Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Структура и особенности агроэкологической оценки почв земледельческой территории 15
Глава 2. Почвенно-агроэкологическое районирование территории 26
2.1. Этапы развития метода почвенного районирования 26
2.1.1. Ретроспективный анализ развития метода почвенного районирования 26
2.1.2. Анализ современных почвенных районировании 39
2.2. Систематизация почвенных районировании 46
2.3. Принципы и критерии почвенно-агрозкологических районировании 52
2.4. О сопряженности природных и социально-экономических (административно-территориальных) границ 66
2.5. Апробация принципов и критериев почвенно-агрозкологических прикладных районировании. 71
Глава 3. Почвенные группировки 155
3.1. Анализ существующих группировок почв в стране и зарубежом. 155
3.1.1. О группировании почв . 155
3.1.2. Используемые принципы и критерии при выделении агропроизводственных групп почв. 161
3.2. Новые элементы концепции почвенных группировок. 212
3.2.1. О концепции почвенных группировок. 212
3.2.2. Новые элементы концепции почвенных группировок. 222
3.3. Почвенные группировки. Усовершенствованные варианты, новые разработки. 236
3.3.1. Генетическая (общесоюзная) группировка. 236
3.3.2. Агрономическая группировка почв. 256
Глава 4. Концептуальная агроэкологическая модель и эталоны состояния плодородия почв 276
4.1. Методологические аспекты эталонизации (нормирования) плодородия почв . 276
4.2. Концепция агроэкологических локальных моделей (региональных эталонов) состояния почвенного плодородия 317
4.2.1. Общие положения. 317
4.2.2 Формы интерпретации агроэкологических эталонов (моделей) состояния плодородия почв. 327
4.2.2.1. Концептуальная агроэкологическая модель. 328
4.2.2.2. Локальный (или региональный) эталон состояния плодородия почв. 341
4.2.2.3. Группировка параметров свойств почв по условиям их оптимизации. 347
4.2.2.4. Паспорт локального (регионального) эталона высокоплодородной почвы. 355
4.3. Информационно-программное обеспечение моделей (эталонов) плодородия почв. 361
Глава 5. Проблемы и задачи агроэкологической оценки почв земледельческой территории 364
5.1. Принципы и содержание комплексной агрономической характеристики почв 364
5.2. Проблемы и задачи агроэкологической оценки почв 368
Выводы 376
Литература 379
- Структура и особенности агроэкологической оценки почв земледельческой территории
- О группировании почв
- Методологические аспекты эталонизации (нормирования) плодородия почв
- Проблемы и задачи агроэкологической оценки почв
Введение к работе
Актуальность темы. Решение сложных задач, стоящих перед сельскохозяйственным производством страны в современный период ив ближайшем будущем, требует значительного усиления роли науки в этом пссе, в четности/по проблеме повышения значимости адаптивного
ПЯТаВГов?ТиТтём„ОГО подхода в диссертации предлагается разработка адаптивного подхода с использованием агроэкологической оценки почв.
Агроэкологическая оценка почв включает такие основные компоненты,
как различные виды районировании агроэкологнческого плана, группировку
почв^чет площадей почв с различными качественными показателями,
комплексую оценку почвенного плодородия (включая и экологически
обновленные затраты на производимую продукцию), 'создание моделей и
эталонов почвенного плодородия. „-„,
При разработке и освоении новых систем ведения сельского хозяйства включающих адаптивно-ландшафтные системы земледелия, призванные итьСуществующие зональные системы земледелия должен максимально Гитываться весь комплекс экологических условий и особенностей -Рда" Поэтому разработка этих систем должна, в полной мере опираться, на аг^эколошче'скую оценку земель в целом, важнейшим компонентом которой
ЯМЯТт:Гв^Г^еЄсГт;яЦїїГеющиеся позитивные результаты в области
классифицировать, Упорядочить ^ всю J них необходиМую исследований по агтюэколопие^^цеикепоч^создат Л^^ и
методологическую^,^^^ .<^S-JT и - ранее почти не
взаимодополняемости. Именно . «"""Г1*. настоящей диссертации.
: разработанным: проблемам ««"«^Т^г стГки^ния повышения
Разработка всех этих проблем весьма Ф точ ^ ^
.эффективности исследований, так и с точки зрения j проведение.
/ ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ Е' «ЦЛИОТЕКА Моск. с. ' '''>.' гдэмии
ИМ. К. . w і Kwhpi,
Инв. №.ЬіЗ.
Тема работы входила в след>ющие отраслевые программы по земледелию и тодоролию почв «Разработать системы рационального использования почв технологические приемы воспроизводства их плодородия, методы комплексной оценки, картографирования, агропроизводсгвенной классификации и зашиты почв от загрязнения» (1981-1ч8^ гг ), «Разработать и внедрить зональные системы земледелия, обеспечивающие защит> почв от зрозии, эффективное нспо іьзование почвенно-климатических ресурсов, средств их интенсификации и увеличение продукции земледелия» (1986-1990 гг), «Разработать теорию и систему управления процессами почвообразования и формирования агроземов в условиях роста антропогенной, техногенной нагрузки и интенсификации земледетия с учетом закономерностей развития агроландшафтов» (1991 -1995 гг )
Цель работы - разработка системы агроэкологнчесюи оценки почв как основы формирования адаптивно ландшафтных систем »емледелия
Основные задачи исследовании:
сформутировать принципы мелкомасииабных почвенных районировании, обеспечивающих территориальн\ю основу агрозкологическои оценки почв
раїработать систем> и структуру почвенных ірміпироьок, обосновать методические подхоты и принципы alpojкoлoгItчc^.кoгo моделирования почвенного гподоролия,
создать эталоны птодородня почв степного ряда Центральных и Северо-Кавказкого районов
Научная новизна На основе системного подхода предложены приііципьі, критерии и систематика мелкомасштабных почвенных районировании, научные основы и система почвенных іруппировок, принципы концептуальной модети плодородия почв, принцигьі и критерии разработки эталонов состояния плодородия почв
Разработаны: мелкомасштабное земледельческое и кадастровое районирования Европейской территории странь, генетическая группировка почв для проведения более точного учета земе-ьных ресурсов аїрономическая группировка почв, используемая для размещения сельскохозяйственных культур, структура концептуальной модети почвенного плодородия, зталоны состояния плодородия серых лесных почв Центрального р ійона, черноземов выщелоченных ЦЧО и каштановых солонцеватых почв Предкавказья
Практическая значимость работы На основании сообщения и анализа почвенных материалов по различным регионам страны предлагается методологическая база для раїработки агро-жологическои оценки земель и освоения адаптивно-ландшафтных систем земледелия
Разработанные с участием автора мелкомасштабные земледельческое и кадастровое районирования . предлагается использовать научно-производственными организациями при проведении агроэкологической оценки почв, а также соответствующими структурами Минсельхозпрода РФ при решении вопросов размещения агропромышленных предприятий.
Предложенная автором система почвенных группировок предназначена для различных отраслевых ведомств:: предполагается, что генетическая -группировка появ может быть использована > структурами Госкомзема РФ, включая систему института "Росземпроект", при проведении учета качества земельных ресурсов, а агрономическая группировка почв может быть использована специалистами Минсельхозпрода РФ. при выделении ареалов рационального размещения зерновых колосовых культур. '
Разработанная с участием автора агроэкологическая концептуальная
модель. почвенного плодородия может служить исходной информацией об
агроэкологически ' значимых параметрах для культурных растений при
разработке .динамических (математических- и эмпирических) моделей
плодородия почв, ;' '' -
Преложенный автором метод разработки региональных эталонов
состояния плодородия почв позволяет прогнозировать возможные изменения
' почвенного плодородия в «результате антропогенного воздействия разного
уровня интенсивности и разрабатывать комплекс мероприятий по повышению
плодородия почв конкретного хозяйства. ""'._'
Положения, выдвигаемые для защиты.
1. Методология агроэкологической оценки „ почв и методы
определения ее компонентов, представляющих систему организации почвенных
данных для разработки агроэкологической. оценки земель, как основы
адаптивно-ландшафтных систем земледелия. . ,
-
' - Система почвенно-агроэкологических мелкомасштабных районировании территории страны,. составляющих основу для разработки агроэкологической оценки почв.
-
! Система,- почвенных . группировок, . являющаяся основой государственного учета земельных ресурсов страны в рамках Государственного земельного кадастра.. ' -^ - ."''
. 4. - Концепция агроэкологического ' моделирования и эталонов,
состояния плодородия почв, представляющих основу управления плодородием '
почв.-- '".'*;.'-.".'.- '.;;;-,' "'. "',.."'"'-.""«.'. V
Объекты и методы исследований. Объектами исследований являлись почвы, а" именно, различные подтипы серых лесных, каштановых почв, черноземов основных земледельческих регионов Европейской и Азиатской
частей России (Центральный, Поволжский, Северо-Кавказский, Западно-Сибирский)
В этих регионах автором, начиная с 1975 г, при полустационарных и маршрутных исследованиях с единых позиций изучен ряд ключевых участков на названных выше пахотных почвах различного уровня плодородия в пределах Средне-Русской и Ставропольской возвышенностей, Окско-Донской и Западно-Сибирской низменностей, Азово-Кубанской, Ставропольской и Заволжской равнин
В качестве методов исследований использовались сравнительно-географический, классификационный, модельный и бонитировочный Аналитическая обработка почвенных образцов проводилась стандартными методами При обработке результатов использовались статистические и информационные методы
Апробация работы Материалы диссертации докладывались на VI, VII и VUI делегатских съездах Всесоюзного общества почвоведов (Тбччиси, 1981, Ташкент, 1985, Новосибирск, 1989), а также на втором съезде Докучаевского общества почвоведов при Российской Академии наук (С -Петербург, 1996), международных и всесоюзных конференциях(1997, 1998), республиканских и региональных совещаниях
Они опубликованы в виде глав и разделов в четырех монографиях vl83, 1990, 1991, 1993) и в 66 статьях, включая и сборники советских почвоведов для Международных конгрессов почвоведов (1982, 1986, 1990) Частично материалы вошли в нормативные и программые документы, и в том числе в «Методические указания для разработки государственной комплексной программы по повышению плодородия почв области (края, республики) на период 1981-1990 гг», утвержденные коллегией МСХ СССР в 1981 г, а также методические работы, утвержденные ВАСХНИЛ, РАСХН, Ученым Советом Почвенного института им В В Докучаева (1981, 1985. 1988, 1989, 1990, 1992) Материалы по районированию и эталонам почвенного плодородия экспонировались на ВДНХ (ВВЦ) и были отмечены большой памятной и бронзовой медалями
Разработки автора используются в учебных курсах Московской СХА им К А Тимирязева, С -Петербургского государственного университета им М В Ломоносова, Нижегородской и Ульяновской СХА
Структура и объем работы Диссертация состоит из 5 глав и выводов Изложена на4(!$$страницах машинописного текста, включает %<$ таблиц, 16 иллюстраций, список литературы из 5&т источников, в том числе на иностранных языках - 4^.
Структура и особенности агроэкологической оценки почв земледельческой территории
Рациональное использование почв и почвенного покрова в сельскохозяйственном производстве в XXI веке связывается с разработкой и освоением адаптивно-ландшафтных систем земледелия (В.И.Кирюшин, 1993, 1996).
Эта новая земледельческая парадигма сформировалась на основе опыта освоения зональных систем земледелия во второй половине XX века. Основанием для этого послужили те негативные хозяйственные и экологические последствия, которые проявились в результате несбалансированного и нерационального внедрения этих систем с применением механизации, химизации и мелиорации. В то время как еще В.В.Докучаевым было подчеркнуто значение адаптивного, экологического подхода в земледельческой практике.
Одной из глобальных задач в XXI веке (Рио-де-Жанейро, 1992) , будет освоение модели устойчивого развития биосферы. Эта концепция получила поддержку и в России (1995) .
В отношении сельского хозяйства, и прежде всего земледелия, устойчивое развитие может происходить только при условии сохранения благоприятной для населения экологической обстановки с учетом приоритета будущих поколений.
Сельскохозяйственная деятельность должна складываться на основе сохранения социально-природных балансов и адекватной компенсации их при нарушении в агроэкосистеме.
Достижение этой цели возможно при освоении адаптивно-ландшафтных систем земледелия, которые направлены на устойчивое функционирование агроэкосистемы. Разработка таких систем опирается на агрозкологическую оценку земель. В тоже время, принимая во внимание различие между понятием "земля" и "почва" как различие между средством производства и природным образованием, агроэкологическая оценка земель включает в себя как главную составную часть агрозкологическую оценку почв.
Агроэкологическая оценка почв земледельческой территории представляет собой комплексную агрономическую (с учетом требований сельскохозяйственных культур) характеристику почвенного покрова
Идентификация почв, составляющих почвенный покров землепользовании, проводится на основе методических положений, разработанных в 60-70-е годы (Общесоюзная инструкция..., 1964, 1973) . Однако, в связи и изменением социально-экономической обстановки в государстве используемые методы сбора и интерпретации почвенных материалов требуют совершенствования и систематизации.
При этой оценке используются методы районирования, группировки, моделирования. Наш анализ показал, что различные районирования территории государства, представляющие собой схемы генерального (мелкомасштабного) уровня и характеризующие, главным образом, географические закономерности распространения почв зонального ряда, разрабатывались как основа при размещении зональных систем земледелия. При этом требования сельскохозяйственных культур не столько учитывались, сколько декларировались, исходя из почвенно-климатических возможностей конкретной зоны и региона. В современный период при проведении реформы в сельском хозяйстве еще более возрастает необходимость учета биологических требований сельскохозяйственных культур в конкретных почвенно-климатических условиях, что должно находить отражение в агроэкологи-ческих районированиях. В настоящее время, когда зональные системы земледелия не обеспечивают рационального ведения сельскохозяйственного производства, приоритетными стали разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия, которые в значительно большей степени учитывают агроэкологические условия. Кроме того, вопросы разработки метода районирования (систематизация, принципы, критерии) требуют современной интерпретации.
В связи с изменением социально-экономической обстановки значительно возросла роль разработок по земельному кадастру. Одной из основных частей государственного земельного кадастра является учет земельных ресурсов, а также учет площадей почв различного качества. Известно, что число выделяемых почвенных разновидностей может варьировать от десятков и даже сотен в хозяйстве до десятков тысяч в стране, что накладывает ограничения на количество учитываемых почв. С одной стороны, их количество должно максимально отражать педоразнообразие, а с другой, представлять достаточно обобщенный образ почвенного покрова региона, или страны в целом. Очевидно, что информацию о площадях конкретных разновидностей почв, получаемую в хозяйстве, необходимо обобщить для следующего учетного уровня (от раионого до федерального) , так как с точки зрения трудовых и материальных затрат учесть площади сотен и тысяч выделяемых почв практически не представляется возможным. Именно поэтому, при интерпретации результатов почвенной съемки используется прием объединения почв в группы.
Анализ множества почвенных группировок различного масштабного уровня показал их значительную неупорядоченность с точки зрения принципов и критериев их выделения. В частности, широко используемая в практике землеустройства группировка почв (1986) имеет существенные недостатки, касающиеся ее структуры и содержания. Остается неразрешенным противоречие, заключающееся в несоответствии номенклатуры почв и группировки, используемых при почвенной съемке.
При этом следует иметь в виду, что базовые почвенные группировки используются как в целях учета площадей почв сельскохозяйственных угодий, так и в собственно агрономических целях. Такая двойственность в целевых установках общей группировки почв предопределила смешение критериев их выделения, и тем самым исказила принципы объединения почв в группы. Учет почв лесных угодий и территорий иных землепользователей вообще отсутствует. Иными словами, единого (для всех землепользователей) государственного учета площадей почв не существует. Отсюда неподготовленность специалистов к оценке таких территорий при их трансформации (аренда, продажа и т.д.). Такая ситуация объясняется тем, что методологиия группирования почв не получила необходимого освещения в научной литературе. Поэтому в современных условиях необходима разработка вопросов систематизациии почвенных группировок, определения принципов объединения почв в группы. Это тем более важно, что номенклатура базовых группировок используется как на генерально-региональном, так и хозяйственном уровнях.
В условиях проводимой реформы аграрного комплекса и формирования нового типа сельского хозяйства меняется, в принципе, характер и механизм землепользования. Значительно возрастает роль идеи рационального землепользования. Такое использование земель, прежде всего, связано с рациональным использованием почвенного покрова, то есть, главным образом, с размещением пахотных угодий на более плодородных почвах. Как сказано выше, этим условиям в настоящее время наиболее полно отвечают адаптивно-ландшафтные системы земледелия, эффективность которых также связана и с повышением плодородия почв. Проблема повышения плодородия почв проработана в значительной степени. В последние годы она получила освещение в обобщающих научных разработках (И.С.Кауричев и др.,1989; В.Д.Муха, И.С.Кочетов и др., 1994; В.И.Кирюшин, 1996; Б.Ф.Апарин, 1997) .
О группировании почв
Проблема рационального использования природных ресурсов, включая почвенные, сохраняет свое непреходящее значение и в современных условиях, когда производственные структуры, включая и сельское хозяйство, переходят на новые экономические отношения. Они характеризуются, прежде всего, появлением новых форм использования земельного фонда, которые нуждаются в определенной координации как со стороны государственных, так и рыночных, структур. Принципы и критерии подобной регулировки земельного использования содержатся в документах земельного кадастра, и в том числе, это учет и качественная характеристика, оценка почв и земель. Многолетние почвенные обследования показали, что почти на каждом участке, поле, на территории землевладения выделяется большое количество почвенных разновидностей. Отсюда стремление практических работников к объединению почвенных классификационных единиц, идентифицируемых в полевых условиях при крупномасштабной почвенной съемке, при интерпретации этих материалов для сельскохозяйственных или иных (отраслевых) целей. Объясняется это тем обстоятельством, что выделяемое при такой съемке количество почвенных разновидностей бывает достаточно велико и осуществить их полный учет, а тем более последующую генерализацию (в масштабах группы землепользователей, района, области и т.п.), практически невозможно. Учет площадей пространственного распространения почв в агрономических целях имеет обобщенный характер, обусловленный размерами обрабатываемых участков (полей). При почвенной съемке генерального масштаба проводить учет по отдельным почвам, которых выделяется при этом тысячи и десятки тысяч, нецелесообразно, если речь идет о земледельческих целях. Для решения этой проблемы почвоведы применяют прием объединения почвенных разновидностей в группы. Именно почвенные группы используются в качестве информационной основы при учете почвенных ресурсов, при качественной характеристике и оценке почв и земель по угодьям (1977, 1986).
Еще в допетровской Руси были сделаны первые шаги к группированию почв, когда в «писцовых книгах» делали такие записи, как «земля камениста», «песчата». Иными словами, имела место качественная оценка земли. В XIX веке при проведении В.В. Докучаевым и Н.М.Сибирцевым оценочных работ почвы группировались ими в типы по естественным свойствам, также определяющим их качество. В XX веке потребность в почвенных группировках особенно остро возникла при расширении пахотного фонда и освоения новых земель под ценные сельскохозяйственные культуры. В связи с этим значительно расширились площади почвенных обследований, и прежде всего, вновь осваиваемых, целинных территорий. Так разрабатывались новые почвенные группы (названные агропроизводственными) для качественного и количественного учета (С.А.Кудрин, А.Н.Розанов,1937; Р.В.Ковалев, 1953; Опыт агропроизводственного подразделения... 1955; И.И.Канивец, I960) почв в отношении конкретных культур (соответственно названным выше авторам, хлопчатника, чайного куста, зерновых . культур, многолетних насаждений). Таким образом, вначале почвы группировались по определенным показателям, обеспечивающим наилучшую продуктивность сельскохозяйственной культуры. Впоследствии стали разрабатываться группировки почв, обеспечивающие общерастениеводческие цели, не только агрономические, но и лесорастительные (лесные культуры, лесополосы, колхозно-совхозные леса). В этом случае почвы группировались по группе показателей их свойств, обеспечивающих характеристику почвенного покрова в агро- и экоценозах (0 необходимости количественного учета качества сельскохозяйственных угодий, 1958). Кроме того, почвы стали группировать по близости их генетических свойств для разработки надтиповой иерархии при классификационных целях (Инструкция по изучению... почв... в РСФСР, 1962;Е.Н.Иванова, Н.Н.Розов, В.М.Фридланд, С.А.Шувалов, 1967). Инымисловами, сформировались три крупных целевых установки при группировании почв: под конкретную культуру, под группу культур и многолетние насаждения, включая лесные, для характеристики почвенных ресурсов. Соответственно, в первом случае, они могут быть названы частными, в двух других - общими.
Общие группировки могут представлять собой классификационную основу типизации земель в экологических или агроэкологических целях. Такой подход способствовал развитию и разработке агроэкологической оценки земель (Кирюшин, 1996).
Ареалы почвенных групп, занимающих единый объект хозяйствования, образуют типы земель (Учет и оценка..., 1963; Номенклатура Украинской ССР, 1967; К.В.Зворыкин, Н.П.Лебедев, 1967, стр. 54-55; В.М.Фридланд, 1967, 1972) . В частности, в разработках В.М. Фридланда проявляется стремление соединить классификационные почвенные единицы с пространственными единицами почвенного покрова, при этом содержание почвенных групп отражается в элементарном почвенном (почвенно-сельскохозяиственном) ареале. Тип земель,по Фридланду, представляет «...территорию, единую по природным условиям сельскохозяйственного производства и соизмеримую с единицами сельскохозяйственного пользования» (1967, стр. 24; 1972, стр. 385) . Это способствует более точной ориентировке при определении характера использования территории земной поверхности.
Таким образом, в работах В.М. Фридланда (1967), а также совместно с Г.И. Григорьевым (1967), были сформулированы общие теоретические положения группирования почв как «...объединения классификационных почвенных единиц, то-есть почв в группы, сходные по своим агрономическим качествам по отношению к какой-либо сельскохозяйственной культуре, группе культур, или по общим растениеводческим качествам» (В.М.Фридланд, 1967, стр. 18). По целевому назначению выделены три типа: 1) для отдельных (определенных) сельскохозяйственных культур, 2) для определенных экологических групп сельскохозяйственных культур или типов использования (угодий), 3) общие группировки, построенные на свойствах почв (как правило, ограничивающих возможности их использования). По хозяйственному направлению В.М. Фридланд, помимо сельскохозяйственных, выделяет так называемые прикладные группировки почв, в том числе лесные, инженерные, медико-географические. Иными словами, «агропроизводственные» группировки получили широкое распространение как составная часть крупномасштабных (или среднемасштабных) почвенных обследований коллективных землепользовании, определяя направление хозяйственного использования почвенного покрова.
Почвенная практика показала, что выделяемые группы почв, как правило, не увязывались с почвенной таксономией, регламентируемой нормативным документом (Классификация..., 1977). Это обстоятельство в значительной мере снизило точность существующего учета. Отсюда площади преобладающих пахотных почв учитываются в неполной мере, в то время как площади пахотных почв, занимающих незначительные площади, учитываются наравне с основными почвами. Такая диспропорция особенно не приемлема в изменившихся социально-экономических условиях, когда требуется достаточно точный учет качества каждого земельного участка в финансовых целях.
Методологические аспекты эталонизации (нормирования) плодородия почв
Важнейшим условием стабильного земледелия является оптимизация выхода растениеводческой продукции на единицу интегральных ресурсов. Достижение этой цели, в первую очередь, обусловлено состоянием почвенного покрова (структурой, свойствами почв, их плодородием) как основной ресурсной базы сельского хозяйства и земледелия, в первую очередь, а также уровнем наших знаний об эволюции агрономически значимых параметров свойств почв, составляющих его.
Из сказанного очевидна актуальность разработки механизмов управления почвенным плодородием как элемента продуктивности агроэкосистемы.
Разработка приемов управления почвенным плодородием до 80-ых годов опиралась на результаты широкой сети полевых опытов. Однако в последнее время их проведение из-за ограниченности материальных ресурсов значительно усложнилось. В этих условиях приоритетными становятся новые подходы по управлению почвенным плодородием. К ним относится метод моделирования природных условий онтогенеза сельскохозяйственных культур (Сиротенко, 1981) . При этом надо иметь в виду, что предпочтение отдавалось разработке математических моделей, в которых почвенные параметры учитывались косвенно, что во многих случаях при верификации таких моделей приводило к ошибочным результатам.
Решение возникших проблем было найдено при разработке концептуальных моделей почвенного плодородия (Розов, Булгаков, Вадковская, 1984), а также выявлении региональных эталонов состояния плодородия почв (Булгаков, 1991). Концептуальная модель позволяет представить основной набор почвенных параметров, влияющих на развитие растений, а также корреляционные взаимосвязи в системе: почва -растение, и тем самым скорректировать математические модели. Региональные эталоны состояния плодородия почв позволяют представить реально существующие почвы в конкретных регионах с параметрами, соответствующими среднему уровню величин, в сравнении с параметрами, соответствующими высокому уровню величин. Они позволяют определить направление управляющих воздействий для повышения плодородия почв. Разработаны такие эталоны для лесостепных, степных и сухостепных почв.
В качестве основной формы интерпретации материалов, характеризующих состояние и эволюцию почвенного покрова (включая плодородие почв) при антропогенном воздействии используется метод агроэкологического моделирования (А.С.Фрид, 1985; Л.Л.Шишов, Д.С.Булгаков и др., 1987; 1988а 6 Д.Н.Дурманов, Д.С.Булгаков, А.С.Фрид, 1990; Региональные эталоны..., 1991) . Основная его цель исследовать взаимную сопряженность свойств почв, почвенных и агроэкологических режимов. Это позволяет определить факторы формирования плодородия почв, оценить значение связей, определить пути агромелиоративнего воздействия для повышения уровня плодородия почв.
Этот метод отражает агрозкологическую концепцию взаимосвязей в системе: климат (погода) - почва (ее свойства) - растения (их продуктивность).
Агроэкологическое моделирование позволяет определить факторы формирования плодородия почв, раскрыть механизмы управления ими и определить характер управляющего воздействия. Управление почвенным плодородием основывается на знании: 1) особенностей почвенного покрова и свойств почв в условиях разных уровней их плодородия; 2) тенденций изменения свойств почв и особенностей в процессе антропогенного воздействия; 3) эталонов почв и производственных участков с высоким уровнем почвенного плодородия; 4) приемов смягчения и устранения лимитирующих факторов почвенного плодородия, его целенаправленного расширенного воспроизводства.
Управление почвенным плодородием может осуществляться на разных уровнях использования почв. На уровне разработки концепции стратегии развития сельского хозяйства страны, крупных природно-экономических регионов (региональная концепция), отдельных хозяйств.
Средствами реализации управления являются прогноз изменения свойств почв и почвенного покрова и моделирование плодородия почв (на основе эталонов). Вопросы, связанные с прогнозом, освещены в работах И.И. Карманова (1987), и я не касаюсь их в дальнейшем.
В этом разделе акцентируется внимание на том, что эталоны плодородия почв конкретной агроэкосистемы при сравнении со средним уровнем показывают направление в изменении уровня плодородия при антропогенезе. Тем самым плодородие почв становится критерием оценки эволюции почв в процессе антропогенеза, о чем пишет Ф.И. Козловский (1987). Обоснование этому можно найти в следующих рассуждениях.
Исключительно активная хозяйственная деятельность человека затрагивает биосферу и многократно, по мнению В.И. Вернадского ускоряет эволюционные процессы на планете. А важнейшим компонентом определяющим многие происходящие в земной биосфере процессы является почвенный покров. Как известно (В.М.Фридланд, 1972), почвенный покров характеризуется компонентной структурой, специфической для тех или иных природных регионов, что отражает географические закономерности его развития. Обобщения этих закономерностей на основе анализа структуры и состава почвенного покрова, представленное в форме различных природных и природно-хозяйственных районировании, показало значительную широтную и меридиональную неоднородность почвенного покрова страны. А если принять положение, что почвенный покров является, по существу, «ядром» биогеоценоза, то любые его изменения отражаются и на природной экосистеме (естественный ландшафт). Значительные изменения почвенного покрова связаны с формированием под воздействием человека, вместо природных, антропогенных экосистем (агроэкосистем, агроландшафтов). Целью развития агроэкосистем является их максимальная полезная продуктивность. Естественно, что, будучи «ядром» агроэкосистемы, почвенный покров с его особыми свойствами и функциями, проявляющимися в плодородии почв, его составляющих, в их способности производить органическую массу (В.А.Ковда, Н.Ф.Глазовский, 1986), становится главным рычагом эволюции агроэкосистемы. Иными словами, плодородие и становится в известной мере критерием оценки эволюции почв.
Тем более, что почвенное плодородие представляет собой интегральную функцию всех биогеоценотических (Г.В.Добровольский, Е.Д.Никитин, 1986) и, на мой взгляд, и агроценотических функций.
Всякая эволюция подразумевает определённое (континуальное или дискретное) изменение объекта от исходной точки до современного состояния (или в период, принятый исследователем). Исходной позицией в эволюции почв и почвенного покрова можно считать состояние их параметров в природной экосистеме с различными биогеоценотическими функциями. Одна из них, информационная, содержащая «память» биогеоценоза является достаточно важной при условии управления экосистемой. Почвы, как известно, в своих признаках и свойствах способны «хранить» признаки былых природных условий, поэтому в целях более глубокого познания эволюции почвенного покрова и управления им в рамках экосистемы целесообразно сохранять эталоны почв в естественных ценозах (Г.В.Добровольский и др., 1986). В то же время в условиях интенсивной антропогенной деятельности природные экосистемы переходят в агроэкосистемы. При этом состояние параметров биоценоза претерпевает изменение до параметров агроценоза. Эволюционирует и почвенное плодородие. Поэтому для управления агроценозом, и в первую очередь, плодородием почвенного покрова, необходимо выявить также, как и в естественных ценозах, эталоны (модели) почвенного плодородия.
Проблемы и задачи агроэкологической оценки почв
В результате разработки методологии агрозкологической оценки почв земледельческой территории выявился ряд проблем, решение которых совершенно необходимо для практической реализации такой оценки.
Одной из главных проблем является отсутствие сбалансированной почвенной классификации, в которой отражались бы в полной мере пахотные почвы, находящиеся в современном использовании. Необходимость ее разработки диктуется требованиями агроэкологическои оценки почв при реализации которой должны использоваться нормативные материалы, то есть те, что прошли общественно-научную апробацию и утверждены директивными организациями для проведения работ по почвенной съемке. В связи со сказанным задачей на перспективу должна стать работа по апробации общероссийской классификации почв естественного и антропогенного ряда, которая пришла бы на смену действующей сегодня «Классификации и диагностике почв» (1977) .
Проблемой, связанной с предыдущей, является проблема практической реализации агроэкологическои оценки почв. Применение ее в практике земельного кадастра возможно лишь при наличии апробированных методических материалов. К настоящему времени в Почвенном институте им. В.В.Докучаева найдены определенные методические решения, в том числе с нашим участием, но единой детальной методики проведения агроэкологическои оценки почв не разработано. В ближайшие годы необходимо разработать такую методику.
Другой важной проблемой представляется проблема терминологии, понятий, то есть «языка» науки и производства. С этой целью используют словари и классификаторы. За прошедшие 25 лет (Толковый словарь..., 1975) терминологический запас значительно увеличился и необходимость разработки нового документа, регламентирующего термины и понятия, стала очевидной.
Агрозкологическая оценка почв выдвигает также проблему разработки типизации сельскохозяйственных земель (Карманов, Булгаков, 1997; Кирюшин, 1997).
В этом же ряду стоит проблема разрабоки экологических районировании более низких рангов.
Одной из методических проблем на перспективу следует считать проблему разработки утилитарных и узкоутилитарных агроэкологических районировании. К ним относятся районирования почвенного покрова земледельческой территории регионов в отношении конкретных сельскохозяйственных культур. Разработка таких районировании необходима с точки зрения адаптации культур к почвенно-климатическим условиям и будет способствовать решению также и экономических вопросов их возделывания. Именно, эти конкретные задачи агроэкологической оценки почв с использованием ГИС-технологий позволяют с большей обоснованностью разрабатывать адаптивно-ландшафтные системы земледелия, предполагающие 1) необходимость оптимального использования почвенных ресурсов, особенно при переходе на многоукладное (коллективное, индивидуальное, кооперативное и т.п.) сельское хозяйство; 2) применение экологически обоснованных управляющих воздействий на почвенное плодородие земледельческих территорий.
Другой методической проблемой является необходимость достаточно быстрого проведения на основе наших предложений разработок по усовершенствованию вариантов почвенной группировки как для целей улучшения учета почв, так и для целей более обоснованного сельскохозяйственного использования, учитывая, что действующая классификация почв, которая является основой такой группировки, будет использоваться в почвенных съемках еще достаточно длительное время. Кроме того, на перспективу в научном плане необходимо уже сейчас начинать разработку вариантов почвенной группировки на основе опубликованной новой классификации антропогенно преобразованных почв.
Одной из проблем агроэкологической оценки почв следует признать выбор методики оценки уровня плодородия почв (группы почв). В настоящее время имеется несколько методических подходов при решении этого вопроса (Булгаков, 1996). Это подтверждает то обстоятельство, что проблема оценки плодородия почв все еще не имеет полноценного решения. В то же время уже имеются новые разработки, включая и разработки по цене почв, в значительной степени приближающиеся к такому решению (Карманов, 1980; 1982; 1987; 1991; Карманов, Булгаков, 198 9). В них следует отметить переход в методах оценки от чисто корреляционных (между свойствами почв и урожайностью) к функционально-корреляционным (между климатом и почвенными свойствами), а также и урожайностью культур (баллы бонитета), что точнее отражает реальные связи в агрозкосистеме.
Отсутствие единой методики оценки плодородия почв сдерживает разработку и экономической оценки земли, для которой она является основой.
Еще одной методической проблемой следует признать проблему учета структуры почвенного покрова (СПП) при проведении агроэкологической оценки почв. С точки зрения земледельческих задач (организационных, агротехнических и т.п.) важно учесть не только генетическую СПП, но и ту, которая оказывает значительное влияние на условия агротехнических работ. В методике КАХП предложено понятие о трех типах агрономических структур: однородных, неоднородных совместимых и несовместимых.
На однородных структурах применяется один комплекс агромелиоративных мероприятий при несущественных различиях в продуктивности сельскохозяйственных культур. На неоднородных совместимых структурах - комплекс агромелиоративных мероприятий почти одинаковый, но продуктивность культур уже имеет определенные различия. На несовместимых структурах необходимо применение различных агромелиоративных мероприятий.
Учет агрономических особенностей структуры почвенного покрова позволяет уменьшить уровень производственных затрат, повысив рентабельность и экологичность проводимых антропогенных воздействий.
Эти типы структур могут быть учтены с использованием бонитировочных оценок отдельных почв, составляющих агрономические СПП, а также с использованием оценки плодородия поля (участка), которая основывается на учете «пороговых» (%) значений участия в площади поля компонентов СПП, лимитирующих плодородие поля. Оба эти подхода в настоящее время имеют право на существование, дополняют друг друга. Первый подход используется при агроэкологической оценке почв, а второй - при агроэкологической оценке земель.
Важной проблемой остается проблема управления почвенным плодородием. Для пахотных угодий основой управления почвенным плодородием является, главным образом, «полевой опыт». В последние годы все чаще стал использоваться прием моделирования продукционного процесса в агроэкосистемах на основе динамических математических моделей (Сиротенко, 1981; Полуэктов, 1991). Наиболее успешно управление плодородием почв осуществляется с применением таких моделей в условиях «жестко» контролируемых факторов, что можно наблюдать в условиях оранжерей, теплиц. Однако существенной слабостью таких моделей является недостаточное использование почвенных параметров. Именно поэтому в трудноконтролируемых природных (полевых) условиях эти модели показали невысокий уровень верификации. Это обстоятельство определило разработку агроэкологических статических моделей, позволяющих более наглядно представить внутренние взаимосвязи в системе: почва - климат - урожай, и которые в значительно большей степени характеризуют почвенные параметры, поскольку в их основе лежат фактические данные полевых опытов (Розов, Булгаков и др., 1984). Одной из форм интерпретации таких моделей являются эталоны состояния плодородия почв (Булгаков и др., 1990; 1991; 1996), которые позволяют создать базу данных почвенных параметров для использования их при совершенствовании продукционных моделей.
