Введение к работе
Актуальность проблемы определяется возросшими противоречиями между сложившейся системой хозяйствования на земле и совокупностью новых изменившихся условий при неизменном росте численности населения и факторов экологического риска, включая снижение почвенного плодородия
Новая парадигма экономического и социального развития общества, включая интенсификацию сельскохозяйственного производства на уровне мирового сообщества, впервые обсуждалась в 1992 году в Рио-де-Жанейро с участием глав правительств и государств практически всех стран мира. Этому предшествовал доклад комиссии ООН по устойчивому развитию, известный под названием «Наше общее будущее»
Побудительным мотивом переосмысления сложившегося и доминирующего курса техногенной интенсификации сельскохозяйственного производства послужила наметившаяся тенденция стабилизации и даже снижения продуктивности и валовых сборов отдельных культур, в начале 80-х годов, как в Республике Молдова, так и во всем мире, несмотря на постоянный рост вкладываемых в сельском хозяйстве преимущественно невозобновляемых источников энергии и их производных (минеральные удобрения, пестициды и др), использование новых, более урожайных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур в рамках более прогрессивных технологий их возделывания (А А Жученко, 1994; L Brown, 1994, М Altien, 1990 и др )
Одновременно возросла опасность загрязнения окружающей среды, усилились эрозионные и минералнзационные потери органического вещества почвы, возросла энергетическая дороговизна каждой единицы полученной продукции, что особенно ощутимо в условиях роста цен на энергоносители
Поиску причин и путей выхода из создавшейся ситуации на примере Республики Молдова посвящена настоящая работа
Цель и задачи исследований
Цель исследований - выявление закономерностей формирования продуктивности и изменения плодородия почв как для отдельных культур, так и для севооборотов с разной насыщенностью пропашными культурами вплоть до бессменных посевов в условиях длительных стационарных опытов и в производственных условиях Республики Молдова, а также обоснование путей нх целенаправленного регулирования
Для достижения поставленной цели предусматривалось решение следующих основных задач
- разработка основных принципов построения севооборотов и критериев
оптимизации структуры посевных площадей, обеспечивающих рациональное
использование природных ресурсов, предотвращающих загрязнение окружающей среды
при одновременном росте продуктивности культур и севооборотов,
выявление динамики продуктивности отдельных культур при их возделывании в севообороте и бессменно в условиях длительных стационарных опытов, а также в производственных условиях Республики Молдова,
определение истинной роли севооборотов и «накопленного» уровня почвенного плодородия на современном этапе развития земледелия,
изучение количественных и качественных изменений органического вещества почвы при возделывании культур в севообороте И бессменно, а также в черном пару и залежи с использованием современных методов исследований;
разработка математической модели для оценки потенциальной возможности почв удовлетворить потребности растений в азоте с одновременной оптимизацией доз вносимых
органических и минеральных удобрений по соотношению биологического и технического азота в обшем выносе азота растениями.
Научная новизна результатов исследования
Впервые, в условиях длительных стационарных опытов 30-летней давности в Республике Молдова, выявлена и математически описана с помощью уравнений дифференциальных кривых динамика изменения продуктивности отдельных культур и севооборотов с разной насыщенностью пропашными культурами, вплоть до бессменных посевов, а также динамика изменения плодородия почв. Аналогачные данные приведены также за 30 - 50-летие периоды для производственных условий Республики Молдова.
Установлен «эффект севооборота» для разных культур и его воздействие на состояние «здоровья» почвы,;а также роль «накопленного» почвенного плодородия на современном этапе интенсификации сельскохозяйственного производства Республики Молдова.
Обоснована необходимость и возможность совершенствования существующих систем земледелия с целью сокращения их зависимости от постоянного применения дорогостоящих и небезопасных для окружающей среды и здоровья людей агрохимикатов.
Впервые предложена новая концепция интенсификации сельскохозяйственного
производства Республики Молдова, основанная на более полном и интенсивном
круговороте питательных веществ и энергии в пределах каждого хозяйства в отличие от
доминирующего подхода роста продуктивности отдельных культур за счет увеличения
количества привлекаемых энергонасыщенных средств и их производных.
Экспериментально доказано, что при недостаточном поступлении в почву свежих растительных остатков и органических удобрений, даже в условиях применения оптимальных доз минеральных удобрений, почвенное плодородие постоянно падает и оно становится основным лимитирующим фактором роста продуктивности полей.
Поддержание определенного потенциала плодородия почв является обязательным условием для устойчивого ведения сельского хозяйства. Предложено учитывать в расчетах коэффициента энергетической эффективности возделывания как отдельных культур, так и целых севооборотов содержание энергии в ежегодных некомпенсированных потерях органического вещества почвы.
С помощью физико-химических методов исследований органического вещества почвы, впервые для условий Республики Молдова, выявлены качественные изменения в структуре гумусовых кислот при возделывании культур в севообороте и бессменно, а также в черном пару и залежи. Доказана необходимость постоянного пополнения почвы свежим энергетическим материалом для сохранения и обновления лабильной и стабильной фракций органического вещества почвы.
Предложена математическая модель для оценки потенциальной возможности почв удовлетворить потребности растений в азоте, позволяющая одновременно оптимизировать дозы вносимых органических и минеральных удобрений по соотношению биологического и технического азота в общем выносе азота растениями, снизить опасность вымывания нитратов в грунтовые воды, а также определить реально возможные урожаи культур.
Практическая ценность и реализация результатов исследований
Полученные результаты в длительных стационарных опытах по севооборотам и
' бессменным культурам позволили обосновать: выбор предшественников для разных
полевых культур, возделываемых в Республике Молдова, степень насыщенности
севооборотов различными культурами и (или) группами культур; сроки возвращения
культур на прежнее место возделывания в севообороте и др Обобщенные критерии оптимизации структуры посевных площадей, а также принципы построения севооборотов использованы при разработке проектов внутрихозяйственного землеустройства в 40 районах Республики Молдова в 770 хозяйствах на общей плошали пашни 1343 тыс га Они сохраняют свою ценность в условиях приватизации земли и многоукладной экономики
Экспериментально установленные «эффекты севооборота и накопленного плодородия почв» позволяют переориентировать земледелие на экологически и биологически более обоснованные пути интенсификации сельскохозяйственного производства взамен сложившегося техногенного
Предложенная математическая модель для оценки потенциальной способности почвы удовлетворить потребности растений в азоте позволяет на этапе планирования и организации хозяйств обеспечить наиболее эффективное воспроизводство почвенного плодородия с преимущественным использованием источников биологического азота для достижения реальных урожаев культур, исключая опасность загрязнения окружающей среды техническим азотом
Результаты исследований легли в основу при разработке республиканских рекомендаций по научно обоснованным севооборотам, а также рекомендаций по технологиям возделывания отдечьных культур, одобренных научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Молдова и опубликованных в разные годы (Кишинев, 1990, 1997), научно-обоснованной системы ведения сельского хозяйства Республики Молдова (Кишинев, 1989), концепции развития земледелия в Республике Молдова, утвержденной научно-техническим советом Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Молдова в 1992 г, раздела по земельным ресурсам в Долгосрочной комплексной программе охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов Молдавской ССР на период до 2005 года (Кишинев, 1987), раздела по экологически безопасным системам земледелия в стратегическом плане достижения устойчивого развития народного хозяйства Республики Молдова (Кишинев, 1993) и др
Длительные опыты по севооборотам и бессменным культурам являются составной частью республиканской программы по почвенному мониторингу Они служат наглядным демонстрационным материалом в работе со специалистами при посещении ими опытных полей института Экспериментальные материалы, полученные в длительных опытах института используются в практических семинарах не только со специалистами хозяйств Республики Молдова, но и соседних областей Украины и южных областей России, а также с фермерами из аналогичных по климатическим условиям штатов США В рамках Международного научно-технического сотрудничества плодотворные связи поддерживаются с учеными России (Московской сельскохозяйственной академии им. К А, Тимирязева), США (Университет штата Небраска, г Линкольн, Михаельский институт полевых культур, штат Висконсин), Великобритании (Ротамстедская опытная станция), Франции (Национальный институт агрономических исследований) и др
Автор глубоко признателен своим учителям академику РАСХН А М Лыкову, профессорам Московской сельскохозяйственной академии им К А. Тимирязева В А. Черникову и АД Фокину за постоянное внимание и консультативную помощь при подготовке диссертации
Автор также благодарен своим коллегам из США за активное участие и поддержку совместных научных проектов - доктору Валтеру Голдстайну, научному директору Михаельского института полевых культур, штат Висконсин, профессору Жон Дорану из Университета штата Небраска (г Линкольн), профессору Д Поулсон из Ротамстедской опытной станции, Великобритания за постоянный обмен информацией и др
Апробация работы -,....-,.
. Основные положения диссертации излагались в докладах, сообщениях и выступлениях на:
- Республиканских форумах: Семинар по экологическому земледелию в г. Кишиневе
(1991 г.); научно-практические конференции по охране окружающей среды и повышению
эффективности растениеводства - г. Кишинев, 1992 и г. Бзлць, 1992; XVIII конгресс
румыно-американской академии наук и искусств, г. Кишинев, 1993; научной конференции
по борьбе с засухой, г. Кишинев, 1995; юбилейных конференциях, посвященным итогам
50-летней научной деятельности Научно-исследовательского института полевых культур (г.
Бзлць, 1994) и Академии наук Республики Молдова (г. Бэлць, 1996); совместном
практическом семинаре НИИГОС и проекта по природоохранной политике и технологии
США (г. Бэлць, г. Оргеев, 1996 г.); республиканском семинаре по борьбе с опустыниванием
(г. Кишинев, 1997); ежегодных (начиная с 1985 г.) заседаниях Ученого и проблемных
советов по результатам научной деятельности в рамках республиканской научно-
технической программы по системе ведения полеводства; семинаре с работниками агенств
северной зоны Республики Молдова по защите окружающей среды (г. Бэлць, 1996);
ежегодных (начиная с 1990 г.) зональных и районных семинарах с руководителями и
специалистами хозяйств по подготовке к весенне-полевым работам и озимому севу и др.
- Международных форумах: конференции «Молодежь и экология», г. Кишинев,
1991; семинар по воздействию экологического земледелия на устойчивое развитие
сельской местности в странах Центральной и Восточной Европы, Рудолек, Чешская
Республика, 14-17 октября 1993; конференция по экологическому земледелию
«Земледелатель 94», г. Москва, 1994; конференция по устойчивому земледелию в
Голландии, 14-24 сентября 1994 г.; заседание Совета директоров Международной
организации в поддержку экологического земледелия, Гонолулу, Гавайские острова, США,
12-17 января, 1995; «Экофорум», Киев, 23-28 мая, 1995; семинар проекта по
природоохранной политике и технологии США, г. Кишинев, 26 июля, 1995; конференция
по эрозии и методам борьбы с ней, г. Кишинев, 11-14 июля, 1995 г.; конференция по
экологическому менеджменту и устойчивому развитию, г. Кишинев, 5-6 июня, 1996;
конференция по биодинамическому земледелию, 24-26 июня, 1996, Вагенинген, Голландия;
серия научных и практических семинаров, конференций в Михаельском институте полевых
культур (штат Висконсин), в г. Линкольн, Университет штата Небраска и в г. Карингтон,
опытной станции Университета штата Северная Дакота, США, во время четырехмесячной
стажировки в рамках конкурсной программы Фулбрайт, 13 ноября 1995 - 10 марта 1996 г.;
ежегодное заседание Совета директоров международной организации в поддержку
экологического земледелия, 12-14 ноября, 1996 г., г. Атами, Япония; совместное заседание
координационных Советов РАСХН по севооборотам, обработке почвы и борьбе с
сорняками в современных системах земледелия, 27-29 января, 1998 г., г. Москва, Россия.
Материалы исследований изложены в 65 печатных работах, в ежегодных, начиная с 1984 г. рукописных научных отчетах отдела систем земледелия Научно-исследовательского института полевых культур Республики Молдова.
Структура и объем работы .
