сохранению естественного течения
сукцессионных процессов в биогеоценозе, что едва ли достижимо,
поскольку антропогенное воздействие приводит к изменению хода
сукцессионного процесса. Другая точка зрения состоит в том, что
основной целью экологического нормирования является
поддержание природной среды в состоянии, отвечающем запросам
человеческого общества. При гаком антропоцентрическом подходе природа
рассматривается с чисто утилитарной точки зрения.
В последнее время суть проблемы все больше усматривается в
сохранении самой природы при безусловном праве всех живых
организмов на существование. Исходной позицией
экологического нормирования при таком подходе является установление
нормы природного объекта, стандартизация параметров
территории. На этом первом этапе нормы состояния объекта определяют
на основании анализа параметров биогеоценоза, интервала их
естественного колебания, определения пороговых и критических
величин параметров состояния. Данный этап называется
экологической регламентацией. На втором этапе проводится собственно
экологическое нормирование, т.е. определение экологических
нормативов допустимой антропогенной нагрузки на
биогеоценозы на основе экологических регламентов. Дело за разработкой
системы параметров состояния биогеоценозов и затем
ландшафтов как единого целого. Попытка создания такой системы
предпринята рядом авторов [8]. Она включает большую часть
перечисленных ранее показателей агроэкологической оценки земель.
Величина антропогенной нагрузки должна быть ниже
пороговой величины, по крайней мере не должна превышать
критическую. Методы установления пороговых и критических нагрузок
пока еще разрабатываются.
По степени нарушенности территории в условиях
антропогенного воздействия целесообразно выделять следующие зоны [8]:
1) относительного экологического благополучия (состояние
природных компонентов обеспечивают традиционные формы
хозяйственной деятельности без ущерба для природы и здоровья человека);
2) экологического риска (наблюдается достоверное изменение
свойств природных комплексов, приводящее к негативным для
природы и человека последствиям);
3) экологического кризиса (изменение свойств природных
комплексов представляет угрозу для ведения хозяйственной
деятельности и здоровья человека);
4) экологического бедствия (негативные изменения природных
207
комплексов приводят к тяжелым последствиям, для устранения
которых требуется достаточно сложная система мероприятий);
5) экологической катастрофы (негативные изменения
природных комплексов приводят к невозможности ведения
хозяйственной деятельности и проживания человека).
В качестве критериев выделения зон по степени
экологической напряженности предлагаются глубина изменения
определенных параметров состояния почв и ландшафтов и площадь, на
которой проявляется их деградация. В таблицах 79 и 80
представлены, в частности, критерии районирования территории по
степени экологической напряженности по данным увеличения
плотности почвы и фитотоксичности.
79. Критерии для выделения зон экологической напряженности по увеличению
плотности почвы [8]
Увеличение плотности почвы
Менее чем в 1,1 раза
В 1.1—1.2 раза
В 1,2—1,3 раза
В 1,3—1,4 раза
Более чем в 1.4 раза
<5
1
2
2
3
3
Площадь проявления
1 5-19 |
1
2
3
3
4
показателя, %
20-50 |
1
2
3
4
4
>50
1
2
4
5
5
П р и м е ч а и и е. Цифрами обозначены зоны: 1 — относительного
благополучия: 2 — экологического риска; 3 — экологического кризиса; 4 —
экологического бедствия; 5 — экологической катастрофы.
80. Критерии для выделения зон экологической напряженности
по фитотоксичности почвы [8]
Снижение числа проростков
Площадь проявления показателя, %
<5
5-19
20-50
>50
Менее чем в 1.1 раза
В 1.1-1,2 раза
В 1,2—1,4 раза
В 1,4—2,0 раза
Более чем в 2,0 раза
Примечание. Условные обозначения те же, что и в табл. 79.
Основанием для районирования территории по степени
экологической напряженности, по мнению авторов
рассматриваемой концепции [8], могут стать один или несколько параметров
состояния почвы. Поскольку наличие двух или более видов
деградации почвенного покрова увеличивает экологическую
напряженность и соответственно вредные последствия, то получение
территорией оценки в 3 балла (экологический кризис) по двум
или более видам деградации (например, деградация физических
свойств и вторичное засоление почв) при условии расширения
площади поражения означает отнесение ее к зоне
экологического бедствия (на 1 балл выше).
208
Деградацию ландшафта эти авторы характеризуют
следующими явлениями.
1. Упрощение пространственной структуры, разрушение
биохимических барьеров, нарушение природных циклов химических
элементов, высвобождение или накопление токсических веществ.
2. Разрушение функциональных связей в ландшафте,
проявляющееся в перераспределении жидкого и увеличении твердого
стока, соответственно уменьшение самоочищающей способности
ландшафта, увеличение активности денудационных процессов.
3. Появление новых, антропогенных элементов ландшафта.
Наряду с управляемыми элементами ландшафта с ориентацией
на удовлетворение потребностей человека (сельхозугодья,
польдеры, водохранилища), часть новообразованных элементов
может быть названа неуправляемыми антропогенными
элементами ландшафта (карьеры, отвалы, овраги и т.д.).
Не углубляясь далее в предлагаемую в первом приближении
систему оценки состояния почв и ландшафтов и степени их
измененности, отметим, что при всей привлекательности
данного подхода потребуются значительные усилия по доработке
системы, прежде чем она послужит основой для контроля за
состоянием окружающей среды и хозяйственного управления.
В настоящее время разработкой экологических норм
(статистических, эмпирических, теоретических, экспертных) занимается
множество научных и практических учреждений. Поскольку
отсутствует общая методология экологического нормирования,
существующие нормы не образуют единой системы, большая часть
их приводится без оценки надежности. Они не учитывают
гетерогенного характера географической рболочки и ее составных
частей, не принимаются во внимание сложный характер связей в
природе, возможность возникновения многоступенчатых цепных
реакций. Анализ этого материала трудно провести с
использованием статистического и имитационного моделирования
вследствие неоднородности, неадекватности и часто несопоставимости
данных. В этих условиях информационное обеспечение
экологического нормирования и соответственно количественная
характеристика его индивидуальных параметров возможны на базе
экспертных и геоинформационных систем, реализуемых на
современных компьютерах. Экспертные системы в определенной
мере позволяют дать оценку состояния проблемы при недостатке
или ненадежности экспериментального материала, сформировать
различные правила и базы знаний.
Поскольку экологическое нормирование всегда
пространственно ориентировано, то несомненна и необходимость
использования геоинформационных систем, позволяющих оперировать
географически привязанной информацией. В конечном итоге
появляются экспертно-моделирующие системы, связывающие эти
два подхода [8].
Глава IV
ТИПОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ
Чтобы сформировать системы земледелия, адаптированные в
соответствии с рассмотренными агроэкологическими факторами,
необходимо соответствующим образом сгруппировать их в
структурно-функциональной иерархии ландшафта, т.е. построить аг-
роэкологическую классификацию земель. Чем выше уровень
интенсификации земледелия, тем больше факторов необходимо
учитывать, тем сложнее задача. Путь к такой классификации
непрост, учитывая опыт мирового земледелия и тем более
земледелия России, где практическое решение этой проблемы
задержалось на стадии агропроизводственных группировок почв,
несмотря на успехи почвоведения, ландшафтоведения,
климатологии и других смежных наук. Очевидно, следует хотя бы
схематично рассмотреть этот путь от традиционной агропроиз-
водственной группировки почв к агроэкологической типологии
земель.
АГР0ПР0ИЗВ0ДСТВЕННЫЕ ГРУППИРОВКИ ПОЧВ
В настоящее время основной материал, характеризующий
земельные фонды хозяйств, представлен почвенными картами и
интерпретирующими их агропроизводственными группировками
почв, которые представляют собой, по выражению К.В.Зворыки-
на [42], "разноску" выявленных при крупномасштабном
картографировании разновидностей по группам почв, различающихся
по сочетанию свойств, с которыми коррелирует плодородие.
В.М.Фридланд [158] разделил агропроизводственные
группировки почв на три категории. В первой категории почвы
группируются в соответствии с "агрономическими качествами по
отношению к какой-либо сельскохозяйственной культуре", во
второй — по отношению к определенным экологическим группам
культур, в третьей — по "общим растениеводческим качествам".
Первые две категории, в которых учитывались четко
выраженные запросы растений к почвенным условиям,
практиковались довольно ограниченно (для культуры чая, винограда, в
известной мерс — плодовых, овощных).
Наибольшее распространение получили общие группировки,
210
построенные на свойствах почв, определяющих их качества как
среды для культурных растений. Такие группировки составлены
различными способами, с использованием разной терминологии
как для отдельных хозяйств, так и регионов, республик. Большей
частью они соответствуют общим принципам составления,
предложенным В.М.Фридландом [158] и представленным на рис. 6.
Существенным недостатком до сих пор практикуемых в
России агропроизводственных группировок почв при использовании
их для формирования систем земледелия является весьма
ограниченная оценка и учет геоморфологических, литологических,
гидрологических, микроклиматических условий.
Считалось, что названные условия, определяя различия почв,
отражаются в их свойствах. Понятие "почва — зеркало
ландшафта" истолковывалось слишком буквально. Почвенный критерий
абсолютизировался в ущерб другим критериям типологии земель,
что задержало ее развитие в России. Между тем еще Л.Г.Рамен-
ский [133] подчеркивал, что почва несет в себе не только
качества, отвечающие современным условиям почвообразования (то,
что впоследствии было обозначено И.А.Соколовым и В.О.Таргу-
льяном [148] как "почва-момент"), но и реликтовые свойства,
приобретенные ранее в иных условиях ("почва-память"). Типолог
должен "экологически читать почвы", т.е. "вьщелять и
расшифровывать экологические признаки почв, отделяя их от реликтовых
и субстратных, как бы тонко они не переплетались". Поэтому
особую роль в идентификации земель Л.Г.Раменский придавал
оценке современного растительного покрова, занимаясь
типологией природных угодий.
Если же говорить о выявлении условий возделывания полевых
культур, которые существенно отличаются по своим требованиям
от аборигенных ландшафтообразующих видов, то необходимость
прямых оценок рельефа, литологии, гидрологии, не говоря уже о
климатических условиях, вполне очевидна. Например, различия
в характеристиках целинных почв на ровных участках и на
склонах могут быть незначительными, а после распашки —
контрастными вследствие развития эрозионных процессов на склонах.
При отсутствии существенных различий в строении почвенного
профиля и свойствах почв на элементах рельефа могут
складываться весьма существенные различия в микроклимате и
урожайности полевых культур в связи с различными режимами влаги,
инсоляции, поспевания почвы к обработке, подверженности
посевов выпреванию, вымоканию, вымерзанию.
При пользовании агрогруппировкой почв применительно к
конкретному земельному массиву упускаются важные
характеристики структуры почвенного покрова, величины и формы
контуров почв, характера чередования различных почвенных групп и
их связи с литолого-геоморфологическими условиями. Агропро-
изводственные группы почв могут образовывать большие масси-
212
вы или располагаться чередующимися пятнами, занимать
равнинные пространства или их массивы будут расчленены густой
сетью оврагов. В группировке эти различия не имеют отражения.
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ТИПОЛОГИЯ ЗЕМЕЛЬ
Как следует из ранее изложенного, при агропроизводственной
оценке земельного массива агроном сталкивается с понятием
более сложным, чем агропроизводственная группа почв. Это
понятие определилось в работах К.В.Зворыкина [42], Г.С.Гриня,
В.М.Фридланда [159] как сельскохозяйственный тип земель,
интегрирующий содержание агропроизводственной группы почв с
названными ранее природно-ссльскохозяйственными
характеристиками.
По определению В.М.Фридланда,"тип земель представляет
собой территорию, единую по природным условиям
сельскохозяйственного производства и соизмеримую с единицами
сельскохозяйственного пользования (полями севооборота или
производственными участками, участками пастбищеоборота и т.д.)".
К.В.Зворыкин [42] рассматривал тип земель как "обобщающее
понятие для обозначения земельных участков, весьма различных
по своим природным свойствам... которые нужно использовать
под возделывание разных групп растений или неодинакового их
сочетания с применением различных средств воздействия на
среду выращивания растений. В перспективе по мерс
окультуривания земель и изменения их свойств возможно объединение
типов".
В 60-е гг. углублялся ландшафтный подход к типизации
земель. Отмечая принадлежность типа земель к определенным
природно-территориальным комплексам, различные авторы
рассматривали его как участок территории, имеющий одинаковые
геолого-геоморфологические условия, занятый одним или
группой близких в агрогенетическом отношении почвенных видов,
характеризующийся сходными условиями местного климата и
увлажнения, одним геохимическим режимом и однотипный по
возможному рациональному использованию.
Наиболее глубокое продвижение в сельскохозяйственной
типологии земель было достигнуто на Украине. Для се территории
было выделено 218 типов земель, сгруппированных в
соответствии с условиями геоморфологии и рельефа (земли зандровых
равнин и террас; земли плато, древних террас и слабопологих
склонов; террасовые земли; низинные незаливасмые земли;
заливные земли и т.д.).
Подобная работа была выполнена для Рязанской области по
методике формирования природных типов сельскохозяйственных
земель, предложенной К.В.Зворыкиным [42].
При всем значении данного подхода стройной таксономичес-
213
кой системы в сельскохозяйственной типологии земель не
сложилось.
Достижения почвоведения и ландшафтоведсния не
интегрировались между собой и в должной мере с землеустройством и
земледелием. Понятие "земля" как комплексная природно-эко-
номическая категория в России не получило развития.
В США, например, особенности рельефа учитываются при
почвенной классификации наряду со свойствами самих почв.
Почвенные материалы в этой стране содержат не только
большую информацию о рельефе, чем в других странах, но и
более целенаправленную в агрономическом отношении. В
частности, градации углов наклона поверхности разрабатываются
очень тщательно и применительно к конкретным условиям
местности. Геоморфологические особенности и элементы рельефа
(поймы, террасы, при водораздельные склоны и т.п.)
непосредственно отображаются на почвенных картах Канады, Новой
Зеландии. Уделяя меньшее внимание генетическим свойствам почв,
канадские почвоведы обстоятельно фиксируют особенности
гранулометрического состава почв, характер и генезис почвообразу-
ющих пород.
Определенный интерес с точки зрения ландшафтного подхода
к сельскохозяйственному использованию территории
представляет австралийская карта земельных систем, под которыми
подразумеваются районы, различающиеся структурой природно-терри-
ториальных комплексов и соответственно специализацией
сельского хозяйства. Примечательно, что в процессе разработки
таких систем получается равноценный материал по четырем
компонентам — геологическому строению, рельефу, почвам и
растительности при высокой степени увязки. При обобщении
материала для составления карты в масштабе 1:1000 000 методом
блок-диаграмм не исчезают важные детали, которые при
обычных приемах картографической генерализации могли бы не
обозначаться на карте. При такой подаче материал доступен
широкому кругу практических работников.
КЛАССИФИКАЦИИ ЗЕМЕЛЬ ПО ПРИГОДНОСТИ
ДЛЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Создание такого рода классификаций оказалось весьма
сложной задачей. Обращаясь к мировому опыту в этой области,
нельзя не остановиться на классификации земель США, которая
пользуется наибольшей известностью. Несмотря на сложнейшие
переплетения местных традиций, недостаточность научного
обоснования, особенно генетических аспектов почв и ландшафтов, а
порой довольно упрощенный прагматизм, затрудняющий
экстраполяцию местного опыта в более широких масштабах,
американский типологический подход к оценке и группировке
214
земель представляется наиболее адекватным с точки зрения
соответствия экологическим требованиям растений. Поэтому,
несмотря на невозможность перенесения этого опыта, он
заслуживает пристального изучения.
Типология земель в США проводится в соответствии с так
называемой "естественной классификацией почв", в которой
основным критерием для установления классификационных
признаков служат взаимосвязи между изменениями в пространстве
того или иного природного фактора и условиями возделывания
сельскохозяйственных культур, определяемыми непосредственно
или по ряду косвенных показателей. По существу, речь идет о
классификации земель по комплексу природных факторов,
оказывающих наибольшее влияние на пригодность их к
использованию.
Опорной единицей при съемках земель, проводимых
Почвенной службой США, является почвенная серия, при выделении
которой учитываются приуроченность к определенным
элементам рельефа, почвообразующим породам, принадлежность почв к
одному генетическому подтипу (иногда типу) с определенными
агропроизводственными свойствами, определяющими условия
возделывания культурных растений.
Каждая серия имеет собственное название (Шарпсбург,
Шелби и т.д.). Некоторые американские авторы называют серию
ландшафтной единицей. Ей нет аналогов в российском ланд-
шафтоведении. В некоторых случаях серия может
соответствовать понятию "тип урочища", но в общем мельче последнего.
При крупномасштабном картографировании земель серия
является базовой единицей не только для установления больших
групп почв, но и для выделения в ее пределах более мелких
категорий: почвенных типов и почвенных фаз.
Почвенный тип выделяется по гранулометрическому составу
верхнего горизонта или пахотного слоя. Почвенные фазы
устанавливаются по таким агроэкологическим факторам, как наклон
поверхности, степень эродированное™ почв, степень завалунен-
ности и каменистости пахотного слоя, степень затопляемости,
осушенности. Фазы — самые мелкие природно-территориальные
комплексы, наиболее однородные в отношении их
сельскохозяйственного использования. Они близки к ландшафтным фациям.
Интерпретация материалов почвенной съемки осуществляется
в ввде группировок земель по характеру требуемого ухода, по
производительности, по методам обработки и др. Подобным
образом на основе почвенных карт разработаны группировки
земель для лесоводства, организации пастбищ, водоохранных и
инженерных целей. По существу, это дополнительные целевые
классификации земель, которые называются
интерпретированными почвенными классификациями [4].
Особый интерес представляет такого рода классификация
215
землепригодности, основанная на учете влияния факторов,
ограничивающих использование земель. Она включает 8 классов.
I. Земли с высокой продуктивностью, пригодные для
возделывания широкого набора культур без специальных агроприсмов
(противоэрозионных и пр.).
П. Земли, пригодные для возделывания полевых культур с
небольшими ограничениями (небольшой уклон, умеренное
проявление водной и ветровой эрозии, недостаточная мощность
почвы, слабое засоление, дренирование от среднего до слабого),
которые преодолеваются простыми агротехническими приемами.
III. Земли со средним проявлением ограничивающих
факторов (высокая степень подверженности водной и ветровой
эрозии, переувлажненность, частые затопления, умеренное
засоление, неблагоприятные климатические условия), пригодные для
возделывания полевых культур при проведении достаточно
трудоемких мелиоративных работ (устройство дренажной сети,
террасирование, обильное удобрение и др.).
IV. Земли, пригодные для ограниченного возделывания
полевых культур, главным образом трав, при сложных
мелиоративных и противоэрозионных мероприятиях. Некоторые из них
используются для возделывания риса, определенных видов овощей
и фруктовых деревьев. Основные ограничения: крутые склоны,
сильное переувлажнение, высокая степень засоления, суровые
климатические условия.
V. Земли, непригодные для возделывания полевых культур
из-за каменистости, затоплений, суровых климатических
условий, но пригодные для интенсивного пастбищного
использования и лесопосадок.
VI. Земли, пригодные для умеренного пастбищного
использования или лесопосадок.
VII. Земли, пригодные лишь для ограниченного выпаса.
VIII. Земли, непригодные для сельскохозяйственного
использования (овраги, болота, песчаные берега и т.п.).
В пределах классов землепригодности выделяют подклассы,
определяемые природой ограничивающего фактора: подкласс С,
обусловленный климатическими факторами; подкласс Е —
эрозией; подкласс W — избыточной влажностью; подкласс S —
маломощностью корнеобитаемого слоя. Подклассы разделяются
на единицы землепригодности по набору культур и организации
территории в пределах хозяйства. Эти единицы группируются из
почвенных фаз.
Подобные группировки или классификации земель в
различных странах имеют разную глубину наполнения: в одних глубже
освещены ландшафтные аспекты идентификации земель, в
других — агроэкологические. Примечательно, что оценка
лимитирующих факторов в классификациях подобного рода соотносится с
уровнем интенсификации производства. Например, английские
216
специалисты через каждые пять лет проводят корректировку
данных классификации земель Великобритании, учитывая только те
ограничивающие факторы, которые считают неустранимыми на
уровне современного развития науки и техники.
В бывшем СССР, несмотря на большой опыт землеоценочных
работ, специальные исследования, посвященные созданию
классификации земель по их сельскохозяйственному использованию,
были весьма ограниченны, а попытка реализации такой
классификации, предложенной в целом для страны, несмотря на
приданный ей официальный статус [155], не состоялась. Приведем
основное содержание этой классификации, которая включает в
себя следующие категории и классы земель.
Категория I. Земли, пригодные под пашню.
Классы земель: 1 — окультуренные; 2 — дренированные
водоразделы и слабовыраженные склоны (до 2°), суглинистые и
легкосуглинистые, некарбонатные; 3 — дренированные водоразделы
и слабовыраженные склоны (до 2°), суглинистые и
легкосуглинистые, карбонатные; 4 — дренированные водоразделы и
слабовыраженные склоны (до 2°), повышенного влияния легких
пород, супесчаные и песчаные; 5 — дренированные водоразделы
и слабовыраженные склоны (до 2°), повышенного влияния
тяжелых пород, глинистые, включая слитые; 6 — дренированные
водоразделы и слабовыраженные склоны (до 2°), повышенного
влияния плотных пород и валунно-галечных отложений,
суглинистые; 7 — слабодренируемые кратковременно
переувлажняемые, глинистые и суглинистые, некарбонатные; 8 —
слабодренируемые кратковремейно переувлажняемые, глинистые и
суглинистые карбонатные; 9 — слабодренируемые кратковременно
переувлажняемые, супесчаные и песчаные на глинах и
суглинках; 10 — слабо эрозионно опасные пологие склоны (2—5°),
глинистые и суглинистые на рыхлых породах, включая слабосмы-
тые; 11 — слабо эрозионно опасные пологие склоны (2—5°),
супесчаные на рыхлых породах, включая слабосмытые; 12 —
эрозионно опасные покатые склоны (5—10°), глинистые и
суглинистые на рыхлых породах, включая смытые; 13 -тоже,
супесчаные; 14 — повышенно эрозионно опасные пологие и покатые
склоны (2—10°), на плотных породах, включая смытые.
Категория И. Земли, пригодные преимущественно под
сенокосы.
Классы земель: 1 — пойменные луговые, глинистые и
суглинистые; 2 — пойменные луговые, супесчаные и песчаные; 3 —
внепойменные луговые, глинистые и суглинистые; 4 — внепой-
менные луговые, супесчаные и песчаные.
Категория III. Земли пастбищные, после улучшения могут
быть пригодны под другие сельскохозяйственные угодья.
Классы земель: 1 — переувлажняемые (заболоченные); 2 —
солонцовые и слитые автоморфные, включая средне- и сильноком-
217
плексные; 3 — солонцовые и слитые полугидроморфные,
включая средне- и сильнокомплексные; 4 — солонцовые и слитые
гидроморфные, включая средне- и силънокомплексные; 5 —
особо эрозионно опасные крутых склонов (более 10°), включая
смытые; 6 — маломощные, включая сильнокаменистые и
щебнистые; 7 — пески задернованные.
Категория IV. Земли, пригодные под сельскохозяйственные
угодья после коренных мелиорации.
Классы земель: 1 — болота торфяные низинные и переходные;
2 — болота минеральные низинные и переходные; 3 — сильно и
очень сильно засоленные; 4 — такыры; 5 — овражно-балочные
комплексы; 6 — пески, лишенные растительности (развеваемые).
Категория V. Земли, малопригодные под
сельскохозяйственные угодья.
Классы земель: 1 — болота верховые; 2 — галечники,
каменистые россыпи, щебнистые отложения и др.
Категория VI. Земли, непригодные под сельскохозяйственные
угодья.
Классы земель: 1 — скалы, обнажения плотных пород,
россыпи и др.; 2 — ледники, вечные снега, под водой.
Категория VII. Нарушенные земли.
Классы земель: 1 — торфоразработки; 2 — карьеры, горные
выработки, терриконники и др.
Многие положения этой классификации дискуссионны, или
не обоснованы, или просто непонятны, начиная с утверждения о
том, что "в основу классификации земель положена степень их
развитости", а "группы земель по значению выделяются по
определяющим стадиям их образования и развития в соответствии с
относительным возрастом земель и основным хозяйственным
значением".
В категории земель, пригодных под пашню, выделен класс
окультуренных земель, противопоставленный остальным 13
классам, без какого-либо разъяснения, что под ним понимается.
Нельзя признать корректным ранжирование на уровне класса
таких разноплановых агроэкологических показателей, как дрени-
рованность территории, гранулометрический состав, крутизна
склонов, карбонатность почв. Последняя имеет совершенно
разное значение для агроэкологической оценки лесных и степных
почв. Чрезмерно расширены градации склонов (в одном случае
5—-10°, в другом даже 2—10°), которые, несомненно, должны
иметь более узкие границы.
Не останавливаясь на частных недостатках этой
классификации, можно сказать, что при ее создании не были использованы
уже имевшиеся достижения в области сельскохозяйственной
типологии земель.
Более обоснованным и углубленным явился подход к
формированию сельскохозяйственной классификации земель, предло-
218
женный Я.М.Годельманом [25] для Молдавии. В ней
предусматривается выделение следующих таксономических единиц:
общностей земель, классов, родов и типов.
Общность отображает характер зональных и интразональных
различий земель в пределах сельскохозяйственного типа
территории, который представляет собой единицу природно-сельскохо-
зяйственного районирования (район, подрайон) и для которого
осуществляется дальнейшее разделение земель в соответствии с
их классификацией. В условиях Молдавии в пределах каждого
такого района выделяются три общности земель: зональная, ли-
тогенно-зональная и аллювиально-террасная. К литогенно-зо-
нальным общностям земель отнесены территории, на которых
встречаются породы, создающие условия для отклонения
почвообразовательных процессов от зональных (третичные иловатые
глины, известняки и продукты их выветривания, пески). К аллю-
виально-террасной общности земель отнесены поймы рек и
ручьев и примыкающие к ним молодые террасы.
Общности земель разделяются на классы по условиям рельефа
с учетом абсолютных высот и крутизны склонов, классы — на
роды по микроклиматическим условиям с учетом экспозиции
склонов.
В пределах родов выделяют типы земель с таким расчетом,
чтобы преобладающая часть их площади была представлена
одной или близкими агрогруппами почв.
Названшг типов земель складываются из названия типа почв,
преобладающих подтипов, категорий по смытости,
разновидностей по гранулометрическому составу, местоположения по
рельефу.
Ареал земель по содержанию, размерам и форме пригоден для
размещения одного или нескольких сельскохозяйственных
производственных выделов, занятых одной или несколькими
культурами, и представляет собой однородную территорию с точки
зрения мелиорации, агротехники, применения удобрений и
охраны почв. Тип земель отводится под то угодье, под которым он
характеризуется наиболее высоким бонитетом. Последний может
различаться очень сильно. Например, глинистые и
тяжелосуглинистые черноземы на пашне обладают близкими бонитетами, а
на виноградниках различаются почти вдвое, или, например,
тяжелосуглинистые и суглинистые черноземы всех подтипов для
виноградников имеют близкий бонитет, а для пашни и плодовых
садов — разные.
Данная классификация земель оказалась наиболее
продвинутой с точки зрения ландшафтной адаптации земледелия. Тем не
менее она, как и ей подобные и в целом сельскохозяйственная
типология земель, страдает недостаточной определенностью
типов земель как среды обитания конкретных растений.
219
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ТИПОЛОГИЯ ЗЕМЕЛЬ
Отмеченная "экологическая недостаточность" существующих
типологий земель могла бы быть в значительной мере
преодолена, если бы исследователи не прошли мимо работ Л.Г.Раменско-
го [133], который еще в 30-х гг. заложил основы экологической
типологии земель. Он рассматривал тип земель как тип среды,
определяющей естественную растительность и пути ее
хозяйственного использования.
Причины, заложенные в среде и определяющие структуру и
динамику биоты, называются экологическими факторами.
Совокупность этих факторов и определяемых ими режимов на данном
месте Л.Г.Раменский называл экотоном. Экотон совместно с
условиями местоположения (энтонием) и составляет, по мнению
этого автора, основную единицу экологической типологии —
экологический тип земель. Это совокупность участков, сходно
реагирующих на изменение природной среды, в частности на
мероприятия по ее использованию.
В основу этого подхода к типологии было положено
установление закономерности экологических рядов, определяемых
правилом индивидуального поведения видов и непрерывности
растительного покрова.
Характеристики звеньев экологических рядов строятся с
использованием сведений о растительности, почвах, почвенной
фауне. Для определения места в экологическом ряду применяют
стандартные биоиндикационные шкалы. Такие шкалы созданы
Л.Г.Раменским для определения ступени увлажнения (из 120
ступеней), богатства и засоленности почвы (из 30 ступеней),
высотности — горной поясности (из 15 ступеней), пастбищной
дигрессии (из 10 ступеней). На основании этих шкал
Л.Г.Раменским и И.А.Цаценкиным составлены экологические формулы
для 4000 растений, произрастающих на пастбищах и сенокосах.
Пользуясь этими шкалами, можно давать объективную и вполне
сопоставимую оценку экологических условий кормовых угодий
по описаниям растительного покрова.
Хотя в типологии Л.Г.Раменского используется название "аг-
ротип земель", следует подчеркнуть, что разработанные им
положения и методика идентификации относятся к природным
угодьям, а понятие "агроэкологический тип земель" должно быть
отнесено к полевым культурам в соответствии с латинским
словом "агер" (поле) в этом словосочетании.
Агроэкологический подход к типологии и классификации
земель, наметившийся еще в 30-е гг., не получил дальнейшего
развития как по объективным, так и по субъективным причинам. Он
не был востребован практическим земледелием, которое
регламентировалось жестким планированием структуры посевных
площадей. Для нарезки крупнопрямоугольных полей шаблонизиро-
220
ванных севооборотов материалов почвенного картографирования
и агропроизводственных группировок было более чем достаточно.
В хозяйствах ими пользовались редко. В земледельческой науке
агроэкологическое начало было подорвано упоминавшимися уже
перекосами, которые мешали интеграции достижений
почвоведения, ландшафтоведения, биологии.
Изменившаяся социально-экономическая обстановка создала
предпосылки для реализации научных принципов экологизации
земледелия и развития новых подходов к типологии и
классификации земель.
В основу развиваемого нами подхода был положен вслед за
Л.Г.Раменским агроэкологический тип земель, т.е. территория,
однородная по агроэкологическим требованиям возделывания
сельскохозяйственной культуры или близких культур. Эта
категория рассматривается как узловая с точки зрения интеграции
адаптивного потенциала растений, природно-ресурсного
потенциала и производственного потенциала товаропроизводителей
[73].
Долгое время неопределенным оставался вопрос о том, из
каких первичных элементов должен складываться тип земель. С
развитием учения о структуре почвенного покрова [159] в
качестве таковых стали называть элементарный почвенный ареал или
элементарную почвенную структуру. Понимание необходимости
трансформации географических категорий в агрономические
побудило В.М.Фридланда ввести понятие элементарного почвенно-
сельскохозяйственного ареала (ЭПСХА), характеризуемого
принадлежностью объединяемых в него почв к одной агропроизвод-
ственной группе. Эти и подобные категории, развитые в работах
Я.М.Годельмана [25], Ю.К.Юодиса [173] и других авторов,
заметно продвинули проблему типизации земель на основе
представлений о структуре почвенного покрова, но они недостаточно
отражают литолого-геоморфологические аспекты оценки земель,
либо не являются первичными землеоценочными элементами,
как, например, ЭПСХА.
С учетом этого обстоятельства в качестве первичного
структурного элемента рассматривается элементарный ареал агроланд-
шафта (ЭАА), определение которого дано ранее.
Чтобы из элементарных ареалов агроландшафта
сформировать агроэкологический тип земель, необходима характеристика
каждого ЭАА по всей совокупности агроэкологических
факторов, систематизированных с учетом
структурно-функциональной иерархии ландшафтов.
В отличие от фиксированных в пространстве ЭАА,
идентифицированных по природным условиям, агроэкологические типы
земель представляют собой гибкую (плавающую) категорию,
изменяющуюся в зависимости от адаптивного потенциала
сельскохозяйственных культур, уровня интенсификации производства.
221
Их следует классифицировать с учетом возможностей преодоления
лимитирующих факторов имеющимися в распоряжении
товаропроизводителя средствами: сортами, мелиорантами, техникой и тд.
Поэтому предлагаемая агроэкологическая классификация
земель включает собственно агроэкологическую классификацию
земель, представляющую собой жесткий ландшафтный каркас,
базовой таксономической единицей в котором является вид
земель (он же ЭАА), и группировку агроэкологических типов
земель, ранжированных по принципу усложнения факторов,
ограничивающих возделывание культур, и соответственно по способу
их преодоления (гибкий блок классификации).
Таким образом достигается интеграция адаптивного
потенциала растений, природно-ресурсного потенциала и
производственно-ресурсного потенциала товаропроизводителя.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЙ
КЛАССИФИКАЦИИ ЗЕМЕЛЬ
Агроэкологическая классификация земель должна быть
продолжением их агроэкологического районирования. Этот вид
районирования характеризуется тем, что разделение территории
осуществляется исходя из соответствия экологических параметров
среды условиям жизнеобеспечения сельскохозяйственных
растений или, выражаясь более определенно, их адаптивному
потенциалу [47].
Агроэкологическое районирование должно интегрировать
ландшафтное и экологическое направления. Пока что оно только
разрабатывается. Поэтому на данном этапе можно исходить из
существующей схемы природно-сельскохозяйственного
районирования [45], формируя агроэкологическую классификацию
земель на уровне климатической провинции природной зоны или
подзоны для равнинных территорий (табл. 81), провинций
горных областей (табл. 82).
81. Приролно-ссльскохозяйственнос районирование земельного фонда (равнинные
территории)
Холод! сый пояс Умеренный пояс
1. Полярно-тундровая зона.
Провинции:
1.1. Европейская
1.2. Северо-Сибирская
1.3. Восточно-Сибирская
1.4. Чукотско-Анадырская
2. Лесотундрово-северотаежная зона.
Провинции:
2.1. Европейская
2.2. Сибирская
2.3. Северо-Восточная
2.4. Камчатская
4. Южнотаежная зона.
Провинции:
4.1. Среднерусская
4.2. Западно-Сибирская
4.3. Среднесибирская
4.4. Дальневосточно-Сахалинская
4.5. Дадаювс<яочно-Амуро-Уссурийская
5. Лесостепная зона (северная,
центральная и южная подзоны).
Провинции:
5.1. Среднерусская
5.2. Предуральская
222
Продолжение
Холодашй лояс
Умеренный пояс
5.3. Западно-Сибирская
5.4. Северо-Предалтайская
5.5. Среднесибирская
6. Степная зона (умеренно засушливая
и засушливая подзоны).
Провинции:
6.1. Предкавказская
6.2. Южнорусская
6.3. Заволжская
6.4. Западно-Сибирская
6.5. Западно-Предалтайская
6.6. Восточно-Сибирская
7. Сухостепная зона.
Провинции:
7.1. Манычско-Донская
7.2. Заволжская
7.3. Сибирская
8. Полупустынная зона
9. Пустынная зона
3. Среднетаежная зона.
Провинции:
3.1. Европейская
3.2. Западно-Сибирская
3.3. Среднесибирская
3.4. Центральноякутская
82. При род но-сельскохозяйственное районирование земельного фонда (горные
территории)
Холодный лояс
Умеренный пояс
1. Уральская горная область.
Провинция Северо-Уральская
горнотундровая
2. Северо-Сибирская горная область.
Провинции:
2.1. Таймыро-Тунгусская горно-
мерзлотно-таежно-туидровая
2.2. Верхоянско-Колымская горно-
мерзлотно-таежно-тундровая
2.3. Чукотская горно-тундровая
3. Камчатско-Курильская горная
область.
Провинция Камчатско-Курильская
горная и гор] го-тундровая
4. Уральская горная область.
Провинции:
4.1. Среднеуральская
горно-таежная и горно-луговая
4.2. Южно-Уральская
горно-степная и горно-таежная
5. Южно-Сибирская горная область.
Провинции:
5.1. Алтайско-Саянская
горнотаежная и горно-тундровая
5.2. Витимо-Алданская горно-мер-
злотно-таежная и горно-тундровая
5.3. Сихотэ-Алинско-Сахалинская
горно-таежная
5.4. Южно-Алтайская
горностепная и горно-таежная
5.5. Южно-Забайкальская
горнолесостепная и горно-мерзлотно-
таежная
5.6. Южно-Сихотэ-Алинская
горношироколиственная
6. Кавказская горная область.
Провинции:
6.1. Болыпекавказская горно-
лугово-лесная и горно-степная
6.2. Малокавказская горно-лугово-
степная и горно-лесная
Предлагаемая агроэкологическая классификация включает аг-
роэкологические группы и подгруппы земель, классы, разряды,
роды, подроды, виды и подввды земель.
223
Агроэкологические группы и подгруппы
земель. Выделение агроэкологических групп земель
осуществляется по ведущим агроэкологическим факторам, определяющим
направление их сельскохозяйственного использования (влаго-
обеспеченность, эрозионноопасность, переувлажнение,
периодическое затопление, засоление, солонцеватость, почвенный
литогенез и т.д.). Агроэкологические группы земель разделяются на
подгруппы по интенсивности проявления лимитирующих
факторов. При этом имеется в виду, что различия между подгруппами
земель в степени проявления этих факторов настолько велики,
что для их использования требуются различные системы
земледелия.
I группа. Плоские дренированные равнины с автоморфными
зональными почвами. При разделении подзональной провинции
на экологические группы земель по условиям формирования
ландшафтных систем земледелия исходной позицией является
выделение группы плакорных земель, наиболее соответствующих
зонально-провинциальным условиям, т.е. равнинных
территорий, представленных преимущественно автоморфными
зональными почвами на четвертичных отложениях с ограниченным
перераспределением осадков и других агроклиматических
ресурсов по отношению к средним многолетним характеристикам. На
таких землях, с которых начиналось сельскохозяйственное
освоение территорий, сложились традиционные системы земледелия с
соответствующим набором культур и агротехникой, которую
впоследствии стали называть зональной.
II группа. Эрозионные ландшафты различной сложности на
четвертичных отложениях с отдельными выходами на
поверхность более древних пород.
К таковым следует отнести территории с коэффициентом
расчленения свыше 0,5. Они характеризуются прежде всего
значительным перераспределением влаги вследствие поверхностного
стока со склонов. В результате потери влаги проявляются
почвенные засухи, и тем сильнее, чем больше расчленен рельеф. Кроме
того, количество осадков, приходящееся на единицу площади,
уменьшается в связи в увеличением земной поверхности.
С усилением стока развивается водная эрозия почвы, которая
наносит большой ущерб земледелию. С увеличением
расчлененности территории (густоты и глубины расчленения) усложняется
ее дифференциация, а отсюда и разнообразие экологических
условий, требующих различного подхода к выделению и
использованию земельных угодий.
По степени расчлененности территории возможно выделение
следующих подгрупп земель:
1) с коэффициентом расчленения 0,5-—1,0;
2} с коэффициентом расчленения 1,0—2,0;
3) с коэффициентом расчленения 2,0—3,0;
224
4) с коэффициентом расчленения более 3,0.
Значения коэффициентов расчленения территории должны
уточняться для различных природных зон и литолого-геоморфо-
логических условий. При этом используются также показатели
среднего расстояния между тальвегами. Степень горизонтального
расчленения по этому показателю может иметь следующие
градации: более 5 км— очень слабое; 4,9—2,0 — слабое;
1,9—1,Очередное; 0,9—0,5 — значительное; менее 0,5 — сильное.
При выделении подгрупп земель по интенсивности
проявления стока и эрозии в пределах данной агроэкологической группы
следует учитывать генетическую связь между ними,
обусловленную структурно-функциональной иерархией ландшафтов и
соответственно потоков вещества и энергии, ибо проявление
эрозионных процессов на землях одних подгрупп будет зависеть от
использования других.
III группа. Переувлажненные земли. Столь обширная группа
разнообразных земель имеет одну общую характеристику —
экологическое переувлажнение, или экологически избыточное
увлажнение почв, в которых анаэробный период, обусловленный
длительным застоем влаги, столь продолжителен, что затрудняет
или исключает рост и развитие сельскохозяйственных культур.
Степень экологического переувлажнения, или заболоченности,
по Ф.Р.Зайдсльману [41], — это эколого-гидрологическое
состояние почвы, определяющее необходимость применения осушения
при возделывании различных групп районированных
сельскохозяйственных культур. Поэтому в агрономическом и
мелиоративном смысле почва не заболочена, если эколого-гидрологические
условия благоприятны для ведения сельскохозяйственного
производства без осушения независимо от того, обладает или не
обладает ее профиль морфологическими признаками гидромор-
физма. Почва может нести четкие признаки гидроморфизма и
вместе с тем ее эколого-гидрологические условия будут
благоприятными для роста и развития культур. Такие почвы в
засушливых зонах, обладающие повышенным плодородием за счет
дополнительного поверхностного и грунтового увлажнения,
должны выделяться в особые агроэкологические группы.
Переувлажненные земли разделяются на подгруппы по
степени экологического переувлажнения и соответственно характеру
их использования.
К первой подгруппе следует относить земли, на которых
наблюдается угнетение наиболее чувствительных к избыточному
увлажнению культур в годы с превышением нормы осадков.
Улучшение их достигается путем выравнивания микрорельефа
планировкой, применением глубокого рыхления почвы.
Осушение проводится только под плодовые культуры.
Ко второй подгруппе целесообразно отнести земли, которые
требуют устройства дренажа для большинства полевых культур, а
225
без него могут использоваться только как естественные или
улучшенные сенокосы и пастбища (например,
дерново-подзолистые глеевые, а также глееватые, которые приурочены к
слабоводопроницаемым породам, на которых во влажные и средние
по осадкам годы наблюдается вымокание всех полевых культур).
К наиболее сложным подгруппам относятся торфяные болота,
освоение которых достигается путем трудоемких
гидротехнических мелиорации (системой каналов и т.д.).
Особую подгруппу представляют пойменные земли,
увлажняемые и заболоченные намывными русловыми (поверхностными)
водами.
В отдельные подгруппы могут быть выделены земли,
представленные различными комбинациями полугидроморфных, гид-
роморфных и автоморфных почв.
В гумидных регионах с большой долей или преобладанием
переувлажненных земель выделение различных их категорий
может осуществляться на уровне агроэкологических групп, как
это сделано для таежно-лесной зоны (табл. 83). В этой зоне
выделено четыре группы переувлажненных земель: полугццро-
морфно-зональные, полугидроморфно-эрозионные,
полугидроморфные, гидроморфные.
Полугидроморфно-зональные разделены на две подгруппы:
1) слабополущдроморфно-зональные, представленные
комбинациями дерново-подзолистых (дерново-карбонатных) почв с
участием дерново-подзолистых слабоглееватых и глееватых менее
50 %, в том числе глееватых менее 10 %;
2) среднеполугидроморфно-зональные с аналогичным
составом ПК, но с участием глееватых почв более 10 %.
Интенсификация использования земель этой подгруппы связана с
применением местного дренажа.
Группа полугидроморфных земель разделена на три
подгруппы:
1) полугидроморфные депрессий, представленные
комбинациями слабоглеевых, глееватых и глеевых дерново-подзолистых
почв;
2) полугидроморфные пойменные, представленные
комбинациями аллювиальных почв, с различной степенью оглеения;
3) осушенные минеральные, представленные
мелиорированными дерново-подзолистыми и другими минеральными почва-
ми,подвергавшимися ранее заболачиванию.
Группа гидроморфных земель представлена тремя
подгруппами:
1) гидроморфные депрессий с торфяно-болотными почвами
(низинные болота);
2) гидроморфные пойменные с аллювиальными болотными
почвами;
3) осушенные болотные.
226
IV группа. Литогенные земли. Специфика земель этой агро-
экологической группы связана с неблагоприятными свойствами
почв, сформированных на древних почвообразующих породах
или их дериватах (продуктах размыва и переотложения).
В зависимости от генезиса почвообразующих пород и причин,
определяющих неблагоприятные свойства сформированных на
них почв, выделяются подгруппы литогенных земель, например:
1) земли, сформированные на древних каолиновых корах
выветривания и их дериватах. Обогащенные каолинитом почвы на
этих породах отличаются очень низкой емкостью обмена, пыле-
ватостыо, бесструкгурностью, повышенным уплотнением и в
конечном итоге весьма ограниченными возможностями их
сельскохозяйственного использования;
2) земли на третичных морских монтмориллонитовых глинах,
характеризующиеся комплексом неблагоприятных свойств,
связанных с избытком монтмориллонита (высокая набухаемость и
связность почв, низкая водопроницаемость, глыбистость, трещи-
новатость).
Подобно приведенным примерам выделяются и другие
подгруппы земель (на известняках, элювии коренных пород и т.д.).
V группа. Солонцовые земли. К данной группе следует
относить почвенные комплексы с участием солонцов более 10 %,
которые требуют определенных мелиоративных мероприятий и
различных систем их использования.
Разделение этих земель на подгруппы целесообразно
производить по условиям комплексности и гидрологического режима.
К первой подгруппе могут быть отнесены комплексы
зональных почв с солонцами степными и лугово-степными 10—25 %,
которые можно использовать в пашне в специальной системе
земледелия при выборочной мелиорации пятен солонцов.
Вторая подгруппа зональных и полугидроморфных почв с
участием степных и лугово-степных солонцов 25—50 %,
ограниченно пригодных для использования в пашне на фоне
мелиоративных мероприятий при подборе солонцеустойчивых полевых
культур.
Третья подгруппа — комплексы луговых почв с солонцами,
используемые под сенокосы и пастбища.
Четвертая подгруппа — комплексы солонцов с зональными
солонцеватыми и полугидроморфными почвами.
Пятая подгруппа — комплексы сильно засоленных солонцов и
солончаков.
Данная последовательность расположения классов земель по
сложности их освоения и характеру использования соответствует
их пространственным связям и геохимической сопряженности
ландшафтов. Рассоление и рассолонцевание более высоких по
рельефу территорий в процессе их мелиоративного освоения,
усиливая естественные тренды этих процессов в автоморфных и
227
полугвдроморфных почвах, способствуют более интенсивному
засолению территории с луговыми солонцовыми комплексами.
В соответствии с оценками интенсивности геохимических
потоков в сопряженных ландшафтах следует разрабатывать
мелиоративные прогнозы, планировать размещение мелиоративных
мероприятий и интенсивность систем земледелия.
Перечень агроэкологических групп земель можно продолжить
(засоленные земли, мерзлотные земли и т.п.), так же как и
перечень составляющих их подгрупп. Соответствующие им
адаптивно-ландшафтные системы земледелия могут быть
пространственно-сплошными, рассредоточенными, локальными, оазисными
(в пустыне) или очаговыми (в районах Крайнего Севера).
Классы земель. Разделение агроэкологических групп
или подгрупп земель на классы осуществляется по литологии
почвообразующих пород. При этом классы выделяются по их
генезису (покровные, ледниковые, флювиогляциальные,
аллювиальные, лёссы, элювий коренных пород и т.д.), а подклассы — по
гранулометрическому составу (см. табл. 83).
Разряды земель. Их вьщеляют по абсолютным высотам
над уровнем моря с интервалами, отражающими смену
экологических условий возделывания культур. В горных районах этот
фактор определяет вертикальную зональность. В известной мере
проявляется его влияние на водный и тепловой режим равнин.
На уровне разряда с учетом местных особенностей
целесообразно выделять местоположения — очень высокие, высокие,
средние, низкие, а речные террасы — верхние, вторая
надпойменная, первая надпойменная, пойма.
Роды земель. Подразделение разрядов земель на роды
осуществляется в зависимости от положения на мезорельефе,
крутизны склонов и соответственно типа геохимического
ландшафта. Эти характеристики несут весьма емкую агроэкологичес-
кую нагрузку, поскольку данные факторы играют важную роль в
перераспространении влаги, миграции химических веществ и
развитии эрозионных процессов.
Выделяются роды земель на равнинных дренированных
участках с уклонами до 1° (элювиальные ландшафты).
Далее идентифицируют роды земель в пределах транзитных
ландшафтов (трансэлювиальных и
трансэлювиально-аккумулятивных) с учетом крутизны склонов. Градации их по крутизне
устанавливают исходя из условий проявления водной эрозии с
учетом местных климатических и литологических условий,
определяющих ее развитие. Для почв, развитых на лессовидных
суглинистых отложениях северной лесостепи, эти градации могут
быть приняты следующими.
Земли с крутизной склонов 1—3°, подверженные слабой
эрозии, на которых возникает необходимость применения противо-
эрозионных агротехнических мероприятий. В таежно-лесной
228
§ж
X
о S go
ояооЕ „о5;
о л >*о н wo х w
о
»-< сч со »n r-* on I
о I I I I I I J>
S* *-• СЯ CO Ю Г- ON —<
3
к
о
IS 3 д S л 3 3
Ж X X X X X Ж
О О О О О О О
5555555
*-< см со ^ *n vo с- оо
oddddoo d
о о о о о о о о
ооооооо^о^
ооооооо^носп
39 so g
SO So S
229
1
£
и
&
Е
3
«■н
If!"
М |*
О
230
i?
II
25
О I
1С !
U
• St •
i о I H I *i
о д £2° w°
о | Oo 0<6 § о g 057
10 5 39 39 0^9 2, 9 0fl
oUt-OfctOlOvoOp OlOw
Д
о
9 s
О Д
X
3
о
с
1-1
9 Д9 о
о о° «9 2<=> 3
о *о до ЭоРР
ел
о
О о>
pop go go o9 «9a9 Q
000 я о До До cjo 00 н
о
3 • ,
*§ £ Ss
До ?23p
-?<ч а^ g*: 5?з
о о До о. о о Д
га— t^N«^n .
ьч.—*-*■»• *-^п . _j •> .> „ , * *© jgsuut-iu. hS ЕиСЖ с® t-
тг ^чэ t^od onO"
3*^
N^l—r< QJ Я* л\
■a^g-
5 5 si si ^
в § g'i a?
я г? §>—• 3
5 g8 .t
ю 3
£bU odU tdO
36,5
p9 3 i
_ 00 1
9SL
b9 0.5
о *орг *
»-• <N ЗИ Jj
о о Но о
о о Со Б
о о So s
9<9 59 Р
оСооо «
231
зоне данные ландшафты целесообразно делить на два рода: с
крутизной 1—2 и 2—3°. Земли с очень пологими склонами (1—
2°) выделяются в гумидных районах как наименее склонные к
переувлажнению и в то же время еще не подвергающиеся
активному воздействию стока и смыва.
Земли с уклонами 3—5° используют в полевых севооборотах с
исключением пропашных культур и выполнением противоэрози-
онного агрокомплекса.
Земли с уклонами 5—7° используют в почвозащитных
севооборотах с многолетними травами.
Земли с уклонами 7—9°, подверженные сильному смыву и
размыву, непригодные для возделывания полевых культур,
используют в пастбищеоборотах.
Земли с уклонами 9—15° пригодны для ограниченного
выпаса.
Земли с уклонами 15—30° непригодны для земледелия,
отводятся под лесоразведение.
В пределах супераквальных ландшафтов выделяются земли на
равнинных слабодренированных участках с близкими
грунтовыми водами, прилежащих к рекам и проточным озерам (транссу-
пераквальные ландшафты), а также земли недренированных
замкнутых понижений со слабым водообменом (собственно супера-
квальные ландшафты).
Подроды земель. Деление родов на подроды
предполагает идентификацию территории с близкими
микроклиматическими условиями, которые в большой мере определяются
экспозицией склонов. Предполагается выделение трех подродов
земель:
на равнинах;
на теплых (южные и западные экспозиции) склонах;
на холодных (северные и восточные экспозиции) склонах.
Виды земель (ЭАА). Подроды земель разделяются на
виды по категориям микроструктур почвенного покрова
(микрокомбинациям), включающим: элементарные почвенные ареалы,
комплексы, пятнистости, мозаики и ташеты.
Подвиды земель. Виды земель, представленные
контрастными микрокомбинациями, подразделяются на подвиды
по степени контрастности, которая устанавливается по
принадлежности почвенных компонентов к различным категориям
земель по ограничивающим факторам и способам их
преодоления (подвиды I порядка) и по сложности почвенного
покрова, которая устанавливается по доле участия компонентов
в микрокомбинациях с учетом расчлененности контуров
(подвиды II порядка).
Далее каждый почвенный компонент микрокомбинации
характеризуется по совокупности агроэкологических параметров,
перечисленных в главе III.
232
В качестве конкретного примера агроэкологической
классификации земель в таблице 83 представлена таковая для
Среднерусской провинции таежно-лесной зоны.
В соответствии с агроэкологической классификацией земель и
ее цифровыми индексами каждый элементарный ареал агроланд-
шафта получает кодовое выражение, удобное для выполнения
компьютерных операций. Первая часть кода состоит из 9 цифр,
отражающих геоморфологические, литологические условия и
характеристики СПП, а вторая часть кода, заключенная в скобки,
отражает почвенные характеристики каждого компонента
почвенной комбинации. Например:
2.1.1.2.2.2.3.2.1 ( ''-+•' ;л ' ) — пятнистость дерново-слабо-
подзолистых (80 %) и дерново-подзолистых слабосмытых (20 %)
среднесуглинистых среднегумусированных освоенных почв на
покровных суглинках на склоне с крутизной 2° юго-западной
экспозиции на слаборасчлененной равнине;
3.2.1.1.1.1.2.4.2 (—~~ + -4-^~ + Щ^1) - среднеконтрастный
комплекс дерново-среднеподзолистых (50 %),
дерново-подзолистых слабоглееватых (30 %) и дерново-подзолистых глееватых
(20 %) тяжелосуглинистых среднегумусных почв на покровных
тяжелых суглинках на слабодренированной равнине.
Совокупность агроэкологаческих факторов, раскрытая
рассмотренной классификацией в системе ландшафта, далее должна быть
ранжирована с точки зрения их лимитирующего влияния на
возделывание сельскохозяйственных культур и возможностей их
преодоления. С этих позиций они разделяются на четыре группы:
управляемые, регулируемые, ограниченно регулируемые и
нерегулируемые.
К числу управляемых относится обеспеченность почв
элементами минерального питания; регулируемых — реакция среды
(рН), окислительно-восстановительное состояние, содержание
обменного натрия, засоленность, мощность пахотного слоя;
ограниченно регулируемых — неоднородность почвенного покрова,
связанная с микрорельефом, сложение, структурное состояние
почвы, водный режим, тепловой режим, содержание гумуса;
нерегулируемых — гранулометрический и минералогический
состав почв, глубина залегания коренных пород, рельеф, погодные
условия.
По мере усложнения этих факторов уменьшаются
возможности устранения или смягчения их влияния, все более сложными
становятся средства преодоления соответствующих ограничений.
Одновременно усиливается роль адаптационных мер (подбор
сортов, приспособительная агротехника с учетом рельефа,
климата, литологии, организация территории и т.д.) до тех пор, пока
233
ограничения со стороны нерегулируемых природных факторов
становятся непреодолимыми.
В соответствии с характером природных ограничений
пригодности земель для возделывания конкретных культур или
групп культур и характером мероприятий по их преодолению
или адаптации типы земель ранжируются по шести категориям.
I категория. Земли, пригодные для возделывания
сельскохозяйственных культур без особых ограничений, за исключением
управляемых факторов, которые оптимизируются с помощью
удобрений и обычных агротехнических мероприятий. Это
достаточно однородные контуры черноземных, лугово-черноземных,
дерновых, окультуренных дерново-подзолистых и других
благополучных почв.
II категория. Земли, пригодные для возделывания
сельскохозяйственных культур с ограничениями, которые могут быть
преодолены простыми агротехническими, мелиоративными и
противоэрозионными мероприятиями. Они делятся на две
группы.
1. С ограничениями, преодолеваемыми с помощью простых
агротехнических и культуртехнических мероприятий. Это
равнинные ландшафты, не подверженные процессам эрозии и
дефляции. В числе ограничивающих факторов преобладают
регулируемые (повышенная кислотность, повышенное
содержание обменного натрия, умеренная засоленность,
недостаточная мощность горизонта Апах, каменистость, закустарен-
ность). В числе ограниченно регулируемых факторов могут
иметь место умеренная комплексность почвенного покрова,
обусловленная микрорельефом, кратковременное
переувлажнение, пониженное содержание гумуса. Из
нерегулируемых факторов возможно присутствие неконтрастных
комбинаций, обусловленных различной литологией почвообразую-
щих пород.
2. С ограничениями, преодолеваемыми с помощью
агротехнических мелиорации и противоэрозионных (противодеф-
ляционных) агротехнических мероприятий. В данную группу
входят земли, которые помимо ограничений, характерных для
предыдущей группы, отличаются еще и склонностью к
проявлению эрозионных процессов. Они располагаются в
эрозионном рельефе умеренной сложности. Преодоление эрозионных
процессов здесь может достигаться с помощью обработки
почвы поперек склона; щелевания; бороздования; безотвальной
системы обработки почвы с сохранением на поверхности
пожнивных остатков, оставлением соломы; полосного
размещения культур, паров и многолетних трав и других
агротехнических мероприятий при соответствующей противоэрозион-
ной организации территории.
III категория. Земли, пригодные для возделывания сельскохо-
234
зяйственных культур с ограничениями, которые могут быть
преодолены среднезатратными, гидротехническими, химическими,
лесными, комплексными мелиорациями. Они делятся на три
группы.
1. Переувлажненные земли, которые могут быть улучшены
путем осушения с помощью относительно простых дренажных
устройств. Это почвы с наличием глеевых горизонтов в
комплексах с автоморфными почвами.
2. Земли, требующие затратных агротехнических, химических,
комбинированных мелиорации. Это солонцовые и другие почвы
с плотными горизонтами в различных комплексах. Могут быть
улучшены мелиоративными обработками (плантажными,
ярусными и др.), сплошной химической или комбинированной
мелиорацией (гипсование на фоне плантажа и пр.).
3. Земли, интенсивное использование которых возможно
на фоне противоэрозионных гидротехнических и
лесомелиоративных мероприятий при контурной организации территории.
Эти земли расположены в сложных эрозионных ландшафтах
и используются в контурно-мелиоративных системах
земледелия.
IV категория. Земли, мало пригодные для возделывания
сельскохозяйственных культур вследствие неустранимых
ограничений по условиям литологии почвообразующих пород,
рельефа, мелиоративного состояния и весьма ограниченных
возможностей адаптации. Это маломощные почвы с близким
залеганием коренных пород, литогенные почвы на каолиновых
корах выветривания, на третичных морских монтмориллони-
товых глинах и т.д.
V категория. Земли, потенциально пригодные для
возделывания сельскохозяйственных культур после сложных
гидротехнических мелиорации. Это болотные, сильно засоленные,
аридные почвы, использование которых возможно лишь
при создании сложных оросительных или осушительных
систем.
VI категория. Земли, непригодн&е для возделывания
сельскохозяйственных культур из-за неустранимых ограничений и
незначительных возможностей адаптации. Эти земли классифицируются
далее по условиям использования под пастбища, лесохозяйствен-
ные угодья и для других целей.
ФОРМИРОВАНИЕ АГРОЭКОЛОГИЧЁСКИХ ТИПОВ ЗЕМЕЛЬ
Типы земель формируют путем объединения элементарных
ареалов агроландшафта, близких йо условиям возделывания
данной культуры или группы культур со сходными агроэко-
логическими требованиями. Этому предшествует агроэкологи-
235
ческая оценка каждого ЭАА по схеме, представленной в
таблице 84. Результаты этой оценки заносят в память
компьютера.
84. Система агроэкологической оценки ЭАА (общая схема)
№
Индекс ЭАА
Показатели
агроклиматические
геоморфологические
литологи-
ческие
гидрологические
Показатели
СППи
почв
п^п^т-сп,
С-3, 5е
Продолжение
Ограничивши
щи
факте
iu-
В
ры
Категории земель для культур
Пшеница
озимая
Пшеница
яровая
Ячмень
Рожь
озимая
Горох
Картофель
Многолетние
травы
И т. д.
IV
ш-з ш-з
IV
ш-з
IV
II
Примечание. Полное название ЭАА — холмисто-увалистая среднерасчле-
ненная равнина, средняя часть склона крутизной 5е северо-западной
экспозиции, пятнистость дерново-подзолистых слабо- и среднеемьггых
тяжелосуглинистых почв на покровных отложениях.
Агроэкологические параметры культуры сопоставляют с
характеристиками ЭАА. Если требования культуры совпадают с
данными оценки ЭАА, то он попадает в I категорию земель как
не имеющий экологических ограничений, за исключением
управляемых факторов, которые оптимизируются с помощью
удобрений и обычных агромероприятий.
Если при сравнении выявляется несоответствие природной
обстановки требованиям культур по тем или иным факторам,
то ЭАА относят соответственно ко II, III, IV, V или VI
категории земель по пригодности с возрастающими
ограничениями, которые преодолеваются усложняющимися
средствами. В первую очередь выделяют агроэкологические типы
земель для овощных культур, садов, виноградников, затем
формируются типы земель для наиболее требовательных
полевых культур: сахарной свеклы, кукурузы, кормовых
корнеплодов, картофеля, льна и т.д., затем для менее
требовательных культур по возрастающей их устойчивости к
неблагоприятным условиям, далее для сенокосов, пастбищ,
лесохозяйственных угодий.
Разумеется, выделение "свекольных", "картофельных" или
"льняных" типов земель отнюдь не означает ориентации на
бессменное возделывание, тем более что многие культуры можно
236
возвращать на то же поле лишь через определенный, иногда
довольно длительный промежуток времени (например, свеклу и
лен через 3—4 года, подсолнечник через 4—5) вследствие
специфических болезней, вредителей, почвоутомления. Имеется в виду
использование этих земель в специализированных севооборотах
с набором культур, отвечающих требованиям экологии и
совместимости, что будет рассмотрено далее.
Процедура формирования типа земель из элементарных
ареалов агроландшафта учитывает наряду с уровнем интенсификации
производства культуры предотвращение процессов деградации и
загрязнения ландшафта.
Данную работу оформляют в виде карты агроэкологичсских
типов земель с соответствующей экспликацией, пример которой
представлен в таблице 85.
85. Экспликация агроэкологичсских типов земель хозяйства
таежно-лесной зоны
Агроэкологичес-
кие группы земель
Агроэкологические типы
земель
Категории
Возможности
использования
Зональные
Эрозионные
1%
Дерново-подзолистые среднесуглинис-
тые высокоокультурен-
ные почвы на
покровных отложениях на
водораздельной
равнине с уклонами 1-
Т
2. То же —
окультуренные
3. Пятнистости
дерново-слабоподзолистых и
дерново-среднеподзо-
листых супесчаных
освоенных почв,
подстилаемых суглинками с
глубины 1 м на
равнине с уклонами до 2е
1. Пятнистости
дерново-слабоподзолистых и
дерново-среднеподзо-
листых и слабосмытых
среднесуглинистых
освоенных почв на
покровных суглинках на
II—1
П-2
Целесообразно
использовать для
возделывания наиболее
требовательных овощных
культур
Пригодны для
возделывания наиболее
требовательных полевых
культур (корнеплоды,
кукуруза, озимая
пшеница и др.) без особых
ограничений
Целесообразно
использовать для
возделывания
картофеля, озимой
ржи, кормового
люпина на фоне
мероприятий по
окультуриванию
Предпочтительны для
возделывания зерновых
и зернобобовых
культур с соблюдением
простейшей
ПрОТИВОЭрОЗИО] 1НОЙ
агротехники
237
Продолжение
Агроэкологичес-
кие группы земель
Агроэкологические типы
земель
Категории
Возможности
использования
волнистой равнине с
уклонами до 3е
2. Дерново-слабопод- И—2
золистые и срсднепод-
золистые среднесугли-
нистые освоенные
почвы в комплексах со
слабо- и среднесмыты-
ми 20—50 % и слабогле-
еватыми до 10 % на
покровных суглинках на
волнисто-увалистых
равнинах с уклонами
до 5е
3. Дерново-подзолис- III—3
тые суглинистые
средне- и сильносмытые в
комплексе со слабогле-
еватыми и глееватыми
20—30 % на холмисто-
увалистых равнинах с
уклонами до 7е
4. Мозаики дерново- IV
подзолистых среднесуг-
линистых и песчаных
почв слабо- и средне-
смытых на ледниковых
двучленных
отложениях на
волнисто-холмистой равнине
Целесообразно
возделывание зерновых
и зернобобовых
культур в травопольных
севооборотах в системе
противоэрозионных
мероприятий.
Исключается
возделывание
пропашных культур
Возможно
возделывание зерновых,
зернобобовых культур и
многолетних трав в
почвозащитных севооборотах в
системе
контурно-мелиоративного земледелия
Возможно
использование в
качестве сенокосов и
пастбищ
Полугидроморф- 1. Дерново-подзолис-
но-зональные
тые среднссуглинистые
в комплексе со слабо-
глееватыми и
глееватыми до 50 %, в том
числе глееватыми до
10 % на слабодрениро-
ванной равнине
2.
Дерново-подзолистые тяжелосуглинистые
в комплексах с
глееватыми до 30 %, глеевы-
ми до 10 % и слабогле-
еватыми
И—1 Возможно
возделывание яровых
зерновых,
зернобобовых культур и
однолетних и
многолетних трав
III—1 Можно использовать
под сенокосы. Для
более интенсивного
освоения необходимо
осушение
Продолжение
Агроэкологичес-
кие группы земель
Агроэкологические типы
земель
Категории
Возможности
использования
Полугидроморф- Комплексы дерново-
но-эрозионные подзолистых
тяжелосуглинистых,
дерново-подзолистых слабо- и сред-
несмытых с участием
слабоглееватых и гле-
еватых почв до 40 %, в
том числе глееватых до
20 % и намытых до
10 % на морене
(холмистая равнина)
Псигугидроморф-
ные
Дерново-подзолистые
средне- и
тяжелосуглинистые глесватые и глс-
евые на покровных
отложениях пологих
понижений
IV
Ш-1
Возможно
использование как
сенокосов и пастбищ
Используются как
сенокосы. Более
интенсивное
использование
возможно при
осушении
Примечание. Категории агроэкологических типов земель устанавливаются
по характеру природных ограничений пригодности для использования и способу
их преодоления в соответствии с группировкой.
Рассмотренный подход к агроэкологической оценке земель,
наделению агроэкологических групп и типов земель и
проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия может
быть реализован лишь на основе картографических материалов,
отражающих ландшафтную дифференциацию условий, которые
учитываются при формировании систем земледелия. На данном
этапе таким исходным материалом может служить почвенно-
ландшафтная карта масштаба 1:10 000 или 1:25 000 с показом
элементарных ареалов агроландшафта и банком данных
по агроэкологической оценке каждого ЭАА. Легенду такой
карты составляют на базе агроэкологической классификации
земель.
При составлении почвенно-ландшафтной карты используют
топографическую карту масштаба 1:10 000 (реже 1:25 000),
аэрофотоснимки, материалы почвенных крупномасштабных
обследований Росземпроскта, землеустроительные планы, фондовые
материалы (почвенно-мелиоративные, геологические,
гидрологические), материалы дополнительных полевых изысканий.
Вначале на топографической карте с использованием
аэрофотоснимков составляют исходную сетку элементов рельефа,
затем ее насыщают информацией по литологии почвообразу-
ющих пород и почвенным содержанием. При наличии точной
почвенной карты с отображением структуры почвенного по-
239
крова это достигается наложением контуров почвенной карты
на сетку рельефа. Поскольку большинство хозяйств, особенно
в таежно-лесной зоне, такими картами не располагают,
возникает необходимость в проведении дополнительных работ по
уточнению структур почвенного покрова. Корректировку и
расшифровку некоторых контуров проводят по
аэрофотоснимкам, а также в процессе дополнительных полевых изысканий.
Таким образом обеспечивается преемственность ранее
выполненных изыскательских работ и новых требований, что
существенно сокращает затраты на получение требуемой
информации.
На основе почвенно-ландшафтной карты разрабатывают карту
агроэкологических типов земель.
Глава V
ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
И ОПТИМИЗАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ
ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ И АГРОЭКОСИСТЕМ
Для решения задач экологизации земледелия необходимо
представлять закономерности функционирования природных и
создаваемых человеком фитоценозов.
1. Первое различие между естественными и искусственными
экосистемами состоит в разном направлении отбора.
Естественный отбор, отметая неустойчивые, нежизнеспособные
формы организмов и их сообществ, ведет организацию
естественных экосистем к их фундаментальному свойству — к
устойчивости. При недостатке света, тепла, влаги, питательных
элементов выживают те конкурирующие виды или формы,
которые способны пройти жизненный цикл и оставить
потомство. Повышение выживаемости и жизнеспособности не
всегда ведет к увеличению продукции и часто не коррелирует
с тем, что человек называет урожаем.
Агроценозы находятся вне сферы естественного отбора, эти
системы создаются и поддерживаются человеком.
Искусственный отбор направлен прежде всего на повышение урожайности
сельскохозяйственных культур. Часто урожайность сорта не
связана с его устойчивостью.
2. Естественные экосистемы используют единственный
источник энергии — солнце. КПД использования солнечной энергии
мал, однако естественные экосистемы устойчиво существуют на
этом количестве энергии, трансформируя ее в различных
пищевых цепях.
Агроценозы получают наряду с солнечной энергией
дополнительное количество энергии, которое вносит в них человек,
контролируя видовой состав растений, их урожайность,
обеспечивая защиту культивируемых растений от вредителей и
неблагоприятных климатических условий. Доля антропогенной
энергии от всей энергии, аккумулированной в урожае, при
Средних дозах удобрений, без поливов составляет 5—10 % [13].
Все более широкое применение гербицидов, инсектицидов,
удобрений, а также мелиорация почв с каждым годом
повышают энергетические вложения человека в агроценозы.
Энергетические вложения практически всегда сопровождаются ве-
241
щественными, что оказывает влияние на биологический
круговорот в агроценозах.
3. Разнообразие экологического состава фитоценоза
обеспечивает устойчивость продукционного процесса при колебании
погодных условий в различные годы. Угнетение одних растений
приводит к повышению* продуктивности других вследствие
ослабления конкуренции. В результате фитоценоз сохраняет
способность к созданию определенного уровня продукции в разные
годы.
Агроценоз полевых культур — сообщество монодоминантное,
более того — односортовое. Действие неблагоприятных факторов
одинаково отражается на всех растениях агроценоза. Угнетение
роста и развития основной культуры не может быть
компенсировано усиленным ростом других видов растений. В результате
устойчивость продуктивности агроценоза ниже, чем в
естественных экосистемах.
4. Наличие широкого спектра растений с различными
фенологическими ритмами позволяет фитоценозу как целостной
системе осуществлять продукционный процесс в течение всего
вегетационного периода непрерывно, наиболее полно и экономно
расходуя ресурсы тепла, влаги и питательных элементов.
В агроценозах период вегетации культивируемых растений
короче вегетационного сезона. В противоположность естественным
фитоценозам, где виды различного биологического ритма
достигают максимальной биомассы в разное время вегетационного
сезона, в агроценозе рост растений одновременен и
последовательность стадий развития в высокой степени синхронизирована.
Таким образом, время взаимодействия фитокомпонента с
другими компонентами (например, с почвой) намного короче в
агроценозе, что не может не сказаться на интенсивности обменных
процессов в системе в целом.
Разновременность развития растений в природной экосистеме
и одновременность их развития в агроценозе приводят к
различному ритму продукционного процесса. Ритм продукционного
процесса в травяных экосистемах задает ритм деструкционным
процессам, т.е. определяет скорость минерализации
растительных остатков и время ее максимальной и минимальной
интенсивности. В агроценозах ритм деструкционных процессов в
гораздо меньшей степени зависит от ритма продукционного
процесса, так как надземные растительные остатки поступают на
почву на короткий промежуток времени, лишь в конце лета и в
начале осени, а их минерализация осуществляется в основном в
следующем сезоне [153]..
5. Одно из самых существенных различий между
естественными экосистемами и агроценозами заключается в степени
скомпенсированное™ круговорота внутри экосистемы. Круговороты
химических элементов в природных экосистемах близки к ском-
242
пенсированности: приход вещества в цикл за определенный
период в среднем (в климаксовых экосистемах) приблизительно
равен выходу вещества из цикла. Соответственно внутри цикла
приход вещества в каждый блок приблизительно равен выходу
вещества из него. Антропогенное воздействие нарушает ском-
пенсированность биологического круговорота. В агроценозах
часть вещества изымается из экосистемы безвозвратно, что
приводит к отрицательной декомпенсации геохимических циклов.
При массированном внесении удобрений для некоторых
элементов наблюдается декомпенсация, когда величина входа
элементов питания в растения из почвы оказывается меньше величины
поступления элементов питания в почву из разлагающихся
растительных остатков и удобрений. В агроценозах с хозяйственно
полезной продукцией отчуждается 50—60% органического
вещества от его количества, аккумулированного в продукции.
6. Природные экосистемы являются системами авторегулятор-
ными, агроценозы — управляемыми человеком. Для того чтобы
достигнуть своей цели (обеспечить пищу), человек в агроценозе
контролирует или изменяет в значительной степени влияние
природных факторов, а также дает преимущества в росте и
развитии только компонентам, продуцирующим пищу. Главная
задача в данной связи — найти условия повышения урожайности
при минимизации энергетических и вещественных затрат и
повышении почвенного плодородия. Решение этой задачи состоит
в наиболее полном использовании агрофитоценозами природных
ресурсов и создании скомпенсированных циклов химических
элементов в агроценозах. Полнота использования ресурсов
зависит от генетических особенностей сорта, продолжительности
вегетации, неоднородности компонентов в совместных посевах,
создании ярусности посева и т.д. Скомпенсированность циклов
химических элементов зависит от соотношения интенсивности
входных и выходных потоков. Вынос элемента с урожаем и его
поступление с удобрением — это важные, но далеко не
единственные составляющие баланса. Изучение полного баланса
химических элементов, оценка связи различных циклов между собой,
разработка представлений об устойчивости и "запасе прочности"
круговоротов — необходимые условия для создания научных
основ построения скомпенсированных циклов химических
элементов в агроценозах [153].
ЗОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
ПРИРОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ И ИХ АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ
Механизмы функционирования основных почвенно-расти-
тельных систем — лесных, луговых, лесостепных и степных — и
особенности их трансформации в агросистемы не везде
осмысливаются в должной мере при разработке и освоении зональных
243
систем земледелия, хотя именно они изначально определяют
сущность адаптации земледелия к условиям той или иной
природной зоны.
Прежде всего попытаемся уяснить экологическую сущность
растительных формаций,особенно лесных и степных, в
определенной мере привлекая для этого выдвинутую В.В.Пономаревой
[124] концепцию приспособления растительных сообществ к
условиям водно-минерального питания.
Лес. Традиционно связь лесов с влажным климатом
объясняют высокой потребностью древесной растительности в воде.
Между тем болотная растительность еще более влаголюбива, но
не достигает размеров деревьев.
Значит, дело не только в обильном водоснабжении. Согласно
концепции В.В.Пономаревой, в геологическом прошлом, когда
на Земле повсеместно были очень влажные условия,
эволюционным путем образовалась такая жизненная форма растений —
дерево, которая морфологически и функционально
приспособилась к сильному вымыванию из почвы элементов минерального
питания.
За длительный период жизни на Земле (приблизительно
300 млн лет или несколько более) у лесов выработались мощные
и совершенные приспособления к обитанию в
экстраэлювиальных условиях. Главные из них:
1) гигантизм и долговечность лесных растительных формаций,
благодаря чему они прочно удерживают в своей огромной фито-
массе усвоенные из верхнего слоя земной коры запасы
элементов-органогенов и лишь частично возвращают их в почву, где
опад с той или иной скоростью минерализуется и
элементы-органогены вовлекаются в новый биологический цикл;
2) широкое распространение в лесах (не только во влажных
тропических, но и в тайге) вечнозеленых жизненных форм
растений, которые не сбрасывают листву или хвою всю сразу и тем
самым в большой степени предохраняют от вымывания
заключенные в них элементы-органогены;
3) наличие в лесах, особенно таежных, лесной подстилки —
основного источника их минерального питания;
4) поверхностное распределение в почве корневой системы в
большинстве типов лесов, особенно таежных, влажнотропичес-
ких и сходных с ними. В этом выражается приспособленность
растений к питанию зольными элементами и азотом,
поступающими на поверхность почвы с мертвым опадом. Собственно
почвенное, а не подстилочное питание выражено лишь у лесов
экстремного типа, например у дубрав лесостепи с сильно
развитым травяным покровом на серых и темно-серых почвах;
5) олиготрофность многих лесных растений, которая служит
отличным приспособлением к медленному разложению лесного
244
опада и медленному высвобождению из него питательных
элементов;
6) связь лесов с горно-склоновыми формами рельефа,
способность многих древесных пород буквально "цепляться" за почти
голые, почти отвесные скалы, где нет запасов питания и воды.
Такие деревья-"скалолазы" довольствуются тем, что ими
накоплено в своей фитомассе, и медленно продолжают пополнять эти
запасы, добывая элементы-органогены из разрушаемых скальных
пород. Леса возникли значительно раньше травяных сообществ.
Поскольку накопление элементов-органогенов происходит в
основном не в минеральной части почвы, а в живом веществе
леса и мертвом опаде, то почвообразование под лесами в
большинстве случаев не имеет ярко выраженного аккумулятивного
характера.
Почвенно-аккумулятивный процесс под таежными лесами,
особенно в северной тайге, выражен, как правило, в
приповерхностном слое почвы или даже только в лесной подстилке.
В южной тайге благодаря усилению дернового процесса слой
аккумуляции гумуса увеличивается. В целом, однако, таежные
леса не образуют плодородных почв для полевых культур. Это же
относится и к послелесным почвам влажного тропического и
субтропического климатов,которые используются в основном
под многолетние насаждения — деревья и кустарники:
цитрусовые, кофейное дерево и какао, чай, виноград и т.п. Для зерновых
однолетних культур влажнотропические и субтропические почвы
почти непригодны.
Луг. Луга связаны с иными условиями водно-минерального
питания, чем леса. Суходольные луга в лесной зоне все
вторичны, т.е. появляются после вырубки лесов, и недолговечны: при
отсутствии ухода за ними быстро зарастают кустарником или
лесом. Коренные же долговременные луга существуют в особых
экологических условиях, когда обильное увлажнение сочетается
не с выносом, а наоборот, с приносом водой элементов питания
из посторонних по отношению к данному биотопу источников.
В соответствии с этим известны следующие типы местообитаний
лугов:
пойменные луга, получающие обильное водно-минеральное
питание от разливов рек;
приморские и островные луга в океане и морях Северного
полушария, испытывающие удобрительное влияние сильной
морской импульверизации солей;
высокогорные луга, испытывающие влияние морской
импульверизации солей на горных склонах, обращенных к океанам и
морям, и подпитываемые снеговыми и ручьевыми водами,
несущими богатый горный наилок;
луга, формирующиеся в условиях близкого залегания почвен-
но-грунтовых вод.
245
Если леса существуют в условиях постоянного возможного
уноса водой элементов минерального питания и морфологически
и функционально приспособлены к этим условиям, то луга
складываются в противоположных экологических условиях, когда
вода приносит растениям элементы минерального питания. По
этой причине корни луговых растений не идут в почву на
большую глубину, а сосредоточиваются главным образом в верхнем
слое почвы мощностью 15—25 см. Поверхностное поступление
на почву элементов минерального питания и приповерхностная
корневая система луговой растительности имеют следствием
формирование неглубокого гумусового горизонта дерновых почв
(порядка 20—30 см).
Лесостепь. Этот комплекс растительности изучают не
менее сотни лет, но до сих пор нет единого мнения, по каким
причинам эта природная зона имеет неоднородный растительный
покров, состоящий из обособленных участков леса и степи, и
каковы между ними взаимоотношения: меняются ли они во
времени или один тип растительности постепенно вытесняет другой.
Концепция В.В.Пономаревой объясняет двойственную
растительную природу лесостепи следующим образом. В отличие от лесной
зоны, где атмосферных осадков так много, что
экстраэлювиальные условия выражены на всех элементах рельефа, исключая
болота и поймы рек, в лесостепи осадков меньше, а испаряемость
больше, и повышенно элювиальные условия сохраняются здесь
лишь на определенных, хорошо дренируемых формах рельефа —
высоких правобережьях рек, склонах балок и других эрозионных
формах рельефа. Именно эти несколько более элювиальные
местообитания и заняты в лесостепи дубравами. Малейший сдвиг в
сторону усиления или ослабления элювиальных условий делает
данное местообитание более соответствующим экологии то
северного соседа — леса, то южного — степи.
Степь. В экологическом отношении степная растительность
кардинально отличается от луговой, хотя та и другая состоят в
основном из травянистых многолетних растений. На
местообитания степной растительности элементы минерального питания не
приносятся и не уносятся водой. Здесь испаряемость превышает
осадки. В этих условиях выработалась способность растений к
автономному, собственно почвенному питанию и использованию
влаги с большей глубины. Развивая мощную корневую систему,
растения формируют в зоне распределения корней богатейшую
"кладовую" питательных элементов. Именно тогда, когда в почву
не поступают питательные элементы извне, т.е. когда травяная
растительность должна быть "застрахованной" от всяких
случайностей, — именно тогда сама растительность создает в профиле
чернозема огромнейшие запасы элементов плодородия, как бы
рассчитанные на бесперебойное снабжение многих поколений
степных растений. Это уже совершенно другой механизм при-
246
способления к условиям обитания в отличие от лесных и
луговых экосистем. Корни степных растений в поисках
минерального питания и воды очень глубоко уходят в почву и густо ее
пронизывают, недаром корневая масса во много раз превышает
надземную. В зоне работы корней образуется очень мощный
гумусовый горизонт, специфические особенности которого
обусловлены накоплением устойчивых к разложению и растворению
в воде сложных органо-минеральных соединений, органический
компонент которых состоит в основном из гуминовых кислот.
Черноземный процесс нельзя отождествлять с луговым (хотя
их относят к дерновому типу почвообразования), так как они
качественно различны во многих отношениях: по условиям
водно-минерального питания растений, типу формирующей эти
почвы растительности, запасам, вертикальному распределению,
качественному составу и формам связи почвенного
органического вещества с минеральными компонентами почвы. Созданные в
природных условиях травянистыми степными растениями
черноземы в наибольшей степени пригодны для культуры однолетних
зерновых растений.
Таким образом, вовлекая в активный сельскохозяйственный
оборот почвы, сформировавшиеся под различными
растительными формациями в разных зонах, человек имеет дело с
совершенно различными объектами в качестве основного средства
производства. Если при использовании черноземов главная задача
земледельца заключается в поддержании и охране их
потенциального плодородия, то при освоении подзолистых почв
возникает проблема их окультуривания —достаточно длительного
процесса, сопряженного с известными затратами. Однако это еще не
все. Земледелец должен отчетливо представлять, что создание
окультуренной дерново-подзолистой почвы — это отнюдь не
необратимый процесс. Присущие таежно-лесной зоне элювиально-
иллювиальные процессы, проявляющиеся выносом подвижных
форм гумуса, железа, кальция, а также гумусово-глинистого
суспензионного вещества, в разной степени продолжаются в
окультуренных почвах. Сфера элювиирования — пахотный слой, ил-
лювиирования — подпахотный слой и толща почвы до глубины
1 м и более. Аккумулятивные процессы и соответствующие им
свойства в этой связи не могут стать устойчивыми и
воспроизводиться без постоянного направленного воздействия, как это
происходит в дерновых и дерново-карбонатных почвах при наличии
достаточного количества кальция в почве или его избытке.
В пахотных дерново-подзолистых почвах, выпавших из
сельскохозяйственного использования, в связи с прекращением
антропогенного воздействия восстанавливается подзолистый
процесс почвообразования, развивается лесная растительность. В
дерново-подзолистой почве молодого перелога уже через 10—
15 лет наблюдаются признаки дифференциации пахотного слоя
247
на подгоризонты Ai и А1А2, резко ухудшающие его свойства. По
некоторым данным [5] за этот период происходит снижение рН
на единицу, уменьшение содержания обменных оснований в 2—
3 раза, двукратное повышение гидролитической кислотности.
Это значит, что снижение интенсивности земледелия в
периоды различных общественных катаклизмов, связанное с
сокращением применения удобрений, прекращением известкования,
сидерации и т.п., сопровождается не только снижением
урожайности, но и деградацией почв. Восстановление их потребует в
дальнейшем дополнительных усилий. В этом еще одно
существенное отличие таежно-лесных почв от степных.
Вовлечение земель в активный сельскохозяйственный оборот
приводит к существенному изменению ландшафтов, в
особенности почвенного покрова и гидрологической обстановки.
Степень этого изменения зависит от распаханности территории,
характера ее освоения, природной зоны, особенностей ландшафтов
и почв.
Сведение леса существенно изменяет микроклимат
территории. В летний период температура воздуха на вырубке
значительно выше,чем в лесу, разница может составлять 5—10 °С и более.
В зимнее время на безлесных участках почва промерзает на
большую глубину, чем в лесу. Относительная влажность воздуха
в лесу 60—95 %, на вырубке — 30—80 %. Полог леса задерживает
значительное количество атмосферных осадков и тем самым
сокращает их поступление в почву. Лес ослабляет силу ветра и
препятствует сдуванию снега с лесопокрытых площадей. Лесная
подстилка предохраняет поверхность почвы от потери влаги при
физическом испарении.
Чем выше распаханность территории, тем сильнее она
сказывается на гидрологической обстановке. Сведение леса усиливает
поверхностный сток. Распределение влаги как во времени, так и
в пространстве становится более контрастным. Если под лесом
почва в сухой период иссушается до влажности разрыва
капилляров на глубину 200—250 см, то на пашне иссушению
подвергается слой 50—60 см, но верхние горизонты иссушаются
значительно сильнее, чем в лесу.
Сведение лесов и усиление в связи с этим поверхностного
стока приводят к более резкому перераспределению влаги и
созданию контрастности в условиях увлажнения на повышенных
лучше дренированных и равнинных слабодренированных
элементах рельефа. Это сказывается как на развитии почвенного
покрова и его отдельных структур, так и самих почв.
На самых высоких позициях усиление поверхностного стока
приводит к развитию эрозионных процессов и формированию
эрозионного типа структур почвенного покрова, т.е. комбинаций
в разной степени смытых и намытых серых лесных, дерново-
подзолистых почв. На более низких элементах рельефа, наобо-
248
рот, усиливается поступление влаги в грунтовую толщу, что
обусловливает развитие глее-элювиальных и глеевых процессов и
формирование комбинаций в разной степени оглеенных почв.
На пониженных слабосточных территориях переувлажнение
почв усиливается как за счет притока поверхностных, так и за
счет увеличения объема грунтовых вод, что обусловливает
расширение площадей поверхностно- и грунтово-оглеенных почв.
Большое поступление влаги в грунтовую толщу на пахотных
землях приводит к усилению и более глубокому проявлению
элювиальных процессов. В почвах склонов глеевый процесс
ослабляется или исчезает.
В результате массового вовлечения в активный
сельскохозяйственный оборот земель лесостепной зоны развивается комплекс
процессов, известный под названием "остепнение". Он
существенно изменяет сложившиеся в природе ландшафтно-геохими-
ческие связи.
Прежде всего в результате сведения лесов, разрушения
дернового горизонта вследствие распашки или пастбищной дигрессии,
ухудшения структурного состояния почвы возрастает
поверхностный сток и уменьшается внутрипочвенный. Это приводит к
водной эрозии и повышенному иссушению почвенного профиля,
чему способствует также усиление испарения с поверхности
распаханных почв. Данные процессы усиливаются вследствие сноса
снега с полей, более глубокого промерзания почвы, медленного
оттаивания и скатывания талых вод по водонепроницаемым
мерзлым слоям почвы, что особенно остро проявляется с усилением
мерзлоты.
Наиболее значительным изменениям в результате
сельскохозяйственного использования подвергаются ландшафты
гидрографической сети. Стихийно складывающиеся агроландшафты на
этих территориях претерпевают дальнейшее усложнение рельефа,
превращение балочных водосборов в овражно-балочные,
разрушение почвообразующих пород растущими оврагами, вынос из
них песка, глины, известняка в поймы и русла рек. При этом в
поймах формируется своеобразный микрорельеф в виде конусов
выноса, в результате чего происходит переувлажнение и
заболачивание пойменных земель. На склонах и по дну балок
образуется густая сеть оврагов. Снижается уровень грунтовых вод,
мелеют реки, заиливаются родники и ручьи.
Протяженность гидрографической сети в результате роста
оврагов нередко увеличивается в 2—3 раза и более, а плотность
оврагов достигает 100—200 шт. на 1 км2. Это приводит к
дроблению крупных земельных массивов на множество мелких
участков весьма сложной конфигурации [165].
Остепнение территории, способствуя иссушению черноземов,
сказывается также на гидрологической и геохимической
обстановке сопряженных аккумулятивных ландшафтов, что выражает-
249
ся в смене болотного почвообразования лугово-болотным или
луговым, развитии осолонцевания, засоления.
Иссушение почвенного профиля обусловливает развитие
процессов окисления, снижения содержания гумуса.
Если антропогенное давление на лесостепные ландшафты
совпадает с естественными трендами соответствующего изменения
климата,то процесс обсыхания территории усиливается
настолько, что природная обстановка в некоторых аспектах сдвигается в
южном направлении на подзону и более.
В степной зоне, еще более подвергшейся сплошному
освоению, этот процесс проявляется уже в масштабах опустынивания,
которое усиливается процессами дефляции. Аридизация
ландшафтов особенно заметно проявляется в изменении гидрологии
внелесных территорий: пересыхании малых рек, сокращении
площади озер, увеличении минерализации воды в них,
углублении уровня подземных вод и повышении их солености.
Аридизация нарастает не только в южном направлении, но и в
восточном по мере усиления континентальное™ климата и проявления
сезонной мерзлоты,препятствующей влагозарядке почвы.
Такого рода эффект антропогенного воздействия на
лесостепные и степные ландшафты нередко выливается в немыслимые по
своим масштабам пыльные бури, каковых было немало в
истории земледелия. Многочисленные ошибки даже последнего
столетия не вырабатывали иммунитета у аграрников последующих
поколений, хотя накануне XX в. В.В.Докучаев [34] основательно
и разносторонне показал, что обстановка, создающаяся в степи
после массовой сплошной распашки земель, даже при
неизменных параметрах макроклимата неминуемо приводит к усилению
и обострению почвенных и атмосферных засух, понижению
уровня грунтовых вод, оскудению источников, развитию
дефляции.
Все это не послужило уроком последующим поколениям,
забросившим на северо-западе России миллионы гектаров земель,
которые вернулись в "первобытное" состояние, взамен поднятой
целины на востоке страны со всеми издержками форсированного
ее освоения. Рассмотренные ранее негативные стороны
сплошной распашки лучшей части земель усугубились вовлечением в
сельскохозяйственный оборот маргинальных земель сложных
эрозионных ландшафтов, всевозможных литогенных,
засоленных, солонцовых и других неблагополучных почв. В то же время
превосходные лесостепные черноземы, особенно в Зауралье и
Сибири, или уникальные почвы ополий в том же Нечерноземье
продолжают использоваться с поразительно низкой
эффективностью. Давно назрела необходимость переоценки
землепользования, особенно в восточных районах страны, инвентаризации и
трансформации угодий. Теперь это должно обеспечиваться снизу
в процессе формирования иных земельных отношений при заин-
250
тересованности землепользователей и землевладельцев и
активной государственной поддержке. Научные основы адаптивно-
ландшафтного земледелия и землеустройства, формирования
оптимальных агроландшафтов послужат тому необходимой научной
предпосылкой.
ПРИНЦИПЫ ОПТИМИЗАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ
Основные положения создания агроландшафтов
сформулированы еще В.В.Докучаевым, определившим главные принципы
адаптивного природопользования и обосновавшим комплекс
агро-щцромелиоративных мероприятий по оптимизации
лесостепных ландшафтов.
Этот комплекс включает:
"регулирование рек для уменьшения их заиления и
обмеления, предотвращения катастрофических паводков, надолго
затапливающих плодородные пойменные земли";
"регулирование оврагов и балок с целью прекращения
дальнейшего размывания их дна и берегов, превращение их в луга";
"регулирование водного хозяйства в открытых системах, на
водораздельных пространствах", обеспечивающее эффективное
использование снеговых и дождевых вод на полях, задержание их
в прудах и водохранилищах для уменьшения половодий и
орошения; использование полезащитных и мелиоративных
лесонасаждений для защиты водоемов, закрепления оврагов, песчаных
массивов, предотвращения водной и ветровой эрозии почв;
использование подземных вод для обводнения и орошения;
"выработку норм, определяющих относительные площади
пашни, лугов, леса и вод";
"определение приемов обработки почвы, наиболее
благоприятных для наилучшего использования влаги, и большее
приспособление сортов культурных растений к местным как
почвенным, так и климатическим условиям".
Таким образом, В.В.Докучаев создал прецедент целостного
восприятия природы, такого подхода к регулированию
природных процессов, который обеспечивал системный эффект и лишь
спустя длительное время оформился в теорию систем.
Комплекс В.ВДокучаева был в значительной мере реализован
созданной им в 1892 г. Особой экспедицией. Главное ее
достижение заключается в том, что в Каменной степи (ныне Талов-
ский район Воронежской области) была создана поныне
действующая модель агроландшафта, оптимизированного по условиям
распределения стока, регулирования гидрологического режи-
ма,микроклимата, предотвращения эрозионных процессов.
Важнейшим мероприятием этого комплекса было создание
защитных лесонасаждений. Примечательно, что экспедиция
ориентировалась на занятие лесонасаждениями около 15—18 % пло-
251
щади земель. С современных позиций эта доля представляется
слишком большим отчуждением, учитывая, что в соответствии с
многочисленными результатами исследований и существующими
рекомендациями удовлетворительная защита полей от ветров
достигается лесополосами значительно меньшей ширины, чем в
опытах В.В.Докучаева. Узкие полезащитные полосы могут
занимать на равнинах 2,5—4 %, а при пересеченном рельефе — до
5—8 % пашни. Однако с точки зрения создания оптимального
агроландшафта, включающего помимо полезащитных полос
приовражные и балочные насаждения, посадки вокруг прудов, водо-
емов,на пастбищах, вдоль дорог и т.д., лесная часть может
достигать, как полагает Е.С.Павловский [118], тех самых 15—20%
территории, особенно если речь идет о более высоком уровне
интенсификации земледелия с удвоенной или утроенной
продуктивностью.
Именно с позиций конструирования агроландшафтов должно
быть перестроено современное лесоразведение.
В отличие от утилитарного подхода к полезащитному
лесоразведению в основном с точки зрения защиты агроценозов от
неблагоприятных природных факторов агроландшафтная
ориентация предполагает создание устойчивой агроэкологической
обстановки: повышение обводненности территории за счет
сокращения поверхностного стока и усиления внутрипочвенного,
снижение интенсивности эрозионных процессов, ослабление силы
ветра, равномерное снегозадержание, повышение относительной
влажности воздуха, защиту орошаемых земель от заболачивания,
резервации для птиц, зверей, энтомофагов, создание
благоприятных условий для сельскохозяйственных животных (зеленые
зонты), озеленение производственных и социально-бытовых
объектов, облесение водоемов.
При ландшафтном подходе обязателен бассейновый принцип
размещения защитных лесных насаждений на
сельскохозяйственных угодьях, который должен выдерживаться при любых
формах хозяйствования. В процессе разработки оптимальных
соотношений угодий и организации природоохранных
мероприятий по водосборам с непременным условием одновременного
охвата всего бассейна каждой малой реки необходимо:
определить в бассейне малой реки общую численность,
параметры и формы балочных водосборов;
отнести каждый водосбор к определенному классу
подверженности эрозионным процессам (очень слабая, слабая, средняя,
сильная, очень сильная);
разделить площади балочных водосборов на две разные по
рельефу и интенсивности использования части: пахотную приво-
дораздельно-присетевую с размещением лесных полос и
гидрографическую (водоохранную зону малых рек), включающую в
себя овражно-балочные системы, коренные берега речных
252
долин, поймы и русловые берега. На этих наиболее сложных по
рельефу площадях необходимо разместить в определенных
соотношениях различные виды защитных лесных насаждений разной
функциональной значимости в сочетании с лугомелиорацией и
гидротехническими сооружениями;
установить на присетевых склонах численность и параметры
ложбин и лощин, так как они определяют возможности создания
верхних ложбинно-балочных прудов, водная поверхность которых
может быть больше зеркала малой реки. Это может обеспечить на
10—20 % зарегулирование стока, улучшение общего
гидрологического режима, предотвращение загрязнения водоисточников.
По данным Н.П.Калиниченко [58], для центральной
лесостепи Среднерусской возвышенности оптимальная лесистость
балочных, коренных и русловых берегов должна составлять 40 %, а
пойм — 6—8 %. Облесенность водоохранной зоны по
отношению к общему водосбору составляет 7,3 %, из них за счет
балочных насаждений — 6 %, насаждений на коренных берегах —
0,6—1,4, прирусловых полос — 0,45, истоковых и руслово-бере-
говых насаждений — 0,06—0,1 %. С учетом 2,2 %, приходящихся
на стокорегулирующие лесные полосы, 1,9 — на прибалочные,
0,36 — на приречные, 0,1 % — на приовражные, общая
облесенность водосборов в центральной лесостепи составляет 12 %.
Наряду с лесными насаждениями в зоне преимущественного
проявления эрозии важная роль принадлежит многолетним
травам, скрепляющим почву и кольматирующим твердые наносы. В
водоохранных зонах малых рек их долевое участие составляет: на
овражно-балочных системах и коренных берегах речных долин —
60 %, поймах — 80 %, что по отношению к общей площади
водосбора в центральной лесостепи составляет 11—12 %.
В системе стокорегулирующих лесных полос на пахотных
склонах формируются различные варианты
контурно-мелиоративного земледелия. Один из них, предложенный для
Центрально-Черноземной зоны [103], включает:
систему двух-, трехрядных водорегулирующих лесных полос,
усиленных валами-канавами. Ширина междурядий 3 м,
размещение деревьев в ряду через 1 м. Глубина канав 1,5 м, ширина 1,
высота валов 0,7—0,8 м;
земляные гидротехнические сооружения самостоятельного
действия, например напашные валы-террасы. Высота их 0,4—
0,5 м. Заложение откосов 1:10...1:12. Оба откоса обрабатывают и
засевают сельскохозяйственными культурами.
Отвод и безопасный сброс избыточного стока может
осуществляться по естественным хорошо задернованным ложбинам и
лощинам, искусственно залуженным водотокам на пологие
задернованные склоны балок, в естественные лесные насаждения,
в приовражные и прибалочные лесные полосы.
С позиций конструирования оптимальных агроландшафтов
253
меняются представления о сущности мелиорации. Если
традиционно мелиорацию трактовали в лучшем случае как систему
мероприятий по улучшению среды для возделывания
сельскохозяйственных культур путем изменения водного режима почв
(осушительные и оросительные мелиорации), их физико-химических
свойств (химические мелиорации), условий поверхностного
стока (агролесомелиорации) и т.д., то на современном этапе,
когда мелиоративному воздействию подвергаются огромные
районы, данное понятие наполнилось новым содержанием.
Мелиорация — это проектируемое изменение естественных и
социальных функций ландшафтов для оптимизации условий жизни
населения в регионе, рационального использования его ресурсов,
наиболее интенсивное средство управления функционированием
агроландшафтов, увеличения их природно-ресурсного
потенциала, повышения устойчивости, надежности, эстетичности [168].
Естественно, для реализации такого подхода требуется
качественно более высокий уровень изучения
естественно-исторических и социально-экономических условий того или иного
региона, позволяющий прогнозировать изменение природных
процессов под воздействием комплекса осушительных, оросительных и
других мелиоративных мероприятий.
При формировании агроландшафтов должны обеспечиваться
устойчивость, надежность и резервирование надежности.
Устойчивость агроландшафта — это способность сохранять структуру и
свойства, выполняя определенные функции в условиях
антропогенных воздействий (ГОСТ 17.8.1.01—80). С появлением в
ландшафтах технических элементов возникает проблема надежности
ландшафтно-тсхнических систем. Устойчивость, таким образом,
является слагаемым надежности — особого свойства ландшафт-
но-технических систем, характеризующего способность
обеспечивать нормальное их функционирование в течение прогнозного
периода при сохранении проектных параметров в заданных
пределах [168]. К ее изучению приложимы понятия и методы теории
надежности, анализирующей возникновение отказов в
технических системах. Надежность измеряется величиной воздействия,
способного 'вызвать отказ — частичную или полную потерю
прежних структурно-функциональных качеств вследствие
временных отрицательных воздействий (эрозия, оползни, вторичное
засоление, заболачивание и т.д.).
Одним из важнейших в теории надежности является понятие
резервирования. Оно обеспечивает безотказную работу системы
и способность ликвидировать отказы до такой степени, что они
не влияют на ее общее состояние и режим функционирования.
Надежность системы повышается введением избыточности как
дополнительного ресурса или возможностей, минимально
необходимых для выполнения заданных функций. Это проявляется в
избыточности структурных элементов и функций и в перераспре-
254
делении функций. С отказом одного или нескольких элементов
их функции могут выполняться оставшимися, но работающими с
большей интенсивностью [168].
На этих принципах должны строиться оросительные,
осушительные, противоэрозионные, противодефляционные и другие
агросистемы. Например, при формировании противодсфляцион-
ного комплекса первый барьер ветровой эрозии создается
оставлением на поверхности почвы пожнивных остатков при
минимальной или плоскорезной системе обработки почвы. Однако в
отдельные годы урожайность может оказаться слишком низкой,
чтобы обеспечить достаточное для защиты почвы количество
пожнивных остатков. Поэтому следующий шаг в сторону
усиления защиты — оставление на поверхности всей нетоварной
массы урожая. Следующий барьер в лесостепной зоне и в
умеренно засушливой степи — система лесных полос, в степной
зоне, особенно на легких по гранулометрическому составу
почвах, — полосное размещение зерновых культур и многолетних
трав, создание кустарниковых кулис. Чем сложнее условия, тем
больше должен быть запас прочности, создаваемый средствами
системы земледелия. В районах проявления водной эрозии про-
тивоэрозионный комплекс еще более усложняется по мерс
усложнения ландшафтов вплоть до контурно-мелиоративной
системы земледелия, насыщенной гидротехническими,
лесомелиоративными и другими мероприятиями при контурной
организации территории.
П.Г.Шищенко [168] предложена методика определения
потенциала устойчивости ландшафта в условиях проявления водной и
ветровой эрозии почвы. Она сводится к вычислению
вероятности проявления дестабилизирующих процессов в выделе, где
пересекается воздействие учитываемых факторов (залесенность,
залуженность, распаханность, средний угол наклона поверхнос-
ти,сумма осадков в эрозионно опасный период, число дней с
ветром скоростью более 15 м/с и др.).
Для проектирования оптимальных агроландшафтов весьма
важно развитие предложенного Г.И.Швебсом с соавторами [167]
методического подхода к выделению различных типов
ландшафтных структур (позиционно-динамической, парагенетичес-
кой, бассейновой наряду с генетико-морфологической) и
составлению их карт.
При формировании хозяйств и отдельных производственно-
хозяйственных структур следует максимально учитывать
целостность природно-территориальных комплексов разного ранга —
от фаций и ландшафтных полос на уровне мелких землевладений
и производственных подразделений до местностей и урочищ на
уровне крупных хозяйственных единиц. При этом критерием
оптимизации продуктивности помимо прибыли должна быть
экологическая устойчивость агросистем.
255
Главным инструментом формирования агроландшафта
является адаптивно-ландшафтная система земледелия, каждый элемент
которой несет соответствующую нагрузку в данном отношении.
Роль их должна быть оценена с точки зрения экологизации
производства. Те из них, которые приближают агроландшафты
по устойчивости к природным и способствуют повышению
продуктивности, заслуживают особого внимания. В числе таких
приемов в первую очередь следует отметить мульчирование
поверхности почвы растительными остатками. Этот прием в какой-то
мере компенсирует экологическую роль лесной подстилки и
степного войлока. Значение его особенно велико для
предотвращения дефляции, избыточного стока воды, эрозии, чрезмерного
испарения влаги, регулирования температурного режима почвы,
подавления сорных растений.
Растительная мульча из пожнивных остатков, соломы и т.п.
уменьшает разрушение верхнего слоя почвы под влиянием
ударов дождевых капель, ветра, размыва, предотвращает заиление
пор, образование корки, благодаря чему увеличивается
водопроницаемость почвы и уменьшается поверхностный сток.
Мульчирование растительными остатками в условиях
умеренного климата создает благоприятные условия для развития
дождевых червей, поскольку обеспечивает их легкодоступной
пищей, защищает от избыточного иссушения, низких температур
почвы. Благодаря этому они быстро размножаются и в течение
более длительного времени остаются деятельными в почве.
АГРОФИТОЦЕНОТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ АДАПТАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Агрофитоценоз — совокупность культурных и сорных
растений в пределах экологически однородного участка по условиям
возделывания культуры или группы культур с близкими агроэко-
логическими требованиями. Сложившаяся недавно наука — аг-
рофитоценология — изучает процессы, происходящие в посеве
как сообществе, рассматривая культурные растения как
популяции особого типа — агропопуляции. Агрофитоценология
выявляет характер отношений между растениями одной агропопуляции
и разных агропопуляции, культурными и сорными, изыскивает
способы повышения адаптивного потенциала
сельскохозяйственных растений исходя из приуроченности их к определенным
условиям возделывания. Для оптимизации агроценоза и
снижения его энергетической емкости целесообразно вернуть агросо-
обществу часть утраченных им свойств естественной
растительности.
В агрофитоценозах наблюдаются практически те же формы
взаимоотношений между растениями, что и в естественных
сообществах, в особенности внутривидовая конкуренция, межвидовая
конкуренция и аллелопатия.
256
Конкуренция между растениями возникает в тех случаях,
когда каких-либо ресурсов, необходимых для нормальной их
жизнедеятельности, не хватает для удовлетворения потребностей
всех особей, входящих в состав фитоценоза. Основные факторы,
за которые ведется конкуренция, — вода, элементы
минерального питания и свет.
Аллелопатия — взаимодействие за счет прижизненных
выделений или продуктов распада отмерших растений. В отличие от
естественных сообществ, где этц отношения складываются
спонтанно, в агрофитоценозах они в большой мере регулируются
человеком. При этом задача их экологической оптимизации
решается как на уровне отдельного сельскохозяйственного
растения, так и на уровне агропопуляции и агрофитоценоза.
В первом случае она заключается в обеспечении растения
необходимым комплексом полезных признаков, которые
повышают его устойчивость к неблагоприятным условиям,
обеспечивают конкурентную способность в отношении подавления
сорняков и позволяют давать достаточную продуктивность. Подбор
видов растений применительно к различным природным
условиям в соответствии с их адаптивным потенциалом дополняется
возможностями селекции. Одностороннее воздействие на
почвенную среду монодоминантных агрофитоценозов в
значительной мере снимается чередованием культур.
На уровне агропопуляции взаимодействия растений друг с
другом и с сорняками можно регулировать нормой высева семян
и геометрией посева (количество растений в рядке, ширина
междурядий, ориентированность рядков по отношению к
странам света). Если почва не засорена семенами сорняков, то норму
высева можно в значительной мере снизить. Если же есть угроза
массового развития сорняков, то норму высева обычно
повышают, чтобы за счет густоты всходов ослабить популяции сорных
растений. Растения должны конкурировать настолько, чтобы
препятствовать массовому развитию сорняков, но не настолько,
чтобы их плотность вела к взаимоугнетению и общему
снижению урожая. При этом следует учитывать издержки, связанные с
расходом семенного материала.
Определенные возможности оптимизации агрофитоценозов
связываются с повышением их гетерогенности за счет высева
смеси сортов. Выведение взаимодополняющих сортов —
достаточно сложная задача селекции. При их применении
урожайность возрастает благодаря дифференциации ниш и более
полному использованию почвенных ресурсов и света.
На путях поиска возможностей приближения агроценозов к
естественным экосистемам все более популярной в агроэкологи-
ческой литературе становится поликультура, т.е. смешанные
посевы сельскохозяйственных культур. Пока что трудно оценить
перспективы развития этого направления, однако, судя по имею-
257
щсмуся опыту, роль его в определенных условиях может
значительно возрасти.
Смешанные посевы используют в различных районах земного
шара. Их разнообразие возрастает в тропических странах. В
зонах с умеренным климатом чаще всего практикуются
совместные посевы бобовых и злаков (кукуруза с соей, фасолью,
люпином желтым, гороха с ячменем, овса с викой, копеечником). Как
компоненты смешанных посевов используют рапс и
подсолнечник (с кукурузой, сорго). Реже применяют смешанные посевы
только из злаков, что не обеспечивает дополнительной азотфик-
сации, но повышает потенциал посева за счет дифференциации
ниш. Нередко практикуют кормосмеси из однолетних культур,
включающих по 3—4 компонента (обычно злак, бобовое и
крестоцветное).
При подборе сортов сельскохозяйственных культур и выборе
направлений селекции не должно быть односторонней
ориентации на уровень интенсивности. Чрезмерное увлечение
интенсивными сортами, тем более не подкрепленное
производственно-ресурсным потенциалом, ведет к снижению эффективности
производства. В то же время модная ориентация на перевод посевов
на так называемое "самообслуживание" с использованием
адаптивных возможностей растений при невысоких затратах на деле
может обернуться возвратом к традиционной технологии по
принципу "посеял — убрал". Очевидно, на лучших землях в
наиболее благоприятных условиях, на мелиоративных фонах
следует возделывать интенсивные сорта с высоким генетическим
потенциалом продуктивности, способные реагировать на
интенсивные технологии. В сложных почвенно-климатических и
геоморфологических условиях нужно выращивать более пластичные
сорта с высоким адаптивным потенциалом, способные Давать
удовлетворительные урожаи в широком диапазоне природных
факторов.
Перспективы экологизации агрофитоценозов в значительной
мере связаны с развитием представлений о системных связях
культурных растений с сорными видами, насекомыми, микро- и
мезонаселением почвы.
АГРОКЛИМАТИЧЕСКАЯ АДАПТАЦИЯ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Земледельческая территория России характеризуется в сред-
не*м значительно более низким биоклиматическим потенциалом
по сравнению с западноевропейскими странами и большим
разнообразием неблагоприятного проявления агроклиматических
факторов. К северу и к югу нарастает подверженность растений
температурным стрессам, но в северном направлении
устойчивость земледелия снижается в меньшей степени, и потенциал
продуктивности растениеводства на севере земледельческой зоны
258
намного выше, чем на юге. Поэтому вектор инвестиций должен
повернуться в сторону "осевернения" земледелия. Этот процесс
будет связан с адаптацией его к недостатку тепла и особенностям
северных ландшафтов, обусловленным низкими температурами.
Не лишне подчеркнуть, что современное северное земледелие,
приемы которого заимствованы из центральных и западных
районов, оставляет желать лучшего в этом отношении. Имеются
определенные возможности корректировки технологий
возделывания сельскохозяйственных культур по условиям теплового
режима.
Одна из причин, снижающих продуктивность растений при
пониженных температурах, — подавление процессов роста в
результате понижения поглотительной способности корней и
сильного снижения поступления фосфора в растения. Влияние
недостатка тепла в почвах Севера на растения в определенной мере
можно устранить повышением доз фосфорных и калийных
удобрений, благодаря чему на 5—10 дней сокращается вегетационный
период, ускоряются ростовые процессы, увеличивается урожай,
особенно зерна, по сравнению с соломой и корнями.
Регулирование температуры почвы осуществляется изменением ее
плотности путем обработки, изменением густоты стояния растений,
шириной междурядий и расстоянием между растениями в ряду.
При всем значении технологических способов регулирования
теплового режима агроценозов на Севере, включая специальные
приемы тепломслиорации (устройство гряд, применение свето-
прозрачных пленок и др.), особую роль играет подбор
устойчивых культур и раннеспелых сортов. Важное значение имеет также
размещение растений с учетом экспозиции склона,
защищенности от ветра, гранулометрического состава почв и других
факторов, влияющих на микроклимат. Чем севернее, тем большее
влияние на растение оказывает пестрота ландшафта, и
земледелие приобретает все более локальный характер.
Особого внимания с точки зрения использования и охраны
заслуживают поймы рек, являющиеся тепловыми артериями
Севера. Именно благодаря отепляющему речному стоку речные
долины, особенно поймы, являются относительно теплыми
оазисами среди холодных лесоболотных ландшафтов междуречий.
Сельскохозяйственное освоение Севера издавна шло по долинам
рек. Эти оазисы крайне неустойчивы к антропогенным
воздействиям. Их легко потерять, нарушив режимы разлива рек
гидросооружениями, но создать вновь или расширить практически
невозможно.
Сложность проблемы агроклиматической адаптации
земледелия возрастает с усилением континентальности и засушливости
климата и связана не только с уменьшением среднемноголетней
суммы осадков, но и с усилением их изменчивости по годам и
сезонам. Например, в сухостепной зоне осадки первой части веге-
259
тационного периода (май—июнь) изменяются в 5—10 раз. Это
значит, что пространственная дифференциация земледелия,
обычно ориентированная на среднемноголетние
агроклиматические параметры, должна углубляться с учетом вероятностных
оценок их изменчивости и корректироваться с учетом влагообеспе-
ченности культур в зависимости от экспозиции и крутизны
склонов, наличия лесных массивов и насаждений, режима почвенных
вод.
Ближайшие задачи агроклиматической адаптации земледелия
требуют углубления агроклиматического районирования,
развития имитационного моделирования продукционного процесса в
агроценозах и его регулирования в соответствии с динамикой
агроклиматических ресурсов. Перспективы развития проблемы в
определенной мере связываются с разработкой методов
долгосрочного прогнозирования погодно-климатических условий, хотя
бы чрезвычайных ситуаций (засух, переувлажнений, крупных
волн холода).
Известно, что применимость долгосрочных прогнозов в
практике природопользования определяется уровнем их оправдывае-
мости на 70 % и выше. Достоверность долгосрочных сезонных
прогнозов, составленных на традиционной основе с помощью
статистических способов, включающих информацию о динамике
макроциркуляционных процессов атмосферы и солнечной
активности, достигает лишь 65 %. Распространенные в практике Гид-
рометслужбы синоптический и гидродинамический методы
прогнозирования данных задач не решают, поскольку заблаговре-
менность прогнозов по ним не превышает месяца. Более
успешный поиск ведется на основе физической интерпретации
многоритмичных космически-земных связей, адекватного
описания их в математических моделях с целью прогнозирования
земных процессов.
Цикличность погодно-климатических аномалий известна с
глубокой древности, она положена в основу различных
прогностических календарей. Идеи астрономической интерпретации
природных циклов, т. е. возможного детерминированного
влияния планет и Луны на метеорологические процессы, восходят к
древнему Вавилону. В России первоначальный опыт такого
прогнозирования концентрировался обычно в виде народных
примет. В 70-е гг. активную деятельность в этом направлении развил
астроном-метеоролог А.В.Дьяков [39]. Прогнозы волн холода и
тепла, фаз ожидаемых осадков на 3—4 мес вперед составлялись
им на нетрадиционной основе солнечно-атмосферных связей.
В последние годы наметился прогресс в понимании
пространственно-временной изменчивости метеорологических процессов
под влиянием аномалий ротационно-гравитационного поля
Земли и околоземного пространства в зависимости от взаимного
расположения Солнца, Луны и планет. Появились методы и
260
модели, позволяющие для отдельных агрогидрологических
параметров подойти к 70%-ному порогу оправдываемости прогнозов
[36, 125, 160].
В перспективном плане можно предполагать углубление
дифференциации земледелия с учетом энерго- и массопереноса в
условиях различных физических полей Земли. Согласно гипотезе
В.И.Гридина [28], механизм их влияния проявляется через
физико-геологические и геодинамические факторы ландшафтообразо-
вания и заключается в следующем. Тектонические движения
приводят к перемещениям различных по составу и структуре
блоков земной коры. Эти перемещения обусловливают
механические смещения блоков по зонам разломов и пространственную
дифференциацию аномалий гравитационного, электрического,
магнитного полей Земли. Локальные аномалии физических
полей предопределяют возникновение и развитие геохимических,
гидрохимических, газохимических аномалий, перераспределение
минеральных частиц, переносимых воздушными и водными
потоками, осадков, "кислотных дождей" и т.д. Аэрокосмическими
наблюдениями установлена взаимосвязь движения облаков с
расположением глубинных разломов земной коры.
КЛАССИФИКАЦИЯ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Конкретизируя понятие зональной системы земледелия,
следует понимать под ней агрокомплекс, соответствующий
зональной провинции. Он представлен адаптивно-ландшафтными
системами земледелия, которые формируются применительно к аг-
роэкологическим группам или подгруппам земель (плакорным,
эрозионным, переувлажненным в разной степени, засоленным,
солонцеватым, литогенным и т.д.) в соответствии с агроэкологи-
ческой классификацией земель, разработанной для каждой
зональной провинции.
Адаптивно-ландшафтная система земледелия определяется
как система использования земли определенной агроэкологичес-
кой группы, ориентированная на производство продукции
экономически и экологически обусловленного количества и
качества в соответствии с общественными (рыночными) потребностя-
ми,природными и производственными ресурсами,
обеспечивающая устойчивость агроландшафта и воспроизводство
почвенного плодородия.
Термин "ландшафтная" в названии системы означает, что она
разрабатывается в структурно-функциональной иерархии
агроландшафта применительно к конкретной его категории,
трансформированной в соответствии с оценкой экологических
условий в агроэкологическую группу земель.
Новый методологический подход к формированию адаптивно-
ландшафтных систем земледелия позволяет сформулировать ос-
261
новные положения их классификации. Главными ее критериями
представляются: совокупность природных факторов, основные
направления растениеводства с учетом потребностей в той или
иной продукции, совокупность факторов интенсификации
производства (формы и уровни интенсификации), основные
способы производства и формы использования земель, экологические
ограничения (табл. 86).
86. Классификация алаптивно-ланлшафтных систем земледелия
Факторы, определяющие адаптивно-ландшафтные системы земледелия
Природные
условия
Основное
направление
растениеводства
Форма и
уровень
интенсификации
Форма
использования земли и
воспрои зводства
плодородия
Ограничения
химизации
Примитивная, Паровая, пло- Для водоох-
техногенная, досменная, рапных, рек-
техногенно- пропашная, реационных
химическая противоэрози- зон и т. д.
(умеренно- и онная, мелио- Биодинамичес-
высокоинтен- ративная, кон- кая, органи-
сивная), интег- турно-мелио- ческая и т. д.
ральная (уме- ративная,
ренно- и вы- гребне- грядо-
сокоинтенсив- вая, противо-
ная), биологи- дефляционная
ческая
Пример: Западно-Сибирская лесостепная зерно-кормовая противоэрозионная
техногенно-химическая система земледелия на холм исто-увалистых
возвышенных лессовых равнинах с выщелоченными черноземами.
Первая группа факторов, объединенных в понятие "агроэко-
логическая группа земель" (категория агроландшафта),
определяет природные предпосылки развития земледелия (размещение
угодий, культур, технологий их возделывания и т.д.)- При этом
название системы земледелия устанавливается в соответствии с
агроэкологической классификацией земель и лриродно-хозяйст-
венным районированием.
Природные предпосылки формирования земледелия в той или
иной мере реализуются на практике в зависимости от
потребностей людей и животных в продукции растениеводства,опредсляю-
щих выбор направления растениеводства наряду с природными
факторами. По этому критерию системы земледелия
приобретают названия: зерновая, кормовая и т.д.
По совокупности факторов интенсификации производства
различаются: примитивные (залежная, подсечно-огневая и т.д.),
техногенные, техногенно-химические, интегральные, биологические
системы земледелия. Под техногенно-химическими понимаются
системы, в которых увеличение производства растениеводческой
продукции достигается преимущественно в результате примене-
Агроэкологи-
ческая группа
земель
(категория
агроландшафта)
Зерновая,
кормовая,
технических
культур и т. д.
262
ния минеральных удобрений и других химических и технических
средств. В интегральных системах существенно усиливается
значение биологических факторов, применение сортов, устойчивых к
болезням, вредителям, засухе и другим неблагоприятным
условиям, биологических методов борьбы с вредными организмами,
возрастает роль биологического азота за счет возделывания культур и
сортов, способствующих активной фиксации атмосферного азота
клубеньковыми или ассоциативными микроорганизмами,
использование активных штаммов для инокуляции; высокотоксичные
химикаты заменяются избирательными пестицидами нового
поколения, близкими по своим свойствам к природным
соединениям. В этих системах, которые ццут на смену техногенно-химичес-
ким в современном земледелии развитых стран, полнее
используется адаптивный потенциал растений как в результате создания
новых сортов, видов, так и за счет более дифференцированного их
размещения в агроландшафтах. Формирование интегральных
систем земледелия предполагает также использование технических
средств нового поколения в соответствии с экологическими
требованиями.
В качестве идеальной формы интенсификации
рассматривается биологическая система земледелия, в которой высокая
продуктивность растениеводства будет достигаться преимущественно
за счет биологических средств при очень ограниченном пр£ф^-
нении пестицидов и азотных удобрений. Это станет возможным
лишь при высоком уровне развития биотехнологии, селекции,
новых методов регулирования фитосанитарных условий и
питания растений в агроценозах, т.е. в отдаленной перспективе.
Для определения степени интенсификации техногенно-хими-
ческой и интегральной систем земледелия целесообразно ввести
два уровня оценки:
высокоинтенсивная, ориентированная на получение высоких
уровней прибыли, и умеренно интенсивная, соответствующая
наиболее высокой окупаемости производственных ресурсов.
Традиционным критерием систем земледелия является форма
использования земли, в соответствии с которой выделяются
паровая, плодосменная,пропашная, противоэрозионные, контурно-
мелиоративная, грсбне-грядовая для районов с муссонным
климатом, противодефляционная системы земледелия.
В соответствии с особыми экологическими ограничениями
формируются системы земледелия для водоохранных,
пригородных, рекреационных, заповедных и других условий, в которых
исключается или ограничивается применение химических и
других средств, несущих факторы риска. Под этот критерий в той
или иной мере могут подходить биодинамические системы
земледелия, предусматривающие полный отказ от синтетических
удобрений и пестицидов, органические и органо-биологические
системы с частичным отказом от их применения. Предопределяя
263
такого рода нишу для альтернативных систем, коль скоро они
существуют и усиленно пропагандируются различными
эмиссарами под названием "экологическое сельское хозяйство", следует
отличать сектантскую идеологию узкой группы людрй от
научных подходов к экологизации земледелия, в частности научно
обоснованных вариантов "sustainable agriculture".
Предлагаемая классификация сохраняет преемственность с
традиционной, включающей зернопаровую, плодосменную,
пропашную системы земледелия, соотнося их с современными
требованиями интенсификации агропромышленного производства и
оптимального природопользования. Например, зернопаровая
система земледелия на равнинах лесостепной зоны Западной Сибири
существенно отличается от таковой в сложных агроландшафтах,
где она должна быть противоэрозионной (комплекс мероприятий
против водной эрозии). В степной зоне на зональных почвах этого
же региона она должна быть противодефляционной, а на
солонцовых комплексах — мелиоративной. С повышением уровня
обеспеченности материально-техническими и трудовыми ресурсами
зернопаровая система в лесостепной зоне трансформируется в
беспаровую — зернопропашную и зерновую на равнинах, зерно-
травяную на склоновых землях. По мере усложнения агроланд-
шафта расширяются и усложняются требования к организации
территории и набор противоэрозионных мероприятий: обработка
почвы поперек склона, щелевание, бороздование и т.п., затем
переход к безотвальным системам обработки почвы с
сохранением пожнивных остатков, оставление соломы; далее полосное
размещение культур, паров, многолетних трав вплоть до
водорегулирующих мелиоративных сооружений (валов, сбросных лиманов,
лесополос и т.п.) и террасирования склонов уже в
контурно-мелиоративной системе земледелия. Учитывая затратность последней,
следует ориентироваться на ее освоение, лишь исчерпав
возможности размещения требовательных к интенсивной обработке
почвы культур в менее сложных ландшафтах. С усложнением
ландшафта, так же как и с усилением гидроморфности, возрастает
роль полевого травосеяния и лугопастбищного хозяйства.
Подобно дифференцированию противоэрозионных систем в
зависимости от сложности ландшафта следует подходить к
формированию мелиоративных систем земледелия, определяя
уровень их интенсификации на альтернативной основе. Включение в
них более сложных мелиорации имеет смысл тогда, когда
исчерпаны возможности более простых. Любые мелиорации, в том
числе гидротехнические, следует вписывать в системы земледелия,
а не наоборот, как сложилось в мелиоративном строительстве.
Из этих примеров видно, насколько связаны перечисленные
условия формирования земледелия с их содержанием и насколько
неотвратимы экономические и экологические издержки
нарушения этих связей.
Глава VI
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНО-
ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
•
ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗМЕЩЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Человек использует в сельском хозяйстве всего несколько
сотен видов растений и несколько десятков видов животных.
Большая часть сельскохозяйственной продукции обеспечивается
в лучшем случае 20 видами животных и растений. В течение
тысячелетий люди старались их улучшать, предпринимая весьма
ограниченные попытки извлечь пользу из остальной фауны и
флоры. Несомненно, наши потомки лучше нас будут
использовать огромный генетический потенциал растений и животных,
если он будет сохранен.
Разнообразие среды является первой гарантией ее гомеостаза
[132]. Отсюда вытекает необходимость принятия всевозможных
мер по сохранению в девственном ввде разнообразных
биоценозов, охране генофонда растений и развитию работ по
интродукции диких видов.
Весьма актуальной остается проблема рационального
размещения традиционных культур. Хрестоматийными примерами
решения этой задачи на современном уровне научно-технического
прогресса стали "кукурузно-соевый пояс" центральной части
Великих равнин Северной Америки, специализация на
производстве зерновых колосовых культур и рапса на севере этих равнин,
сорго — на юге. Данные способы решения проблемы
специализации производства не вдеальны с точки зрения влияния их на
экологическую обстановку, особенно такие, как производство
пшеницы в двух-, трехпольных зернопаровых севооборотах,
довольно неблагополучных с точки зрения дефляции, эрозии, дегу-
мификации почв. Однако ущерб от сверхспециализации, если он
смягчается совершенствованием технологий возделывания
сельскохозяйственных культур, оказывается значительно меньше, а
экономическая эффективность производства значительно выше
по сравнению с той ситуацией, когда размещение культур не
соответствует их экологическим требованиям. В плане
оптимизации размещения угодий, культур, совершенствования структуры
посевных площадей в России имеются значительные резервы,
поскольку специализация производства во многих районах
находится в противоречии с природными факторами. Рациональное
решение этой задачи могло бы дать значительное увеличение
265
производства продукции и разрешить многие противоречия
экологического характера без особых материальных затрат.
В сложных эрозионных ландшафтах, на песчаных и других
малоплодородных почвах назрела необходимость пересмотра
зерновой специализации в пользу животноводства с одновременной
интенсификацией производства зерна в районах лесостепной
зоны, особенно Зауралья и Сибири, где оно может быть
увеличено в 1,5—2 раза. Сосредоточив производство товарной пшеницы
на черноземах, темно-каштановых и каштановых почвах, следует
сократить ее посевы на солонцовых почвах в пользу фуражных
культур.
Необходимо существенно увеличить производство
кукурузного зерна путем расширения ареала возделывания этой культуры в
более северных районах Центрально-Черноземной зоны,
Поволжья, Урала за счет раннеспелых гибридов. В традиционных
районах возделывания кукурузы удельный вес ее в производстве
зерна должен составить не менее половины.
Северные границы районов возделывания кукурузы на силос
целесообразно обозначить там, где раннеспелые сорта и гибриды
этой культуры могут устойчиво вызревать до молочно-восковой
спелости. С каждого гектара кукурузы, убранной в стадии
восковой спелости, можно собирать больше, чем в фазе созревания
зерна: кормовых единиц — в 3,1 раза, сахара — в 3 раза,
протеина—в 2,4 раза. В Нечерноземной зоне раннеспелые гибриды
кукурузы, по данным ВНИИ кормов, могут занимать около
1 млн га.
Южные границы размещения кукурузы определяются
критическими уровнями влагообеспеченности, в более засушливом
климате на смену этой культуре выдвигается сорго. Благодаря
расширению посевов сорго в районах с меньшим количеством
осадков, чем это необходимо для возделывания кукурузы, в
США, например, за несколько лет создана новая зона товарного
производства мяса.
При сравнительной оценке сельскохозяйственных культур по
их продуктивности целесообразно наряду с другими критериями
исходить из конечной цели производства и, если это кормовая
культура, из выхода животноводческой продукции.
По кормовым достоинствам и качеству протеина на первое
место из традиционных культур следует поставить зернобобовые,
а из колосовых злаков — ячмень. Анализ многочисленных
опытов, проведенных на откормочном поголовье свиней, показывает,
что 1 т необогащенной белковыми добавками пшеницы
обеспечивает получение примерно 120 кг прироста массы, такое же
количество ячменя — 160 и гороха в составе комбикорма — 350 кг.
В существенном изменении нуждается структура посевов
сельскохозяйственных культур, размещенных на орошаемых
землях. Следует, в частности, осуществить переориентацию зерново-
266
го хозяйства на орошаемых землях Поволжья и ряда других
районов на производство кормов, овощных культур.
Целесообразно сконцентрировать посевы сахарной свеклы в
районах преобладания типичных, обыкновенных, выщелоченных
черноземов и темно-серых лесных почв, сосредоточить товарное
картофелеводство на средне- и легкосуглинистых почвах
лесостепной и южнотаежной зон с учетом потребностей местных
промышленных центров и более южных районов страны.
Требуется значительное расширение в зонах тайги и северной
лесостепи посевов озимой ржи, ячменя, рапса, зернобобовых.
Необходимо дифференцировать размещение культур по
устойчивости к засухе, переувлажнению, солонцеватости, засоленности
почв и к другим неблагоприятным условиям.
Перспектива развития зернового хозяйства и
кормопроизводства в большой мере связана с созданием новых сортов зерновых
и кормовых культур. Для северных районов лесостепи и таежной
зоны необходимо создание скороспелых и среднеспелых сортов
зерновых, устойчивых к холоду, полеганию, болезням, скрытос-
тебельным вредителям, прорастанию зерна на корню,
повышенной кислотности почв. Интенсификация возделывания в этих
зонах ведущих зерновых культур — ячменя, овса, озимой ржи —
сдерживается слабой устойчивостью сортов к полеганию и
трудностью его преодоления применением ретардантов.
Для южной лесостепи и степной зоны нужны среднеспелые,
среднепоздние и скороспелые сорта с высоким качеством зерна,
устойчивые к засухе, болезням, вредителям, полеганию,
солонцеватости почв.
Ассортимент сортов зерновых культур в значительной мере
определит набор технологий их возделывания и соответственно
объемы применения удобрений, мелиорантов, пестицидов и
ретардантов.
Большие возможности имеются в расширении ассортимента
кормовых культур, в том числе интродукции новых видов.
Усложнение агроценозов, развитие поликультуры — одна из
перспектив экологизации земледелия и повышения его
устойчивости.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СЕВООБОРОТОВ
Основа любой системы земледелия — севооборот. Первое
научное толкование севооборота оформилось в виде теории
плодосмена еще в начале XIX в. А.Тэер обосновал его
целесообразность исходя из своей же теории гумусового питания растений,
из которой вытекала необходимость чередования культур,
истощающих почву и обогащающих ее гумусом.
К середине XIX в. эта необходимость уже рассматривалась с
267
позиций теории минерального питания Ю. Либиха, т.е. с точки
зрения одностороннего истощения почвы элементами питания.
Представители другого направления — П.А.Костычев и
В.Р.Вильямс — связывали снижение плодородия почвы при
возделывании зерновых культур с ухудшением ее физических
свойств, в особенности агрономически ценной структуры, из
чего делался вывод о необходимости введения в севооборот
смесей многолетних бобовых и злаковых трав, способных создавать
такую структуру.
Одновременно развивались представления о необходимости
чередования культур для преодоления неблагоприятных фитоса-
нитарных условий: засоренности посевов, накопления
вредителей, почвенных патогенов, специфичных для тех или иных
растений.
В конечном итоге сложился разносторонний подход к оценке
роли севооборотов, в основе которой лежат следующие
критерии: регулирование режима органического вещества почвы и
минеральных элементов питания; поддержание
удовлетворительного структурного состояния почвы; регулирование водного
баланса агроценозов; предотвращение процессов эрозии и
дефляции; уменьшение засоренности посевов; регулирование фитоса-
нитарного состояния почвы.
Едва ли можно найти сегодня специалиста, который
сомневался бы в достоинствах севооборота. Чаще можно услышать
призывы теоретиков к незыблемому следованию правилам
плодосмена, введению закона плодосмена и т.п.
На практике, однако, дело обстоит значительно сложнее.
Ориентируясь на плодосмен, товаропроизводитель вынужден
заниматься сразу многими культурами, содержать разноплеменной
скот, вести универсальное хозяйство. Такое хозяйство не может
достигнуть высокой производительности труда, а в условиях
современного специализированного производства обречено на
банкротство, ибо каждая группа культур требует своего комплекса
технических средств для возделывания, хранения и переработки
продукции, разноплановой технической ориентации и т.д.
Процесс специализации сельского хозяйства в передовых
странах начался давно и неуклонно продолжается.
Производители концентрируют усилия на производстве минимального
количества видов продукции. Соответственно давно существовали и
существуют противоречия между плодосменом и специализацией
земледелия, которые могут обостряться, если утрируются
требования специализации или абсолютизируются те или иные
положения теории севооборотов. Так было, например, в случае с
представлениями об одностороннем истощении почвы
элементами питания, или с концепцией В.Р.Вильямса о значении
водопрочной структуры и роли многолетних трав в ее создании,
которая привела к фетишизации и повсеместному навязыванию
268
травопольных севооборотов. Это порождало дискуссии. В данной
связи Н.М.Тулайков [154] писал, что в приложении к зерновому
хозяйству засушливых районов "эти положения не могут иметь
такого значения, которое придавалось им в прошлом
представлении о севооборотах". Он считал, что "в основе
специализированного хозяйства есть одно положение — это поставить основные
растения в наилучшие условия существования и, если
возможно, — сделать это в условиях монокультуры". "Вводимые в
севооборот (помимо чистого пара) дополнительные к основному
(пшенице) растения должны в наилучшей форме обеспечить
высокие урожаи этого главного растения".
Научно-технический прогресс и увеличение производственно-
ресурсного потенциала в определенной мере сглаживают
рассматриваемые противоречия. При оптимальной обеспеченности
удобрениями и пестицидами, использовании устойчивых к
болезням сортов, биопрепаратов и других средств защиты растений
значение культурооборота в отношении минерального питания
растений, борьбы с сорняками и в той или иной мере с
вредителями и болезнями ослабляется, возрастают возможности
повторного возделывания культур, главным критерием
целесообразности чистого пара становится влагообеспеченность.
Непреодолимым препятствием на пути углубления
специализации севооборотов стоит биологическое утомление вследствие
накопления в почве колинов. Большинство других
сдерживающих факторов может быть преодолено различными средствами,
вопрос лишь в степени затратности и экологической
безопасности применяемых препаратов и технологий.
К числу проблематичных факторов, не позволяющих
избежать культурооборота без больших затрат, следует отнести
развитие свекловичной нематоды, корневой тли, вилт
хлопчатника и ряд других. В тех случаях, когда бессменное
возделывание культур ведет к накоплению специфичных
вредителей, резко возрастает затратность производства из-за
применения инсектицидов и еще больше — экологический риск
вследствие их токсичности.
На основании усредненных данных принято считать
возможными следующие экологически допустимые концентрации
посевов в севооборотах: зерновые культуры — 60—80 %, сахарная
свекла — 20—25, кукуруза — 50—60, конопля — 50, картофель —
30—50, подсолнечник и лен — 14—16 %. Эти пределы могут
существенно колебаться. Например, озимая рожь на
дерново-подзолистых почвах дает одинаковый урожай как по клеверному
пару, так и после ячменя и овса (на фоне удобрений).
Сравнительно невелико снижение ее урожайности при бессменной
культуре по удобренному фону. Хороший урожай кукурузы на
силос и зеленый корм на этих же почвах можно получать по
269
любому предшественнику, а также при бессменных ее посевах.
Возможны высокие урожаи картофеля при бессменных посадках.
Следует особо выделить подсевные, поукосные, пожнивные
культуры, продлевающие время нахождения почвы под
растительным покровом, как одно из важнейших средств биологиза-
ции земледелия. При этом особая роль принадлежит
крестоцветным с их уникальной способностью очищения почвы от
инфекции. Используя рапс, сурепицу, можно значительно усилить
профилактическое санитарное действие севооборота. Уплотни-
тельные посевы весьма эффективны также в отношении защиты
от эрозии.
В совершенствовании структуры посевных площадей и
севооборотов важное значение имеет размещение многолетних трав. С
расширением их посевов часто связывают решение задачи
регулирования гумусового баланса почв. Подход к травосеянию с этих
позиций безотносительно к производственной его
целесообразности и эффективности абсолютно некорректен. Если в таежных
районах целесообразно его значительное расширение, то в степи
оно привело бы к снижению продуктивности пашни. В степной
зоне многолетние травы следует размещать в основном в
почвозащитных севооборотах на эрозионно опасных землях, на почвах с
близким уровнем грунтовых вод, в севооборотах на орошаемых
землях. Во всех зонах необходимы оптимизация сроков
пользования многолетними травами, увеличение бобового компонента в
их составе, что намного повышает продуктивность и значение их
как предшественника в севооборотах. Многообразная роль
многолетних трав в современном земледелии дополняется новыми
аспектами. На почвах с глубинным нитратным профилем,
образовавшимся в результате интенсивного парования или перегрузки
агроценозов азотными удобрениями, многолетние травы
способны извлекать азот нитратов из глубоких слоев почвогрунтов,
предотвращать сброс его в грунтовые воды.
Роль многолетних трав как предшественника в севооборотах
возрастает при их удобрении. Удобренные многолетние травы
оставляют в почве больше органического вещества, обогащенного
питательными элементами, которые затем постепенно
освобождаются в ходе вегетации последующей культуры. В результате
снижается опасность ее полегания, улучшаются условия
минерального питания, уменьшаются потери минеральных элементов на
вымывание. Это особенно важно на легких по гранулометрическому
составу почвах, где доля многолетних трав должна существенно
повышаться.
Первоочередная задача экологизации земледелия заключается
в адекватном размещении культур в соответствии с их
биологическими требованиями, что может быть достигнуто
формированием специализированных севооборотов применительно к агро-эко-
логическим типам земель.
270
Приуроченность сельскохозяйственных культур к
определенным условиям их возделывания, давно известная в народе, стала
теперь отправной позицией новой науки — агрофитоценологии.
К сожалению, данный подход не был основополагающим в
проектировании севооборотов. Тем не менее опыт такого рода
дифференциации севооборотов достаточно велик. В Латвии,
например, производство сахарной свеклы сконцентрировано на
Земгальской равнине с дерново-карбонатными почвами и
высоким удельным весом мелиорированных почв. Они выделены в
особую группу земель, пригодных для рентабельного
возделывания сахарной свеклы в севооборотах, которые обеспечивают
наилучшие условия для этой культуры. Для составления схем
свекловичных севооборотов используют коэффициент земельного
обеспечения свеклы, характеризующий отношение площади
земель, пригодных для размещения свеклы, к ее посевной
площади. С изменением этого коэффициента меняется набор и
чередование культур. Ситуация считается критической, когда
коэффициент снижается до 3 и концентрация свеклы в севооборотах
достигает 33 % [140].
В районах, специализирующихся на производстве картофеля,
рекомендуется выделять три группы земель:
земли, пригодные для механизированного возделывания
картофеля и других пропашных;
земли, на которых не выращивают пропашные, но хорошо
растут клевер и озимые;
земли, на которых размещают многолетние травы и яровые
зерновые.
Особо выделены земли для выращивания льна.
В странах западнее Латвии специализация использования
земель и соответственно севооборотов еще более углублена. Этот
процесс осуществляется за счет усиленного применения
удобрений и пестицидов. Там он определяется экономическим
механизмом, стимулирующим адаптацию к разнокачественности
земель. В России данный процесс предопределен экономической
реформой.
Доводы в пользу локализации размещения культур,
требующих повышенного плодородия почв, в таежно-лесной зоне
усиливаются также ограниченными возможностями применения
органических удобрений. Заметное увеличение содержания гумуса
при окультуривании дерново-подзолистых почв происходит
начиная с дозы 10—15 т/га в год, а для удобрения кормовых или
овощных культур требуются дозы соответственно 20—-30 и 30—
40 т/га в среднем в год. Реально можно ставить задачу
окультуривания дерново-подзолистых почв до уровня, позволяющего с
высокой рентабельностью возделывать наиболее требовательные
культуры лишь на определенных массивах, в первую очередь
прилежащих к животноводческим предприятиям.
271
Целесообразна также локализация размещения групп культур
с различным отношением к кислотности, что будет
способствовать значительному снижению расхода извести. На
дерново-подзолистых суглинистых почвах Белоруссии, по данным И.М.Бог-
девича [9], для севооборотов со льном, картофелем, люпином,
рожью, овсом выделяют (или создают) участки с рН в пахотном
слое 5,5—6,0, для зерно-травяно-пропашных севооборотов с
кукурузой и корнеплодами — с рН 6,1—6,5, для зерно-травяно-
свекловичных прифермских, овоще-кормовых севооборотов —- с
рН 6,5-6,7.
Разные группы культур требуют различной обеспеченности
почв элементами питания. По данным того же автора, для
севооборотов с преобладанием зерновых культур, многолетних и
однолетних трав требуется уровень обеспеченности почв
подвижным фосфором (по Кирсанову) в пахотном слое 20—30 мг/100 г
почвы, подвижным калием 20—30 мг/100 г; для севооборотов с
корнеплодами и кукурузой нужна обеспеченность почвы
фосфором 25—35 мг/100 г, калием 25—35 мг/100 г почвы.
Очевидно, вместо традиционного настроя на всеобщее
повышение плодородия почв, как правило, мало подкрепленного
реальными возможностями, стратегия землепользования должна
быть ориентирована в первую очередь на интенсификацию
использования лучших земель и принятие мер по предотвращению
эрозии, дефляции и других видов деградации. Повышение их
продуктивности создаст предпосылки для вывода из активного
сельскохозяйственного оборота неблагополучных земель.
Принимая решение о "наращивании" плодородия бедных
почв, необходимо понимать, что они являются продуктом
экологической обстановки, определившей их бедность. Повышение их
плодородия связано чаще всего с преодолением
неблагоприятных элементарных почвенных процессов путем применения
больших количеств органических удобрений, мелиорантов и
других затратных мероприятий. Причем поддержание нового
состояния требует постоянных усилий, ибо как только исчерпается
мелиоративный эффект, усилится проявление неблагоприятных
процессов.
Использование такого рода земель должно быть
ориентировано на возделывание культур, устойчивых к неблагоприятным
условиям, способных противостоять засоленности, солонцева-
тости, переувлажнению, иссушению, эрозионным процессам,
неблагоприятной фитосанитарной обстановке. Значение
севооборота усиливается по мере усложнения агроландшафта и
проявления неблагоприятных факторов.
Севообороты играют ключевую роль в предотвращении
эрозионных процессов. От подбора культур по их почвозащитной
способности и чувствительности к смытости почв зависит
продуктивность пашни и сохранность почвенного покрова. Форми-
272
рование севооборотов в сложных эрозионных ландшафтах
осуществляется с учетом расчлененности территории и крутизны
склонов. При атом градация склонов по крутизне,
представленная в общей схеме классификации земель, имеет различную
экологическую интерпретацию. Например, в условиях
Центрально-Черноземной зоны, где водная эрозия почвы наиболее
интенсивно проявляется в период весеннего снеготаяния, под
интенсивные зернопропашные и зернопаропропашные севообороты
рекомендуется отводить несмытые и слабосмытые черноземы и
темно-серые лесные почвы на склонах крутизной до 3°, а на
серых и светло-серых лесных почвах — до 2°. На слабо- и
среднесмытых черноземах и темно-серых лесных почвах с
крутизной склонов 3—5°, серых и светло-серых почвах с уклоном
2—3° вводятся травопольные севообороты (с зерновыми и
зернобобовыми культурами, многолетними травами). На средне- и
сильносмытых черноземах и темно-серых лесных почвах на
склонах более 5°, серых и светло-серых лесных почвах на
склонах более 4° следует вводить почвозащитные севообороты,
включающие 50 % и более многолетних трав [37].
В "Системах земледелия" Молдавии рекомендуется на
равнинных местах и склонах до 5° нарезать обычные полевые
севообороты с насыщением их пропашными до 60—70 %. На склонах
крутизной 5—8° вводятся почвозащитные кормовые
севообороты, в которых ведущее место занимают культуры сплошного
сева. На более крутых склонах преобладают многолетние травы с
полосным размещением зерновых культур.
При формировании севооборотов важно иметь в ввду, что
функции их по регулированию режима влаги, элементов питания,
органического вещества, сложения почвы, ее фитосанитарного
состояния, преодоления засоренности посевов выполняют также система
обработки почвы, система удобрений, чистый пар и система ухода за
ним, подбор сортов, сроки посева и другие агротехнические
мероприятия. Интеграция этих систем и элементов значительно
увеличивает степени свободы при выборе схем севооборотов, решении задач
их специализации и биологизации производства.
Наиболее дискуссионным вопросом при разработке структуры
использования пашни и севооборотов в степных и лесостепных
районах, как правило, оказывается чистый пар, современная и
перспективная роль которого заслуживает специального
рассмотрения.
ПЕРСПЕКТИВА ЧИСТОГО ПАРА В СВЕТЕ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Роль чистого пара в земледелии связывается с уменьшением
влияния засух, преодолением засоренности посевов,
накоплением подвижных элементов питания растений в почве, улучшением
фитосанитарной ситуации. При этом повышается устойчивость
273
производства зерна, экономятся семена, более равномерно и
эффективно используются трудовые и материально-технические
ресурсы. Наличие парового клина позволяет снизить
напряженность полевых работ в периоды максимальных нагрузок, а
следовательно, потребность в основных, оборотных фондах и рабочей
силе. Поэтому пар на протяжении столетий сопутствует
возделыванию зерновых культур в засушливых районах, и все попытки
отказаться от него сопровождались снижением эффективности
сельскохозяйственного производства.
Однако при всех достоинствах чистого пара ему присущи
такие серьезные недостатки, как повышенная эрозионная
опасность, сокращение поступления в почву растительных остатков,
чрезмерная минерализация органического вещества, потери азота
вследствие миграции нитратов за пределы корнеобитаемого слоя,
высокий непроизводительный расход влаги. Доля усвоения
осадков почвой в чистых парах не превышает 25—30 % даже при
использовании снегозадерживающих кулис.
Особое беспокойство вызывают потери гумуса вследствие
сокращения поступления органического вещества и усиления
минерализации. Эти так называемые "биологические" потери гумуса
достигают в паровых полях 1,5—2 т/га в год. Нередко они
усиливаются эрозионными потерями. Весьма показателен в этом
отношении опыт земледелия Канады. За 60—70 лет использования
черноземных и каштановых почв канадских прерий в зернопаро-
вых севооборотах с 30—40 % чистого пара содержание гумуса в
пахотном слое снизилось на 50-60 %. Период 20—50-х гг. связан
с наиболее расточительным использованием гумусового фонда,
учитывая весьма высокие темпы его потерь в черноземных и
особенно лугово-черноземных почвах (табл. 87).
87. Влияние различных севооборотов и бессменного выращивания культур
на продуктивность пашни и содержание гумуса в черных глинистых почвах
Манитобы
Севообороты
Выход зерна с 1 га
севооборотной площади в
среднем за 1922—1955 гг., т
Без
удобрений
Навоз
Содержание гумуса, %
Без
удобрений
Навоз
Пар—пшеница 1,19 1,13 3,7 4,1
Пар—пшеница—пшеница 1,36 1,54 4,9 5,5
Пар—пшеница—пшеница— 1,36 1,66 4,7 5,5
пшеница
Пшеница бессменная 1,63 1,81 7,2 7.6
Ячмень бессменный 2,31 — 6,8 —
Овес » 1,88 — 6,3 —
Чрезмерная доля пара в Канаде связана с ограниченной
возможностью сбыта зерна (при поддержании высоких цен).
Избыточная минерализация гумуса, как показали исследования ученых
274
Саскачеванского университета, сопровождалась накоплением
нитратов в почвогрунтах до глубины 3—5 м и грунтовых водах.
Исследования, проведенные в Зауралье, Сибири и Казахстане
[76], также показали, что при длительном использовании
черноземов в севооборотах с чистым паром происходит миграция
нитратов на глубину 3—5 м. Чем выше доля пара в севообороте, тем
больше потери азота, особенно при интенсивной механической
обработке паровых полей и недостаточном применении
фосфорных удобрений. Потери азота за счет нисходящей миграции
нитратов увеличиваются к югу черноземной зоны, где часто
создается относительный избыток минерального азота по сравнению с
тем его количеством, которое могут использовать зерновые агро-
ценозы. В беспаровых севооборотах, не перегруженных
удобрениями, подобных явлений во всех почвенных зонах не
наблюдалось. В целом увеличение потерь гумуса и азота в почвах степной
зоны связано прежде всего с расширением чистых паров при
несовершенной системе ухода за ними.
Нередко наблюдаемое снижение потенциального плодородия
почв в зерносеющих районах мира маскируется ростом
урожайности за счет применения удобрений и пестицидов. Однако это
временное благополучие имеет определенный предел и вызывает
тревогу за будущее почв и почвенного покрова.
Все это означает, что чистый пар является определенной
данью ради устойчивости производства зерна. Стремление
отказаться от этой дани вполне естественно, так же как дискуссии,
постоянно сопровождающие эту проблему.
Определяя возможности сокращения доли чистого пара или
отказа от него, следует, очевидно, исходить из того, насколько
его функции могут быть заменены другими средствами. Если
регулирование минерального питания и фитосанитарной
ситуации достигается применением удобрений, гербицидов и других
агротехнических средств, а производственные пиковые нагрузки
снимаются дополнительными производственными ресурсами, то
главным критерием чистого пара или замены его занятым
становится влагообеспеченность.
По обобщенным данным С.А.Воробьева [21], в
Нечерноземной зоне 9 лет из 10 почва в занятом пару к посеву озимых
увлажняется до необходимого уровня для прорастания и
начального периода жизни растений озимых культур. Разница в запасах
влаги в пахотном слое в это время между занятым и чистым
паром составляет в среднем 11 % влажности почвы в чистом
пару.
В лесостепной зоне европейской территории страны
вероятность достаточной обеспеченности озимых культур влагой в
начальный период их жизни снижается до 70 % лет. Разница в
запасах почвенной влаги между чистыми и занятыми парами
здесь увеличивается и достигает 27 % влажности почвы в чистом
275
пару. В этой зоне проявляется качественная дифференциация
занятых паров. Пары, занятые раноубираемыми культурами
(озимая рожь и кукуруза на зеленый корм, бобово-злаковые
однолетние смеси, бобовые многолетние травы на один укос), к моменту
посева озимых накапливают достаточно влаги. Пары, занятые
кукурузой на силос и другими культурами более поздней уборки,
в большинстве лет не обеспечивают влагой нормальный
начальный рост озимых культур. Еще сильнее это выражено в степной
зоне.
Особые условия водного режима в чистых и занятых парах
создаются в степных и лесостепных районах Урала и Сибири, где
по парам высевают яровую пшеницу. Ввиду малого количества
зимних и весенних атмосферных осадков почва весной не
полностью насыщается влагой и увлажняется главным образом во
второй половине лета и в начале осени. При недостатке влаги
весной и в первой половине лета посевы парозанимающих
культур далеко не всегда удаются. Тем не менее даже при небольшом
урожае парозанимающая культура иссушает почву до такой
степени, что в последующий период вплоть до посева яровой
пшеницы запасы влаги не удается восстановить.
Основываясь на материалах новейших исследований, можно
полагать, что по мере интенсификации земледелия и роста
обеспеченности производственными ресурсами в районах
возделывания дровой пшеницы, где годовая сумма осадков превышает
350—400 мм, чистый пар уступит место занятому. Исключение
составят севообороты с озимой рожью.
В более засушливых условиях степной зоны эта проблема,
гораздо более сложная по своей сути, находится в состоянии
дискуссии из-за недостаточной разработанности. Имеющиеся
материалы научных исследований позволяют считать, что в
степной зоне Урала, Зауралья, Западной Сибири есть предпосылки
для замены чистого пара донниковым на легких по
гранулометрическому составу почвах, солонцах, особенно с близкими
грунтовыми водами. На других почвах зоны чистый пар как
необходимое условие производства зерна сохранится надолго. Поиски
альтернативных решений весьма актуальны, но результаты их
пока что трудно прогнозировать. Крайне важно упорядочить
систему ухода за паровыми полями, в особенности добиться
полного оставления соломы в поле и минимизации обработки почвы с
тем, чтобы предельно сократить избыточную минерализацию
органического вещества, потери азота вследствие нисходящей
миграции нитратов, предотвратить эрозионные процессы и
уменьшить потери влаги на испарение.
В данной связи весьма показателен опыт Канады, где
оставление в полях всей нетоварной части урожая при минимизации
обработки и соответствующем применении удобрений и герби-
276
цидов позволило оптимизировать производство зерна в
засушливых районах.
В районах с достаточным увлажнением чистый пар следует
рассматривать как атавизм экстенсивного земледелия.
ПЕРСПЕКТИВА ЭКОЛОГИЗАЦИИ ПОЧВООБРАБОТКИ
В плане экологизации земледелия перспектива
совершенствования систем обработки почвы связана с адаптацией их
применительно к разнообразным почвенно-климатическим,
геоморфологическим, литологическим условиям и углубленной
дифференциацией в соответствии с агроэкологическими требованиями
сельскохозяйственных культур. В глобальном экологическом
аспекте развитие почвообработки имеет ярко выраженный вектор
минимизации. За последние несколько десятков лет в мире
произошло переосмысление роли механической обработки почвы, ее
назначения, функций и в особенности негативных последствий.
Механическая обработка разрушает природное строение почв,
которое часто является оптимальным для тех или иных культур.
Лишение почвы природной мульчи (войлока, подстилки,
дернины), распыление верхнего слоя создает предпосылки для
усиления стока, эрозии, дефляции. Вследствие механической
обработки происходит разрушение почвенных зооценозов, сокращение
зоонаселения, разрушение ходов червей и корней, снижение
способности к биологическому саморыхлению. Под
воздействием двигателей и рабочих органов машин почва часто
переуплотняется, что вызывает необходимость очередного рыхления,
создается порочный круг. При этом переуплотняется подпахотный
слой, возникает плужная подошва.
При интенсивной обработке происходит активная
минерализация органического вещества почвы, возрастает
непроизводительный расход гумуса. Обработка почвы требует больших
материальных и энергетических затрат.
Функции механической обработки почвы (регулирование
сложения почвы, структурного состояния, водного, воздушного,
теплового, пищевого режимов; заделка в почву семян растений,
органических и минеральных удобрений, мелиорантов;
уничтожение сорняков, вредителей и болезней) в различных
природных условиях имеют весьма неодинаковое значение, а часть
их могут выполнять другие агротехнические или
агрохимические приемы.
На почвах, равновесная плотность которых близка к
оптимальной для возделывания большинства полевых культур
(большая часть черноземов и темно-серых лесных почв,
окультуренные серые лесные и дерново-подзолистые почвы и др.),
механическая обработка почвы сохраняет в основном фитосанитарную
роль, в первую очередь по преодолению засоренности посевов, и
277
функции, связанные с регулированием питания и заделкой
удобрений. Если эти функции выполняются удобрениями,
пестицидами или другими средствами, то система обработки, очевидно,
может быть сведена к периодической (один раз за ротацию
севооборота) вспашке с заделкой органических, фосфорно-калийных
удобрений и посеву с предпосевной обработкой или даже без нее
под соответствующие культуры.
Такова общая теория вопроса, допускающая земледелие без
обработки почвы. Она подтверждена на практике.
В производственных масштабах выбор оптимальной системы
обработки почвы лежит в широком диапазоне всевозможных
решений от традиционной системы вспашки до нулевой
обработки через множество вариантов безотвальных, плоскорезных,
минимальных, отвальных обработок и их комбинаций. Этот
выбор помимо экологического разнообразия условий в большой
мере определяется уровнем интенсификации производства, в
частности обеспеченностью агрохимическими ресурсами. На
принятие решения помимо научных рекомендаций, которые
далеко не всегда и не везде имеют исчерпывающий характер,
большое влияние оказывает местный опыт, искусство земледельца,
его консерватизм.
Поэтому адекватное суждение о проблеме почвообработки
возможно лишь при осмыслении обширного фактического
материала в географическом и историческом аспекте, ибо этг»
проблема неустанно дискутируется с III в. до новой эры по сей день.
Не углубляясь в древнюю историю, считаем необходимым
проследить за бурным процессом развития теории и практики
почвообработки на протяжении всего XX столетия, апогей
которого приходится на нынешнее поколение, призванное сделать
крупные теоретические обобщения по этой проблеме, несмотря
на сохраняющуюся дискуссионность многих положений.
Напомним вначале, что к концу XIX в. в Западной Европе
сформировалась система вспашки, получившая широкое
применение, поскольку она соответствовала природным условиям и
требованиям сложившегося к тому времени плодосмена.
Распространение ее в Восточной Европе нередко приводило к
отрицательным результатам, в связи с чем П.А.Костычев, в частности,
обращал внимание на преимущество мелкой вспашки перед
глубокой в засушливых условиях. В начале XX в. вспашка с
оборотом пласта оставалась незыблемой, хотя засухи в Западной
Европе и России в 1891, 1901, 1921 гг. подталкивали к поиску
нетрадиционных решений. Сенсацией явилась книга И.Е.Овсинского
"Новая система земледелия", изданная в 1899 г., в которой было
дано первое обоснование бесплужной обработки. Обосновывая
свою систему, И.Е.Овсинский исходил из того, что в
естественном состоянии почва пронизана корнями растений, ходами
дождевых червей, вследствие чего она воздухопроницаема на зна-
278
чительную глубину и обладает достаточной водопроницаемостью.
Он утверждал, что обычная вспашка, уничтожая в почве сеть
каналов, образуемых гниющими корнями и ходами дождевых
червей, обращает почву в однородную бесструктурную массу,
следствием чего является ухудшение водного и воздушного
режимов, в то время как рекомендуемая им поверхностная
обработка почвы на глубину до 5 см уничтожает сорные растения и
создает рыхлый поверхностный покровный слой, хорошо
сохраняющий влагу в почве. Корни же культурных растений,
предпочитая уплотненную почву под этим верхним покровным слоем,
прекрасно в нем развиваются, и растения дают высокие урожаи.
И.Е.Овсинский утверждал, что при такой обработке почва не
только хорошо сохраняет влагу, но и обогащается водой
благодаря конденсации паров из проникающего в нее атмосферного
воздуха. Он исходил из предположения, что в жаркое время
температура нижележащих слоев почвы будет несколько меньше,
чем верхних, отчего и должна происходить конденсация паров из
почвенного воздуха. Имеющее под собой весьма серьезную
основу данное соображение до сих пор так и не подвергнуто
экспериментальной проверке.
И.Е.Овсинский особо подчеркивал, что при поверхностной
обработке создаются исключительно благоприятные условия для
развития сорняков. При опоздании с основной обработкой
почвы одной поверхностной обработкой их уничтожить трудно.
Исходя из этого положения, он настаивал, чтобы первую
обработку начинали немедленно вслед за уборкой хлебов, не
дожидаясь вывоза урожая с поля, и продолжали в осеннее время, а на
чистом пару и в весенне-летний период — до самого посева по
мере появления сорняков. Многие теоретические положения,
высказанные И.Е.Овсинским, не устарели до настоящего
времени и получили дальнейшее развитие.
В 1910 г. независимо от И.Е.Овсинского фермер Жан на юге
Франции применил вместо вспашки обрабдтку почвы
пружинным культиватором с последовательным углублением до 20—
22 см.
В 1921 г. Ф.Ахенбах издал книгу, в которой высказал те же
соображения о нецелесообразности оборачивания пахотного
слоя.
Эти новые подходы оставались эпизодами, разбиваясь о
вековые традиции. Гром грянул в 30-е гг. на Великих равнинах
Америки, где сплошная распашка степей плугами привела к
образованию пыльных котлов и дала повод для рассуждений о "закате
цивилизации". Дефляция почв в США рассматривалась как
угроза нации, а борьба с ней стала политикой правительства. С
большим напряжением' была создана плоскорезная система
обработки почвы с сохранением пожнивных остатков,
предохраняющая от эрозии. Она была весьма сходной с системой И.Е.Овсин-
279
ского, так же как принципы конструирования
почвообрабатывающих орудий.
Этот урок, однако, не был воспринят на других континентах.
В Европе продолжали совершенствовать вспашку. В России
В.Р.Вильямс ввел культурную вспашку плугом с
предплужниками, обосновав ее необходимостью острукгуривания сброшенного
на дно борозды верхнего слоя.
После критики травопольной системы земледелия В.Р.Вильямса
появились иные концепции, обосновывавшие систему культурной
вспашки. В 50-е тт. на основе анализа данных дифференциации
пахотного слоя по плодородию, в том числе собственных
исследований, Л.Н.Барсуков сформулировал положение о развитии дернового
почвообразовательного процесса под влиянием покрова как
многолетних, так и однолетних культур. Причину снижения плодородия
нижней части пахотного слоя, "происходящего в культурной почве
за 2—3 года под сплошным растительным покровом при отсутствии
отвальной вспашки", этот автор связывал с накоплением токсичных
метаболитов микроорганизмов, перемещающихся сверху. Отсюда
следовало заключение о необходимости улучшения
неблагоприятных свойств нижней части пахотного слоя путем перемещения ее на
поверхность с помощью отвального плуга. Таким образом, »v
гранение дифференциации пахотного слоя по плодородию пос i жило
новым обоснованием культурной вспашки. В развитие этой
концепции появилось множество других работ. Взамен гипотезы о
накоплении депрессирующих метаболитов в нижней части пахотного слоя
были названы другие причины дифференциации: повышение
подвижности фосфора в приповерхностном слое в результате
чередования процессов увлажнения и высушивания, действие солнечной
радиации, прижатость корневой системы растений к верхнему слою
и др. Выводы о необходимости перемешивания почвы в пределах
пахотного слоя оставались прежними. Некоторые исследователи
предлагали это делать с большой тщательностью при помощи
фрезерных рабочих органов для максимального повышения
биологической активности почвы.
Одновременно с основным направлением теории почвообра-
ботки в мире продолжало развиваться направление бесплужной
обработки почвы. В 40-е гг. внимание мирового агрономического
сообщества привлекла изданная в США книга Э.Х.Фолкнера
"Безумие пахаря", в которой доказывалась вредность обработки
почвы с оборотом пласта и пропагандировалась бесплужная
обработка. Переведенная на многие языки мира, эта книга
существенно поколебала традиционные представления о почвообработ-
ке, хотя каких-либо теоретических построений по этому поводу
она не содержала.
Первая теоретическая платформа минимизации обработки
почвы создана Т.С.Мальцевым [99] в 40-50-е гг. Отдавая дань
известной концепции В.Р.Вильямса, он выдвинул положение о
280
возможности синтеза гумуса и соответственно формирования
водопрочной структуры на основе анаэробного разложения корней
однолетних культур. Для создания условий, при которых бы
развивались анаэробные процессы, он предложил систему,
предусматривающую поверхностную обработку почвы лущильником с
периодическим глубоким безотвальным рыхлением.
Теоретические представления о механизме гумусообразования с тех пор
существенно изменились, но положение о том, что однолетние
культурные растения вносят определенный вклад в
формирование гумусового фонда почв и минимизация обработки почвы
способствует этому процессу, нужно рассматривать как
конкретный вклад Т.С.Мальцева в развитие теоретических основ
земледелия. Большая заслуга Т.С.Мальцева состоит в том, что им
найдено системное решение минимизации обработки почвы
применительно к конкретным условиям, сопровождаемое
определенной долей чистого пара, сроками посева зерновых культур,
мероприятиями по борьбе с сорняками и т.д. Таким образом,
начав с компромисса с идеологией В.Р.Вильямса, Т.С.Мальцев
пришел к противоположным позициям.
Несмотря на развитие новых представлений о системе
обработки почвы, вплоть до 60-х гг. теоретики земледелия и
практики в подавляющем большинстве повсеместно придерживались
классических позиций вспашки. Универсальность этих
представлений разрушилась вскоре после массовой распашки целинных
земель в Казахстане и Сибири. В результате широкого развития
дефляции возникла необходимость замены традиционной
обработки почвы такой системой, при которой обеспечивалось бы
сохранение на поверхности почвы пожнивных остатков для
защиты ее от разрушающего действия ветра. Весьма своевременно
был использован опыт Канады по применению плоскорезных
орудий. В кратчайший срок был создан комплекс машин для
плоскорезной обработки почвы и посева по стерневым фонам.
Внедрение новых приемов было связано с ломкой
традиционных представлений об обработке почвы, хотя к этому времени
уже имелся опыт применения безотвальной обработки почвы по
методу Т.С.Мальцева, сыгравший определенную роль в
преодолении консерватизма земледельцев.
Решая проблему защиты почв от дефляции, плоскорезная
система обработки почвы в определенной мере способствует
преодолению засухи благодаря накоплению зимних осадков за счет
сохранения стерни.
Сочетание плоскорезной системы обработки почвы с
оптимальными сроками и способами посева, нормами высева,
полосным размещением пара и сельскохозяйственных культур,
применением удобрений, гербицидов, снегозадержанием и другими
приемами в зернопаровых и зернопаропропашных севооборотах
с короткой ротацией составило почвозащитную систему земледе-
281
лия, которая была разработана коллективом ученых известного
Научного центра в поселке Шортанды в Казахстане под
руководством академика А.И.Бараева [129]. Эта система, сходная с
канадской, но отнюдь не повторяющая ее, практически спасла
пахотные земли Сибири и Казахстана от разрушения.
Получив широкое распространение в степной зоне, плоскорезная
система обработки почвы в значительной мере продвинулась в
южную лесостепь и даже в районы северной лесостепи Сибири и
Зауралья, где отчетливо проявилась ее роль в предотвращении
водной эрозии почвы, особенно при оставлении на поверхности всей
нетоварной части урожая. В северной лесостепи эта система заметно
трансформировалась: вместо плоскорезов-глубокорыхлителей стали
применять рыхляще-подрезающие стойки СибИМЭ, более
пригодные для работы в эрозионных ландшафтах, а вместо стерневых
сеялок СЗС-2,1 с расширенными междурядьями — сеялки СЗП-3,6 с
обычными междурядьями, чтобы избежать загущения посевов в
рядках и сдержать развитие сорняков в междурядьях.
Значение плоскорезных и безотвальных обработок почвы в
накоплении влаги и предотвращении эрозионных процессов
усиливается благодаря сокращению потерь гумуса за счет снижения
темпов его минерализации, что было показано исследованиями
В.И.Кирюшина и И.НЛебедевой [75] на опытном стационаре
ВНИИЗХ (Шортанды). Как видно из таблицы 88, разница в
содержании гумуса в пахотном слое между вариантами
плоскорезной обработки и отвальной вспашки через 11 лет оказалась
весьма существенной, а еще через 6 лет она возросла еще более
в пользу плоскорезной обработки (табл. 89).
88. Содержание гумуса (%) в южном карбонатном черноземе в зависимости
от системы обработки почвы в зернопаровом севообороте ВНИИЗХ,
1959-1970 гг.
Система обработки почвы
Слой, см
0-10 10-20 20-30 30-40
Отвальная
Плоскорезная
Разница в содержании гумуса
НСР0.95
Точность опыта, %
4,61
4,90
0,29
0,21
1,40
4,58
4,76
0,18
0,23
1,50
4,18
4,05
0,13
0,23
1,90
3,43
3,44
0,01
0,17
1.70
89. Содержание гумуса (%) в южном карбонатном черноземе в зависимости от
системы обработки почвы в зернопаровом севообороте ВНИИЗХ, 1959—1976 гг.
Система обработки почвы
Отвальная
Плоскорезная
Разница в содержании гумуса
НСРо.95
0-5
4,43
4,91
0,48
0,32
Слой,
1 5-10 |
4,54
4,83
0,29
0,23
см
10-15
4,44
4,71
0,27
0,29
|
15-20
4,42
4,52
0,10
0,32
282
Подобных данных в последние годы появилось довольно
много для различных районов России, а также для Канады,
США и других стран.
Снижение темпов минерализации органического вещества
при безотвальной и минимальной обработках сокращает
накопление минерального азота. В результате уменьшаются потери
нитратов за счет нисходящей миграции [76].
В условиях интенсивного потребления азота, особенно в агро-
ценозах северной лесостепи и подтайги, плоскорезная и
безотвальная обработки создают дефицит минерального азота, в
результате чего снижается урожайность зерновых по неиаровым
предшественникам. Здесь минимизация обработки почвы требует
применения азотных удобрений, т.е. она является достоянием
интенсивного земледелия в отличие от экстенсивного, при
котором единственным источником азота служит органическое
вещество почвы, а наиболее эффективным средством его
высвобождения — отвальная вспашка. Не случайна традиционная забота
теоретиков земледелия о повышении биологической активности
почвы, устранении дифференциации пахотного слоя, которая
происходит в результате "прижимания" микрофлоры к
поверхностным слоям почвы. Перемешивание почвы способствует
инфицированию всего пахотного слоя и соответственно усилению
процессов минерализации органического вещества во всем
объеме почвы на фоне повышенной аэрации.
Дальнейшее усиление минимизации обработки почвы
(сокращение ее глубины и частоты) еще более ослабляет процессы
минерализации органического вещества и соответственно азота,
повышает противоэрозионную устойчивость почвы,
способствуют лучшему влагонакоплению. Например, по данным опытов в
Приобье [74], в засушливые годы минимальная (мелкая
плоскорезная) и нулевая обработки почвы имели преимущество по
запасам продуктивной влаги перед глубокими безотвальными
обработками на обыкновенных черноземах в 1,2—1,5 раза, а на
выщелоченных — в 1,1—1,3 раза.
При всех достоинствах безотвальных и плоскорезных систем
обработки почвы им присущи определенные недостатки,
главный из которых — нарастание засоренности посевов, особенно
при повышенном увлажнении. В степных районах Урала и
Сибири преодоление засоренности посевов в зернопаровых
севооборотах в значительной мере достигается за счет более поздних
сроков посева пшеницы, позволяющих уничтожить сорняки
предпосевными обработками, а также за счет повышения в
севообороте доли зернофуражных культур, высеваемых еще в более
поздние сроки при довольно высокой доле пара, который
является наиболее активным средством решения этой задачи. В
южной лесостепи существенно усиливается роль гербицидов, не
говоря уже о северных районах лесостепи, где без них, как и без
283
азотных удобрений, крайне затруднительно возделывание
зерновых в 4- или 5-польных зернопаровых севооборотах при
безотвальной обработке. При недостатке гербицидов и азотных
удобрений применяют комбинированные системы, сочетающие
разноглубинную плоскорезную обработку с отвальной вспашкой. В
сложных эрозионных ландшафтах для того, чтобы отказаться от
вспашки и перейти на безотвальную обработку без применения
гербицидов и удобрений, необходимо чередовать возделывание
зерновых с посевами однолетних и многолетних трав. В целом
же расширение объемов применения безотвальной обработки
почвы и ее минимизации в северной лесостепи и подтаежной
зоне восточных районов зависит от обеспеченности удобрениями
и гербицидами.
Продвижение плоскорезной обработки и различных ее
комбинаций в лесостепные и даже степные районы европейской части
страны долгое время сдерживалось вследствие консервативных
причин — пресловутого психологического барьера. Его
устранению в большой мере способствовал крупномасштабный
полтавский эксперимент, проводившийся в течение 10 лет под
руководством Ф.Т.Моргуна и Н.К.Шикулы [ПО].
Минимизация обработки почвы получила развитие и в
Западной Европе — эпицентре классической вспашки. Довольно
многочисленными экспериментами Г.Канта (59, 60] и других
исследователей доказана возможность минимизации обработки
даже дерново-подзолистых почв. Для проведения посева на
необработанных полях Г.Кант [59] рекомендует главным образом
три агрегата: трехдисковую сеялку (дисковый нож и
двухдисковый сошник); полосную фрезу (посев во фрезерованные
бороздки, ширина фрезерного ножа 2—20 см) и обычные дисковые
сошники при посеве; фрезу-сеялку (с тремя разными способами
заделки семян). В зависимости от типа почвы, предшественника,
засоренности, влажности, крутизны склона и мощности трактора
применяется тот или иной агрегат.
Эффективность минимизации обработки зависит от свойств
почв и условий увлажнения. В ряде стран (Великобритания,
Чехия, Болгария) проведено обследование почв в целях
определения возможности сокращения механической обработки.
Установлено, что оно возможно на дренированных почвах легкого и
среднего гранулометрического состава с благоприятными для
растений физическими свойствами, относительно устойчивых к
уплотнению и с достаточно высоким плодородием.
Наиболее широкое распространение почвозащитная
обработка получила в США, где она практикуется на трети посевной
площади, и в Канаде, в ряде провинций которой она
преобладает.
Действующая в США классификация включает следующие
системы почвозащитной обработки: мульчирующую (mulch-till),
284
полосную (strip-till), нулевую (no-till), гребневую (ridge-till) и
сокращенную (neduced-till).
Мульчирующая обработка осуществляется чизелями,
полевыми культиваторами, плоскорезами, дисковыми и другими
орудиями в зависимости от культуры, свойств почвы, погодных
условий. Борьбу с сорняками ведут механическими и
химическими средствами.
Полосная обработка проводится фрезами, чизелями,
культиваторами и другими орудиями полосами, занимающими
примерно треть поверхности поля.
При прямом посеве (нулевая обработка) почва остается без
механической обработки. Посев проводят специальными
сеялками, для борьбы с сорняками используют гербициды.
При гребневой обработке создают гребни высотой 10—15 см,
по которым проводят посев обычными сеялками. При этом
обрабатывается около трети поверхности поля.
К сокращенной обработке относят другие системы обработки
почвы и посева, обеспечивающие сохранение необходимого
минимума растительных остатков на поверхности почвы. Сходную
классификацию применяют и в Канаде.
Из почвозащитных систем обработки основная доля
приходится на мульчирующую, прямой посев в США практикуется
лишь на 5 % посевной площади, в основном при возделывании
кукурузы. Примечательно, что согласно прогнозу Министерства
сельского хозяйства США к 1995 г. ожидалось применение
почвозащитной обработки на 83 % посевной площади, в том числе
нулевой — на 46 %, чего, однако, не произошло. Основные
причины такого несоответствия правительственные и научные
организации видят в том, что в производственных условиях
почвозащитная обработка нередко не обеспечивает роста
урожайности и рентабельности, а весь комплекс агротехники должен
соблюдаться более строго. Помимо усиливающейся засоренности
посевов, развития некоторых болезней, повышенного дефицита
минерального азота, дифференциации пахотного слоя по
содержанию подвижных фосфатов при минимальных обработках
возникают трудности, связанные с неблагоприятным влиянием
избыточного количества послеуборочных остатков. Прежде всего
они являются существенным механическим препятствием для
качественной заделки семян и получения дружных всходов, что
сопровождается ослаблением кущения, высоким процентом
гибели озимых культур зимой и ранней весной. Кроме того, в
процессе разложения послеуборочных остатков образуется целый
ряд соединений — этилен, аммиак, органические кислоты,
фенолы, альдегиды, аминокислоты и др. Многие из них, в том числе
уксусная, коричная кислоты и фенолы, особенно в кислотной
форме, токсичны не только для растений, но и для многих
полезных микроорганизмов, в том числе связанных с мобилиза-
285
цией питательных веществ почвы и послеуборочных остатков.
При наличии большого количества послеуборочных остатков
необходимы почвообрабатывающие орудия с большим клиренсом,
а также специальные и приспособленные сеялки.
В связи с мульчирующим эффектом растительных остатков
различия в температуре поверхностного слоя при минимальной
обработке и отвальной вспашке могут достигать 3—5 °С и более.
Это играет положительную роль в условиях жаркого и сухого
климата и нежелательно в условиях относительно холодного и
короткого вегетационного периода в связи с задержкой
появления всходов и созревания посевов.
С учетом перечисленных особенностей в разных странах в
зависимости от набора культур в севообороте и почвенно-клима-
тических условий применяют различные комбинированные
системы обработки почвы, сочетающие отвальную вспашку (прежде
всего под пропашные культуры с одновременным внесением
органических, фосфорных и калийных удобрений в запас на ряд
лет) с безотвальными способами обработки — глубокой и мелкой
культивацией, чизелеванием, дискованием вплоть до прямого
посева под непропашные культуры. Если не используют
органических удобрений, сидерации, то вместо отвальной вспашки
применяют глубокое рыхление. В целом же исходят из
необходимости всесторонней оценки положительных и отрицательных
следствий полного или часпгчного отказа от вспашки, чтобы не
допустить недобора урожая.
Возможности сокращения обработки почвы ограничиваются
неблагоприятными водно-физическими свойствами, наличием
уплотненных горизонтов, однако потенциал ее может быть
расширен за счет химических, агротехнических и комбинированных
мелиорации. Например, после однократной мелиоративной
вспашки остаточно-солонцеватых черноземов с уплотненными
переходными горизонтами становится возможным
систематическое применение мелкой плоскорезной обработки.
Минимизация обработки почвы наряду с сокращением
глубины и частоты основной обработки развивается также в плане
совмещения в одном рабочем процессе предпосевных обработок,
внесения удобрений, посева с помощью комбинированных
почвообрабатывающих и посевных агрегатов.
Таким образом, выбор оптимальных вариантов системы
обработки почвы, определяемый несколькими группами природных и
производственных факторов, весьма широк. Однако на почвах,
подверженных дефляции и водной эрозии, он лимитируется
необходимостью сохранения на поверхности почвы пожнивных
остатков. При этом в засушливых условиях степной зоны
почвозащитная обработка имеет отчетливо выраженную направленность
в сторону минимизации вплоть до нулевой, а в сложных
эрозионных ландшафтах лесостепной зоны противоэрозионная обра-
286
ботка должна включать глубокое рыхление, щелевание и другие
способы, обеспечивающие аккумуляцию влаги и сокращение
стока.
В других агроландшафтах с умеренным проявлением эрозии
или дефляции при построении систем обработки почвы
возможны самые различные комбинации ее приемов. На практике важно
учитывать не только среднемноголетние климатические условия и
другие усредненные факторы, на которые обычно рассчитаны
рекомендации научных центров, но и конкретную обстановку:
уплотнение почвы, засоренность полей, погоду и т.д. Для этого
должны использоваться наборы технологий обработки, машин,
орудий, рабочих органов. В частности, дифференцирование
безотвальной обработки почвы связано с применением семейства
рыхлящих рабочих органов: плоскорезов, стоек СибИМЭ, чизелей,
параплау, щелевателей в зависимости от почвенных условий.
Применение параплау особенно эффективно на плотных,
пересохших почвах, чизелей — на чистых от корнеотпрысковых
сорняков, стоек СибИМЭ — на влажных. Эти рабочие органы можно
использовать в качестве сменных на универсальной раме.
В мировой практике все большее внимание уделяется чизеле-
ванию. Его рассматривают как эффективный прием устранения
уплотненных слоев почвы, образующихся при обработке
дисковыми плоскорезными орудиями, и разрушения плужной
подошвы. Высокие почвозащитные показатели при чизелевании
обеспечиваются в результате сохранения на поверхности основной
массы послеуборочных остатков и резкого ослабления
поверхностного стока. Чизелсвание эффективно и как прием влагона-
копления, особенно при влажной осени. После чизельной
обработки с осени не происходит сплошного замерзания почвы, что
обеспечивает благоприятные условия для впитывания талых вод
и уменьшения их стока, особенно если она проводится в
возможно более поздние подзимние сроки. Все большее
распространение получает сочетание в одном агрегате чизельных рабочих
органов, обрабатывающих почву на глубину до 30 см, с
дисковыми. Дисково-чизельные агрегаты, выпускаемые фирмами "Вил-
Рич", "Джон Дир" и др., оборудованы также приспособлениями
для внесения минеральных удобрений. Для осенней обработки
почвы после уборки высокостебельных культур фирмой "Лилли-
стон" предложен роторно-чизельный агрегат. Агрегаты со шре-
дерными и чизельными рабочими органами обеспечивают
равномерное распределение по полю растительных остатков и
качественную обработку почвы.
Рассматривая глобальную направленность развития систем
обработки почвы в сторону минимизации и углубленной
дифференциации как объективное выражение экологизации земледелия,
нетрудно видеть противоречия между предпосылками биологиза-
ции земледелия, с одной стороны, и вынужденным во многих
287
случаях применением пестицидов — с другой. В самом деле, при
мульчирующей бесплужной обработке создаются условия для
активного развития зоофауны, особенно дождевых червей, которые
не только "обрабатывают" пахотный слой, улучшая его структуру,
но и обеспечивают проницаемость почвенного профиля за счет
многочисленных ходов, достигающих глубины 1 м [60]. Однако
применение бесплужной обработки нередко ограничено
повышенным развитием засоренности и болезней, приходится
использовать гербициды и фунгициды, негативно влияющие на зоофау-
ну. При ближайшем рассмотрении этой противоречивой ситуации
она отнюдь не представляется безвыходной и не только в плане
отдаленных перспектив (создание устойчивых к болезням сортов,
развитие биологических методов борьбы с сорняками,
вредителями и болезнями, создание малотоксичных гербицидов нового
поколения с узкоизбирательным действием и т.д.), но и с позиций
нереализованных возможностей современной агротехники. Задача
преодоления засоренности в значительной мере может быть
решена за счет создания благоприятных условий для прорастания
семян сорняков в ранневесенний и осенний периоды и
последующего уничтожения их механическими способами, особенно в
районах с достаточно длительным вегетационным периодом. В
сочетании с рациональным чередованием культур в севообороте,
оптимальной долей чистого или занятого пара, применением
промежуточных культур, своевременностью выполнения полевых
работ, исключающей, в частности, обсеменение сорной
растительности в осенний период, данная задача в большинстве случаев
может быть решена без применения гербицидов. Достаточно
профессиональный земледелец, постигший алгебру современной по-
чвообработки, способен при необходимости применить без
экологического ущерба и пестициды, обширный ассортимент которых
позволяет сделать достаточно безопасный выбор и применить
затем безопасную технологию их внесения. Пахарь же, постигший
лишь арифметические начала земледелия, не должен и
помышлять о пестицидах. До его сознания должна быть доведена
реальность экономического краха при подмене плохой агротехники
химическими средствами.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ УДОБРЕНИЙ
Важнейшая задача агрохимии — регулирование
биологического круговорота веществ в агроценозах — исконно, начиная с
работ Д.Н.Прянишникова, ориентирована на экологические
подходы к применению удобрений. В отличие от естественных
биогеоценозов с относительно замкнутым циклом биогенных
элементов, в агроценозах происходит разрыв этого цикла из-за
отчуждения питательных веществ с урожаем, потерь в результате
стока, эрозии, денитрификации, инфильтрации.
288
Нарушение баланса питательных веществ в земледелии ведет
не только к уменьшению производства продукции и ухудшению
ее качества, но и к снижению устойчивости агроландшафтов. В
этой связи компенсация дефицита биогенных элементов
применением органических и минеральных удобрений должна
рассматриваться как экологически обусловленная задача, а объектом
регулирования биологического круговорота становится уже не
отдельный агроценоз, а агроландшафт в целом с учетом
вертикальных и горизонтальных геохимических потоков. В плане
научного обеспечения этой задачи необходим переход от
"точечных" исследований к динамическим наблюдениям в
геохимически сопряженных элементах агроландшафтов и смежных с ними
природных ландшафтах.
Имеются весьма существенные различия в режиме биогенных
элементов и эффективности удобрений на различных элементах
рельефа, в особенности на склонах различной формы, крутизны,
длины, экспозиции. Почвы на склонах южных экспозиций по
сравнению с северными характеризуются, как правило, большей
эродированностью, меньшей мощностью гумусового горизонта,
более интенсивными процессами минерализации органического
вещества и азота. На холодных склонах северных экспозиций
наблюдается снижение рН и повышение гидролитической
кислотности по сравнению с южными. Например, в пахотном слое
типичного чернозема отмечены следующие значения рН: на
водораздельном плато 5,7; на склоне северной экспозиции 5,5; на
склоне южной экспозиции 6,2; гидролитическая кислотность
почвы на склонах южной и северной экспозиций составила
соответственно 3,20; 3,60 мгэкв/100г [161]. Отзывчивость растений
на удобрения, как правило, выше на северных склонах в связи с
более высокой их влагообеспеченностью.
На склонах одинаковой экспозиции почвы разной степени
эродированное™ чаще всего существенно различаются по
обеспеченности минеральным азотом, соответственно возрастает
необходимость применения повышенных доз азотных удобрений на
средне- и сильноэродированных почвах. Эта потребность входит
в противоречие с усилением потерь азота удобрений в результате
смыва. Поэтому технологии возделывания сельскохозяйственных
культур на эродированных почвах должны предусматривать
тщательную заделку удобрений, экологическое обоснование их доз и
сокращение стока. Увеличение урожайности растений на этих
почвах способствует повышению их устойчивости к эрозии в
результате лучшего развития растений, их корневых систем и
большего количества растительных остатков.
В целом в сложных эрозионных ландшафтах требуется весьма
гибкая система удобрений, учитывающая разнообразие
элементов рельефа и их морфологических характеристик, степень смы-
тости почвы, сток, литологичес^е условия, с тем чтобы не
289
допустить смыва питательных веществ сверх экологически
допустимых норм.
Наряду с ландшафтным подходом к распределению и
использованию удобрений необходимо учитывать системный эффект их
взаимодействия с элементами и звеньями земледелия —
обработкой почвы, севооборотом, сроками посева, нормами высева
семян и т.д. Азотное удобрение выступает в значительной мере
как разрешающее условие минимизации обработки почвы,
использования соломы в качестве мульчи, сокращения доли
чистого пара в севооборотах, углубления их специализации. Без
применения фосфорных удобрений резко снижается эффективность
чистого пара, увеличиваются потери минерального азота из
почвы вследствие неполного его использования растениями при
дефиците фосфора. Применением удобрений можно
регулировать рост и развитие растений на различных этапах органогенеза,
ускорять или замедлять созревание, сообразуясь при этом со
сроками посева и формированием площади питания растений
различными способами посева и нормами высева семян.
Стартовое рядковое удобрение ускоряет рост вторичной
корневой системы зерновых злаков, что нередко имеет решающее
значение в формировании урожая.
Применение удобрений позволяет предотвратить или
смягчить воздействие различных стрессов, повышая
приспособляемость растений к неблагоприятным условиям, их
засухоустойчивость, морозоустойчивость и т.д.
Удобрения влияют на устойчивость растений к болезням.
В частности, фосфорное удобрение, способствуя усиленному
развитию корневой системы, повышает сопротивляемость
растений к внедрению и развитию патогенов. Калийные
удобрения, способствуя утолщению клеточных стенок, повышению
прочности механических тканей, существенно сдерживают
развитие грибных болезней. Противоположную роль в этом
отношении играет избыточное азотное питание растений,
стимулирующее возникновение болезней. Сбалансированное
удобрение в интенсивных технологиях возделывания зерновых
культур ослабляет патологический процесс, но нередко
приходится прибегать к фунгицидным обработкам, особенно в
случае низкой устойчивости сорта к болезням при высоком
уровне азотного питания. Голодание растений при недостатке
того или иного питательного элемента часто сопровождается
развитием болезней. Познание такого рода взаимосвязей в
результате исследований, выполненных на грани земледелия
и смежных наук в течение последних десятилетий, оставило
позади утилитарное представление о минеральных удобрениях
как о "порошке плодородия", хотя на практике упрощенное
представление об использовании удобрений по принципу "чем
больше, тем лучше" далеко не. изжито.
290
Стратегия формирования систем удобрения культур в
севообороте изменяется в зависимости от уровня обеспеченности
агрохимическими ресурсами. Суть ее заключается в том, что на
первом этапе химизации решается задача регулирования питания
растений в компенсирующем режиме в звеньях, где оно
наименее сбалансированно: оптимизация фосфорного питания
зерновых, размещаемых по пару, азотного — на фонах безотвальной и
минимальной обработок, особенно при оставлении соломы;
весенние подкормки озимых культур и многолетних трав,
стартовое рядковое удобрение и т.п. По достижении уровня
обеспеченности пашни минеральными удобрениями, необходимого для
освоения противоэрозионных мероприятий, севооборотов с
определенным соотношением культур, чистого и занятого паров,
т.е. оптимизации систем земледелия, дальнейшее увеличение их
применения должно осуществляться в интенсивных технологиях
возделывания сельскохозяйственных культур в расчете на
планируемую урожайность. При определении максимальной дозы
удобрений, если в ней возникает необходимость, следует
ориентироваться на максимальную прибыль с учетом экологических
ограничений, а не на максимальную прибавку урожая. Выбирая
оптимальные решения в зависимости от почвенно-климатичес-
ких условий и обеспеченности ресурсами, важно иметь в виду,
что чрезмерная концентрация удобрений на отдельных полях так
же нерациональна, как и распыление их по полям, не
обеспеченным защитными мероприятиями и высокой культурой
земледелия в целом.
Нарушение этих принципов в период кампании по освоению
интенсивных технологий возделывания сельскохозяйственных
культур, их оторванность от зональных систем земледелия и
недостаточная комплексность выполнения привели не только к
снижению отдачи от вложения ресурсов, но и к загрязнению
окружающей среды пестицидами.
Необходимо углублять исследования по обоснованию
оптимальных уровней применения удобрений и расчета доз с учетом
экономических и экологических факторов. Особое значение
имеет установление уровней допустимой нагрузки удобрений на
агроценозы в различных агроландшафтах.
Экологические эксцессы особенно наглядно проявляются в
сфере производства овощных культур, которые отличаются
наибольшей способностью накапливать нитраты и другие
остаточные химические соединения. Темпы химизации овощеводства во
многих районах далеко опередили уровень квалификации и
технологической дисциплины производителей и вышли за рамки
целесообразности. Эта отрасль нуждается в первоочередной био-
логизации, повышении доли перегноя в системе удобрений,
многолетних трав в севооборотах, применении биологических
препаратов для защиты растений.
291
Большую опасность для окружающей среды представляет
чрезмерная концентрация отходов животноводства, не
обеспеченная утилизацией растениями на прилегающих к фермам
площадях сельскохозяйственных угодий. Поэтому задача
оптимизации размещения ферм, увязанного с размещением кормовых
угодий, стала одной из наиболее актуальных. Наиболее остра в
экологическом отношении проблема утилизации стоков крупных
животноводческих комплексов. Основной путь их
использования — удобрение многолетних трав. При ограниченности полей
утилизации и перегрузке травяных агроценозов азотом главный
способ получения чистой продукции — промышленная
технология извлечения белка из зеленой массы многолетних трав.
Подобных противоречий немало в агропромышленном
производстве России, где экстремальные, надуманные формы
интенсификации перемежаются с типично экстенсивным
хозяйствованием.
Выход из противоречий, связанных с использованием навоза,
является одной из наиболее актуальных задач. Проблему полной
и эффективной его утилизации не удалось решить
административными средствами. Для ее решения потребуются создание
экономического механизма интеграции отраслей животноводства и
земледелия, организация соответствующей инфраструктуры
животноводства, рациональных систем удаления навоза,
приготовления и внесения органических удобрений.
Серьезной экономической и экологической проблемой
остается неравномерность внесения органических и минеральных
удобрений. При этом развивается пестрота хлебостоя,
неравномерность созревания, снижается качество продукции,
усиливается вымывание питательных веществ. Потери за счет
инфильтрации возрастают с повышением доз удобрений. По данным
Т.Н.Кулаковской [91], в Белоруссии в годы с избыточным
увлажнением вымывание азота на легких почвах достигает 60 кг/га, на
супесчаных — 20—25, на суглинистых — 10 кг/га. В годы с
нормальным увлажнением эти показатели снижаются примерно
вдвое. Устойчиво сохраняется представление о незначительных
размерах потерь азота в почвах лесостепной и степной зон, хотя
нисходящая миграция его в черноземах и темно-каштановых
почвах под зернопаровыми севооборотами весьма высока. Этот
процесс усиливается при использовании азотных удобрений. По
количеству нитратного азота за пределами корнеобитаемого слоя
можно судить об адекватности применяемых доз азотных
удобрений. Оценки потерь азота в результате улетучивания
газообразных его соединений находятся в пределах 10—30 % от
внесенного [100].
Для предотвращения потерь азота в окружающую среду
следует оптимизировать дозы азотных удобрений под каждую культуру
севооборота, вносить их в правильные сроки, равномерно рас-
292
пределять и заделывать в почву, правильно выбирать формы
удобрения.
Определяя перспективы экологизации систем удобрения
полевых культур, следует, очевидно, исходить из приближения их к
механизму минерального питания растений в естественных
экосистемах, где оно осуществляется в рамках биологического
круговорота по принципу безотходных технологий. Агросистемы,
получающие постоянную "дотацию" элементов минерального
питания в форме минеральных удобрений, значительную часть
дефицитной минеральной пищи теряют непроизводительно в
результате общего роста масштабов выноса вещества, фиксации в
почве и т.д. Таким образом, традиционная агроэкосистема не
только непроизводительно расходует минеральную пищу, но и
активно загрязняет сопряженные природные системы — воды
поверхностного и грунтового стоков, соседние ландшафты,
воздух и т.д. со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Развивая идею экологизации минерального питания
сельскохозяйственных культур, АД.Фокин [77] указывает на более
высокие коэффициенты использования большинства зольных
элементов из растительных остатков или органических удобрений. Им
показано, в частности, что фосфор из корневых остатков клевера
используется озимой пшеницей, идущей по пласту многолетних
трав, примерно на 60 % за одну вегетацию, в то время как в
аналогичных условиях фосфор суперфосфата используется не
более чем на 20 %. Аналогичная картина обнаружена и для
кальция, цинка и других элементов.
Повышенное использование элементов питания из
органических остатков связано с тем, что в зонах, где расположены
растительные остатки или органические удобрения, наблюдается в
несколько раз более высокая локализация активных корней
растений. Причина высокой локализации связана с тем, что в зонах
с органическими остатками растение находит полное
минеральное питание, сбалансированное по макро- и микроэлементам. В
этих зонах нет "обжигающих" концентраций растворимых солей
или балластных веществ (например, хлоридов), как вокруг
гранулы минеральных удобрений. Наконец, в зонах с органическими
остатками проявляются более благоприятные для корневой
системы физические свойства, а также более высокая
микробиологическая активность.
В естественных условиях практически во всех почвах
корневое питание локализовано по остаткам корневых систем или на
контакте лесной подстилки с минеральной частью почвы, т.е.
зона корневого питания пространственно гетерогенна по всем
условиям и параметрам. В традиционных системах земледелия
принципиально иная ситуация, так как технологические приемы
обработок были направлены на гомогенизацию корнеобитаемого
слоя.
293
Корневое питание в условиях "гетерогенной" почвы имеет и
другие преимущества кроме высоких коэффициентов
использования элементов минерального питания из органических
остатков.
В условиях локализации корневых систем значительно
снижается поступление в растения токсикантов из загрязненных почв
за счет значительного уменьшения "активного объема",
занимаемого корневыми системами. Опыты показали, что путем
создания локальных зон с благоприятными свойствами и условиями
питания на основе композиций, содержащих растительные
остатки или органические удобрения, удается в 4—5 раз и более
снизить поступление тяжелых металлов в растения.
Исследование роли органических остатков в минеральном
питании растений дает основание для пересмотра традиционных
систем удобрений. Например, в условиях дерново-подзолистых
почв в севообороте с многолетними травами при дефиците
удобрений их вносят преимущественно под пропашные и зерновые
культуры. Между тем опыт свидетельствует о том, что даже
небольшое перемещение удобрений под многолетние травы может
дать высокий эффект. Травы могут сильно реагировать на
минеральные удобрения, при этом увеличивается не только урожай
сена, но и поступление в почву пожнивно-корневых остатков. В
итоге культура, идущая по усиленному пласту многолетних трав
(обычно озимая пшеница), как и следующая культура (часто
картофель), дают более высокий урожай по сравнению с
традиционной системой. Кроме того, внесение части удобрений под
многолетние травы снижает их нерациональные потери, поскольку
минимальный вынос питательных веществ как с поверхностным, так
и с внутрипочвенным стоком наблюдается именно с полей,
занятых многолетними травами. Более значительное поступление в
почву остатков многолетних трав повышает биологическую
активность почвы, ее санитарно-защитные функции, увеличивает
масштабы биогеохимического круговорота, благотворно влияет на
гумусовый режим почв. Данный подход имеет особо важное
значение на почвах легкого гранулометрического состава. Помимо
многолетних трав роль такого рода носителя питательных веществ
могут выполнять промежуточные культуры [98].
Существенный недостаток многих минеральных удобрений,
особенно азотных, — их физиологическая кислотность, а также
наличие остаточной кислоты вследствие несовершенства
технологий производства. Интенсивное применение таких удобрений
приводит к заметному подкислению почв и соответственно
ухудшению их свойств. При этом повышается подвижность
радионуклидов и тяжелых металлов.
Качество многих минеральных удобрений снижается
вследствие содержания в них сопутствующих балластных элементов, в
том числе токсичных тяжелых металлов. Вопрос о том, в какой
294
степени опасно загрязнение почв тяжелыми металлами в
результате применения минеральных удобрений, имеет разные
толкования. Объективный ответ на него можно получить при проведении
соответствующих балансовых исследований. Покажем это на
примере суперфосфата [102]. Из промышленных минеральных
удобрений суперфосфат отличается наиболее высоким содержанием
тяжелых металлов, в частности наиболее токсичного кадмия. В
таблице 90 представлены данные о поступлении кадмия в почву
при систематическом применении фосфорных удобрений,
полученные А.Клоком в Германии, а в таблице 91 — данные того же
автора по выносу кадмия из почвы с урожаем различных культур.
90. Оценка поступления кадмия в почвы при ежегодном внесении фосфорных
удобрений
Происхождение
фосфатного сырья
Содержание
Cd в сырье,
мг/кг
Содержание Cd в
получаемых
фосфорных
удобрениях
(18ЯГР205),
мг/кг
Поступление Cd в
почву при дозе
P2Os 70 кг/га
г/га
мг/кг
Число лет, через
которое содержание
Cd в почве
достигнет 1 мг/кг
Кольский
полуостров
Флорида
»
Западная
Африка
0,1
10
15
75
0,05
5,0
7,5
37,5
0,02
2
3
15
0,000006
0,0006
0,001
0,005
16666'
1667
1000
200
Примечание. Содержание Р2О5 во всех видах сырья 36 %.
91. Ежегодный вынос кадмия из почвы с урожаем
Культура
Средняя
урожайность,
кг/га
[Содержание!
Cd, мг/кг
Содержание Cd
в урожае, г/га
Вынос Cd с основной и
побочной продукцией,
г/га
Зерновые 4490 0,035 0,157
Картофель 29570 0,050 1,479
Капуста 15430 0,044 0,679
Морковь 30460 0,023 0,701
0,4
3,0
1,2
1,4
На основании этих исследований А.Клок показал, что при
выносе кадмия с урожаем растений (0,4—3,0 г/га) и вымывании
его из почвы (1г/га в год) наблюдается равновесие между
поступлением кадмия в почву (2—3 г/га в год) и выносом его из
почвы (1,4—4,0 г/га в год). Автор делает вывод: если почвы не
загрязняются эмиссиями или отходами городов, то накопление
кадмия в почве при регулярном применении промышленных
фосфорных удобрений не может вызывать беспокойства.
Поступление кадмия и других тяжелых металлов
увеличивается при использовании в качестве фосфорных удобрений
фосфоритной муки.
Заметным источником поступления кадмия и других тяжелых
295
металлов в почву являются органические удобрения. В
стойловом навозе содержится в среднем 0,4 мг кадмия и 6,6 мг
свинца на 1 кг сухого вещества. При норме внесения до 5 т
сухого вещества на 1 га с навозом ежегодно вносится 1—4 г
кадмия на 1 га, т.е. такое же количество, как и при внесении
суперфосфата.
В связи с пропагандой органического земледелия все чаще
ставится вопрос о широком использовании сапропеля в
качестве органического удобрения. С ним возможно более
высокое поступление в почву тяжелых металлов и токсичных
соединений. Например, содержание кадмия в сапропеле из
разных районов Германии составляет: из Мюнхена 90—180 мг,
из Некара — 50—100 мг на 1 кг сухой массы. При внесении
последнего в почву содержание кадмия в растительной массе
повышалось на 0,02—1,1 мг на 1 кг сухой массы, а в
почве — на 6—73 мг/кг [102].
Отметим противоречивость позиций сторонников
альтернативного земледелия, допускающих применение природных агро-
руд и исключающих промышленные удобрения, в свете
рассмотренных примеров.
Реальную угрозу загрязнения почв и растений представляет
применение в качестве удобрений осадков сточных вод крупных
промышленных городов. При их использовании в эквивалентных
по фосфору дозах поступление кадмия в почву в десятки и сотни
раз выше, чем при применении фосфорных удобрений.
В качестве опасных источников загрязнения почв нередко
выступают различные отходы промышленности, используемые в
качестве химических мелиорантов. Многие применяемые для
известкования почв отходы имеют в своем составе потенциально
опасные элементы, которые в кислых условиях могут переходить
в активную форму. Необходимо проводить достаточно
длительные исследования, чтобы установить возможные последствия
использования этих отходов.
В последние годы для мелиорации солонцовых почв активно
применяют фосфогипс — отход производства суперфосфата,
содержащий наряду с высокоэффективным мелиорирующим
веществом — гипсом — и остатками фосфорной кислоты
повышенные количества фтора (около 1,5 %) и стронция (1,8—2,0 %). С
учетом возможной в ряде случаев опасности загрязнения почв и
растений этими элементами должны корректироваться дозы фос-
фогипса, который целесообразно использовать в первую очередь
для выборочной мелиорации солонцовых пятен.
Не потеряла актуальности проблема загрязнения среды в
результате потерь удобрений при их производстве,
транспортировке, хранении, погрузочно-разгрузочных работах, подготовке к
внесению.
296
РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА ПОЧВ
В процессе интенсификации земледелия усиливаются
экологические аспекты в оценке роли органического вещества почв,
их гумусового состояния. В отличие от экстенсивного этапа,
когда органическое вещество почв служило основным
источником питания растений, в современном земледелии оно
определяет экологические пределы интенсификации, в частности
выступает в качестве разрешающего фактора химизации с точки
зрения обеспечения буферности почв и поглотительной
способности по отношению к удобрениям, преодоления нагрузки
пестицидами и другими химическими веществами. Обеспеченности
почв органическим веществом определяет возможности
минимизации обработки почвы и соответственно сокращения
энергетических затрат, способствует повышению устойчивости
земледелия при неблагоприятных погодных условиях.
По мере интенсификации земледелия, в особенности
применения минеральных удобрений, утрачивается прямая связь
содержания гумуса с урожайностью, она опосредуется через
перечисленные сложные взаимодействия. Понимание этих
взаимодействий совершенно необходимо при решении задач
регулирования режима органического вещества почв.
Потребуются значительные усилия для научного обоснования данной
проблемы и прежде всего переосмысления укоренившихся за
последние два десятка лет упрощенных представлений по этому
поводу, явившихся следствием кампании по созданию
бездефицитного баланса гумуса на полях страны. Кампания традиционно
означает упрощение или извращение какой-либо очень важной
задачи и сведение ее к шаблону. В данном случае суть проблемы
сводилась к расчету баланса гумуса по весьма неадекватным
методикам и компенсации установленных таким образом потерь
органического вещества внесением органических удобрений, а
при их недостатке расширением площадей под многолетними
травами и любыми другими средствами. Такая установка,
выработанная в начале кампании, действует по сей день. Казалось
бы, ничего предосудительного в ней нет, привлечено внимание
общественности к проблеме повышения плодородия полей и
правительства к экономическому содействию в ее решении. Но
ни одна кампания с ее универсальными установками в
масштабах огромной и разнообразной по природным условиям страны
не проходит без ущерба для народного хозяйства. В данном
случае прямой экономический и экологический ущерб был
нанесен привлечением торфа для регулирования гумусового баланса
черноземов в Сибири, сопровождавшимся выработкой
мелкозалежных торфяников, т. е. уничтожением торфяно-болотных
почв. Расширение посевов многолетних трав в соответствии с
универсальными рекомендациями для этой же цели снижало
297
продуктивность пашни в степной зоне. К счастью, большинство
агрономов, знакомых с травопольной кампанией 30—40-х гг., не
допускали ее рецидивов.
Дело, однако, не в этих эпизодах. Гораздо неприятнее
последствия, связанные с искажением сущности самой проблемы,
неверным теоретическим истолкованием ее: это тенденции
абсолютизации роли гумуса, когда к регулированию гумусового
состояния почв сводится порой чуть ли не вся проблема повышения
почвенного плодородия; устаревшее представление о прямой
связи содержания гумуса с урожайностью культур, а отсюда
объяснение их низкой урожайности малым содержанием гумуса;
недооценка роли лабильных органических веществ почвы;
объяснение низкой эффективности минеральных удобрений
недостатком гумуса в почве; шаблонное представление о повсеместном
снижении содержания гумуса в почвах; надуманность методик
расчета гумусового баланса, поскольку современное состояние
органо-балансовых исследований позволяет оценивать размеры
отдельных составляющих баланса гумуса лишь на уровне грубого
приближения. Нельзя превращать воспроизводство гумуса в
самоцель безотносительно к продуктивности культур и
экономике производства. В данной связи следует прежде всего уяснить
особенности изменения содержания гумуса в почвах различных
зон и ландшафтов при вовлечении их в активный
сельскохозяйственный оборот и причины этих изменений. Они связаны с
характером поступления в почву растительных остатков, их
качественным составом и условиями превращения.
В северотаежной зоне годовая продукция естественных фито-
ценозов составляет около 4 т/га сухой массы, а зерновых агроце-
нозов — около 7 т/га. С учетом отчуждения примерно половины
первичной продукции агроцснозов с урожаем поступление
растительной массы в почву в том и другом фитоценозах близко и
составляет около 4 т/га. Учитывая гораздо более высокую
зольность травянистой растительности по сравнению с древесной и
соответственно более благоприятные условия гумусообразования,
содержание гумуса в подзолистых и глее-подзолистых почвах
увеличивается даже без применения органических удобрений.
Однако, несмотря на положительный баланс, требуется
значительное повышение уровня гумусированности этих почв. Близкая
картина наблюдается и на почвах среднетаежной зоны при более
высоком уровне поступления в почву растительных остатков в
обоих фитоценозах. В дерново-подзолистых почвах
южнотаежной зоны годовая продукция лесных фитоценозов и зерновых
агроценозов находится на близком уровне (9—10 т/га), а
поступление в почву растительных остатков составляет соответственно
9 и 6 т/га. Несмотря на столь существенную разницу, запасы
гумуса в освоенных и целинных почвах остаются близкими или
несколько снижаются в первых, но ненамного. Уменьшение
298
поступления в почву органического вещества в освоенных
почвах компенсируется более благоприятными условиями гумусо-
образования благодаря более высокому содержанию кальция и
магния в пожнивных остатках, что способствует повышению
коэффициента их гумификации и закреплению образующегося
гумуса. Важное значение имеет также поступление растительного
вещества непосредственно в почву, а не на поверхность, как в
лесу, и усиление контрастности режима влажности.
Повышение гумусированности дерново-подзолистых почв до
состояния окультуренных требует целого комплекса
мероприятий с применением достаточно высоких доз органических
удобрений, известкования и т.д. Для поддержания достигнутого
уровня гумусового состояния почв нужны постоянные усилия. В
меру обеспеченности ресурсами эта задача должна быть решена
в первую очередь для возделывания наиболее требовательных
культур на лучших землях. В худших условиях могут быть
размещены более устойчивые к неблагоприятным условиям культуры,
что рационально и с точки зрения производительности агроце-
нозов и регулирования режима органического вещества.
Совершенно очевидно, что уравнительная ориентация на всеобщее
облагораживание полей несостоятельна ни в экономическом, ни
в экологическом отношении.
Совершенно иная динамика органического вещества
складывается при освоении и использовании черноземов. Годовая
продукция засушливых и луговых степей колеблется на уровне
соответственно 15 и 20 т сухой массы с 1 га, в зерновых агроцено-
зах — соответственно на уровне 10 и 12 т. С урожаем зерна и
соломы отчуждается примерно половина сухой массы.
Следовательно, поступление растительных остатков в почву в агроцено-
зах сокращается в 3 раза, разумеется, с большими колебаниями.
Естественно, это не может не приводить к потерям гумуса,
которые по многочисленным данным составляют для пахотного слоя
20-30 %.
Содержание гумуса наиболее интенсивно снижается в первые
10—15 лет после распашки из-за быстрого разложения лабильных
форм органического вещества, в дальнейшем этот процесс
замедляется вследствие приближения к новому уровню
стабилизации, соответствующему новым условиям. Например,
среднегодовые потери гумуса в пахотном слое южного чернозема при
использовании в зернопаровых севооборотах без применения
удобрений в первое десятилетие составили около 1 т/га, во
второе — 0,5, в третье — 0,4 т/га. В последующие 30 лет
установились примерно одинаковые потери гумуса — 0,3 т/га за год [77].
Понятно, что добиться бездефицитного баланса гумуса на
уровне его запасов в целинных черноземах невозможно, ибо для
этого пришлось бы вносить ежегодно более 10 т сухого вещества
на 1 га.
299
В зависимости от использования почв потери гумуса
возрастают в ряду: многолетние травы — зерновые — пропашные — пар.
В паровых полях они достигают 1,5—2 т/га в год и нередко
сопровождаются накоплением нитратов в почвогрунтах до
глубины 2—-5 м и грунтовых водах, что осложняет экологическую
обстановку.
Максимальные потери гумуса наблюдаются в солонцовых
почвах, вовлеченных в активный сельскохозяйственный оборот без
мелиорации в ходе массовых кампаний по освоению новых
земель. Ежегодно обрабатываемые, они дают низкие урожаи при
избыточной минерализации гумуса.
Рассмотренные изменения гумуса пахотных почв
характеризуют его биологические потери (в результате усиления
минерализации и сокращения поступления в почву растительных остатков).
Более значительны по сравнению с биологическими потери
гумуса в условиях проявления водной и ветровой эрозии. Даже в
умеренно эрозионных ландшафтах при уклонах 2—3° потери
гумуса в пахотном слое выщелоченных черноземов от водной
эрозии составили 18—41 % за 50—130 лет [77], что в 3—6 раз
больше, чем на равнинах. Южные, и обыкновенные черноземы
Казахстана за 15 лет после подъема целины до освоения
почвозащитной системы земледелия потеряли в зависимости от
гранулометрического состава 11—36 % гумуса в пахотном слое, что
значительно больше биологических потерь. Освоение
почвозащитных систем земледелия в степных районах в последние 30
лет способствовало сокращению потерь гумуса вследствие
дефляции почв. Мало изменились ежегодные потери гумуса от водной
эрозии.
Сокращение запасов гумуса в почвах определяет в качестве
одного из важнейших принципов требование максимального
возврата в них растительных остатков, навоза и других отходов.
Сжигание их, в том числе конверсия в биогаз, должно быть
предельно ограничено. Этот принцип относится и к торфу.
Решая задачи оптимизации гумусового состояния почв и
режимов органического вещества, следует исходить из положения о
том, что регулирование их осуществляется всеми средствами
систем земледелия (оптимизация соотношения угодий, структуры
пашни, севооборотов, доли чистого пара, многолетних трав,
системы обработки почвы, противоэрозионная организация
территории, применение органических и минеральных удобрений).
Первоочередная задача оптимизации режима органического
вещества почв — регулирование количества и качества
лабильного органического вещества на нормативной основе.
Системы земледелия должны быть построены таким образом,
чтобы воспроизводство гумуса в почвах не требовало
специальных затрат, а являлось следствием мероприятий, направленных
на повышение продуктивности агроценозов и защиту почв от
300
различных видов деградации. В частности, наращивание запасов
органического вещества в почвах с помощью органических
удобрений целесообразно в той мере, в какой оно предопределяет
возможности повышения урожайности с учетом окупаемости
затрат.
Привлечение торфа в составе органических удобрений
целесообразно лишь в объемах, необходимых для утилизации
нетехнологичных отходов животноводства с минимальными
экологическими издержками, связанными с его отчуждением.
Системный подход к управлению плодородием почв,
осуществляемый в виде последовательного экономически обоснованного
улучшения свойств почв, лимитирующих продуктивность агроце-
нозов, не исключает создание огородных почв для овощеводства и
картофелеводства. Применение мелиоративных доз органических
удобрений для улучшения физических свойств почв расширит
возможность и повысит качество механизированной уборки
картофеля и овощей, будет способствовать сокращению
применения минеральных удобрений. Соотнесенный с оценкой
народнохозяйственного эффекта, этот подход не имеет ничего общего с
экстремальной идеей создания высокогумусированных "агрозе-
мов".
Количественная оценка влияния конкретных агроприемов на
режим органического вещества почв должна найти выражение в
виде нормативов, разрабатываемых на основе данных
многолетних полевых экспериментов. Их не следует подменять
гипотетическими балансовыми расчетами.
РЕГУЛИРОВАНИЕ БИОГЕННОСТИ ПОЧВ
Решение данной задачи сопряжено с регулированием режима
органического вещества почвы. Термин "регулирование" по
отношению к биологическим процессам звучит несколько
преувеличенно, поскольку не разработаны нормативная база
природопользования в агропромышленном комплексе, агроэкологичес-
кие и технологические нормативы систем земледелия, хотя
имеется довольно обширная информация по оценке влияния
различных систем земледелия, их звеньев и отдельных элементов
на бионаселение почв и биологические процессы.
Численность и активность различных групп почвенных
организмов (бактерий, грибов, актиномицетов, водорослей,
лишайников, простейших, беспозвоночных, насекомых, позвоночных)
по-разному изменяется в зависимости от угодья, культуры,
интенсивности и способа механической обработки почвы,
применения органических и минеральных удобрений, мелиорантов,
пестицидов, загрязнения тяжелыми металлами и другими
токсикантами.
Проявление биологической активности почв в первую очередь
301
связано с микрофлорой благодаря ее высокой численности,
общей поверхности и активности. Количество микроорганизмов
во всех почвах возрастает после распашки. Например,
численность бактерий в выщелоченных черноземах по
усредненным данным увеличивается с 3 млн в 1 г почвы на целине
до 5 млн в 1 г почвы после освоения, численность актино-
мицетов — с 1,5 млн до 3 млн в 1 г почвы. В выпаханных
черноземах наблюдается уменьшение микронаселения.
Биогенность лесных почв сильно возрастает при внесении
извести и навоза. Например, общая численность микробов при
окультуривании дерново-подзолистых почв увеличивается с 2—
3 млн/г в горизонте Ai до 6—7 млн/г в пахотном слое. При этом
усиливаются процессы аммонификации, нитрификации, азот-
фиксации.
Интенсивность почвенно-биологических процессов зависит
помимо содержания гумуса и особенно детрита от качественного
их состояния. В степной зоне,например, отчетливо
прослеживается увеличение численности бактерий и актиномицетов
(преобладающих в микробоценозе) от черноземов южных к
солонцеватым черноземам и солонцам по мере повышения дисперсности
гумуса при снижении общего его содержания в этом ряду. После
распашки данная закономерность усиливается. Наиболее
высокая интенсивность минерализационных процессов,
подтверждаемая высокой скоростью разложения целлюлозы, нитрификации,
увеличением численности микроорганизмов, усваивающих
минеральные формы азота, наблюдается в солонцах в связи с
повышенной доступностью для микроорганизмов их органического
вещества [70]. Этим процессам способствуют карбонатность и
щелочность среды.
При дефиците влаги, ограничивающем урожай растений в
степной зоне, а следовательно, использование элементов
питания, высокая интенсивность минерализационных процессов в
карбонатных и солонцеватых почвах приводит к
непроизводительному расходу органического вещества, потерям
минерального азота вследствие нисходящей миграции избытка нитратов.
Предотвращение этих процессов достигается, как уже
отмечалось, за счет биологической аккумуляции азота при оставлении
соломы и снижении темпов минерализации органического
вещества при минимизации обработки почвы.
Наряду с микроскопическими грибами и бактериями
определенный агрономический интерес представляют почвенные
водоросли. Тем более, что в функциональном отношении они как
фототрофные организмы являются продуцирующим
компонентом, выполняющим определенную роль в образовании
первичной продукции, служат дополнительным фактором аккумуляции
энергии. Важной стороной жизнедеятельности почвенных
водорослей является также фиксация молекулярного азота. Наиболее
302
существенный вклад в накопление связанного азота они вносят
на почвах степных и пустынных биогеоценозов, где широко
распространены азотфиксирующие синезеленые водоросли,
образующие значительную биомассу.
В агроценозах под влиянием смены растений и
агротехнических мероприятий состав почвенных водорослей претерпевает
существенные изменения, характер которых неодинаков в разных
природных зонах. Так, в почвах лесной зоны, имеющих
достаточное увлажнение, но относительно низкую биологическую
активность, роль почвенных водорослей под влиянием культуры
усиливается, особенно азотфиксирующих видов из синезеленых,
нередко образующих видимые разрастания на поверхности
почвы. В степной зоне, напротив, происходит обеднение альго-
флоры и прежде всего синезеленых водорослей. По некоторым
данным [152], за вегетационный период продуктивность
водорослей в южном черноземе составила в зерновом агроценозе при
плоскорезной обработке 250, при отвальной вспашке 120 кг/га (в
пересчете на сухую массу соответственно 114 и 55 кг/га), в то
время как в целинной почве под типчаково-ковыльной
ассоциацией она достигала 1055 кг/га в пересчете на сухую массу.
Ранее уже упоминалось о влиянии различных культур,
севооборотов, систем обработки на почвенную микрофлору и
биологическую активность почв. Обширная информация по этому
поводу, накопленная для большинства регионов, позволяет
использовать данные приемы для регулирования микробиологических
процессов в почве.
Существенное влияние на эти процессы оказывают
минеральные удобрения. Обогащая почву элементами минерального
питания и стимулируя развитие растений, они способствуют
повышению биологической активности почвы, увеличивают численность
и активизируют деятельность почвенных микроорганизмов. Этим
объясняется, в частности, усиление минерализации
органического вещества. Дополнительно поглощенный растениями азот,
высвобождающийся из почвенного гумуса под влиянием азотных
удобрений, называют экстра-азотом. Вопрос о количественной
стороне этого процесса дискутируется. Имеются данные о том,
что под влиянием азотных удобрений усиливается
минерализация только бедных азотом (C:N более 40) растительных остатков
[162].
Серьезную агрономическую и экологическую проблему
представляет регулирование процесса нитрификации в почвах.
Приходится решать ее как в плане интенсификации этого процесса,
так и в противоположном, учитывая потери самых
дорогостоящих удобрений и последствия загрязнения окружающей среды
нитратами и промежуточными продуктами нитрификации.
Нитрификация в почвах может протекать двумя путями. Авто-
трофная нитрификация осуществляется специфическими нитри-
303
фицирующими бактериями. Наиболее эффективно она протекает
в почвах при хорошей аэрации, оптимальной для растений
влажности, нейтральной реакции среды, в результате чего образуются
нитраты и нитриты с возможным промежуточным образованием
газообразных соединений азота. В последнее время установлено,
что процесс нитрификации могут осуществлять и гетеротрофные
почвенные микроорганизмы (бактерии, грибы). Это происходит
при повышенном содержании органического вещества,
слабокислой реакции и дефиците кислорода. Опасным последствием
гетеротрофной нитрификации может быть синтез
промежуточных соединений — щдроксиламина, нитрозосоединений,
которые даже в небольших количествах могут давать токсичный,
канцерогенный эффект для человека [127].
Помимо рассмотренных выше агротехнических средств
регулирования нитрификации, которыми не всегда достигается
решение этой задачи, особенно в интенсивных технологиях,
применяются ингибиторы нитрификации (органические соединения
из класса хлорпиридинов, пиримидинов и др.).
Применение высоких несбалансированных доз минеральных
удобрений, особенно азотных, приводит к появлению ряда
негативных для почвенной биоты эффектов. В кислых почвах
происходит активное развитие грибов и снижение числа бактерий,
повышается доля видов, способных выделять токсичные
вещества, которые могут негативно влиять не только на растения, но и
на беспозвоночных [127].
Азотные удобрения оказывают двоякое влияние на процессы
фиксации атмосферного азота в почвах. В небольших дозах (до
60—70 кг/га) они способствуют повышению активности азотфик-
сации, а в высоких дозах снижают как симбиотическую, так и
несимбиотическую азотфиксацию.
Особую проблему представляет взаимодействие почвенной
биоты с пестицидами. Оно имеет два аспекта: влияние
пестицидов на биоту и деградация пестицидов под влиянием почвенной
биоты. И та и другая стороны проблемы пока что далеки от
исчерпывающих оценок. Нередко имеют место противоречивые
толкования, что связано с большим разнообразием пестицидов,
условий их применения и превращения, недостатком
информации.
При повышении пестицидной нагрузки почвенный
микробный комплекс может претерпевать четыре стадии изменения:
в зоне гомеостаза биоцид не вызывает существенных
изменений, наблюдается устойчивое колебание численности отдельных
групп микроорганизмов или активности метаболических
процессов около определенного среднего уровня;
в зоне стресса наблюдаются количественные изменения на
уровне временного угнетения жизнедеятельности, обратимая
депрессия;
304
в зоне изменения резистентности происходят устойчивые
сдвиги, индуцирующие смену доминантных форм;
в зоне репрессии происходит разрушение микробного
комплекса.
Реакция микробоценоза считается обратимой, если
микробиологическая деятельность (численность и видовой состав)
восстанавливается в течение 60 сут после воздействия, и необратимой,
если ингибирование отдельных форм микроорганизмов более
чем на 50 % сохраняется до конца вегетационного периода.
Нарушение цикла в развитии отдельных групп
микроорганизмов в течение 30 дней при любых стрессовых ситуациях
расценивается как нормальное, естественное явление.
Рассматривая с этих позиций данные о влиянии на
почвенные микробоценозы интенсивных технологий возделывания
полевых культур с длительным (5—8 лет) и систематическим
применением современных пестицидов, можно отметить, что
изменения численности и активности основных групп
микроорганизмов находятся в основном в пределах гомеостаза,
реже —- выходят в зону стресса [74]. Однако имеется и другая
точка зрения, согласно которой последствия применения
пестицидов характеризуются выпадением наиболее чувствительных
видов [89J •
Опасные нарушения равновесия микробных ценозов
возникают из-за высоких концентраций пестицидов вследствие
нарушения технологий. Наиболее чувствительны к воздействию
пестицидов микроводоросли, нитрификаторы, азотфиксаторы,
деструкторы целлюлозы, симбионты. Эти организмы можно
рассматривать в качестве индикаторов.
Другой аспект проблемы связан с интенсификацией
очищающей способности почвенной биоты по отношению к
пестицидам, большинство которых являются ксенобиотиками, т.е.
чужеродными соединениями, ранее не присутствовавшими в
биосфере. Они могут быть разрушены только микроорганизмами.
Способность к трансформации и детоксикации пестицидов
показана для многих форм микроорганизмов. Наиболее велика в
этом отношении роль бактерий, затем актиномицетов и грибов.
Особое значение принадлежит микроорганизмам ризоплана.
Соединения, которые в условиях чистой культуры микробов не
подвергаются деградации, в природе все-таки деструктурируются
микробиологическим путем вследствие кооперативного
воздействия. Из всех групп пестицидов наиболее легко разлагаются
гербициды, с наименьшей скоростью — фунгициды.
При необходимости остаточное токсическое действие
пестицидов в почве можно продлить, если одновременно с ними
вносить ингибиторы микробиологической активности [147].
Для разложения пестицидов в почве требуется сочетание
определенных экологических условий (аэрации, температуры, реак-
305
ции среды, наличия органического вещества и др.). Нередки
случаи, когда необходимо вмешательство человека в
естественные процессы очищения почвы. Это достигается в основном
путем создания оптимальных условий для
микроорганизмов-деструкторов. В особых случаях возможна инокуляция почвы
некоторыми их видами. Поиск микроорганизмов-деструкторов
ведется давно, их выделяют из природной среды либо конструируют
генно-инженерными методами. Технологии ликвидации
высокого уровня загрязнения почвы пестицидами в результате
различных экстремальных ситуаций с помощью
микроорганизмов-деструкторов пока еще не разработаны, но успешные примеры их
применения имеются.
Большое и разнообразное влияние на развитие микробоцено-
зов могут оказывать тяжелые металлы. Низкие их дозы часто
активизируют жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и
интенсивность биологических процессов, а высокие дозы
подавляют. Под влиянием загрязнения тяжелыми металлами
изменяется структура сообществ микроорганизмов, в частности
увеличивается разнообразие грибов, повышается роль видов с
выраженным фитотоксическим действием на прорастание семян и
развитие растений. Некоторые виды почвенных грибов,
особенно рода Aspergillus, выделяемые из загрязненных почв,известны
как возбудители заболевания человека и животных [127].
Отмеченные изменения наиболее существенно проявляются на мало-
гумусных малобуферных почвах.
Из других групп почвенных организмов, играющих важную
роль в формировании почвенного плодородия, особого
внимания заслуживают дождевые черви. В условиях достаточного
увлажнения их вклад в почвообразование соизмерим с
деятельностью почвенной микрофлоры. Влияние дождевых червей на
продуктивность агроценозов изучено довольно широко. Они
составляют наибольшую долю в биомассе почвенного зоонаселе-
ния и выделяются среди других видов размерами,
продолжительным циклом жизни и активностью. В гумидных районах от
тундры до лесостепи 30—90 % зоомассы составляют дождевые
черви. Численность дождевых червей колеблется от нескольких
десятков до нескольких сотен на 1 м2. Они живут 3—5 лет, а
некоторые виды — до 10 лет. При высокой активности они
мигрируют глубже многих других почвенных животных,
некоторые виды проникают на глубину 1,5—2,0 м. Дождевые черви
перемешивают слои почвы, прокладывают много ходов
диаметром 3—7 мм, содействующих аэрации почвы, проникновению в
нее влаги и корней.
Пропуская сквозь свой кишечник большое количество почвы,
измеряемое сотцями тонн на 1 га, дождевые черви ускоряют
разложение органических веществ, способствуют размножению
микроорганизмов, увеличению количества ферментов, подвиж-
306
ных питательных веществ, в результате существенно возрастает
урожайность сельскохозяйственных культур. Однако
эффективное использование дождевых червей на практике требует
соответствующей экологизации технологий.
Интенсивная обработка почвы, повторное возделывание
зерновых, внесение пестицидов обедняют мезофауну почв.
Нарушаются или выпадают полностью звенья нормальных пищевых
цепей и биохимических циклов. Поэтому, например, в пашне
биомасса дождевых червей колеблется в пределах 50—500 кг/га, в
то время как на лугах она составляет 1—4 т/га.
Оптимизация севооборотов, минимизация обработки почвы,
применение растительной мульчи, органических удобрений,
орошение позволяют существенно увеличить численность и
активность этих организмов.
В тех районах, где дождевых червей нет, а обитание
определенных видов возможно, практикуется их интродукция. Такой
опыт имеется в России, Нидерландах, Австрии и других странах.
Дождевые черви могут быть использованы в качестве тест-
объекта для оценки загрязненности почвы определенными
токсикантами. Фирмой "Байер", в частности, разработан метод
определения токсичности пестицидов с применением некоторых
видов дождевых червей. Изменение их численности и состояния
живых особей в почвенной пробе, в которую их помещают на
определенное время, позволяет достаточно точно судить о
степени загрязнения почвы. Во всяком случае, оптимальное состояние
червей в почве, как и пчел в агроценозах, в определенной мере
можно расценить как признак экологического благополучия.
ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ
До недавнего времени стратегия борьбы с вредными
организмами была ориентирована на уничтожение нежелательных
популяций, причем центр тяжести в этой борьбе сместился на
использование химических средств, кратность применения и
нормы внесения которых неуклонно возрастали, а устойчивость
вредных видов к пестицидам повышалась.
Стало очевидным, что применение пестицидов вызывает
непредвиденные изменения экосистем в силу биоценотических
связей и выходит за пределы агроценозов. Даже если бы
существовали пестициды с идеальным избирательным действием, то и
они вызывали бы побочный эффект из-за этих связей.
Например, разрушение гербицидами растения-хозяина исключает из
экосистемы тех насекомых и других беспозвоночных, для
которых это растение служило пристанищем. Если насекомое или
животное нечувствительно к данному пестициду, численность
его популяции тем не менее может уменьшиться вследствие
уничтожения тех растений или животных, которые служат ему
307
пищей. Это может иметь как позитивные, так и негативные
последствия для практики.
Разрушение зооценозов хищников и паразитов пестицидами
может вызвать быстрое развитие популяций вредных насекомых,
подлежащих уничтожению. Наиболее простая причина данного
явления заключается в том, что численность
насекомых-паразитов уменьшается и, таким образом, питающиеся растительной
пищей вредители, у которых в нормальных условиях уровень
смертности довольно высок, размножаются беспрепятственно.
При других обстоятельствах применение пестицидов может
привести к появлению новых видов вредителей, ранее не
встречавшихся на данном растении. Это происходит в связи с тем, что
вторичный вредитель менее чувствителен к пестициду, чем
основной. В гаком случае инсектицид решает вопрос межвидовой
их конкуренции в пользу вторичного вредителя, который
начинает быстро размножаться [132].
Растения и почвенные организмы способны в различной
степени концентрировать пестициды, присутствующие в почве, что
в дальнейшем сказывается на пищевых цепях. Осмысление
такого рода биоценотических связей в агросистемах привело к
необходимости переоценки методологии защиты растений.
Принципиально новой теоретической базой ее становится представление
о полевых растительных сообществах и, в частности, о
взаимоотношениях между культурой и вредными организмами в агро-
ландшафтах. С этих позиций следует формировать систему
интегрированной защиты растений как составную часть адаптивно-
ландшафтных систем земледелия. Такая защита должна
основываться на принципе регулирования численности вредных
организмов, т.е. поддержания их популяций на таком уровне,
при котором они не наносят экономического ущерба. Когда
вредный организм отличается очень высоким потенциалом
размножения или относится к карантинным или потенциально
опасным видам, поступают с учетом порога вредоносности. В
ландшафтных системах земледелия конкретно величины порогов
вредоносности должны определяться (корректироваться) для
каждого агроландшафта на основе данных о потерях урожая,
численности вредных организмов и факторах, влияющих на их
динамику.
В системе защиты растений определяющая роль принадлежит
агротехническим методам (выбор устойчивых сортов,
оптимизация севооборотов, обработки почвы, регулирование сроков
посева, густоты стеблестоя, своевременная уборка и т.д.), которые
должны дополняться в первую очередь биологическими
методами регулирования численности вредных организмов на уровне
порога вредоносности (поддержание плотности природных энто-
мофагов, интродукция паразитов или хищников, искусственное
наращивание численности энтомофагов, использование энтомо-
308
патогенов), методами интерференции (использование
феромонов, гормонов насекомых, репеллентов или атграктантов, выпуск
стерильных насекомых и др.).
Значение химического метода усиливается при
возникновении опасности значительных потерь урожая, когда он становится
единственным способом быстрого подавления популяции
вредного организма. При этом важно сочетание применения
пестицидов с другими защитными мероприятиями в технологическом
комплексе. Интегрированная защита растений должна строиться
на основе моделей регулирования численности вредных
организмов в агроландшафтах.
Роль пестицидов возрастает с усилением специализации
производства и повышением уровня интенсификации. Отказ от их
использования или резкое ограничение в современном
земледелии привели бы к существенному уменьшению отдачи от
удобрений, мелиоративных и других мероприятий, сделали бы
невозможным применение современных технологий возделывания
сельскохозяйственных культур.
Даже в умеренно интенсивном земледелии отказ от
использования некоторых химических препаратов, например
протравителей семян и посадочного материала, привел бы к большим
потерям урожайности и снижению качества продукции от развития
многих опасных болезней растений. Без пестицидов невозможно
избавиться от массового распространения карантинных
вредителей.
Принимая во внимание противоречивое отношение к
химической защите растений, следует критически относиться к
выступлениям, искажающим оценку тех или иных аспектов
применения пестицидов, приписывающим в качестве его последствий
"неизбежное усиление эрозии почв, снижение количества гумуса
в почве" и т.п. [174J.
От иллюзий беспестицццного земледелия на ближайшую
перспективу следует отказаться, направив усилия на развитие
службы защиты растений и повышение квалификации специалистов.
Там же, где профессиональный уровень химической защиты
растений со всеми необходимыми регламентами не обеспечивается,
применение пестицидов недопустимо.
МЕЛИОРАЦИЯ АГРОЛАНДШАФТОВ В СИСТЕМЕ
АДАПТИВНОГО ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Мелиорация как составная часть ландшафтного земледелия
является наиболее интенсивным средством увеличения природ-
но-ресурсного потенциала и повышения устойчивости агроланд-
шафтов.
По методам осуществления мелиорации подразделяют на
гидротехнические, агротехнические, лесотехнические, культуртехни-
309
ческие; по объектам — мелиорации болотных и заболоченных,
пустынных и полупустынных ландшафтов, овражно-балочных
систем, оползневых склонов и др.; по изменению
функциональных свойств ландшафтов — водные, химические, биологические,
климатические, рекультивационные.
Мелиоративную систему можно определить как систему,
управляющую режимом функционирования современного
ландшафта, преобразованного мелиоративными средствами для
выполнения социальных функций, оптимальных по эколого-эконо-
мическим критериям [168].
Общие принципы проектирования мелиоративных систем:
комплексность — проектируемый регион
рассматривается как единое целое, проектные решения принимаются исходя
из социальных и эколого-экономических критериев, что требует
их оптимальности и согласованности; все виды проектирования
отражают будущие взаимоотношения подсистем
природопользования в единой региональной системе природопользования;
иерархичность — проектирование осуществляется по
стадиям, включающим: а) генеральную схему на уровне
ландшафтных структур высоких рангов с выделением ландшафтно-
мелиоративных зон; б) региональные (бассейновые) схемы,
обосновывающие выбор объектов с учетом прогноза изменения
ландшафтов под влиянием крупных гидротехнических
сооружений и мелиорации в пределах природных провинций, областей;
в) технико-экономическое обоснование, куда входит выбор
варианта проектного решения с учетом ландшафтной структуры
территории на уровне области, которая выделяется по сочетанию
территориально и функционально сопряженных видов
ландшафтов, различных по интенсивности расчленения поверхности,
величинам местного стока, режиму грунтовых вод;
непрерывность — проектирование мелиоративных
систем является необходимым звеном в цепи планирование —
изыскания — рабочее проектирование — освоение региона —
строительство и эксплуатация мелиоративных объектов —
управление — мониторинг.
При проектировании мелиоративных систем учет
территориальной дифференцированное™ реализуется путем
многоступенчатого анализа их пространственной структуры. Для выделения и
типологии природных комплексов в пределах мелиоративной
системы и сопряженной территории рекомендуется [168]
составление ландшафтной карты, масштаб и ранг картографируемых
единиц которой определяется стадией проектирования. Она
служит основой составления ряда других карт, необходимых для
геоэкологического обоснования проектов (современных физико-
географических процессов, динамических связей между
геосистемами, устойчивости, ландшафтно-мелиоративной, прогнозной,
природоохран ной).
310
При составлении ландшафтной карты для стадии технико-
экономического обоснования проекта в качестве исходного
признака группировки геосистем рекомендуется принимать тип их
геохимического режима (элювиальный, трансэлювиальный, элю-
виально-гидроморфный, гидроморфный), определяющий
важнейшие для мелиорации структурные и динамические
особенности геосистем. В легендах мелкомасштабных ландшафтных
карт, составляемых на стадии генеральной схемы, ведущими
признаками группировки региональных геосистем выступают
показатели их естественной дренированное™.
Таковы общие принципы ландшафтного подхода к
мелиорации земель. Необходимо переосмыслить существующую
практику мелиорации с позиции удовлетворения агроэкологических
требований растения как системообразующего начала (что в
значительной мере ускользало из поля зрения мелиораторов) и с
точки зрения оптимизации среды обитания человека. Только при
таком подходе можно исправить многочисленные перекосы в
мелиорации земель и прийти к комплексным решениям.
Гидротехнические мелиорации* В этой области сложилась
наиболее противоречивая обстановка, явившаяся следствием
безудержного ведомственного монополизма. Авантюрная
ирригационная политика вплоть до покушений на переброску на юг части
стока северных и сибирских рек послужила главной причиной
негативных экономических и экологических последствий
хозяйствования в этой сфере при солидных капитальных вложениях.
В качестве конкретных причин низкой эффективности
капитальных вложений в мелиорацию земель (в 2,5 раза ниже
нормативной) в первую очередь следует отметить крайне ограниченное
проведение работ по повышению плодородия осушаемых и
орошаемых земель, большая часть которых требует известкования,
гипсования, культуртсхнических, противоэрозионных и других
мероприятий; неудовлетворительное состояние значительной
части мелиоративных систем и небольшие объемы их
реконструкции в погоне за строительством новых объектов; низкое
качество проектирования и строительства мелиоративных
объектов; распыление капитальных вложений по многочисленным
стройкам; отсутствие службы эксплуатации орошаемых и
осушаемых земель.
Неправильная инвестиционная политика привела к резким
перекосам в структуре мелиоративного фонда. Из всего объема
вложений на улучшение земель более 90 % использовались на
гидротехнические мелиорации, а из небольшой доли средств,
предусмотренных на все другие приемы улучшения земель,
значительная часть была отвлечена на строительные работы в
совхозах и водохозяйственных организациях.
Печальны экологические последствия гидростроительной
экспансии. Нерациональное размещение гидроузлов на реках стра-
311
ны, необоснованное завышение энергетическими ведомствами
отметок плотин и объемов водохранилищ привело к заведомо
излишнему отчуждению земель (как правило, наиболее
плодородных), огромным площадям мелководий. В мелководных
хранилищах резко ухудшаются санитарные и ирригационные
качества воды. Ниже плотин произошло обсыхание и засоление
пойм, ухудшилось состояние нерестилищ рыб, гнездовий птиц.
Технократический подход в водохозяйственном и мелиоративном
строительстве привел к тому, что экологические проблемы
трактовались как чисто местные. Отсюда появление болевых точек,
таких как Аральское море, Прикаспий. Наиболее острые эколо-
го-геохимические проблемы орошения связаны с усилением
солевого дренажного стока, ростом минерализации речных вод,
накоплением в них биоцидов.
Это не означает, что ситуация одинаково тяжела по всей
стране. Есть множество хозяйств, где ирригация осуществляется
с высоким эффектом. Опираясь на уроки прошлого, масштабное
решение проблемы следует искать в перестройке
производственных отношений, утверждении принципов системного подхода в
использовании природных и производственных ресурсов. С
учетом специфики создания, эксплуатации и реконструкции
мелиоративных систем важное значение, как и в большинстве
развитых стран, будет иметь государственная форма организации и
финансирования мелиоративных работ в совокупности с
вложениями заказчиков.
Необходим новый экономический механизм, который наряду
с эффективным научным обеспечением позволит создать
предпосылки для развития мелиорации в системе
природопользования как одного из средств формирования экологически
сбалансированных агроландшафтов, обеспечивающих устойчивость
агропромышленного производства.
При этом оптимальное решение должно приниматься после
рассмотрения всех возможных альтернатив. По отношению к
ирригации первой альтернативой является более полное
использование потенциала неорошаемого земледелия. Чем полнее будет
достигнуто использование естественных осадков за счет
совершенствования агротехники, тем меньше придется перекачивать
воды для орошения.
Это положение, однако, не следует абсолютизировать,
принимая во внимание другие факторы народнохозяйственной
эффективности орошения, в особенности уровень интенсификации
производства. Например, в США, где имеются значительные
возможности наращивания продукции растениеводства без
орошения, площадь орошаемых земель уже превысила 24 млн га.
Причем основной их прирост за последние 10—15 лет
происходил за счет центральных и восточных штатов, где выпадает более
700 мм осадков в год. Это означает, что при высоком научно-
312
техническом уровне организации орошаемого земледелия оно
может соперничать с неорошаемым даже в условиях
относительно высокой обеспеченности осадками. С другой стороны, при
низкой культуре земледелия гидротехнических мелиорации
просто не должно быть. Не случайно древние очаги орошения
сложились там, где оно, как искусство, развивалось веками и стало
частью культуры народов.
Поскольку гидротехнические мелиорации оказывают наиболее
сильное влияние на экологическую обстановку и оно в той или
иной мере распространяется на весь речной или даже морской
бассейн, то размещение и проектирование мелиоративных
объектов должно осуществляться с учетом всех природных и других
связей на основе долгосрочных крупномасштабных программ. В
данном отношении наиболее сложным является геохимический
аспект проблемы, и прежде всего сокращение поступления солей
в ландшафты из глубоких горизонтов географической оболочки,
где содержится основная их масса. Это должно достигаться
агротехническими и инженерно-техническими мерами по
регулированию водно-солевого режима, включая противофильтрацион-
ную защиту каналов, снижение мощности грунтовой толщи,
затрагиваемой дренажем, оптимизацию использования подземных
вод, значительная часть которых изливается бесполезно. Требует
глубокой проработки проблема уменьшения дренажного стока
путем оптимизации оросительных норм. Практикуемые нормы
разработаны на основе водно-балансовых подходов, которые из
всех свойств почв учитывают в лучшем случае
водно-физические. При таком подходе не имеет значения, что поливают —
чернозем или песок. Массовые переполивы приводят к
множеству проблем, включая чрезмерное выщелачивание почв, развитие
процессов оподзоливания и осолодения. Между тем поливные
нормы нужно разрабатывать с учетом всего комплекса свойств
почв, особенно физико-химических и биологических, а также
климатических, геоморфологических, гидрогеологических
условий. Биологический и почвенный подход к выбору оросительных
норм, по-видимому, заставит снизить их по крайней мере на
20-25 %.
Проблема оптимизации мелиоративных систем имеет вполне
определенную зональную специфику.
При определении очередности осуществления мероприятий
по переустройству мелиоративных систем в аридной зоне
необходимо исходить из следующих требований.
Улучшение эколого-мелиоративного состояния орошаемых
земель, засоление которых на 70—80 % площадей превышает
допустимые пределы. Оно может быть достигнуто за счет
уменьшения потерь воды в системах и улучшения качества поливной
воды. Первоочередными являются мероприятия по увеличению
КПД системы каналов, совершенствованию техники полива,
313
усилению (при необходимости) дренажа, прекращению сброса
дренажных вод в реки и использования их для полива.
Увеличение КПД систем до 0,85—0,90 (КПД техники полива
до 0,90—0,95) на фоне вертикального или горизонтального
дренажа позволяет создать полугидроморфный или автоморфный
режим (глубина залегания грунтовых вод больше 5 м) на
орошаемых землях и уменьшить площади засоленных земель до 10—
20 %. Повышение КПД и совершенствование техники полива
резко (в 2—3 раза) уменьшит объем дренажного стока и упростит
решение вопроса его отвода и утилизации [85].
Снижение оросительных норм, высвобождение водных
ресурсов для улучшения экологического состояния рек и Аральского
моря может быть достигнуто за счет создания полугидроморфно-
го и автоморфного режимов на орошаемых землях, исключения
причин засоления почв и регулирования гидротермического
режима в пределах 0,9—1,0. В этом случае оросительные нормы
могут быть снижены до 7—9 тыс. м3/га. Уменьшение водозабора
на орошение и сброса дренажных вод дает возможность
улучшить качество речных вод, снизить их минерализацию с 1,5—2,0
до 0,6—1,0 г/л.
Во избежание межгосударственных конфликтов в этой зоне
необходимо определить очередность, масштабы и темпы
переустройства мелиоративных систем с учетом влияния вышележащих
территорий на эколого-мелиоративное состояние земель и
качество водных ресурсов нижележащих территорий.
Всухостепной и степной зонах переустройство
мелиоративных систем и дальнейшее развитие орошения
включает следующие задачи:
1) повышение технологического уровня систем, снижение
оросительных норм и упорядочение водопользования;
2) создание автоморфного режима, что обеспечивается
уменьшением питания грунтовых вод и сокращением размеров
орошаемых участков, при необходимости усилением дренажа;
3) исключение применения для полива вод повышенной
минерализации (больше 0,6 г/л), в том числе и коллектор-
но-дренажных;
4) гипсование орошаемых почв для восполнения дефицита
ионов кальция и предупреждения осолонцевания и слитизации;
5) применение рациональной системы земледелия и лесных
полезащитных насаждений. Осуществление перечисленных
мелиоративных мероприятий дает возможность снизить
оросительные нормы на 40—50 % и довести их до 2,3—3,0 тыс. м /га
(вместо 3—6 тыс. м /га) в сухрстепной зоне и до 1—
3 тыс. м /га (вместо 2—5 тыс. м /га) в степной зоне,
уменьшить интенсивность промывного режима, а следовательно,
устранить причины ухудшения эколого-мелиоративного состо-
314
яния почв (вымывание гумуса, засоление, осолонцевание,
переувлажнение);
6) увеличение урожайности сельскохозяйственных культур,
что существенно повысит окупаемость минеральных удобрений,
уровень применения которых должен возрасти до 300—400 кг/га;
7) экономия водных ресурсов за счет применения комплекса
мелиоративных мероприятий, что позволит увеличить площади
орошения на 20—30 % в европейской части страны и на 50 % —
в районах Восточной Сибири;
8) применение прогрессивной дождевальной техники,
основанной на блочно-модульных принципах компоновки, особенно
в тех районах, где расстояние между лесными полезащитными
полосами меньше размеров существующей широкозахватной
дождевальной техники.
Значительную перспективу в этой зоне представляет развитие
лиманного орошения для более полного и эффективного
использования местного стока, регулирование которого
водохранилищами в сухостепной зоне экономически нецелесообразно из-за
значительных колебаний по годам. В этих условиях требующиеся
объемы водохранилищ в несколько раз превышают норму стока,
резко увеличиваются потери на испарение и снижается полезная
отдача до 0,5—0,1. Лиманное орошение обеспечивает улучшение
гидротермического режима и увеличение продуктивности лугов,
пастбищ и сенокосов.
Для таежно-лесной зоны особенно остро стоит
вопрос комплексной мелиорации и использования осушительных
систем, большая часть которых нуждается в реконструкции и
проведении работ по коренному улучшению угодий.
В экологическом аспекте при всех условиях осушения
конкретного массива следует учитывать возможный после осушения
водный режим прилегающих земель. Более гибкого подхода
требует использование комплексных почв. Стремление к
выравниванию их плодородия не всегда оправданно. Например,
мелиорация комплексов дерново-подзолистых и полушдроморфных почв
(слабоглееватых, глееватых, глеевых) часто сопровождается
побочными явлениями: возникновением техногенных мозаик в
результате планировок, переосушением неоглеенных компонентов,
проявлением различных послемелиоративных неоднородностей.
Ориентация на радикальное преобразование почвенного покрова
оправданна не ранее, чем будут рассмотрены адаптивные
варианты подбора культур и агротехники.
По-прежнему актуальна задача оптимизации использования
осушенных торфяно-болотных почв. Чрезмерная
интенсификация их использования, особенно под пропашными культурами,
ведет к быстрой "сработке" торфа и нередко
непроизводительному расходу органического вещества. Например, по данным
одного из опытов, проведенных в Белоруссии [146], ежегодная убыль
315
органического вещества в осушенной торфяной почве в среднем
за 25 лет составила: при бессменной культуре многолетних
трав — 3,2 т/га, при бессменной культуре пропашных — 8,8 т/га.
В первом случае ежегодная убыль азота составила 96, во
втором — свыше 260 кг/га. При этом на формирование урожая в
первом случае использован почти весь минерализованный азот, а
во втором — менее половины. Соответственно в первом случае
непроизводительного расхода азота почти не было, а во втором
он превысил 100 кг/га. Не использованный растениями азот
терялся в этих условиях главным образом из-за денитрификации и
отчасти поступал в грунтовые воды.
Противоэрозионные мелиорации. На фоне
организационно-хозяйственных мероприятий (противоэрозионная организация
территории, рациональное размещение угодий, культур,
севооборотов) ту или иную роль играют противоэрозионные
мелиоративные мероприятия, которые делятся на агромелиоративные (или
агротехнические мелиорации), гидротехнические и
лесомелиоративные.
Агромелиоративные противоэрозионные мероприятия по
принципу действия разделяют на водозадерживающие, водопогло-
щающие, водосборные, повышающие противоэрозионную
стойкость почв, защищающие почвы от непосредственного
воздействия дождей и стока. К числу их относятся контурная обработка
почвы (по горизонталям рельефа), почвоуглубление, глубокое
рыхление, щслеванис, окучивание и прерывистое бороздование,
лункование, гребнистая вспашка, кротование, мульчирование
почвы, применение искусственных струкгурообразователей,
регулирование снеготаяния, залужение водоподводящих ложбин и
промоин.
Если для предотвращения эрозии почв недостаточно
организационно-хозяйственных и агротехнических мер, применяют
гидротехнические. Противоэрозионные гидротехнические
сооружения устраивают перед вершинами, в вершинах оврагов, по их
дну, по берегам рек, а также непосредственно на водосборной
площади. Сооружения, которые устраивают в вершинах оврагов,
предназначены для задержания их роста: это быстротоки,
перепады, консольные сбросы. Закрепление дна оврагов
осуществляется посредством строительства различных запруд. На
водозаборной площади и перед вершинами оврагов для задержания или
безопасного сброса поверхностного стока устраивают
валы-террасы с широким основанием, водозадерживающие валы
(нагорные канавы). Противоэрозионные гидротехнические сооружения
делают из земли, хвороста, дерева, камня и бетона. Все эти
мероприятия, так же как и другие меры по защите почв от
эрозии, достаточно полно и разносторонне изложены в учебном
пособии М.ИЛопырева и Е.И.Рябова [97].
Агролесомелиорация. Лесные насаждения, способствующие
316
улучшению микроклимата, снегораспределения, преодолению
эрозии, дефляции, улучшению водного режима агроландшафтов,
являются неотъемлемой частью земледелия. Защитные лесные
насаждения в зависимости от их назначения и размещения на
территории хозяйств делят на полезащитные, водорегулирующие,
проти во овражные и прибалочные, насаждения по днищам и
откосам оврагов и балок, по берегам рек, прудов и водоемов, на
орошаемых землях, песках. Технологии их создания хорошо
известны [97].
Опыт полезащитного лесоразведения и объемы выполненных
в стране работ велики как нигде в мире. Однако кампанейщина,
с которой проводились эти работы, начиная с известного Плана
преобразования природы (1948 г.), сделала их результаты весьма
неоднозначными, значительно снизив экономический и
экологический эффект. Эта работа и дальнейшее ее продолжение
требуют переосмысления с позиций конструирования
агроландшафтов. В течение многих лет лесомелиоративные организации
игнорировали этот подход, насаждая в буквальном и переносном
смысле полезащитные лесные полосы как прямоугольное
обрамление несоразмерных полей. Доведенная до абсурда идея
преобразования климата с помощью государственных лесополос
абстрагировалась и от растения, и от животного, и от самого
человека. Люди остались незащищенными от ветров и снежных
заносов во множестве поселков,полевых станов в угоду
государственным планам полезащитного лесоразведения.
Эффективность полезащитных полос часто была невысокой в связи с
плохим уходом, и сейчас на значительной территории
неухоженные заросшие лесополосы "обирают" поля, накапливая сугробы
снега, благоприятствуя распространению сорняков. Часть их,
насаженная вдоль склонов, способствует развитию водной эрозии.
Переоценивались возможности преодоления с их помощью
дефляции и засухи в степной зоне, особенно в сухой степи, на что
обращал внимание А.И.Бараев [129].
Для борьбы с водной эрозией лесополосы стали применять
сравнительно недавно, но надежд на этот прием возлагается
много. Противоэрозионное действие обычно объясняется более
высокой водопроницаемостью почв под лесом, чем в поле.
Между тем, как свидетельствуют исследования Г.А.Ларионова
[93] и обобщенные им данные других авторов, интенсивность
впитывания воды в почву под лесными полосами редко
достигает величин, характерных для леса. Высокая водопроницаемость
почв в лесных полосах наблюдается, если в них создается лесная
обстановка — многоярусная древесная растительность и слой
опада на почве, развивается соответствующая педофауна. Такие
условия складываются в лесной полосе, если она создана по
древесно-кустарниковому типу и имеет достаточную ширину.
Очевидно, требования, предъявляемые к лесным полосам с про-
317
тивоэрозионной, противодефляционной и полезащитной (в
традиционном понимании) точек зрения, различны.
С позиций оптимизации агроландшафтов задачи
лесоразведения представляются довольно многоплановыми. Это
восстановление лесов в эрозионных ландшафтах и водоохранных зонах,
лесовосстановление по старым руслам рек, создание оазисного
земледелия, залесение малопродуктивных земель, гибкое
применение лесополос различного назначения и конструкций в
контурно-мелиоративных системах земледелия в сочетании с
другими мелиоративными и агротехническими мероприятиями.
Известкование кислых почв. Плодородие значительной части
почв таежной и подтаежной зон лимитируется повышенной
кислотностью. Искусственное смещение сельскохозяйственного
производства в степную зону сдерживало развитие
Нечерноземья. Ожидаемое увеличение инвестиций в северном направлении
потребует наращивания объемов известкования. Важно, чтобы
известкование почв велось опережающими темпами по
отношению к применению удобрений. В противном случае резко
снижается эффективность удобрений.
В условиях интенсивного земледелия при высокой нагрузке
пашни удобрениями, особенно азотными, значительно
подкисляющими почву, и при возросшем выносе кальция
известкованию подлежат не только дерново-подзолистые и серые лесные
почвы, но и оподзоленные, а также выщелоченные черноземы,
т.е. ареал известкования расширяется за счет районов северной
лесостепи.
На части кислых почв с низкой обеспеченностью фосфором
целесообразно применение фосфоритной муки. Для обеспечения
программ известкования и фосфоритования почв следует
мобилизовать в первую очередь местные ресурсы, в том числе
многочисленные мелкозалежные месторождения фосфоритов, а также
отходы промышленности и тепловых электростанций.
Химическая мелиорация солонцов. Эта проблема в последние
годы обостряется, поскольку наличие пятен солонцов на
значительной части пашни ограничивает возможность освоения
современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур,
снижает эффективность использования преобладающих
зональных почв комплексов. Часть солонцовых пятен находится под
вечным паром, пополняя грунтовые воды нитратами, которые,
не используясь растениями, накапливаются в почвогрунтах
вследствие чрезмерной минерализации гумуса.
Для улучшения солонцов созданы необходимые научные
предпосылки, разработаны технологии их химической
мелиорации и самомелиорации путем вовлечения в пахотный слой внут-
рипочвенных запасов кальциевых солей. Основное направление
мелиорации солонцов в лесостепной зоне — гипсование.
Эффективность этого приема доказана в широких производствен-
318
ных масштабах. При средней дозе гипса около 10 т/га прибавка
урожайности зерновых культур составляет около 0,5 т/га на
протяжении 7—8 лет после однократного внесения гипса. В степной
зоне эффективность гипсования степных солонцов намного
ниже. Однако на лугово-степных солонцах прибавка
урожайности зерновых от гипсования составляет 0,3—0,4 т/га в среднем за
8—10 лет. Вопрос гипсования луговых солонцов разработан пока
недостаточно. Тем не менее в районах северной лесостепи
получен значительный материал, свидетельствующий о довольно
устойчивом мелиоративном эффекте этого мероприятия на
солонцовых почвах с залеганием грунтовых вод глубже 1,5—2,0 м. В
степной зоне южной лесостепи в условиях более высокого
засоления почвенного профиля и минерализации грунтовых вод
химическая мелиорация луговых солонцов малоперспективна.
Таким образом, первоочередным объектом гипсования являются
лесостепные солонцовые комплексы, на которых проводится
выборочное гипсование солонцовых пятен.
В степной зоне следует ориентироваться в первую очередь на
гипсование пятен солонцов в лугово-степных комплексах с
участием их до 30 %. Основное направление мелиорации солонцовых
почв в этой зоне — обработка плантажными трехъярусными и
другими мелиоративными плугами. Этот прием при однократном
применении обеспечивает устойчивое повышение урожайности
зерновых культур на степных и лугово-степных солонцах на
0,4—0,6 т/га и сена на 0,7—0,8 т/га.
На солонцах некоторых категорий требуется применение
комплексных мелиорации, сочетающих мелиоративную обработку с
использованием стартовых доз гипса при поверхностном
внесении с целью устранения почвенной корки и интенсификации
процесса самомслиорации за счет внугрипочвенных запасов
карбоната кальция.
Работа по химической мелиорации солонцов, несмотря на
имеющийся положительный опыт, сдерживается нерешенностью
вопросов обеспечения сельского хозяйства средствами
мелиорации, хотя для этого имеются необходимые предпосылки.
Следует шире использовать фосфогипс — отход
химкомбинатов, находящихся в зоне распространения солонцовых почв.
Ежегодный сброс фосфогипса этими комбинатами только в
Российской Федерации составляет 3—4 млн т, что достаточно для
удовлетворения общей потребности в мелиоранте. Потребность в
мелиорантах восточных районов страны (Алтайский край,
Новосибирская и Кемеровская области) может быть удовлетворена за
счет Кулундинских месторождений самосадочного гипса в
Алтайском крас.
Мелиоративная обработка почв с уплотненными переходными
горизонтами. Доля таких почв довольно велика, они есть
практически во всех почвенных зонах. Помимо иллювиированных со-
319
лонцовых, дерново-подзолистых и других почв, к ним относятся
также почвы, развитые на двучленных почвообразующих
породах. Значительная их часть требует перестройки почвенного
профиля с помощью мелиоративной обработки. Чем сильнее
дифференциация почвенного профиля на элювиальный и
иллювиальный горизонты и чем хуже свойства последнего, тем важнее роль
мелиоративной обработки в улучшении водно-физических
параметров и водного режима почв. На солонцах ее значение
усиливается мелиоративным эффектом вытеснения обменного натрия
кальцием вовлекаемых в пахотный слой гипса и извести.
Многочисленные испытания вариантов плантажной и
трехъярусной вспашки показали различные результаты в зависимости
от мелиоративного состояния почвы и технологии обработки. В
принципе наиболее желательно создание однородного пахотного
слоя путем перемешивания элювиального и иллювиального
горизонтов, благодаря чему складываются благоприятные условия
для агрегации почвы в связи с оптимизацией соотношения
илистых и пылеватых частиц. Перемещение части верхнего, наиболее
активного в биологическом отношении слоя почвы вниз
способствует лучшему использованию его плодородия благодаря
лучшей обеспеченности влагой нижней части пахотного слоя, что
особенно важно в засушливых условиях. Однако требования
однородности пахотного слоя не всегда выполнимы, особенно
если в верхнюю его часть вовлекаются горизонты с очень
низким содержанием гумуса, глинистые, с повышенным
содержанием солей или обменного натрия и др. Отсюда вытекает
необходимость использования различных вариантов мелиоративной
обработки и соответствующих машин.
В 70-е гг. проведена значительная работа по созданию новых
мелиоративных машин с активными и комбинированными
рабочими органами. Испытания, однако, показали, что повышение
степени крошения и перемешивания почвы по сравнению с тем,
что достигается плантажными плугами или трехъярусными типа
ПТН-40, хотя и способствует некоторому усилению
мелиоративного процесса, но не оправдывает энергетических и других
издержек. Более того, излишнее распыление почвы фрезами
приводит к ухудшению их водно-физических свойств. Разумеется,
это не исключает поиска новых решений с применением
активных рабочих органов, поскольку с ними связаны перспективы
более полного использования мощности энергонасыщенных
тракторов, но на данном этапе еще не исчерпаны технические
решения на основе плужных рабочих органов в вице
модифицированных плантажных, трехъярусных и новых мелиоративных
машин к энергонасыщенным тракторам. Для этого созданы
необходимые научно-технические предпосылки.
К сожалению, интерес к этой работе в последние годы сильно
понизился даже в отношении мелиорации солонцов, не говоря
320
уже о дерново-подзолистых почвах. Между тем одноразовое
применение тех или иных технологий и технических средств
мелиорации способствовало бы не только повышению плодородия
определенных категорий почв, но существенно расширило бы в
дальнейшем возможности минимизации системы их основной
обработки и обеспечило бы соответствующее сокращение
энергетических затрат.
Приспособительные приемы освоения естественных кормовых
угодий. Под этой категорией улучшения естественных кормовых
угодий понимаются такие мероприятия, которые, не решая
задачи коренной мелиорации, позволяют в то же время существенно
повысить их продуктивность. К числу таких приемов относится
безотвальная обработка почвы рыхлителями PC-1,5, РСН-2,9,
стойками СибИМЭ на глубину 30—35 см с предварительной
разделкой дернины. Достоинство этого приема усиливается тем,
что его применение не сопряжено с риском снижения
плодородия почв, имеющих на небольшой глубине солевые, солонцовые,
осолоделые, оглеенные горизонты, поскольку они в процессе
этой обработки не извлекаются на поверхность.
Безотвальная обработка дает ощутимый эффект в
относительно благоприятных по увлажнению условиях на солонцовых
почвах лесостепи, на луговых и лугово-степных солонцах степной
зоны, испытывающих дополнительное поверхностное и
грунтовое увлажнение, при условии залужения их наиболее
устойчивыми к солонцеватости и засоленности многолетними травами, на
сильноосолоделых почвах, на почвах, развитых на корах
выветривания и морских неогеновых глинах. Данный прием не следует
унифицировать и переоценивать его мелиоративное значение,
что нередко происходит.
Приспособительные приемы не имеют отношения к тем
шаблонам, которые применялись в процессе массовых кампаний по так
называемому коренному улучшению естественных кормовых
угодий, особенно в Сибири, где под таким названием проведена
массовая распашка малоплодородных земель. Результаты этих кампаний
следует переосмыслить в свете современной концепции
интенсификации земледелия. Назрела необходимость инвентаризации
сельхозугодий с целью их трансформации и упорядочения использования
земель, особенно эродированных и малопродуктивных.
Фитомелиорация, системы использования мелиорируемых
земель» Важнейший аспект любых мелиорации — мелиорирующее
воздействие на почву самих растений. Однако биологический
компонент мелиорации может эффективно проявиться лишь при
условии рационального подбора культур и оптимальных
технологий их возделывания. В настоящее время разработаны
региональные шкалы и группировки культур по соле- и солонцеустой-
чивости, а также по устойчивости к засухе, переувлажнению и
другим неблагоприятным условиям. Тем самым созданы исход-
321
ные предпосылки для решения этой задачи. На практике важно
найти оптимальные сочетания культур и правильно построить
севообороты. Например, структура использования пашни на
мелиорируемых солонцах должна предусматривать такую долю пара
и набор культур, которые будут способствовать интенсивному
рассолению и рассолонцеванию на фоне гипсования или
мелиоративной обработки и одновременно обеспечивать оптимальный
режим органического вещества с целью формирования
водопрочной структуры, повышения биологической активности
почвы, способствующей интенсификации обменных реакций
мелиорантов с почвенным поглощающим комплексом. В данной
связи в мелиоративном севообороте следует иметь определенное
соотношение однолетних культур, донника и многолетних трав.
При этом перекос в сторону многолетних трав будет сдерживать
интенсивность процессов рассоления в неорошаемых условиях
степной зоны, а перекос в сторону зернопаровых севооборотов
будет создавать дефицит органического вещества.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОЛИТИКА И ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ
ТЕХНОЛОГИЙ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР
Адаптивно-ландшафтные системы земледелия реализуются на
практике через организацию территории с соответствующим
размещением культур, севооборотов, рабочих участков и технологии
возделывания сельскохозяйственных культур.
Сущность новой технологической политики, вытекающей из
адаптивно-ландшафтного земледелия, заключается в том, чтобы
содействовать товаропроизводителю в принятии
самостоятельного хозяйственного решения на основе предоставляемых ему
пакетов технологий и набора технических средств с ориентацией на
приоритет использования новейших достижений
научно-технического прогресса в системе государственного стимулирования.
В отличие от традиционной ориентации агропромышленного
производства на унифицированные технологические схемы и
стандартные наборы машин государственная технологическая
политика в новых условиях должна основываться на следующих
принципах:
экологизация технологий возделывания сельскохозяйственных
культур, дифференциация их в соответствии с конкретными
категориями агроландшафтов в системах адаптивно-ландшафтного
земледелия;
адаптация технологий применительно к различным уровням
интенсификации агропромышленного производства,
производственно-ресурсному потенциалу товаропроизводителя;
адаптация технологий применительно к многоукладное™
хозяйствования, различным формам организации труда
(индивидуальным, семейным, коллективным);
322
альтернативность, возможность выбора вариантов из пакетов
технологий, построенных по принципу последовательного
преодоления природных факторов, лимитирующих возделывание
сельскохозяйственных культур.
Несмотря на сверхцентрализованную организацию
сельскохозяйственной науки в стране, единого подхода к разработке
технологий возделывания сельскохозяйственных культур, их
сертификации, системы освоения в производстве и агроэкологическо-
го контроля за их реализацией не сложилось.
Сравнительно немногие технологии возделывания полевых
культур имеют прямое экспериментальное обоснование и
построены с учетом системных связей. Большая их часть сложилась
путем различного комбинирования, наложения новых приемов
на традиционную агротехнику. Последнее обстоятельство
нередко становилось причиной экономических потерь и
экологических противоречий, когда современные средства
интенсификации, особенно химизации, применялись на фоне традиционных
способов обработки почвы, посева и ухода за посевами.
Опираясь на имеющийся опыт, необходимо углубить
разработку технологий применительно как к различным категориям
ландшафтов, так и к производственным отношениям, учитывая,
в частности, что производственно-ресурсный потенциал
товаропроизводителя и уровень его квалификации изменяются в
довольно широких щюделах.
Адаптация технологий к природным
условиям. Исходной позицией при формировании технологии
возделывания сельскохозяйственной культуры является агроэколо-
гический паспорт сорта, в котором должны быть отражены
требования к условиям возделывания, а также сведения о влиянии
культуры на почвы и ландшафты в связи с особенностями
биологии и агротехники.
Методология формирования технологии заключается в
последовательном преодолении факторов, лимитирующих
урожайность культуры и качество продукции. Значимость этих факторов
проявляется по мере интенсификации производства, с
устранением одних повышается роль других.
Различные сочетания факторов и интенсивность их
проявления определяют набор технологических операций, которые
выполняются разными средствами (наборами рабочих органов
машин и т.п.) как в пространственном, так и во временном
аспекте.
Адаптация технологий к различным
уровням интенсификации производства. Для решения
этой задачи необходима достаточно солидная экспериментальная
основа с учетом сложности системных связей между
производственно-ресурсным потенциалом, параметрами технологий и
урожайностью. Применение удобрений, мелиорантов, пестицидов
323
Рис 7. Урожайность яровой пшеницы
при различных уровнях интенсивности
ее возделывания (/, 2, J) на
черноземе южном степной зоны (/), на
черноземе обыкновенном южной лесостепи
(//), на черноземе выщелоченном
северной лесостепи (III) Западной Си-
Уровень интенсификакации
создает предпосылки для
углубления специализации
севооборотов, сокращения доли
чистого пара, минимизации
обработки почвы вплоть до
полного отказа от нее,
уменьшения норм высева семян, маневрирования сроками посева и др.
Очевидно, применительно к разной обеспеченности
производственными ресурсами, особенно удобрениями и другими
средствами химизации, должны разрабатываться различные
варианты технологий.
Исходя из известной криволинейной зависимости
урожайности от обеспеченности этими средствами целесообразно
ориентировать разработку технологий на несколько уровней
интенсификации. Количество их зависит от биоклиматического потенциала.
Как видно из рисунка 7, в степной зоне Западной Сибири
технологии возделывания зерновых культур ориентированы на 2
уровня, в южной лесостепи — на 3 уровня, а в северной
лесостепи их может быть 4.
В целях унификации оценки технологий возделывания
сельскохозяйственных культур по интенсивности предлагается
рассматривать четыре их категории:
экстенсивные технологии, ориентированные на использование
естественного плодородия почв без применения удобрений и
других химических средств или с очень ограниченным их
использованием;
нормальные технологии, обеспечивающие устранение острого
дефицита минеральных элементов тбггания, находящихся в
критическом минимуме, ориентированные на создание и
поддержание среднего уровня окультуренности почв, предотвращение
деградации почв и ландшафтов (эрозии, дефляции, загрязнения),
отвечающее минимальным требованиям построения адаптивно-
ландшафтных систем земледелия;
интенсивные технологии, обеспечивающие оптимальный (по
условиям максимальной окупаемости производственных
ресурсов) уровень минерального питания растений и защиты от
сорняков, болезней, вредителей, полегания посевов.
Продуктивность культуры при этом уровне вложения ресурсов отвечает
324
концу относительно прямолинейного участка кривой (см. рис 7).
При этом обеспечивается заданное качество продукции;
высокоинтенсивные технологии, рассчитанные на достижение
максимальной прибыли с учетом экологических ограничений
техногенеза.
При этом достигается близкая к потенциально возможной
при современном уровне научно-технического прогресса
урожайность культуры (до выхода на плато).
Интенсивные технологии принципиально отличаются от
традиционных по набору технических, агрохимических,
биологических средств. Высокие технологии предполагают не только
обеспечение оптимального уровня минерального питания растений и
соответствующую защиту от сорняков, болезней и вредителей, но
и качественно отличные способы предпосевной обработки почвы
с помощью специальных машин, посев на одинаковую глубину
сеялками точного высева, адекватную систему ухода за посевами
с использованием прецизионных опрыскивателей, уборку урожая
высокопроизводительными техническими средствами.
При некоторых обстоятельствах, ранее упоминавшихся,
представляют интерес испытание и оценка альтернативных
технологий, в частности органического земледелия. Сравнительная их
оценка с интегральными технологиями важна также для
адекватного восприятия их товаропроизводителями.
Разработка технологий возделывания сельскохозяйственных
культур должна осуществляться в системе многофакторных
опытов по блокам взаимодействия: севообороты — удобрения -—
пестиццды; сроки посева — нормы высева семян — удобрения —
пестициды и т.д. Далее с учетом результатов этих исследований
следует закладывать интегральные многофакторные опыты по
изучению взаимодействия отобранных севооборотов и систем
обработки почвы при различных уровнях интенсификации, в том
числе таких, при которых обеспечиваются максимальная
урожайность (для выявления потенциала продуктивности агроценозов),
максимальная прибыль и окупаемость вложений. Методология
такого построения технологий разработана [71], созданы
соответствующие модели [78], апробированные в производственных
масштабах. Например, показана возможность производства зерна
в интенсивных технологиях при беспаровых севооборотах и
минимальной обработке почвы на выщелоченных и обыкновенных
черноземах Приобья, в то время как в традиционных
технологиях наиболее продуктивны зернопаровые севообороты при
отвальной системе обработки почвы. Показан системный эффект
взаимодействия удобрений и пестицидов, меняющий представления
об эффективности удобрений, которые сложились по
нормативам прибавок урожайности в однофакторных опытах. В
производственных опытах в северной лесостепи Новосибирской
области средняя урожайность яровой пшеницы, возделываемой по
325
высокоинтенсивной технологии, была на 0,8—0,9 т/га больше,
чем при использовании того же количества удобрений, но без
пестицидов и ретардантов (табл. 92).
92. Урожайность яровой пшеницы (т/га) на выщелоченных черноземах
в производственных опытах СибНИИЗХим, Новосибирская область [71]
Хозяйство
ОПХ «Элитное»
Колхоз
«Большевик»
Технология без блока защиты от
болезней, вредителей и полегания
1985 г.
1986 г.
1987 г.
В
среднем
3,55 4,02 5,54 4,36
- 3,68 3,60 3,64
Интенсивная технология,
цикл
1985 г.
1986 г.
1987 г.
4,62 4,52 6,27
- 4,47 4,26
полный
В
среднем
5,14
4,50
К сожалению, высокая степень интеграции исследований в
сельскохозяйственной науке достигается довольно редко.
Большая часть научной информации в земледелии разобщена по
отдельным элементам, звеньям, в лучшем случае блокам
взаимодействия. Важно найти достаточно корректные способы синтеза
фрагментарной информации для построения моделей технологий
в первом приближении.
Адаптация технологий к различным
формам хозяйствования. В многоукладной экономике
возникает необходимость дифференциации технологий
возделывания сельскохозяйственных культур применительно к различным
формам организации труда, особенно малочисленным
коллективам. Особенности их технологического обеспечения — узкая
специализация севооборотов, подбор культур с растянутыми
сроками посева и уборки урожая для уменьшения напряженности
полевых работ, повышение доли пара, совмещение
технологических операций по предпосевной обработке почвы, внесению
удобрений, пестицидов, посеву и т.д.
Порядок формирования технологий
возделывания сельскохозяйственных культур, их
региональные и федеральные регистры.
Наборы технологий разрабатывают применительно к различным агро-
экологическим группам земель, для разных уровней
интенсификации производства и категорий товаропроизводителей на
основе нормативов.
Идентификация зонально-провинциальной принадлежности
объекта осуществляется в соответствии со схемой природно-
сельскохозяйственного районирования земельного фонда. В
качестве критериев подбора или разработки технологических
операций выступают природные, экономические факторы и
экологические ограничения, представленные в таблице 93.
Данный подход к технологическому обеспечению земледелия
отличается от традиционного отказом от жестких технологичес-
326
Si
I.
з,
I1
E
о
§
I
i
I
з
§
СП
327
ких схем, многовариантностью выбора решений с учетом
изменения обстановки.
В пределах каждого набора (пакета) технологии возделывания
конкретной культуры отличаются совокупностью мер по
преодолению природных факторов, лимитирующих ее продуктивность.
В таблице 94 показан пример подбора технологических операций
по основной и предпосевной обработкам почвы под зерновые
культуры исходя из этого принципа. Как видим, в силу
разнообразия условий набор технологических вариантов может быть
весьма велик, что требует соответствующей их систематизации.
Это можно сделать путем формирования базовых технологий и
технологических модулей.
Базовая технология — совокупность взаимосвязанных
технологических операций по возделыванию сельскохозяйственной
культуры (с заданными количественными, качественными
характеристиками и технико-экономическими показателями), выполняемых
в наиболее типичных условиях данной агроэкологической группы
земель. Базовая технология состоит из звеньев (севооборот,
система обработки почвы и посева, система удобрения, защита
растений, уборка урожая, послеуборочная обработка зерна, хранение и
т.п.), звенья включают блоки. В частности, система обработки
почвы и посева имеет блоки: основная обработка, предпосевная
обработка, уход за посевами, посев. Блоки могут состоять из
одной или нескольких технологических операций. В зависимости
от тех или иных агроэкологических факторов одни и те же блоки
могут иметь различные варианты исполнения, которые
называются технологическими модулями. Например, в базовой технологии
возделывания яровой пшеницы в сложных эрозионных
ландшафтах лесостепной зоны Западной Сибири основная обработка
почвы рыхлителем СибИМЭ на относительно чистых от сорняков
полях может быть заменена чизелеванием (чизельный модуль),
при сравнительно малых уклонах — обработкой плоскорезом-глу-
бокорыхлителем (плоскорезный модуль), на слишком пересохших
почвах — параплау, при высокой засоренности определенными
сорняками или при применении навоза — плугом. В базовой
технологии возделывания этой же культуры в условиях проявления
дефляции в зависимости от уплотнения почвы и засоренности
полей мелкую плоскорезную обработку почвы можно заменять
глубокой плоскорезной или нулевой.
Несколько технологических модулей может быть в блоке
посева (узкорядный, широкорядный, точный высев), в звене
защиты растений (химический, биологический, комбинированный
модули), в звене уборки зерновых (прямое комбайнирование,
раздельная уборка, с измельчением и разбрасыванием соломы
или ее уборкой) и т.д.
Для формирования технологической и технической политики и
регулирования рынка машин формируются региональные (табл. 95),
328
329
о
а
&
s
5
а
3
г
а.
I
и
х о*
И
II
3 в
ii
о
х
s
н
X
3
SB
о
Е
S.
£
сг dg
&8
г
S3
■5*
SS
« *J V ГП
Я *ЮГЯ
Iй!
&Я &о
Ь й» л (U ,
S
%
Z
I
%
2
8 *
■8 £1*1
э*^>
I
1^
8
(2
8i
5 xV 5 s as
ЖЮОО ЖЮоо
5 x
s
330
£
о,
I
8
а
ig
Ч
8-1
<8
а.
и
lPgz
ах о о*
S 2 R Я п К
о и s о а х о
£<* g as gg
51s 218S
ol
PQ гч
SMeg
11*17
Si'12
sr§2§3
t?
si?
I ж
и ш
if
Si
с i
331
«§•'
5Ю
_t X *
; « etc
E°5S
О 4> О О
e ж IT ь*
l|g|
«sag
5 § я л
seps
ooSo-
IPs!
*
5 ж
x s §
Щи
«5§~ ~
u5xw -g
9 « к е v
I О S о §оо &
U-&S S*
%
as
~**
S.S:
sgjsisgsls^sisl
o_ ол ^
со" ^ -^
I I I
*Ч °Я. ^1
оГ сГ ^
Э у о о X л >»« hh
|£ 8 8 8 & p
цё'й
S у ^ h-
p-sg-s-
£
•?*
s
(2
ев\0»ОГЧ
332
ческие операции
Технологи
Уборка
Уход за
посевами
Посев
Обработка семян
Предпосевная
обработка почвы
Основная обработка
почвы
Севооборот
° « а §
o|g3
S ^ r)
к 2 я *
С s s х
о ■ о
s s ' ю s s
gg|g§z ggS
SIIseIall
IsSsis lug
&
о
ss
si
li
SB1 SB'S
eSo r=S05
ЛИ s* 3
2,
<n
■ lis
a
с s
.8 8
й
r i
II
£*
S3
is
is
<0 I
o-o s
2§£ § о aSS
* M «** *; X * q.» ^ S X S
go l н а p q,q
u-> о «) н о я
I
о. в>
С с
333
а затем и федеральные регистры технологий производства
сельскохозяйственной продукции, которые представляют собой свод
типизированных базовых технологий и технологических модулей,
зарегистрированных в определенном порядке [145] на
федеральном или региональном уровне на основе их производственной
проверки и сертификационной оценки.
Технологии, включенные в государственный регистр, должны
пользоваться государственной поддержкой, т.е. различными
мерами стимулирования (льготным кредитованием, льготным
налогообложением, государственным финансированием и т.д.).
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТЕХНИЧЕСКИМ СРЕДСТВАМ
В развитии адаптивных технологий возделывания
сельскохозяйственных культур определяющая роль принадлежит
техническим средствам, которые должны обеспечивать точное
выполнение технологических операций в соответствии с экологическими
условиями с учетом энергоресурсосбережения, а также
требований многоукладности хозяйствования. При этом экологические
издержки использования тракторов и сельскохозяйственных
машин не должны выходить за пределы нормативов.
Первоочередной задачей в данной связи является
оптимизация структуры и использования машинно-тракторного парка в
отношении влияния на почву ходовых систем. Острая
актуальность этой проблемы продиктована угрожающими размерами
деградации почв в результате уплотнения под воздействием
усиливающейся техногенной нагрузки.
В настоящее время в расчете на один гектар пашни в среднем
по стране проводится 13 эталонных гектаров махнизированных
работ. Этот показатель растет по мере интенсификации
земледелия. Увеличивается мощность и соответственно масса тракторов.
За последние 30 лет масса тракторов в расчете на единицу
площади пашни возросла в 3 раза. При этом в структуре
тракторного парка до 70 % увеличилась доля колесных тракторов, а в их
числе возросла доля тяжелых машин типа К-700, у которых
удельное давление на почву вдвое выше по сравнению с
преобладавшим ранее трактором ДТ-54 (табл. 96).
96. Показатели гусеничных и колесных тракторов общего назначения
Трактор
Эксплуатационная
масса, кг
Среднее
давление, кПа
Максимальное
давление на
почву
движителей, кПа
Нормальное
напряжение в
почве на глубине
0,5 м, кПа
ДТ-54 5000 36,0 98,6 16,3
ДТ-54А 5880 42,0 115,1 19,0
334
Продолжение
Трактор
Т-74
Т-75
ДТ-75
Т-150
Т-4
Т-4А
С-100
T-150K
К-701
Эксплуатацией шая
масса, кг
5980
6080
6370
8120
8100
8400
11400
8100
13700
Среднее
давление, кПа
42,7
43,4
45,8
52,8
36,8
38,0
48,1
122,0
136,0
Максимальное
давление на
почву
движителей, кПа
117,0
118,9
125,5
179,7
99,3
102,6
72,1
183,0
205,0
Нормальное
напряжение в
лочве на глубине
0,5 м, кПа
19,4
19,7
20,8
24,5
17,6
18,2
25,6
36,0
56,1
Переуплотняют почву тяжелые комбайны, транспортно-тех-
нологические средства и другие машины. В уборочный период
транспортно-технологическая техника развивает в 1,5—2 раза
большее давление на почву, чем тракторы. По данным
многолетних исследований Северо-Кавказского филиала ВНИИ
механизации сельского хозяйства, на черноземах удельное
сопротивление обработке почвы на глубину 20—22 см по следам
гусеничных и легких колесных тракторов было выше на
12—15 %, чем вне следов, по следам тракторов Т-150К и
К-701 —на 44, автомобилей и комбайнов —на 60—64,
транспортных тракторных агрегатов с прицепами — на 70—90 %.
При этом снижается качество крошения пласта почвы. Если
вне следов степень крошения пласта составила 87 %, то по
следам тракторов Т-150К— 83, К-701 — 56 %. Уплотняющие
деформации почвы под влиянием этих тракторов
распространяются на глубину 40—60 см, а иногда до 1 м. В районах
с повышенным увлажнением, например в таежно-лесной зоне,
где эти тракторы в последнее время получили необоснованно
широкое распространение, уплотняющее влияние их на почву
проявляется еще сильнее.
Для решения этой довольно сложной проблемы в последние
годы созданы определенные научно-организационные
предпосылки. В частности, на основе обобщения многочисленных
научных исследований, отечественных и зарубежных
рекомендаций разработан ГОСТ 26955—86, регламентирующий нормы
воздействия движителей на почву. Основой этого стандарта
является базовая таблица величин допустимых норм
воздействия движителей на почву и расчетных нормативных
напряжений под их влиянием на глубине 0,5 м (табл. 97). Эти
данные представлены для весеннего и летне-осеннего
335
периода в связи с различными условиями увлажнения почв.
Стандарт используется непосредственно в сельскохозяйственном
производстве при планировании и выполнении полевых работ
и при разработке исходных требований на соответствующие
виды мобильной техники. Разработчик таких требований
должен определять в них условия применения машин по периодам
и календарным срокам, а также наиболее вероятные значения
влажности почвы в указанные сроки по многолетним данным.
Например, в период уборки зерновых колосовых культур
влажность почвы в Краснодарском крае колеблется около
0,5 НВ, в то время как в районах Северо-Запада европейской
части России она находится в этот период на уровне
0,7—0,9 НВ. Соответственно допустимое максимальное
давление на почву движителей уборочной и другой техники
для данных условий различается вдвое.
97. Нормы воздействия движителей на суглинистую и глинистую почву
Влажность
почвы в слое
0-30 см,
НВ
Максимальное давление колесного
и гусеничного движителей, кПа,
не более
Весенний
период
Летне-осенний
период
Нормальное напряжение в почве
на глубине 0,5 м, к Па, не более
Весенний
период
Лел*е-осенний
период
0,9 80 100 25 30
0,7-0,9 100 120 25 30
0,6-0,7 120 140 30 35
0,5-0,6 150 180 35 45
<0,5 180 210 35 50
Примечание. Для супесчаных почв нормы максимального давления на почву
увеличивают на 20 %.
Сравнение фактических характеристик движителей тракторов
с нормативными данными (см. табл. 96 ц 97) свидетельствует о
необходимости их совершенствования.
В плане ландшафтной адаптации движителей и
почвообрабатывающих машин имеется ряд новых технических решений,
которые могут реализоваться в конкретных конструкциях. К ним
относятся новые типы гусеничных движителей, эластичных
(сверхнизкого давления) шин колес тракторов, комбайнов,
транспортных средств.
Наряду с совершенствованием машинно-тракторного парка
серьезную перспективу в снижении техногенной нагрузки на
почву представляет использование комбинированных агрегатов,
совмещающих различные операции по основной, предпосевной
обработке почвы, внесению удобрений, посеву. Существуют се-
336
рийные агрегаты типов АКП, РВК, АКР и др. Множество
вариантов комбинированных агрегатов создают рационализаторы в
хозяйствах, подтверждая необходимость развития этого
направления в широких масштабах.
Экологизация почвообработки связана с применением
широкого спектра технических средств, приспособленных к
разнообразным природным и хозяйственным условиям.
Создано множество разнообразных рабочих органов
почвообрабатывающих машин, в том числе для основной обработки
почвы (чизели, рыхлители, щелеватели, рыхляще-подрезающие
рабочие органы, параплау и др.), для поверхностной обработки
(рабочие органы пассивного, активного и катящегося типов,
прорезные, игольчатые диски и др.). На очереди разработка
четвертого поколения почвозащитного комплекса машин с учетом
новейших требований адаптивного земледелия.
Для оптимизации посева сельскохозяйственных культур и
внесения удобрений нужны существенные технические
коррективы в конструкциях рабочих органов сеялок для точного
размещения семян, удобрений и пестицидов в соответствующих слоях
почвы, создание приспособлений для локального внесения
удобрений и точного их дозирования.
Применение пестицидов в агроландшафтах связано с точным
внесением препаратов, локализацией, существенным снижением
доз, направленностью процесса и усилением его стабильности,
точностью смешивания и т.д. Для этой цели должны быть
созданы отечественные образцы машин.
Применительно к различным хозяйственным укладам
выделяются три блока техники: для коллективных, семейных форм
труда и для работы на подворье (в садах и огородах). Первые два
требуют использования высокопроизводительных машин и
агрегатов с максимальным совмещением операций. Этим
требованиям отвечают технические средства с блочно-модульным базисом
построения. Научные основы такой техники разработаны [88].
Убедительными примерами решения этой проблемы являются
унифицированные трансадаптивные блочные комплексы
сельскохозяйственных машин для возделывания полевых культур,
созданные в СибИМЭ и во ВНИПТИМЭСХе.
В СибИМЭ в качестве машины-носителя использована
специальная симметричная рама с опорным и управляющим
механизмами с захватом 6 и 12 м к тракторам соответственно тяговых
классов 3 и 5 т. Для таких машин сформированы быстросменные
блоки (адаптеры) рабочих органов для обработки почвы (6
наименований), посева, внесения удобрений, пестицидов и т.д. Для
основной обработки почвы несущие рамы имеют соответственно
захват 1,5 и 3 м, а сменные рабочие органы обеспечивают
глубокую обработку почвы с оборотом и без оборота пласта, чизелева-
ние и т.д.
337
Во ВНИПТИМЭСХе в качестве машины-носителя
используют раму симметричных дисковых лущильников. К ней также
разработаны сменные комплекты рабочих органов. На машину-
носитель в течение 5—10 мин можно без дополнительных
устройств установить различные блоки технологических рабочих
органов. Например, для дискования земледелец может выбрать из
пакета блоков сплошные сферические диски или прорезные,
которые менее интенсивно иссушают почву. Может он
пользоваться и секциями обычных культиваторных лап, оснастив их
при необходимости зубовыми боронами. В пакете есть и
специальные планировщики поверхности, разнообразные катки.
Схема блочного комплекса позволяет составить агрегат,
способный за один проход выполнять технологические операции по
рыхлению почвы, уничтожению сорняков, выравниванию
поверхности почвы, посеву, внесению минеральных удобрений (в
том числе часть с семенами, часть локально), послепосевному
прикатыванию, внесению пестицидов. Причем эти операции
могут выполняться сменными блоками в различном сочетании и
последовательности. Всего путем трансформирования машин
можно формировать более 60 вариантов технологий посевного
комплекса, обработки паровых полей.
Очевидно, проблема технологического и технического
обеспечения агропромышленного производства должна стать составной
частью аграрной реформы России. Общество в интересах
развития сельского хозяйства должно регулировать и стимулировать
повышение технологического и технического уровня
производства сельскохозяйственной продукции. Нормативным
государственным документом при этом должна служить система
технологий и машин для сельскохозяйственного производства как
совокупность технологий и технических средств, включенных в
государственные регистры. Она имеет важное значение в
качестве рекомендательной основы для технического оснащения
производства, приоритетной информации при оценке ситуации на
рынке материально-технических ресурсов и услуг, ориентира для
конструкторских организаций, основания для определения мер
дифференцированной поддержки сельских и промышленных
товаропроизводителей, важнейшего рычага экологизации
агропромышленного производства.
СООТВЕТСТВИЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ТРЕБОВАНИЯМ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ
И СИСТЕМА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОГРАНИЧЕНИЙ ТЕХНОГЕНЕЗА
Проблема экологической безопасности земледелия имеет
множество аспектов, начиная с преодоления бесхозяйственности
и кончая созданием оптимальной системы природопользования.
Главным средством решения этой задачи является экологическая
338
и экономическая оптимизация структуры земледелия и
агропромышленного производства и экологизация самих
технологических процессов. Все другие средства могут быть эффективными
только при этом условии. Всякого рода ограничительные и
запретительные меры полезны, если они не препятствуют научно-
техническому прогрессу, уменьшая степень риска от
неадекватного использования его достижений.
Экологический аспект оптимизации земледелия основывается
на представлениях о потенциальной емкости экосистемы по
отношению к такому уровню антропогенной нагрузки, сверх
которого она теряет способность к саморегуляции. Критерием такой
способности является восстановление экосистемы в исходное
или близкое к нему состояние после прекращения
производственной деятельности человека. В данной связи возникает
необходимость введения стандартов качества окружающей среды
(величины поверхностного и грунтового стока, уровень грунтовых
вод и их качество, интенсивность эрозионных процессов,
состояние растительного покрова и др.). Соответственно следует
формировать систему нормативов экологических ограничений
технологий в отношении их влияния на качество окружающей среды
по всем параметрам. С этих позиций экологические ограничения
адаптивно-ландшафтных систем земледелия будут более
жесткими, чем ограничения, ориентированные только на получение
экологически чистой продукции.
Необходимо также, чтобы агротехнологии не ухудшали
качество среды обитания не только в самом агроландшафте, но
и за его пределами. Это чрезвычайно важно, поскольку в
процессе миграции токсиканта с природными
биогеохимическими потоками концентрация его за пределами поля, где он
внесен, может возрастать в десятки раз, загрязняя сопряженные
угодья или природные экосистемы. Это означает, что
традиционная точечная эколого-токсикологическая информация
безотносительно к категории агроландшафта, его структуре и
функциям совершенно недостаточна, так же как сведения об
уровне ПДК токсикантов в сельскохозяйственных объектах без
учета их совокупного токсического эффекта. Основой для
разработки системы экологических ограничений должны
служить структурно-функциональные модели агроландшафтов, ибо
невозможно решать экологические задачи изолированно для
какой-то одной части агроландшафта. Проблема имеет два
аспекта: первый — нормирование техногенных нагрузок на
элементы агроландшафта с учетом биогеохимических процессов
миграции, аккумуляции и трансформации веществ в
агроландшафте; второй — формирование технологий применения
удобрений, пестицидов, мелиорантов с учетом этих процессов
(способы заделки в почву, внесение по фазам и периодам
роста и развития растений, количественные ограничения). В
339
последние годы появились такого рода подходы к решению
проблемы, предусматривающие возрастающие ограничения
применения удобрений и пестицидов от элювиальных фаций к
трансэлювиальным и далее супераквальным.
Потребуются определенные усилия, чтобы снабдить
технологов производства такого рода нормативами применительно к
геохимическим ландшафтам различных зональных провинций. Пока
что существующие нормативные показатели — типа ПДК для
продуктов питания и некоторых объектов наземных и водных
экосистем — предназначены больше для организаций и служб,
ведущих токсикологический надзор и контроль. Систему этих
показателей необходимо развивать, как и контрольную службу,
однако в первую очередь должна быть решена проблема
технологических нормативов, чтобы создать предпосылки для
экологически безопасного земледелия.
Что касается контроля за загрязнением растениеводческой
продукции, в особенности предназначенной для производства
продуктов питания, то она должна подвергаться сертификации.
В ней нормируются токсичные элементы (мышьяк, свинец,
ртуть, кадмий, цинк, медь), микотоксины, нитраты, нитриты,
N-нитрозамины, остатки пестицидов.
Особое внимание должно быть уделено районам
экологического риска, связанного с повышенной концентрацией
рисосеяния, овощеводства, многолетних плодовых насаждений.
В соответствии с существующими рекомендациями [147]
необходимо полностью исключить применение синтетических
органических пестицидов второй и третьей генераций в период
вегетации растений в овощеводстве защищенного грунта, на
плантациях косточковых и ягодных культур за счет
использования устойчивых сортов (гибридов), агротехники и замены
химических пестицидов биологическими препаратами,
физическими приемами и средствами. Необходимо также
уменьшение (на 70—80 %) объемов применения химических
пестицидов в картофелеводстве и овощеводстве открытого грунта,
в семечковых садах путем внедрения устойчивых сортов,
интенсификации агротехнических методов защиты, а также за
счет замены химических пестицидов микробиопрепаратами (в
том числе антагонистами и гиперпаразитами фитопатогенных
грибов).
Поскольку экологические эксцессы, происходящие в одном
месте, могут оказывать влияние на сопредельные, а нередко
и отдаленные территории, производственная и социальная
деятельность граждан в большинстве стран мира регулируется
специальными законодательствами в области охраны среды
обитания человека. Закон "Об охране окружающей природной
среды" введен в 1992 г. и в России. Согласно принятому
законодательству механизм охраны природы реализуется как
340
путем целевого планирования и финансирования
природоохранных мероприятий, так и путем установления лимитов
использования природных ресурсов, а также установлением
платы за ресурсы и их порчу. Существуют налоговые и иные
льготы за различные виды деятельности, обеспечивающей
природоохранный эффект. Декларировано также применение
поощрительных цен и надбавок за экологически чистую
продукцию и введение специального налогообложения
экологически вредной продукции, а также продукции, выпускаемой
с применением экологически опасных технологий.
ПРИНЦИПЫ АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА ЗЕМЕЛЬ
Под мониторингом земель понимается система долгосрочных
наблюдений, оценки и прогноза состояния земельного фонда,
его изменений с целью рационального использования и охраны.
Принято делить мониторинг на глобальный, региональный и
локальный.
Глобальный мониторинг —- это система наблюдений за
общепланетарными изменениями биосферы. Его проводят в
соответствии с международной геосферно-биосферной программой
"Глобальные изменения".
Региональный мониторинг земель осуществляется на уровне
крупных природно-экономических районов.
Локальный мониторинг предусматривает слежение за
процессами, имеющими местный характер.
В зависимости от характера изменений состояния земель
различают фоновый и импактный мониторинг. Первый
предполагает наблюдения за состоянием земель, не испытывающих
непосредственной антропогенной нагрузки, и проводится в
биосферных заповедниках, второй предусматривает наблюдения за
состоянием земель при непосредственном воздействии
антропогенных факторов.
В соответствии с концепцией государственного мониторинга
земель проводят наблюдения за изменением:
основных параметров агроландшафтов и сопряженных с ними
природных ландшафтов, в частности форм рельефа, вызванных
подвижными песками, оползнями, оврагообразованием,
русловыми и другими процессами;
водного баланса территорий, режима подземных вод и их
состава, береговых линий озер, водохранилищ и др.;
процессов опустынивания, переувлажнения, затопления,
заболачивания, засоления, зарастания, закустаривания пашни,
осушения земель;
состояния земель, вызванного промышленными отвалами, ка-
341
рьерами, выработкой торфяников, просадкой под воздействием
водоотборов и т.п.;
состояния почвенного покрова и почв по основным
параметрам (содержание и запасы гумуса, эродированность,
переуплотнение, кислотность, содержание макро- и
микроэлементов);
состояния растительности (посевов, сенокосов, пастбищ,
лесов, многолетних насаждений и др.);
загрязнения почв, поверхностных и грунтовых вод,
воздушного бассейна;
состояния земель, подверженных негативному воздействию
производственных объектов (очистных сооружений,
навозохранилищ, складов ГСМ, удобрений, скотомогильников и т.п.).
Особое внимание в программе экологического мониторинга
уделяется загрязнителям, разнообразие которых представлено
четырьмя группами веществ: газообразные вещества и аэрозоли,
тяжелые металлы, радиоактивные элементы, органические
вещества. Первые две группы веществ в токсикологическом
отношении рассмотрены ранее.
Из радиоактивных элементов (синонимы — радионуклиды,
радиоактивные вещества), являющихся источниками
ионизирующих излучений, наиболее опаснй гамма-излучатели. Гамма-
лучи обладают исключительно высокой проникающей
способностью (в воздухе до 100 м). Наибольшую опасность
представляют стронций-90, цезий-134 и цезий-137 (аналоги кальция
и калия), мигрирующие по пищевым цепям. Их период
полураспада составляет около 30 лет. В процессе ядерных
испытаний в атмосфере до 1963 г. наибольшие выпадения
радионуклидов отнесены за счет Н , Sr , Ru , CI , Fe ,
Cs . В Чернобыле высвободилось около 50 млн Ки
радионуклидов, из них большинство короткоживущих, по 2,5 %
Cs и 0,8 % Si
В числе органических загрязнителей, которые должны
подвергаться мониторингу, выделяются нефтяные углеводороды,
поверхностно активные вещества, пестициды (и их метаболиты),
полихлорированные бифенилы, бензапирен, нитрозосоединения,
бактериальные токсины, микотоксины, хлорированные
диоксины.
Основное внимание общественности концентрируется
обычно на применении пестицидов. В мировом масштабе им как
загрязнителям отводится 8—9-е место. Это, конечно, условно,
поскольку, например, в Японии и Италии вносится в среднем
16—18 кг д.в. пестицидов, а в США и бывшем СССР — около
2—2,5 кг/га. Главная опасность пестицидов заключается в
возможности накопления их при переносе по трофическим цепям.
Весьма показателен в этом отношении классический пример
с ДДТ [147], когда концентрация его нарастала в последова-
342
тельности: вода в озере Мичиган (0,001 мг/л) — жир рыб
(3,5 мг/кг) — жир чаек (100 мг/кг) — жир человека (3-—
1131 мг/кг). Факты миграции этого пестицида, наиболее
распространенного до 70—80-х гг., получили широкий
общественный резонанс. Данные мониторинга пестицидов
свидетельствуют о ландшафтно-региональном и регионально-бассейновом
негативном проявлении их последействия. Задача состоит в
том, чтобы не допустить глобального последействия [147]. Для
этого предпринимаются значительные усилия на
международном уровне. Ассоциацией производителей пестицидов
совместно с ФАО, ВОЗ и другими организациями принят
"Международный кодекс по распространению и использованию
пестицидов", который предусматривает комплекс мер по
оптимизации производства и безопасному применению
пестицидов. При этом наряду с совершенствованием препаратов и
технологий особое значение имеет обеспечение
соответствующего профессионального уровня специалистов, имеющих дело
с пестицидами, поскольку издержки их применения связаны
в первую очередь с нарушением существующих регламентов
использования.
Роль мониторинга, сопряженного с государственной системой
активного реагирования, должна незамедлительно проявляться в
случаях, когда загрязнение является следствием грубых
нарушений технологий возделывания культур, утилизации отходов
животноводства, неправильного хранения навоза и пестицидов и в
целом бесхозяйственности. Преимущественно эти причины
породили проблему загрязнения продукции и окружающей среды
нитратами в России при относительно невысоком уровне
применения азотных удобрений.
Достаточно сложной задачей агроэкологического
мониторинга является, в частности, организация наблюдений и
контроля за микотоксинами. Известно более 240 видов различных
плесневых грибов, которые продуцируют около 100 токсических
соединений. Наиболее частые случаи загрязнения
сельскохозяйственной продукции связаны с деятельностью грибов вида
Aspergillus, продуцирующих афлатоксины, рода Penicillium,
производящих патулин. Грибы рода Fusarium продуцируют три-
хотеценовые микотоксины. Эрготоксины содержатся в рожках
гриба спорыньи.
Необходимое профилактическое мероприятие,
предотвращающее микотоксикозы, — анализ зерна, кормов и другой
сельскохозяйственной продукции на загрязнение
микотоксинами.
В условиях резко снизившегося в последнее время
применения средств защиты растений, в том числе от грибных
инфекций, следует ожидать повышения риска микотоксикозов.
Вопрос о совокупности показателей изменения состояния зе-
343
мель, в частности изменения свойств почв, их загрязнения,
является наиболее сложным в создании системы мониторинга.
Эффективность его может быть обеспечена лишь при
согласованном выборе относительно небольшого числа показателей,
наиболее информативных и чувствительных к смене экологической
обстановки, хорошо воспроизводимых. Контроль за этими
показателями должен быть по силам массовым лабораториям, а
измерения — просты и надежны.
В этом направлении ведется активная работа одновременно с
совершенствованием государственной системы мониторинга. На
разных уровнях мониторинга решаются разные задачи. При
локальном и региональном мониторингах определяют: источники
загрязнения; уровни контролируемых показателей состояния
почв, вод, растений на территории, окружающей источник
загрязнения; зоны распространения почв с ухудшением
контролируемых свойств; характер действия загрязняющих веществ на
почву, зоны миграции, аккумуляции и направления их
трансформации. Оценивают сопротивляемость почв загрязнению и
возможности их самоочищения, а также эффективность
мероприятий по снижению или ликвидации последствий загрязнения.
Взвешивают экономический ущерб, нанесенный природе и
сельскому хозяйству загрязнением.
При глобальном мониторинге должно проводиться:
определение потока загрязнителей; зон миграции, аккумуляции,
направления трансформации контролируемых химических
элементов; скорости их накопления в почвах фоновых территорий
[111].
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Становление адаптивно-ландшафтного земледелия сопряжено
с развитием математического моделирования, созданием
информационно-советующих систем, широким использованием
компьютерной техники. Разработка моделей земледелия на всех
уровнях будет способствовать выбору оптимального решения
товаропроизводителями и формированию обоснованной
инвестиционной политики.
Математические модели в первую очередь должны строиться
на основе изучения взаимодействия природных условий и
различных факторов интенсификации производства в системах
длительных многофакторных опытов.
В качестве примера такого подхода можно привести
некоторые результаты моделирования систем земледелия в зависимости
от ресурсного потенциала хозяйства, выполненного в системе
линейного программирования по результатам многофакторных
экспериментов [78] в северной лесостепи Новосибирского При-
344
обья. Показано, в частности, что при ограниченности
агрохимических ресурсов наибольший выход продукции достигается,
когда их используют под кормовые культуры. Повышение
урожайности кормовых растений позволяет сократить площадь
пашни под ними и затраты на перевозку продукции.
Одновременно возрастает производство зерна в результате расширения
зернопарового клина, несколько увеличивается доля пара. При
дальнейшем повышении уровня обеспеченности пашни
агрохимическими ресурсами доля чистого пара уменьшается вплоть до
полного исключения под яровые культуры. По мере возрастания
обеспеченности удобрениями и гербицидами на выщелоченном
среднесуглинистом черноземе становится возможной замена
отвальной вспашки безотвальной обработкой, а затем мелкой
плоскорезной; нормы высева семян зерновых культур снижаются,
сроки посева сдвигаются на более ранние. На этом примере
можно представить размеры упускаемой выгоды вследствие
неадекватности систем земледелия уровням обеспеченности
агрохимическими ресурсами из-за незнания или недооценки
многообразных системных связей, которые позволяет выявить
моделирование.
Модели земледелия должны быть дополнены оценками
устойчивости продуктивности, а также элементами прогнозирования
агроклиматических ресурсов в виде трендов параметров погоды,
прибавляемых к фактическим показателям многолетних рядов
[1721.
Перспектива развития моделирования
адаптивно-ландшафтных систем земледелия в большой мере связана с разработкой
динамических моделей управления продукционным процессом в
агроценозах и регулирования плодородия почв, поскольку для
оптимального роста и развития растений необходимо
определенное сочетание не только свойств почв, но и конкретных режимов
(влаги, элементов питания и др.) и процессов, развивающихся во
времени и совпадающих с потребностью растений в тех или
иных факторах жизни в различные фазы развития. Важнейшее
условие регулирования такой сложной системы, как растение-
почва—атмосфера в режиме энергосбережения и сохранения
экологического равновесия,—неукоснительное соблюдение
принципа лимитирующего фактора.
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Традиционно эффективность систем земледелия оценивали на
основе экономических показателей путем сопоставления затрат с
количеством произведенной продукции. При всей значимости
таких критериев оценки деятельности сельскохозяйственных
предприятий или отдельных агроприемов, как себестоимость,
345
прибыль, рентабельность и др., они часто ограничены
временными и пространственными рамками, поскольку учитывают
лишь эффект текущего года (в лучшем случае
непродолжительное последействие), не увязаны с долговременными
последствиями и не отражают влияния тех или иных мероприятий на
социальную и экологическую сферы. Нередко доход от
применения тех или иных средств интенсификации сопровождается
неблагоприятными экологическими последствиями (засоление, за-
кисление, заболачивание почв, загрязнение продукции и
окружающей среды и т.д.), устранение или предупреждение которых
требует значительных затрат.
Затраты на охрану природы, как правило, непосредственно не
связаны с производством продукции. Между тем они должны
быть "привязаны" к стоимости и себестоимости конкретных
видов продукции, что заставит товаропроизводителей
рассматривать процесс производства и экологию как единое целое. С
развитием рыночных отношений все больший объем
природоохранных работ должны будут выполнять производители
сельскохозяйственной продукции на своих землях. Развитие
экономических отношений будет стимулировать стремление к
снижению себестоимости продукции, в том числе за счет
использования более экономичных способов сохранения
окружающей среды. Чтобы избежать экономии на мероприятиях,
необходимых для предупреждения экологических эксцессов,
нужен строгий государственный контроль за
природопользованием вкупе с эффективным экономическим механизмом и прежде
всего комплексная система оценю! эффективности
производственной деятельности как в экономическом, так и в социальном
и экологическом аспектах.
Методы такой тройственной оценки эффективности
интенсификации земледелия [26] позволяют разносторонне осмыслить ее
результаты с учетом интересов общества и
товаропроизводителей. При этом социальная эффективность определяется уровнем
народного благосостояния и характеризуется величиной
национального дохода (произведенного продукта), приходящегося на
душу населения, с учетом изменения экологических параметров,
что очень важно для социально-экономического развития
общества, региона, хозяйства.
Оценка экологической эффективности делается с учетом
максимально допустимых уровней содержания в
сельскохозяйственных продуктах вредных веществ, ПДК токсикантов,
эродированное™ почв и т.д. Эта оценка служит барьером, не допускающим
нарушений экологических норм и правил, исключающим
принятие экологически неверных решений.
Оценка экономической эффективности показывает,
насколько рентабельно данное мероприятие и как его проведение отра-
346
зится на финансовой стороне различных уровней
хозяйствования.
Данный подход позволяет соизмерять потребности общества в
сельскохозяйственной продукции с возможным ее производством
в различных системах земледелия и технологиях при различных
степенях экологического и социально-экономического риска. На
основе такого анализа общество, его группы,
товаропроизводители и потребители могут выбирать те или иные способы
производства и продукцию с разной степенью риска в отношении,
например, содержания остаточных количеств пестицидов при
интенсивных технологиях или природных токсинов в случае
альтернативных технологий и т.д.
Наряду с распространенными критериями эффективности
земледелия все большее значение приобретает энергетический
анализ агроэкосистем, позволяющий взвесить значение
различных факторов интенсификации и наметить пути повышения
эффективности использования солнечной энергии и сокращения
удельных затрат энергии невосполнимых источников.
Каждая дополнительная прибавка урожайности
сопровождается, как известно, возрастающими затратами невозобновляемой
энергии. Соответственно земледелие становится все более
энергоемкой отраслью.
Центральным звеном анализа потоков энергии является
количественное сравнение альтернативных операций
возделывания культур для выбора той из них, которая обеспечивает
наименьшую энергоемкость. Как видно из таблицы 96,
наибольшие энергетические затраты при возделывании
интенсивных культур приходятся на азотные удобрения, горючее и
сельскохозяйственную технику. Соответственно на первый план
в борьбе за ресурсосбережение выходит оптимизация
машинно-тракторного парка, применение комбинированных агрегатов,
блочно-модульное построение машин, минимизация обработки
почвы, прямой сев. Возможности последних двух мероприятий
в значительной мере определяются соотношением цен на
горючее и гербициды.
98. Затраты энергии при возделывании кукурузы в США [119]
Статья затрат
Количество на 1 га
Энергия, ккал/га
Ручной труд 12 ч 7000
Сельскохозяйственная техника 55 кг 990000
Бензин 16 л 264000
Дизельное топливо 77л 881000
Сжиженный нефтяной газ 80 л 616400
Электричество 33 кВт 95500
347
Продолжение
Статья затрат
Азотные удобрения
Фосфорные »
Калийные »
Известь
Семена
Инсектициды
Гербициды
Сушка
Транспортировка
Итого
Общий урожай
Количество на 1 га
151 кг
72 кг
84 кг
426 кг
18 кг
1,4 кг
7 кг
7000 кг
200 кг
7000 кг
Энергия, ккал/га
2220000
216000
134000
134400
445500
119950
777500
1347800
51200
8390750
24500000
Примечание. Соотношение энергии, полученной с урожаем и
затраченной, — 2,9. Затраты на производство техники условно принимают в расчете на
единицу массы машин.
Особую роль в энергозатратности технологий такого рода
играют азотные удобрения. На производство 1 кг д.в. азотных
удобрений расходуется 19 100 ккал, что в несколько раз больше
энергетических эквивалентов фосфорных и калийных удобрений
(3300 и 2100 за 1 кг). Отсюда актуальность поиска возможных
альтернатив (органические удобрения, бобовые травы с высокой
азотфиксирующей способностью и др.) и способов повышения
эффективности азотных удобрений.
Известны достаточно простые методы энергетической оценки
производственных систем [12, 13]. При всей привлекательности
приведения к общему знаменателю всех расходов на создание
урожая энергетический анализ не заменяет, а дополняет
экологическую и экономическую оценки. Не следует преувеличивать
его универсальность уже потому, что калорийность продукции не
заменяет ее разнообразия.
ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
В АДАПТИВНОМ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВЕ
Экологизация землеустройства требует изменения исходных
его принципов, перехода от организации территории в
основном как "социально-экономического явления к оптимизации
интенсивного природопользования посредством организации
территории агроландшафтов в системе экологически
сбалансированной экономики землевладений и землепользовании.
Это позволит целенаправленно изменять пространственно-
348
функциональные свойства агроландшафтов, определять состав
и направленность антропогенных мероприятий". Эта цитата
из учебного пособия по землеустройству А.А.Варламова [15]
свидетельствует о предстоящей радикальной перестройке этой
службы. С учетом экологических аспектов природопользования
современное землеустройство определяется этим автором как
комплекс государственных и хозяйственных мер по
осуществлению земельного законодательства, регулированию земельных
отношений и созданию социально-экономических,
территориальных и организационно-хозяйственных условий для
экологически целесообразной интенсификации использования земли,
а также иных объектов природопользования и средств
производства в соответствии с определенным хозяйственным
механизмом. Данный комплекс реализуется в проектах
внутрихозяйственного землеустройства, дополняемых при
необходимости рабочими проектами. При этом землепользования или
землевладения рассматриваются как:
сложные иерархические системы агроландшафтов,
выступающие в качестве подсистем территориально-производственных
комплексов более высоких уровней и в то же время включающие
подчиненные ПТК различного ранга;
целостные системы, в которых определенные изменения на
части территории вызывают тот или иной отклик во всех других
частях и в системе в целом;
системы, ориентированные на удовлетворение потребностей
общества;
открытые системы, в которых постоянно происходит процесс
обмена ресурсами, информацией и т.д. с окружающей средой;
гибкие динамические системы, изменяющиеся в пространстве
и во времени;
системы с элементами случайности (природные стрессы,
социальные потрясения и т.д.).
Конкретным выражением адаптивно-ландшафтного подхода к
землеустройству является предлагаемая А.А.Варламовым система
проектирования элементов внутриполевой организации
территории севооборотов на основе так называемых "экологически
устойчивых участков" [15]. Под таковыми понимается "территория,
выделенная с учетом однородности характеристик ее природных
ресурсов, комплексности их действия и сохраняющая свои
ландшафтные особенности в процессе хозяйственного
использования". При проектировании экологически устойчивых участков
предусматривается, что они должны включать склоны близких
экспозиций с близкими уклонами, иметь "один тип почв,
гранулометрический состав и одинаковую исходную величину баланса
почвенного плодородия", одинаковые характеристики водного
баланса и мелиоративной устроенности почв. Решить данную
задачу, по мнению автора, можно на основе "анализа почвенной
349
карты, картограмм смыва, определенных по методикам МГУ,
ГИЗРа и т.д., картограмм эродированных земель, согласно
которым выделяются массивы пашни, имеющие, например,
однотипный баланс гумуса".
При всей значимости и достоинствах данного подхода к
адаптивно-ландшафтному землеустройству нельзя не видеть
методологические недостатки его организации. Это прежде всего агро-
экологическая и ландшафтная неопределенность первичного
территориального участка. Он должен представлять собой
достаточно целостную генетическую категорию, которую можно
было бы идентифицировать в структурно-функциональной
иерархии ландшафта на основе современных представлений о
структуре почвенного покрова. Такой категорией является
элементарный почвенный ареал или элементарная почвенная
структура (комплекс, пятнистость, ташет), приуроченная к
определенному элементу мезоформы рельефа, т.е. рассмотренный ранее
элементарный ареал агроландшафта. Генетическая связь его с
урочищем и далее ПТК более высокого ранга позволяет
выделить его место в системе ландшафта, учитывая потоки вещества
и энергии. Такого рода первичный территориальный участок
выявляется в процессе специального почвенно-ландшафтного
картографирования как объективная реальность с исключением
по мере возможности субъективных факторов его
идентификации.
Проектировать же следует другой участок — экологически
однородный по условиям возделывания определенных
сельскохозяйственных культур и их групп.
В соответствии с рассмотренной ранее методикой при
разработке проектов адаптивно-ландшафтных систем земледелия
исходным материалом должны быть почвенно-ландшафтная карта,
на которой показаны элементарные ареалы агроландшафта, и
банк данных, содержащий агроэкологические характеристики
каждого ЭАА в соответствии с агроэкологической
классификацией земель.
На основе этой карп* составляют карту агроландшафтных
типов земель, как было показано ранее. При объединении ЭАА
в агроэкологический тип земель не следует забывать о том, что
эта процедура выполняется с учетом как биологических
требований культуры, так и технологических особенностей
возделывания и экологической устойчивости участка. Например,
картофель одинаково хорошо удается на окультуренных среднесугли-
нистых дерново-подзолистых почвах и на торфяно-болотных
осушенных. Однако в связи с быстрой "сработкой" торфа
использование последних под картофель снижает экологическую
устойчивость участка и должно рассматриваться как исключение.
Соответственно названные объекты относятся к разным типам
"картофельных" земель.
350
К разным типам "свекольных" земель, например, должны
быть отнесены дерново-карбонатные и окультуренные дерново-
подзолистые почвы, поскольку поддержание плодородия
последних связано с периодическим их известкованием в отличие от
первых.
Формирование полей севооборотов должно осуществляться в
пределах контуров, отвечающих агроэкологическим типам
земель. Возможно проектирование полей с привлечением земель,
близких по биологическим требованиям культур или группы
культур, но различающихся по технологиям возделывания. Тогда
в пределах поля выделяют рабочие участки, строго
соответствующие агроэкологическим типам земель. Соответственно
агротехника культуры на разных участках будет различаться.
Разумеется, помимо соответствия агроэкологическим
условиям возделывания культур рабочие участки должны
соответствовать и организационно-экономическим требованиям, в
частности обеспечивать эффективное использование машинно-
тракторных агрегатов. Однако если до последнего времени
при проектировании рабочего участка и тем более
севооборотного поля исходили из приоритета эффективного
использования сельскохозяйственной техники, то в
адаптивно-ландшафтном земледелии в качестве приоритета выступает
адекватность технологий экологическим условиям. При ее
достижении конечный экономический результат оказывается
более высоким, ибо использование техники на больших полях
с длинными гонами, но с большой экологической пестротой
заставляет в несколько приемов проводить посевную и
уборочную кампанию, нести издержки от несвоевременной
обработки почвы, посева, уборки урожая из-за разновременности
поспенпния почвы, созревания растений и т.д.
Размеры полей и рабочих участков определяют на основе
совокупности агроэкологических факторов, технологических
условий, производительности машинно-тракторных агрегатов, их
технических параметров (тип, ширина захвата, радиус поворота
и т.д.). Большинство ученых считают, что участки площадью
1—3 га по этим условиям не пригодны для использования
под пропашные культуры, а возделывание на них зерновых
связано с большими дополнительными затратами труда.
Значительно затруднено использование техники и на участках
площадью 3 — 5 га. Технологически целесообразными
считаются размеры рабочих участков пашни от 15—20 до 50 га,
максимальными — 80—85 га. Важный технологический
показатель—длина гона. При длине гона меньше 150 м
использование современной техники затруднено. Длина 150—200 м
приемлема для выращивания зерновых культур, многолетних
и однолетних трав, но малопригодна для механизированного
351
возделывания пропашных культур, для которых необходимы
гоны длиной более 300 м [16].
По данным М.ИЛопырева, минимальный радиус контурных
границ технологических участков должен составлять 50—70 м.
При меньшем радиусе возникают трудности в обработке
участков, появляются огрехи, недопаханные клинья и т.д.
При отсутствии стока осадков, смыва и дефляции длинные
границы рабочих участков целесообразно ориентировать
относительно стран света с учетом микроклиматических условий.
В лесостепи наилучшим считается направление посевов с
северо-запада на юго-восток. По данным И.П.Здоровцева, если
рядки направлены с запада на восток, то урожайность зерновых
культур снижается на 20—26 %. В условиях проявления
дефляции почв длинные стороны участков должны быть
расположены поперек основного направления ветра. С учетом
величин стока осадков и зонально-провинциального комплекса
почвозащитных мероприятий размеры и форма технологических
участков должны быть спроектированы на полное задержание
стока (при неустойчивом и недостаточном увлажнении) или
частичный безопасный сброс части стока (при достаточном
и избыточном увлажнении).
Длинные стороны рабочих участков или полей должны
быть строго параллельны между собой и с базисной линией
обработки, но при этом не создавать концентрации стока
осадков.
Традиционное требование равновсликости полей севооборота
не всегда выполнимо, особенно в малоземельном хозяйстве. В
таких случаях чередование культур осуществляется только во
времени, а структура посевов корректируется по годам с учетом
потребностей в продукции, фитосанитарной ситуации, погодных
условий.
Таким образом, в отличие от традиционной организации
территории, сложившейся на принципах директивного размещения
угодий, жесткого планирования структуры посевных площадей,
укрупнения полей севооборотов, выравнивания границ и в целом
упрощения структуры агроландшафта, адаптивная система
предполагает:
достижение оптимального соотношения между пашней,
лугами, пастбищами, лесом, водоемами на основе объективных
критериев;
обеспечение устойчивости агроэкосистем за счет
рационального размещения производства и разумной специализации,
противоэрозионной организации территории, создания
"природоохранное скелета" в виде заповедных, водоохранных,
рекреационных, санитарно-гигиенических зон наряду с
полезащитными и другими лесонасаждениями, экологически обосно-
352
ванных мелиорации, выравнивания свойств комплексных и
мозаичных почв;
оптимизацию размещения технологических рубежей (границ
полей, рабочих участков, дорог и т.п.) по принципу наименьшей
эрозионной опасности;
создание системы убежищ естественной флоры и фауны (ре-
фугиумов);
нормирование техногенной нагрузки.
Такой подход требует качественно новой картографической
основы, развития методов почвенно-агроландшафтной съемки,
новых приемов разработки проектно-сметной документации,
оптимизационных моделей, пакетов программ для реализации их
на персональных компьютерах, гибких проектных решений с
учетом рыночной конъюнктуры.
Для разработки проектов адаптивно-ландшафтных систем
земледелия в составе комплексных проектов ведения хозяйства
требуется организация земельной службы путем интеграции
землеустроительной, агрохимической, мелиоративной и других
служб.
Учитывая сложность проблемы, следует определить этапность
ее решения, избегая революционных ломок, используя
имеющиеся достижения и лучшие традиции.
ЛИТЕРАТУРА
1. Авдонин Н. С. Свойства почв и урожай. — М.: Колос, 1965.
2. Агроэкологические принципы земледелия/Под ред. И. П.
Макарова и А. П. Щербакова. — М.: Колос, 1993.
3. Азроянц Э. А. Социум-XXI век (к концепции устойчивого развития). —
М: Независимый институт устойчивого развития, 1995.
4. Антипова А. В. Типология и качественная оценка
сельскохозяйственных земель в США//География сельского хозяйства капиталистических стран. —
М.: Изд-во АН СССР, 1963.
5. А п а р и н Б. Ф., Васильев А. М. Морфологические и
физико-химические особенности залежных дерново-подзолистых почв на двучленных породах
Новгородской области/Дгреобразование почв Нечерноземья при
сельскохозяйственном освоении: Тр. Почвенного института им. В.В.Докучаева. — М., 1981.
6. А р м а н д Д. Л. Учение о ландшафте. — М.: Мысль, 1975.
7. Берестецкий О. А. Фитотоксины почвенных микроорганизмов и их
экологическая роль//Фитотоксические свойства почвенных микроорганизмов. —
Л.: Агрометеоиздат, 1978.
8. Биогеохимические основы экологического нормирования. —
М.: Наука, 1993.
9. Богдевич И. М. Агрохимические проблемы и пути повышения
плодородия дерново-подзолистых почв Белоруссии: Дис... доктора с.-х. наук. — М.,
1992.
10. Б о н д а р е в А. Г., Медведев В. В. Некоторые пути определения
оптимальных параметров агрофизических свойств почв//Теоретические основы и
методы определения оптимальных параметров свойств почв.— М., 1980.
11. Б уды ко М. И. Тепловой баланс земной поверхности. — Л.: Гидроме-
теоиздат, 1956.
12. Б у л а т к и н Г. А. Энергетическая эффективность применения
удобрений в агроценозах/Методические рекомендации. — Пущино, 1983.
13. Булаткин Г. А., Ларионов В. В. Основы энергетической
концепции агротехнической нагрузки. — Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1992.
14. В а л ь к о в В. Ф. Почвенная экология сельскохозяйственных растений. —
М.: Агропромиздат, 1986.
15.Варламов А.А. Организация территории сельскохозяйственных
землевладений и землепользовании на эколого-ландшафтной основе//Учебное
пособие. - М., 1993.
16. В а р л а м о в А. А., В о л к о в С. Н. Повышение эффективности
использования земли. — М.: Агропромиздат, 1991.
354
17. В е р н а д с к и й В. И. Биосфера. — М.: Наука, 1946.
18. Вильяме В. Р. Почвоведение. Земледелие с основами почвоведения. —
М.: Сельхозгиз, 1939.
19. В о л к о в С. Н., X л ы с т у н В. Н., У м о к а е в В. X. Основы
землевладения и землепользования. — М.: Колос, 1992.
20.Володин В. М. Агроэкологические основы регулирования почвенного
плодородия//Автореф. дис... докт. с.-х. наук. — Минск, 1991.
21.Воробьев С.А. Севообороты интенсивного земледелия. — М.: Колос,
1979.
22.Ганжара Н.Ф. Гумусообразование и агрономическая оценка
органического вещества подзолистых и черноземных почв европейской части СССР:
Дис... доктора с.-х. наук. — М., 1988.
23.Глазовская М. А. Геохимические основы типологии и методика
исследования природных ландшафтов. — М.: Изд-во МГУ, 1964.
24.Гапонюк Э.И., Малахов С. Г. Комплексная система показателей
экологического мониторинга почв//Миграция загрязняющих веществ в почвах и
сопредельных средах. — Л.: Гидрометеоиздат, 1985.
25.Годельман Я. М. Неоднородность почвенного покрова и
использование земель. — М.: Наука, 1981.
26.Голубев А. В. Экономико-экологические основы химизации
земледелия: Учебное пособие. — Саратовский СХИ, 1994.
27.Горшков В. Г. Энергетика биосферы и устойчивость состояния
окружающей среды//Итоги науки и техники. 1990. Т. 7.
28. Г р и д и н В. И. Некоторые вопросы теории системно-аэрокосмического
и аэрогеологического изучения нефтегазовых районов//Системный подход к
геологии. - М.: МИНХиГП, 1983.
29. Г р о д з и и с к и й А. М. Аллелопатия в жизни растений и их
сообществ. — Киев: Наукова думка, 1965.
30. Гродзинский А. М. К вопросу о задачах и предмете агробиологии.
Проблемы агробиологии//Тез. докл. Всес. совещания по агрофитоценологии. —
М., 1979.
31.Гродзинский A.M. Аллелопатия растений и почвоутомление. —
Киев: Наукова думка, 1991.
32. Добровольский Г. В., Урусевская И. С. География почв. —
М.: Изд-во МГУ, 1984.
33. Д о к у ч а е в В. В. Русский чернозем. — М.; Л.: ОГИЗ—Сельхозгиз, 1936.
34. Д о к у ч а е в В. В. Наши степи прежде и теперь. — Спб., 1892.
35. Д о к у ч а е в В. В. К учению о зонах природы. — Спб., 1898.
36.Дружинин И. П. Долгосрочный прогноз и информация. —
Новосибирск: Наука, 1987.
37.Дудкин В. М., Акименко А. С, Дудкина А. Г.,
Лобков В. Г., Б е л о г и р о в В. А. Эффективность севооборотов и направления их
совершенствования//Агроэкологические принципы земледелия. — М.: Колос,
1993.
38. Дурманов Д. Н., Козловский Ф. И. Сельскохозяйственное
природопользование: проблемы переходного периода//Сельскохозяйственная
практика: противоречия перестройки. — М.: Агропромиздат, 1989.
39. Д ь я к о в А. В., Д ь я к о в К. А. Использование информации об актив-
355
ности Солнца в прогнозировании засух для юга Западной Сибири.
Долгосрочное прогнозирование гидрометеорологических условий. — Новосибирск: СО
ВАСХНИЛ, 1985.
40. Ефремов Д. Ф., Карпачевский Л. О., Сапожников А. П.,
Воронин А. Д. О классификации водного режима почв и лесных местообита-
ний//Почвоведение. 1986. № 3.
41.3айдельман Ф. Р. Эколого-мелиоративное почвоведение гумидных
ландшафтов. — М.: Агропромиздат, 1991.
42.Зворыкин К.В. Сельскохозяйственная типология земель для
кадастровых целей//Вопросы географии. 1965. Сб. 67.
43.Звягинцев Д. Г. Биологическая активность почв и шкалы для оценки
некоторых ее показателей//Почвоведсние. 1978. № 6.
44.3доровцов И.П. Агроэкологические основы комплекса противоэро-
зионных мероприятий в районах интенсивного земледелия Русской равнины. —
Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 1993.
45.Земельные ресурсы СССР. 4.1. Природно-сельскохозяйствен-
ное районирование территории областей, краев, АССР и республик. — М., 1990.
46. 3 ы к о в И. Г. Противоэрозионная лесомелиорация водосборов малых
рек//Научное наследие В.В.Докучаева и современное земледелие. — М.: Изд-во
РАСХН, 1992.
47. Ж у ч е н к о А. А. Адаптивный потенциал культурных растений (эколого-
генетические основы). — Кишинев: Штиинца, 1988.
48. Ж у ч е н к о А. А. Адаптивное растениеводство (эколого-геиетические
основы). — Кишинев: Штиинца, 1990.
49.Ива нов В.Ф. Определение солеустойчивости плодовых культур//По-
чвоведение. 1970. № 4.
50. И з в е к о в А. С. Научные основы повышения продуктивности предкав-
казских черноземов//Докл. РАСХН. 1993. № 1.
51. И л ь и н В. Б. Элементный химический состав растений. — Новосибирск:
Наука, 1985.
52. И л ь и н В. Б. Тяжелые металлы в системе почва — растение. —
Новосибирск: Наука, 1991.
53. И л ь и и а Л. П. Использование данных о структуре почвенного покрова
при районировании Московской области//Структура почвенного покрова и
методы ее изучения. М.: Наука, 1973.
54. И с а ч е н к о А. Г. Основы ландшафтоведения и физико-географического
районирования. — М: Высшая школа, 1965.
55. И с а ч е н к о А. Г. Природное ландшафтоведение. — Л.: Изд-во ЛГУ,
1976.
56. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и
растениях. — М.: Наука, 1989.
57.Калиниченко Н.П. Организация и технология работ по защите
почв от водной эрозии. — М.: Высшая школа, 1978.
58.Калиниченко Н.П. Принципы формирования противоэрозионных
лесомелиоративных систем по водосборам для создания оптимизированных агро-
лесоландшафтов//Научное наследие В.ВДокучаева и современное земледелие. —
М.: Изд-во РАСХН, 1992.
59. К а н т Г. Земледелие без плуга. — М.: Колос, 1980.
356
60. К а н т Г. Биологическое растениеводство: возможности биологических
агросистем. — М.: Агропромиздат, 1988.
61.Карманов И. И. Оценка плодородия почв//Методика комплексной
агрономической характеристики почв/Почв, ин-т им. В. В. Докучаешь — М., 1985.
62. К а у р и ч е в И. С. Агрономическая характеристика почв. — М.: Изд-во
МСХА, 1989.
бЗ.КауричевИ.С, Романова Г. А., С о р о к и н а Н. П. Структура
почвенного покрова и типизация земель. — М.: Изд-во МСХА, 1992.
64. Качков Ю. П. О мезо-, микро- и наноструктуре почвенного покрова
контрастных ландшафтов Белорусского Поозерья// Структура почвенного
покрова и методы ее изучения. — М.: Наука, 1973.
65. К а ю м о в М. К. Справочник по программированию продуктивности
полевых культур. — М.: Россельхозиздат, 1982.
66. К а ш т а н о в А. Н. Научные основы почвоохранного земледелия на
склонах. Почвозащитное земледелие на склонах. — М.: Колос, 1983.
67. К а ш т а н о в А. Н., Щ е р б а к о в А. П., Ш в е б с И. Г. и др.
Концепция формирования высокопродуктивных экологически устойчивых агроландшаф-
тов и совершенствования систем земледелия на ландшафт]юй основе. — Курск,
1992.
68. К а ш т а н о в А. Н., Л и с е ц к и й Ф.Н., Швебс Г.И. Основы ланд-
шафтно-экологического земледелия. — М.: Колос, 1994.
69. К а ш т а и о в А.Н., Щербаков А. П., Ш в е б с Г. И. и др.
Ландшафтное земледелие. Ч. 1—1]. — Курск: ВНИИЗиЗПЭ, 1993.
70. К и р ю ш и и В. И. Солонцы и их мелиорация. — Алма-Ата: Кайнар,
1976.
71. К и р ю ш и н В. И. Методология интенсификации земледелия //Вестник
с.-х. науки. 1988. № 9.
72. К и р ю ш и и В. И. О теоретических основах зональных систем земледе-
лия//3емледелие. 1988. № 1.
73.Кирюшин В.И. Концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. —
Пущино, 1993.
74. К и р ю ш и н В. И., В л а с е и к о А.Н., Иодко Л. Н. Влияние
различных способов основной обработки на плодородие выщелоченных черноземов
Приобья//Почвоведение. 1991. № 3.
75. К и р ю ш и н В. И., Л е б е д е в а И. Н. Опыт изучения изменения
органического вещества в черноземах Северного Казахстана при их
сельскохозяйственном использовании/ДТочвоведение. 1972. N> 8.
76. К и р ю ш и н В. И., Т к а ч е 1С к о Г. И. О нисходящей миграции
нитратов в черноземах Сибири при сельскохозяйственном исполъзовании//Почвоведе-
ние. 1986. № 2.
77. К и р ю ш и н В. И., Ганжара Н. Ф., К а у р и че в И. С,
Орлов Д. С, Т и т л я н о в а А. А., Ф о к и н А. Д. Концепция оптимизации
режима органического вещества почв в агроландшафгах. — М: Изд-во МСХА, 1993.
78. К и р ю ш и н В. И., Ю ж а к о в А. И., Р о м а н о в а Н. Л., В л а с е н -
ко А. Н. Моделирование зональных систем земледелия на основе полевых экс-
периментов//Вестник с.-х. науки. 1990. МЬ 8.
79. Классификация и диагностики почв СССР. — М.: Колос, 1977.
80. К о в д а В. А. Биогеохимия почвенного покрова. — М.: Наука, 1985.
357
81. К о в д а В. А. Проблемы защиты почвенного покрова и биосферы
планеты. — Пущино, 1989.
82. К о в д а В. А. и др. Мелиорация засоленных и солонцовых почв. — М.,
1967.
83. К о з м е н к о А. С. Борьба с эрозией почв на сельскохозяйственных
угодьях. — М.: Сельхозгиз, 1963.
84. Коммонер Б. Замыкающийся круг. — Л., 1974.
85.Концепция мелиорации сельскохозяйственных земель в стране. —
М.: МГМИ, 1992.
86.Концепция перехода Российской Федерации на модель устойчивого
развития. — М., 1995.
87.Кочкин М.А. Принципы оценки почвенных видов по генетическим
признакам и систематизация их в группы по агропроизводственным свойст-
вам//Вестник с.-х. науки. 1968. N° 5.
88.Краснощекое Н.В. Концепция комплексной механизации произ-
водства//Техника в сельском хозяйстве. 1990. № 1.
89. К р у г л о в Ю. В. Микрофлора почвы и пестициды. — М.: Агропромиз-
дат, 1991.
90.Кузнецова И.В. О некоторых критериях оценки физических свойств
почв/ДТочвоведение. 1979. № 3.
91.Кулаковская Т. Н. Почвенно-агрохимические основы получения
высоких урожаев. — Минск: Ураджай, 1978.
92.Ландшафтное земледелие/Под ред. ГА.Романенко и
А.Н.Каштанова. - М.:Изд-во РАСХН, 1994.
93. Л а р и о н о в Г. А. Эрозия и дефляция почв: основные закономерности и
количественные оценки. — М.: Изд-во МГУ, 1993.
94. Л а р х е р В. Экология растений. — М.: Мир, 1978.
95. Л е в и н Ф. И. Окультуривание подзолистых почв. —- М.: Колос, 1972.
96. Л о б к о в В. Т. Почвоутомление при выращивании полевых культур. —
М.: Колос, 1994.
97. Л о п ы р еЪ М. И., Р я б о в Е. И. Защита земель от эрозии и охрана
природы. — М.: Агропромиздат, 1989.
98. Л о ш а к о в В. Г. Промежуточные культуры в севооборотах
Нечерноземной зоны. — М.: Россельхозиздат, 1980.
99. М а л ь ц е в Т. С. Вопросы земледелия. — М.: Сельхозгиз, 1955.
100. М и н е е в В. Г. Агрохимия и биосфера. — М.: Колос, 1984.
101. М и н е е в В. Г. Биологическое земледелие и минеральные удобрения. —
М.: Колос, 1993.
102. Минеев В. Г., Дебрецени Б., Мазур Т. Биологическое
земледелие и минеральные удобрения. — М.: Колос, 1993.
103. Методические рекомендации по апробации и
производственной проверке почвозащитной системы земледелия с контурно-мелиоративной
организацией территории. — Курск, 1990.
104. Методические рекомендации по мелиорации солонцов и
учету засоленных почв. — М.: Колос, 1970.
105. Методические указания по ландшафтным исследованиям
для сельскохозяйственных целей/Под ред. Г.И.Швебса и П.Г.Шищенко. — М.:
Изд-во РАСХН, 1990.
358
106. Методические указания по определению тяжелых металлов в
почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. — М.: ЦИНАО, 1992.
107. М е т о д ы почвенной микробиологии и биохимии. — М.: Изд-во МГУ,
1991.
108. Микроклимат холмистого рельефа и его влияние на
сельскохозяйственные культуры. — Л.: Гидрометеоиздат, 1962.
109. Мильков Ф. Н. Физическая география. Учение о ландшафтах и
географическая зональность. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1986.
110. М о р г у н Ф. Т., Ш и к у л а Н. К., Т а р а р и к о А. Г. Почвозащитное
земледелие. — Киев: Урожай, 1988.
Ш.Мотузова Г. В. Принципы и методы почвенно-химического
мониторинга. — М.: Изд-во МГУ, 1988.
112. Н е г о в е л о в С. Ф., Вальков В. Ф. Оценка механического состава
при выборе участка под сады//Садоводство. 1961. Jvfe 8.
113. Неговелов С. Ф., Теренько Г. Н. Использование некоторых
засоленных почв Северного Кавказа под плодовые насаждения// Научные основы
рационального использования и повышения плодородия почв. — Ростов-на-Дону,
1978.
114. Некоторые аспекты научно-технического прогресса в земледелии СССР и
зарубежных стран. — М.: ВНИИТЭИагропром, 1989.
115. Н и к о л а е в В. А. Проблемы регионального ландшафтоведения. — М.:
Изд-во МГУ, 1979.
116. Н итр а т ы и качество продуктов растениеводства/Под ред. В.И.Кирю-
шина. — Новосибирск: Наука, 1991.
117. О с т р о у м о в С. А. Некоторые аспекты оценки биологической
активности ксенобиотиков//Вестник МГУ. Сер. 16. Биол. 1990. № 2.
118. П а в л о в с к и й Е. С. Защитное лесоразведение в трудах В. В.
Докучаева и его развитие//Научное наследие В.В.Докучаева и современное
земледелие/Материалы научной сессии РАСХН 23-26 июня 1992 г. — М., 1992.
119. П и т е и т е л Д. Сельскохозяйственные экосистемы. — М.: Агропромиз-
дат, 1987.
120. Перельман А. И. Геохимия ландшафтов. — М.: Высшая школа, 1975.
121.Пивоваров Г. Е. Исследование токсикоза почв в агробиогеоценозах
и разработка мер снижения его отрицательных последствий для урожая.
Проблемы агробиогеоценологии//Тез. докл. Всес. совещания по агрофитоценологии. —
М., 1979.
122.Плесцов В. М. Продуктивность агроценозов в условиях загрязнения
тяжелыми металлами//Химизация сельского хозяйства. 1991. N° 5.
123. П о л ы н о в Б. Б. Учение о ландшафтах//Избр. труды. — М.: Изд-во АН
СССР, 1956.
124. Пономарева В. В. Условия водно-минерального питания растений
как главный фактор фитоценогенеза и почвообразования//Почвоведение. 1984.
№ 8.
125. П о н ь к о В. А. Геокосмические связи как информационная основа
долгосрочного прогнозирования. — Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1991.
126. П о с ы п а и о в Г. С. Биологический азот. Проблемы экологии
растительного белка. — М.: Изд-во МСХА, 1993.
359
127. Почвенно-экологический мониторинг/Под ред. Д.С.Орлова
и В.Д. Васильевской. — М.:Изд-во МГУ, 1994.
128. Почвоведение /Под ред. В.А.Ковды и Б.Г.Розанова. Ч. I. Почва и
почвообразование. — М.: Высшая школа, 1988.
129.Почвозащитное земледелие/Под ред. А.И.Бараева. — М.: Колос,
1975.
130. Прока В. Е. Морфологическая структура ландшафта и
землеустроительное проектирование. — Кишинев: Штиинца, 1976.
Ш.Радугин Н.П. Проблемы экономической реформы в стране. — М.:
Палея, 1995.
132. Р а м а д Ф. Основы прикладной экологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981.
133.Раменский Л. Г. Введение в комплексное почвенно-геоботаническое
исследование земель. — М.: Сельхозгиз, 1938.
134. Реймерс Н. Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и
гипотезы. — М.: Россия молодая, 1994.
135. Р о д е А. А. Основы учения о почвенной влаге. Т. 2. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1970.
136. Розов Н.Н., Шашко Д. И., К а р м а н о в И. И., Н о с о в СИ.,
Добровольский Г. В. Почвенно-климатические ресурсы СССР, их
районирование и сельскохозяйственное использование. Значение почвенных
исследований в решении Продовольственной программы. — Тбилиси, 1981.
137. Романова Е. Н. Увлажнение почвы//Микроклимат СССР. Гл. VII. —
Л.: Гидрометеоиздат, 1967.
138. Романова Е. Н., Мосолова Г. И., Берсенева И. А.
Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства.—Л.: Гидрометеоиздат,
1983.
139.Романова Т. А. Водный режим в генетической характеристике почв
гумидной зоны//Почвоведение. 1994. № 4.
140. Рубенис Е. Я., Крогере Р. Э., Ивуланс И. А. Системы
севооборотов для хозяйств Латвийской ССР//Агрономические основы специализации
севооборотов. — М.: Агропромиздат, 1987.
141.Руководство по изучению микроклимата для целей
сельскохозяйственного производства. — Л.: Гидрометеоиздат, 1979.
142. Сагайдак А. Э. Земельный налог в сельском хозяйстве. — М.: Колос,
1992.
143. Синицына Н. И., Г о л ь ц б е р г И.А., Струнников Э. А.
Агроклиматология. — Л.: Гидрометеоиздат, 1973.
144. Система земледелия Курской области. — Курск, 1982.
145. Системы технологий и машин для сельскохозяйственного
производства России и малотоннажной переработки сельхозпродукции. Принципы
построения, методика разработки и управления. Федеральный и региональный
аспекты системы. — М.: Изд-во РАСХН, 1994.
146. Скоропанов С. Г., Брезгунов B.C., Окулик Н. В.
Расширенное воспроизводство плодородия торфяных почв. — Минск: Наука и техника,
1987.
147. Соколов М. С, Монастырский О. А., Пику нова Э. А.
Экологизация защиты растений. — Пущино, 1994.
148. Соколов И. А., Таргульян В. О. Взаимодействие почвы и среды:
360
почва-память и почва-момент//Изучение и освоение природной среды. — М.:
Наука, 1976.
149. Сорокина Н. П. Крупномасштабная картография почв в связи с
агроэкологической типизацией земель//Почвоведение. 1993. № 9.
150. С о ч а в а В. Б. Геотопология как раздел учения о геосистемах.
Топологические аспекты учения о геосистемах. — Новосибирск: Наука, 1975.
151. С у р м а ч Г. П. Водная эрозия и борьба с ней. — Л.: Гидрометеоиздат,
1976.
152. Т и т л я н о в а А. А., К и р ю ш и н В. И., О х и н ь к о И. П. и др. Аг-
роценозы степной зоны. — Новосибирск: Наука, 1984.
153. Титлянова А. А., Тихомирова Н. А., Шатохина Н. Г.
Продукционный процесс в агроценозах. — Новосибирск: Наука, 1982.
154. Тулайков Н. М. О севообороте зернового хозяйства засушливых рай-
онов//Избр. произведения. — М.: Сельхозиздат, 1963.
155. Указания по классификации земель. — М.: Агропромиздат, 1986.
156. У м а р о в М. М. Ассоциативная азотфиксация. — М.: Изд-во МГУ,
1986.
157. У н г у р я н В. Г. Почва и виноград. — Кишинев: Штиинца, 1972.
158.Фридланд В. М. Агропроизводственные группировки почв и их роль
в улучшении использования земельных фондов//Агрохимия. 1966. № 4.
159. Фридланд В. М. Структура почвенного покрова. —- М.: Мысль, 1972.
160. Чичасов Г. Н. Технология долгосрочных прогнозов погоды. —
С.-Петербург: Гидрометеоиздат, 1991.
161.Чуян Г.А., Чуян СИ. Трансформация агрохимических показателей
почвы под влиянием рельефа, эрозии и удобрений//Агроэкологические
принципы земледелия. — М.: Колос, 1993.
162.Шарков И. Н. Азотные удобрения, минерализация и баланс
органического вещества в почве//Почвенно-агрохимические проблемы интенсификации
земледелия Сибири. — Новосибирск: СО ВАСХНИЛ, 1989.
163. Шатилов И. С. Принципы программирования урожайности//Вестн.
с.-х. науки. 1973. № 3.
164. Ш а ш к о Д. И. Агроклиматическое районирование СССР. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1985.
165. Ш в е б с Г. И. Контурное земледелие. — Одесса: Маяк, 1985.
166. Ш в е б с Г. И. Концепции природохозяйственных территориальных
систем и вопросы рационального природопользования//География и природные
ресурсы. 1987. JSfe 4.
167. Швебс Г. И., Шищенко П.Г., Гродзинский М.Д., К о в е -
з а Г.П. Типы ландшафтных территориальных структур//Физическая география и
геоморфология. 1986. Вып. 33.
168. Шищенко П. Г. Прикладная физическая география. — Киев: Высшая
школа, 1988.
169. Шиятый Е. И. Методы оценки ветроустойчивости поверхности
почв//Защита почв от ветровой эрозии. — Алма-Ата: Кайнар, 1970.
170. Шульмейстер К. Г. Борьба с засухой и урожай. — М.: Колос, 1975.
171. Шульгин А. М. Климат почвы и его регулирование. — Л.:
Гидрометеоиздат, 1972.
172. Ю ж а к о в А. И. Агроклиматические ресурсы в моделях зональных
361
систем земледелия. Агроклиматические ресурсы Сибири. — Новосибирск: СО
ВАСХНИЛ, 1989.
173. Ю о д и с Ю. К. Бонитетная структура почвенного покрова Литовской
ССР//Структура почвенного покрова и методы ее изучения. М., 1973.
174. Яблоков А. В. Химизация сельского хозяйства: негативные
последствия для живой природы//Сельскохозяйственная практика: противоречия
перестройки. — М.: Агропромиздат, 1989.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 5
Глава I. ПРИНЦИПЫ И ПРЕДПОСЫЛКИ ЭКОЛОГИЗАЦИИ
ЗЕМЛЕДЕЛИЯ 7
Экологизация АПК как часть проблемы устойчивого развития биосферы,
законы экологии в земледелии 7
Сущность и причины экологических противоречий в агропромышленном
производстве 16
Социально-экономические предпосылки экологизации земледелия 21
Научные предпосылки экологизации земледелия 29
Механизм экологизации земледелия 36
Глава II. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР 40
Оценка сельскохозяйственных культур по их биологическим требованиям
к условиям произрастания 40
Требования растений к теплообеспеченности и температурному режиму . 40
Отношение растений к свету 45
Отношение растений к влагообеспеченности 46
Требования растений к физическим условиям почв, их сложению и
структурному состоянию 54
Реакция растений на ограничение мощности корнеобитаемого слоя
в связи с близким залеганием плотных пород 58
Потребность растений в элементах питания и характер их потребления . 60
Отношение растений к реакции почвы 61
Чувствительность растений к повышенному содержанию подвижных
алюминия и марганца 64
Солеустойчивость растений 65
Солонцеустойчивость растений 68
Отношение растений к карбонатности почв 70
Отношение растений к эродированным и техногенно-нарушенным
почвам 70
Отношение растений к фитосанитарным условиям почвы 71
Чувствительность сельскохозяйственных культур к загрязнению почв
тяжелыми металлами 71
Реакция растений на загрязнение воздуха 72
363
Влияние рельефа и литологических условий на растения 73
Оценка сельскохозяйственных культур по влиянию на почвы и ландшафты
в связи с особенностями биологии и агротехники 74
Оценка культур по количеству растительных остатков, поступающих
в почву, и их качественному составу 74
Влияние растений на симбиотическую и ассоциативную азотфиксацию . 75
Влияние культур на сложение и структурное состояние почв 78
Почвозащитная способность сельскохозяйственных культур 79
Оценка растений по характеру их влияния на водный режим почв .... 80
Оценка фитомелиоративного влияния растений на почву 80
Оценка культур по влиянию на фитосанитарное состояние почв 81
Глава III. АГРОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗЕМЕЛЬ S2
Ландшафтный анализ территории, классификации ландшафтов 82
Типы ландшафтных территориальных структур 87
Классификация ландшафтов по геохимической сопряженности, геохимические
барьеры 90
Классификация элементарных геохимических ландшафтов 90
Миграция и аккумуляция веществ в ландшафтах, геохимические барьеры 93
Влияние агротехногенеза на геохимию ландшафтов 97
Агроэкологическая оценка геоморфологических и литологических условий . .101
Абсолютная высота над уровнем моря 104
Оценка расчлененности территории 104
Классификация и оценка склонов 107
Оценка агроклиматических условий 108
Солнечная радиация, ФАР 108
Теплообеспеченность земель 111
Оценка условий перезимовки растений 117
Оценка влагообеспеченности территории 120
Оценка засух , 123
Ветровой режим 126
Микроклимат холмистого рельефа 129
Агроэкологическая оценка структуры почвенного покрова 132
Общие критерии оценки структуры почвенного покрова 132
Основные закономерности географии СПП 137
Агроэкологическая группировка СПП таежно-лесной зоны 138
Особенности СПП лесостепной и степной зон 144
Природная и антропогенная эволюция СПП 145
Агроэкологическая оценка почвенных условий 147
Строение почвенного профиля 147
Органическое вещество почв 148
Гранулометрический состав почв 154
Скелетность почв 158
Сложение почвы и водопроницаемость 159
Структурное состояние почв 161
Типы водного режима почв 165
Оценка влагообеспеченности почв 170
Оценка степени гидроморфизма почв 172
364
Окислительно-восстановительное состояние почв 176
Емкость катионного обмена почв (ЕКО) 178
Кислотно-основная характеристика почв 178
Карбонатность почв 180
Засоленность почв 181
Солонцеватость 182
Обеспеченность почв элементами литания 184
Оценка биологической активности почвы 189
Окультуренность почв 191
Оценка эрозионной опасности и эродированности почв 193
Почвоутомление, оценка фитотоксичности почвы и фигосанитарного
состояния .197
Загрязненность почв тяжелыми металлами и другими химическими
веществами 201
Экологическое нормирование 207
Глава IV. ТИПОЛОГИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ 210
Агропроизводственныс группировки почв 210
Сельскохозяйственная типология земель 213
Классификации земель по пригодности для сельскохозяйственного
использования 214
Агроэкологическая типология земель 220
Принципиальная схема агроэкологической классификации земель 222
Формирование агроэкологических типов земель 235
Глава V. ОСНОВЫ ЭКОЛОГИЗАЦИИ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ И
ОПТИМИЗАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ 241
Отличительные особенности функционирования природных экосистем и
агроэкосистсм 241
Зональные особенности функционирования природных экосистем и их
антропогенная трансформация 243
Принципы оптимизации агроланлтафтов 251
Агрофитоценотичсскис аспекты адаптации земледелия 256
Агроклиматическая адаптация земледелия 258
Классификация адаптивно-ландшафтных систем земледелия 261
Глава VI. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ
АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ 265
Оптимизация размещения сельскохозяйственных культур 265
Особенности формирования севооборотов 267
Перспектива чистого пара в свете экологизации земледелия 273
Перспектива экологизации почвообработки 277
Экологические аспекты применения удобрений 288
Регулирование режима органического вещества почв 297
Регулирование биогенности почв 301
Оптимизация защиты растений 307
Мелиорация агроланлтафтов в системе адаптивного земледелия 309
Гидротехнические мелиорации 311
Противоэрозионные мелиорации 316
Агролесомелиорация 316
Известкование кислых почв 318
Химическая мелиорация солонцов 318
Мелиоративная обработка почв с уплотненными переходными
горизонтами 319
Приспособительные приемы освоения естественных кормовых угодий . . 321
Фитомелиорация, системы использования мелиорируемых земель . . . .321
Технологическая политика и принципы формирования технологий
возделывания сельскохозяйственных культур 322
Агроэкологичсские требования к техническим средствам 334
Соответствие земледелия требованиям охраны природы и система
экологических ограничений тсхногенеза 338
Принципы агроэкологического мониторинга земель 341
Математическое моделирование систем земледелия 344
Оценка эффективности систем земледелия 345
Принципы проектирования ландшафтных систем земледелия в адаптивном
землеустройстве 348
Литература
354
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
Кирюпшн Валерий Иванович
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
Учебник для вузов
Художественный редактор В. А. Чуракова
Технический редактор Н. Л. Зубкова
Корректор JI. Л. Котова
ИБ № 8322
Лицензия № 010159 от 04.01.92 г.
Сдано в набор 09.01.96. Подписано к печати 24.05.96. Формат 60x88Vi6. Бумага
офсетная. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. 22,54. Усл. кр.-отт.
22,54. Уч.-изд. л. 26,36. Изд. № 235. Тираж 5200 экз. Заказ №594 "С" № 063.
Набор и верстка выполнены в издательстве на ПЭВМ
Текст проверен системой ОРФО
Ордена Трудового Красного Знамени издательство «Колос», 107807, ГСП-6,
Москва, Б-78, ул. Садовая-Спасская, 18.
Типография «Внешторгиздат», 127576, Москва, Илимская, 7.