Содержание к диссертации
Введение 6
Глава I. Агроклиматические, технологические и экологические основы совершенствования защиты почв от эрозии в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Нечерноземья России
Микроклимат и климат почв эрозионноопасных ландшафтов 65
Климатическая и метеорологическая оценка состояния и продуктивности зимующих сельскохозяйственных культур... 72
Влияние ресурсосберегающих почвозащитных приемов и систем обработки на оптимизацию показателей плодородия эродированных почв 84
Глава II. Характеристика объектов изучения, ландшафтных условий и методика проведения исследований
Глава III. Климат - важнейший естественноисторнческий фактор развития эрозии почв
Колебания и изменения климата Центрального Нечерноземья
Глава IV. Ресурсосберегающие почвозащитные системы обработки и севооборот как основа рационального использования и охраны почв от эрозии
Глава V. Роль элементов почвозащитной системы земледелия в воспроизводстве и оптимизации плодородия эродированных почв
5.1. Изменения агрофизических показателей плодородия смытой дерново-подзолистой почвы под влиянием разноглубинных
систем обработки и погодных условий 199
Изменения водного режима почвы под действием природных
и антропогенных факторов 235
Глава VI. Меры по адаптации современных систем земледелия к экстремальным колебаниям и изменениям климата
Агроэкологическая оценка эффективности орошения в условиях нарастающей засушливости климата территории Центрального Нечерноземья 260
Влияние сроков применения и параметров технологий обработки на экологическую и производительную устойчивость агроландшафтов 271
Глава Оценка биологической продуктивности растений на
VII. склоновых землях при применении современных технологий в новых экологических условиях землепользования
Закономерности изменения урожайности культур под влиянием климатических условий и микроклиматических
Глава Ресурсно-экологическая оценка эффективности почвоза- VIII. щитного земледелия на биоэнергетической основе
Оценка энергетической эффективности применения почвозащитных ресурсосберегающих технологий в агроэко- системах 301
Биоэнергетическая оценка функционирования агроландшаф-
Рекомендации производству 316
Список использованной литературы 317
Введение к работе
Решение задачи стабильного экологически безопасного производства продуктов питания высокого качества для населения требует учета новейших достижений аграрной науки в области структурной и технологической адаптации землепользования к природным условиям. Это предполагает необходимость оценки современного экологического состояния земельных ресурсов, в составе которой, кроме анализа применяемых земледельческих технологий с экологических позиций, содержится анализ природных условий их формирования.
В поддержку внедрения природоохранных мер в сельскохозяйственную практику и планирование активно выступают такие авторитетные международные организации, как Европейское сообщество, разработавшее Общую сельскохозяйственную политику (САР), Совет Европы и ЮНЕП, под эгидой которых реализуется Панъевропейская стратегия сохранения биологического и ландшафтного разнообразия, Всемирная торговая организация (WTO), Организация экономического сотрудничества и развития (OECD), Организация ООН по продовольствию и сельскому хозяйству (FAO).
Серьезная озабоченность и усилия международных организаций не случайны. Особую категорию природных процессов, приводящих к неблагоприятным последствиям для мирового земледелия и окружающей среды, представляет антропогенная деградация почв. В 1990 г. Международный справочно-информационный почвенный центр в Нидерландах совместно с ЮНЕП составили мировую карту деградации земель, подтвердившую глобальный размах этого явления. Разной степени деградации на планете подвержены почти 2 млрд. га, из них более половины (56 %) вследствие водной эрозии. К этим неутешительным данным следует добавить и то, что за исторический период человечество уже утратило около 1,5...2 млрд. га некогда плодородных земель, превратив их в пустыни. При этом ежегодно из сельскохозяйственного землепользования выбывает около 7 млн. га в результате различных процессов деградации почв и около 8 млн. га за счет не целевого их использования (Добровольский, 1997; World Map of the Status..., 1990, 1991; Кондратьев, 2001). В итоге только прямые потери отрасли с точки зрения недополучаемого дохода по последним оценкам составляют более 40 млрд. долл. США в год, а ущерб экологии и окружающей среде просто не восполним. И эти тенденции, к сожалению, лишь нарастают.
В этой связи весьма актуальным и жизненно необходимым является поиск способов сохранения и повышения плодородия эродированных и эрози- онноопасных территорий в нашей стране. Современное состояние земельных ресурсов Центрального Нечерноземья и связанная с ним экологическая ситуация достаточно полно отражают ошибки всего сельскохозяйственного использования территории России в последние десятилетия. Исходя из того, что главным фактором изменения всего гомеостаза почв склоновых земель в процессе их сельскохозяйственного освоения является распашка, основой рационального и экологически безопасного землепользования должно стать применение принципиально новых систем земледелия, широкого внедрения в производство современных ресурсо- и энергосберегающих почвозащитных приемов обработки почвы и технологий возделывания сельскохозяйственных культур, решения проблемы управления фитосанитарным состоянием посевов и почвы без ущерба для окружающей среды.
Однако было бы неверным полагать, что все прошлые ошибки в земледелии России, ставшие причиной интенсивного развития эрозионных процессов, связаны исключительно с отсутствием четких представлений о рациональном и экологически обоснованном использовании агроландшафтов на склоновых землях. Вместе с тем, несомненно и то, что теория «экологизации земледелия», своевременно разработанная и принятая к сведению государственными органами, ответственными за использование земель, могла бы заметно повлиять на политику современного землепользования в стране. США, Германия, Франция, Китай и другие страны пришли к пониманию того, что охрана почв, борьба с эрозией и другими видами почвенно- деградационных процессов может проводиться только на государственном уровне. В решениях Всемирной Конференции ООН по окружающей среде и устойчивому развитию в Рио-де-Жанейро (1992) отмечено, что охрана и рациональное использование почв должно являться центральным звеном государственной политики, поскольку состояние почв определяет характер жизнедеятельности человечества и оказывает решающее воздействие на окружающую среду.
Поэтому представляется совершенно оправданным, что в утвержденных Президентом России в марте 2002 г. «Основах политики РФ в области развития науки и технологий на период до 2010 года и на дальнейшую перспективу» «Природоохранные технологии производства и переработки сельскохозяйственного сырья» включены в перечень критических, а вопросы «Экологии и рационального природопользования» объявлены в числе основных приоритетов развития науки, технологий и техники РФ. Однако, как и многие предыдущие, так и последующие законопроекты и нормативные акты касательно охраны окружающей среды и природопользования в силу известных причин выполняются, к сожалению, далеко не полностью, а эффективность действий и реализация предлагаемых мероприятий не всегда соответствует их важности.
Образование нарушенных и деградированных почв и ландшафтов не является обязательным следствием их сельскохозяйственного использования. Основная причина деградации почв на эрозионноопасных территориях Нечерноземной зоны связана, по нашему мнению, с видом использования и технологией обработки пашни без учета местных условий, в частности, способности конкретной почвы противостоять негативным антропогенным и природным воздействиям, что, безусловно, ошибочно и недопустимо. Отсюда оценка почв агроландшафтов в части их устойчивости, экологической емкости, биологической продуктивности, изменений свойств и режимов плодородия, связанных с влиянием различных факторов почвообразования и разработка системы агротехнических и других мероприятий по минимизации негативных изменений, стоят в ряду первейших задач наших исследований.
Основу данной работы составляют результаты непрерывных 20-летних исследований, выполненных лично или при самом непосредственном участии автора в период с 1986 по 2005 гг. на длительном стационарном полевом опыте, заложенном в производственных условиях Московской области в 1980 г. профессором И.С. Кочетовым. Опыт имеет ярко выраженную экологическую и природоохранную направленность и является единственным в Центральном Нечерноземье России, где предпринята попытка системного и глубокого анализа состояния проблемы интенсивного использования эрозионноопасных агроландшафтов. Анализ построен на основе длительного изучения основных закономерностей развития процессов эрозии почв при комбинированном воздействии природных и антропогенных факторов, а также эффективности мероприятий по ее предупреждению с использованием принципов разноглубинное, минимализации, почвозащитной целесообразности и экологической адаптивности приемов и технологий обработки почв склонов.
Ведущее направление в данном исследовании - оценка влияния современных колебаний и глобальных изменений климата на процессы эрозии почв, экологическую и производительную устойчивость, а также общее функционирование эрозионноопасных агроландшафтов. Сельское хозяйство является одной из самых климатозависимых сфер производственной деятельности человека. Еще в середине XVIII в. выдающийся русский ученый- естествоиспытатель М.В. Ломоносов, с именем которого связано начало истории зарождения и развития науки об эрозии почв в нашей стране, особенно настойчиво подчеркивал необходимость учета влияния погоды и климата в землепользовании. Недостаточное внимание к этим вопросам в прошлом привело к тому, что сегодня аграрная наука оказалась практически не готова объективно оценить степень реальной опасности и последствия глобальных изменений климатических условий для устойчивости земледелия. Поэтому совершенствование методов оценки воздействий климатических изменений на сельское хозяйство является одним из приоритетных направлений современной аграрной науки, в рамках которого исследование динамики развития почвенно-деградационных процессов на склоновых территориях в результате эрозии оказывается очень важным и своевременным. При этом изначально следует признать трудность таких исследований, которая заключается в сложности, неоднозначности и многофакторности изучаемых явлений и протекающих вещественно-энергетических потоков между природными компонентами склоновых систем, особенно южных их экспозиций. На обычные закономерности, характеризующие естественную динамику внутрипочвен- ных процессов, биологические свойства растений и агротехнические приемы здесь очень плотно накладываются законы физики атмосферы.
В этой связи уместным будет пояснить, что климат относится к числу главных внешних факторов, потенциально определяющих эрозионную опасность антропогенно-природных ландшафтов, условия проявления и интенсивность процессов эрозии почв при снеготаянии. Последние десятилетия оказались самыми теплыми в более чем вековой истории регулярных наблюдений за погодой в России. Потепление климата влечет за собой необратимые экологические изменения важнейших свойств, функций и режимов природных компонентов, приводящих к серьезным последствиям для сельского хозяйства, напрямую отражающихся и на состоянии почв освоенных эрозионноопасных территорий. Однако, несмотря на всю очевидность взаимосвязей водной эрозии почв с природно-климатическими условиями, в современной практике прогнозирования ее развития, оценки степени эрозионной опасности склоновых систем и проектирования мер борьбы пока не учитываются глобальные и региональные трансформации этих условий, не разработаны и методы количественной оценки влияния изменений климатических факторов на почвенно-деградационные процессы. Поэтому более существенным в этом направлении, а следовательно, и более важным в данной работе является не поиск и анализ причин изменений климата, а разработка и совершенствование комплекса почвозащитных мероприятий по предупреждению, предотвращению или минимизации отрицательных последствий его текущих колебаний и глобальных изменений на экологические режимы защиты почв от эрозии и устойчивость агролаидшафтов. В данном контексте проблема воздействия современного потепления климата на динамику развития почвен- но-деградационных процессов в целом и эрозии почв при снеготаянии особенно является чрезвычайно сложной и практически не изученной.
Надеемся, что наши совместные результаты, полученные по итогам 25-летней экспериментальной работы на длительном стационарном многофакторном полевом опыте, расширят и уточнят существующие представления об основных закономерностях развития процессов эрозии на склоновых землях. Внесут ясность в направленность и механизм разрушения почв поверхностным стоком в новых природно-климатических условиях его формирования. Помогут определиться с выбором эффективных приемов и способов регулирования режимов плодородия эродированных почв, обеспечивающих надежную экологическую защиту и продуктивную устойчивость эрозионноопасных агролаидшафтов.
Автор выражает глубокую признательность и искреннюю благодарность первому научному руководителю и консультанту, член- корреспонденту РАСХН, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Ивану Степановичу Кочетову, сыгравшему неоценимую и бесспорно решающую роль в формировании научного мировоззрения автора; Заслуженному деятелю науки РФ профессору Геннадию Ивановичу Баздыреву и Почетному работнику высшего профессионального образования РФ про фес- сору Валентину Алексеевичу Сенникову за советы и помощь, позволивших реализовать теоретические и практические подходы к разработке данной проблемы. Автор благодарит коллектив кафедры и лаборатории земледелия РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева и лично ведущего научного сотрудника Осипова Владимира Николаевича за многолетнее тесное сотрудничество и поддержку.
Памяти учителя - профессора КС. Кочетова (1942-2000)