Adaptive landscape system of agriculture of the Volgograd region: problems and prospects

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Adaptive landscape system of agriculture of the Volgograd region: problems and prospects

A.M. Belyakov, A.V. Koshelev, M.V. Nazarova

Abstract

Introduction. A number of authors note in the Lower Volga region an annual decrease in humus content (0.1-0.6%), deterioration of soil water regime and growth of degraded lands, the area of which in Volgograd region alone amounted to 930-1300 thousand ha. Recently, an increase in the adverse effects of droughts and dry winds has been noticed, which ultimately leads to a decrease in productivity and sustainability of agricultural landscapes. The prospects for the development of the agricultural sector in Volgograd oblast lie in the implementation of scientific potential and the development of adaptive-landscape farming system, the introduction of resource-saving technologies of crops cultivation. Innovative agro-technological complex helps to stabilize soil fertility, reduce erosion processes, and ensure consistently high yields. The development of balanced agrolandscapes provides an opportunity to maximize the approximation of land use to the natural conditions of landscapes, which determines the relevance of the topic. Object. The studies were conducted in the agrolandscapes of the dry-steppe zone of the Volgograd Region. Materials and methods. The research methodology is based on methodological approaches developed by Dospekhov B.A., Konstantinov P.N., Goryansky M.M. at the: All-Russian Research Institute of Agroforestry; All-Russian Research Institute of Agriculture and Soil Protection from Erosion; Russian Research Institute of Information and Feasibility Studies for Engineering and Technical Support of the Agro-Industrial Complex; Federal Scientific Center for Agroecology, Integrated Land Reclamation and Protective Aforestation of the Russian Academy of Sciences, using remote methods (space image interpretation), and field surveys of stationary objects within land use boun-daries (field observation data and analysis). Results and conclusion. Landscape structure of the land fund of the region and agrolandscape zoning of the territory is proposed. On the basis of three typological groups we developed agrolandscape districts. Four classes of land suitable for arable land were identified: for intensive use (with cultivated soil), for moderate use (areas with optimal humus content for each type of soil), limited use (with near-critical soil humus content), and for conservation (with a critical level of fertility).

Key words: agriculture system, agricultural landscape, landscape, relief, slopes, arable land typification, soilfertility, humus, yield.

АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНАЯ СИСТЕМА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ ВОЛГОГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

А. М. Беляков, А. В. Кошелев, М. В. Назарова,

Актуальность. Рядом авторов отмечается в Нижнем Поволжье ежегодная убыль содержания гумуса (0,1-0,6 %), ухудшение водного режима почв и рост деградированных земель, площадь которых только по Волгоградской области составила 930-1300 тыс. га. В последнее время замечено усиление неблагоприятного воздействия засух и суховеев, что в конечном итоге приводит к снижению продуктивности и устойчивости агроландшафтов. Перспектива развития АПК Волгоградской области заключается в реализации научного потенциала и освоении адаптивно-ландшафтной системы земледелия, внедрении ресурсовлагосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Инновационный агротехнологический комплекс позволяет стабилизировать плодородие почвы, снизить эрозионные процессы, обеспечить получение стабильно высоких урожаев. Разработка сбалансированных агроландшафтов дает возможность максимально приблизить способы землепользования к естественным условиям функционирования ландшафтов, что и определяет актуальность темы. Объект. Исследования проводились в агроландшафтах сухостепной зоны Волгоградской области. Материалы и методы. Методика исследований основывается на методических подходах, разработанных ФГБНУ ВНИАЛМИ, ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, ФГБНУ «Росинформагротех», ФГБНУ ФНЦ агроэкологии РАН, Доспехова Б. А., Константинова П. Н., Горянского М. М., с использованием дистанционных методов (дешифрирования космоснимков) и полевых обследований стационарных объектов в границах землепользований (данные натурных наблюдений и их анализ). Результаты и выводы. Предложена ландшафтная структура земельного фонда области и проведено агроландшафтное районирование территории. На основе трех типологических групп нами разработаны агроландшафтные районы. Выделены четыре класса земель, пригодных под пашню: для интенсивного использования (с окультуренной почвой), для умеренного использования (участки с оптимальной обеспеченностью гумусом для каждого вида почвы), ограниченного использования (с околокритической обеспеченностью почвы гумусом), под консервацию (с критическим уровнем плодородия).

Ключевые слова: системы земледелия, агроландшафты, уклоны, типизация пашни, плодородие почвы, гумус.

Введение

Постоянно возрастающее антропогенное воздействие на агроландшафты и природную среду в сочетании с климатическими изменениями приводит к нарушению экологического равновесия на огромных территориях страны, в том числе и в Нижнем Поволжье, где отмечается существенное снижение содержания гумуса на 0,1 -0,6 % за последние 20 лет, ухудшение водного режима почв и рост деградированных земель, площадь которых только по Волгоградской области составила 930-1300 тыс. га, замечено усиление неблагоприятного воздействия засух и суховеев, что приводит к снижению продуктивности и устойчивости агроландшафтов [1-4, 7, 10, 11, 13].

В целях ослабления и противодействия неблагоприятным факторам наукой разработана адаптивно-ландшафтная система земледелия (АЛСЗ), стабилизирующая структурно-функциональные свойства ландшафта за счет адаптации хозяйственной деятельности в земледелии (Система адаптивно-ландшафтного земледелия Волгоградской области на период до 2015 года, 2009).

Материалы и методы. Методика исследований основана на современном и ретроспективном анализе научной литературы (Мальцев Т. С., 1971; Бараев А. И., 1975; Жученко А. А., 1979; Павловский Е. С., Васильев Ю. И., Зайченко К. И. и др., 1991; Исаченко А. Г., 1992; Мамай И. И., 1992; Кирюшин В. И., 1993, 1996; Банников А. Г., 1999; Кирюшин В. И., Иванов А. Л., 2005; Володин В. М., 2000; Масютенко Н. П., 2000, 2004; Володин В. М., Еремина Р. Ф., Михайлова Н. Ф., 2000; Айдаров И. П., 2005; Корчагина Л. П., 2005; Сухов А. Н., Балашов В. В., Филин В. И. и др. 2007; Овсинский И. Е., 2012; Лопырев М. И., 2012; Фокин А. Д. и др.) [6, 14, 15].

Изучение и анализ систем земледелия и агротехнологий, типизация пашни, исследование фактического состояния агролесоландшафтов проводились с использованием методик, разработанных ФГБНУ ВНИАЛМИ, фГбНУВНИИЗиЗПЭ, ФГБНУ «Росинформагротех», ФГБНУ ФНЦ агроэкологии РАН, Доспехова Б. А., Константинова П. Н., Горянского М. М., методик обследования объектов, получения и анализа информации со стационарных площадок, методик исследования и анализа космоснимков [8, 9].

Результаты и обсуждение

Ведение земледелия и агробизнеса в Волгоградской области сопряжено с определенными рисками, но есть и положительные аспекты, к которым относятся обширная территория, солнечная инсоляция, высокая сумма положительных и эффективных температур, щелочная среда и богатый спектр ППК, благоприятные условия для вызревания и хранения продукции.

Общая территория области составляет около 11,3 млн га. Площадь с.-х. угодий - примерно 8,3 млн га (81,9 %), пашни - около 5,63 млн га (73 % от площади с.-х. угодий). ГТК - 0,3-0,7, дефицит увлажнения высокий и достигает 70 %. Функционирует 10 303 крестьянско-фермерских хозяйств и 360 крупных сельскохозяйственных предприятий [12].

Разработанной аграрной наукой и утвержденной РАСХН системой сухого земледелия рекомендовано, что доля парового поля должна составлять 23-28 % от всей пашни, озимый клин - 24,6 %, яровые зерновые - 25 %, подсолнечник - 3,6 %, кормовые - 20,1 % и пашня в обработке - 100 % [12].

Длительный период (более 30 лет) с приходом рыночных отношений способствовал нарушению структуры севооборотов, и в настоящее время пары занимают 35,050 %, озимые - 24,0-30,0 %, яровые зерновые - 10,7 %, подсолнечник - 14,3 %, кормовые - 1,8 %, появилась строка в статистике «пашня вне обработки» - 21,4 %.

Существенно снижена доля кормовых культур в севообороте, подсолнечник засевают на площади 600-800 тыс. га, что привело к монополии в посевах озимой пшеницы и подсолнечника. Нарушился баланс между озимым и яровым клином, между яровыми зерновыми и пропашными, снизилась доля бобовых и крестоцветных культур. Сегодня наблюдается отрицательный баланс по NPKоколо 12 кг/га пашни по д.в., а предпочтение мелкой и поверхностной обработкам почвы привело к потере плодородия почвы и усилили деградационные процессы в агроландшафтах.

Следствием интенсификации земледелия стали переуплотнение, дегумификация и частичное засоление почв, местами наблюдается заболачивание отдельных участков поля, загрязнение воды и окружающей среды, нарушение сложившихся балансов в экосистеме, что приводит к снижению качества и выхода продукции.

По данным Кирюшина В.И. (2010), уровень гумуса в почве падает в период интенсивного использования на 20-30 % от средних значений, а в последние десятилетия его доля снизилась еще на 0,8-1,2 %.

Возникла объективная необходимость в новом научном подходе и научных разработках нового поколения. В начале 2000-х годов была разработана зональная АЛСЗ, где определена доля пашни в степных ландшафтах 45-50 %, рекомендован защитный каркас от дефляции (ПЛП с размещением их через 70-100 м). Озимые должны занимать 20-35 % площади, чистый пар - 20-24 %, в т.ч. сидераты - 5-12 %, кукуруза на зерно - 10 %, технические - 2-17%, зернобобовые - до 10 %, кормовые - до 14 % и многолетние травы - от 9 до 16 %. Обработка почвы - модульная, система удобрений с положительным балансом элементов питания, окупаемость которых достигает 10-12 кг/кг д.в. (Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство, 2005).

Разработана ландшафтная структура земельного фонда области и проведено агроландшафтное районирование территории. Предлагается дифференцировать агроландшафтные районы следующим образом: 1) степной равнинно-волнистый черноземный; 2) сухостепной, возвышенный, темно-каштановый и каштановый; 3) пустынностепной, плоскоравнинный, солонцово-светло-каштановый; 4) сухостепной, равнинноволнистый, солонцово-каштановый; 5) пустынно-степной, плоскоравнинный, светлокаштановый солонцовый; 6) песчано-суглинистые лесолуговые поймы; 7) надпойменные песчаные террасы [12].

В основе этого направления лежат идеи В. В. Докучаева о необходимости дифференцированного подхода к системам мероприятий в земледелии. Современный методический подход позволяет дифференцировать сельскохозяйственную деятельность одновременно на уровне урочища, местности, ландшафта и отдельного водосбора.

Формирование урожая на 40-70 % зависит от рельефа местности, в зависимости от эродированности почвы урожай может снижаться на 10-80 % [5].

По данным ЮжНИИгипрозем, в Волгоградской области площадь пашни составляет: на склонах крутизной до 1° - 3,6 млн га (63 %), от 1 до 2° - 1,3 млн га (22,9 %), от 2 до 3° - 0,6 млн га (10 %) и более 3°- 254 тыс. га или 4,2 % (таблица 1) [12].

Особенность агроландшафтного земледелия в дифференцированном использовании пашни из-за различной степени эродированности почвенного покрова и крутизны склона. Так, в Волгоградской области интенсивному использованию подлежит пашня (до 3^о) - 5,5 млн га (95,6 %), умеренному (3-5^о) - 226,2 тыс. га (3,9 %), ограниченному (5-7^о) - 23,2 тыс. га, подлежит консервации (более 7^о) - 5-8 тыс. га (таблица 1) [12].

Таблица 1 - Распределение пашни по уклонам в агроландшафтах Волгоградской области

Урожайность зерновых культур и свойства почвы коррелируют. В НижнеВолжском НИИСХ разработан метод дифференциации пашни по интенсивности использования, который основан на учете изменения уровня плодородия почвы по рабочим участкам полей.

Обеспеченность пахотного слоя общим гумусом (окультуренная, оптимальная, околокритическая и критическая) является основным критерием уровня плодородия почвы и оказывает существенное влияние на продуктивность зерновых культур.

Предлагается выделять четыре класса земель, пригодных под пашню: для интенсивного использования (с окультуренной почвой), для умеренного использования (участки с оптимальной обеспеченностью гумусом для каждого вида почвы), ограниченного использования (с околокритической обеспеченностью почвы гумусом), под консервацию (с критическим уровнем плодородия).

Аграрной наукой Волгоградской области разработан проект «О трансформации малопродуктивной пашни в другие виды угодий по районам области». Рекомендовано трансформировать 669,2 тыс. га, в том числе перевести в пастбища - 375,4 тыс. га, в залежь - 286,2 тыс. га и оставить под консервацию - 7,5 тыс. га.

Наименьшие издержки производства в расчете на 1 га отмечаются на варианте с минимальной обработкой почвы (таблица 2).

Таблица 2 - Сравнительные технико-экономические показатели способов обработки и почвообрабатывающих орудий

Ландшафтные подходы предполагают расширенное воспроизводство плодородия почвы и переход на почвозащитные, энергоресурсосберегающие обработки почвы.

Нами установлено, что агроландшафтным требованиям в наибольшей степени отвечает технология мульчирующей обработки почвы, в том числе технология прямого посева. Пожнивные остатки и землерастительная мульча являются эффективным средством для сохранения влаги, защищают почву от перегрева, сокращают существенно эрозию почвы и являются основной для восстановления плодородия слоя. Это основополагающие звенья борьбы с засухой.

По биоэнергетической оценке технология мульчирующей обработки почвы имеет ряд существенных преимуществ. Эффективность адаптивно-ландшафтных систем подтверждена результатами практического земледелия.

Применение технологии No-tillсущественно снизило проявления водной и ветровой эрозии. Например, в АО «Усть-Медведицкое» и КФХ Шкарупелова С. В., прирост гумуса за 5, 13 лет составил соответственно 0,04, 0,49 %, обеспеченность почвы гумусом изменилась: выросла до 50,4 % площадь пашни с высокой обеспеченностью, с низкой - упала с 63 % в 2003 году до 17,5 % в 2016 году. Обеспеченность почв подвижным фосфором выросла: средняя - с 52 % до 69,4 %, высокая - с 15,0 % до 24,2 %, низкая упала с 33 % до 6,4 %. Площадь пашни со средней и высокой обеспеченностью почвы фосфором выросла с 3928 га в 2003 году до 5091 га в 2008 году.

В итоге, когда в марте 2015 года в регионе ветровая эрозия нанесла существенный урон и вынос почвы достигал 12-28 т/га, на территориях этих землепользователей эрозия почв практически не наблюдалась.

Выводы

Перспектива развития АПК Волгоградской области заключается в реализации природного потенциала и, прежде всего, состоит в освоении адаптивно-ландшафтной системы земледелия и использовании ресурсовлагосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур. Комплекс мер позволяет стабилизировать плодородие почвы, нивелировать эрозионные процессы, обеспечить получение стабильно высоких урожаев, сформировать сбалансированные агроландшафты и тем самым создать условия для максимального приближение приемов землепользования к естественному функционированию природных ландшафтов.

Библиографический список

2. Беляков А. М., Назарова М. В. Структура посева как фактор экологической сбалансированности агроландшафтов засушливой зоны юга России // Научно-агрономический журнал. 2020. № 3 (110). С. 31-37.

3. Беляков А. М., Васильев Ю. И., Турко С. Ю., Назарова М. В. Пыльные бури в Волгоградской области, их проявление и борьба с ними // Нива Поволжья. 2019. № 2 (51). С. 2-8.

4. Гаврилов А. М. Экологические проблемы в земледелии Нижнего Поволжья // Природопользование в аграрных регионах России. М.: Современные тетради, 2006. С. 44-49.

5. Егорова Г. С., Плескачёв Ю. Н., Максимова Н. С. Продуктивность сельскохозяйственных угодий в условиях расчленённых агроландшафтов зоны каштановых почв Волгоградской области. Волгоград: Волгоградский государственный аграрный университет, 2020. 108 с.

6. Кирюшин В. И. Технологическая модернизация земледелия России: предпосылки и условия // Земледелие. 2015. № 6. С. 6-10.

7. Кулик К. Н., Рулев А. С., Сажин А. Н. Глобальные процессы дефляции степных экосистем // Метеорология и гидрология. 2018. № 43 (9). С. 607-612.

8. Кулик К. Н., Рулев А. С., Юферев В. Г. Геоинформационное моделирование структуры и динамики агролесоландшафтов // Экосистемы: экология и динамика. 2017. Т. 1. № 2. С. 5-20.

9. Кулик К. Н., Ткаченко Н. А., Кошелев А. В. Использование ГИС-технологий при оценке антропогенной нагрузки на агроландшафты Волгоградского Заволжья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2015. № 2 (52). С. 161-163.

10. Плескачев Ю. Н., Костин М. В. Деградация земель в Нижнем Поволжье // Полевые исследования. 2020. № 7. С. 124-133.

11. Рябинина Н. О., Канищев С. Н., Шинкаренко С. С. Современное состояние и динамика степных геосистем юго-востока Русской равнины (на примере природных парков волгоградской области) // Юг России: экология, развитие. 2018. № 13 (1). С. 116-127.

12. Belyakov A. M. Typing of agricultural landscapes in the Volgograd region // Arid Ecosystems. 2021. V. 11. № 1. P. 102-108.

13. Kirillov S. N., Ryabinina N. O., Grechishkin A. O. The current state and protection of steppe landscapes in the Volgograd region of Russia // Journal of the Geographical Institute Jovan Cvijic SASA. 2019. No. 69 (3). P. 213-228.

14. Kiryushin V. I. The Management of Soil Fertility and Productivity of Agrocenoses in Adaptive-Landscape Farming Systems // Eurasian Soil Science. 2019. No. 52 (9). P. 1137-1145.

15. Rainfed Integrated Farming Systems in arid zone: Resilience Unmatched / S. P. S. Tanwar, T. K. Bhati, Akath Singh, M. Patidar, B. K. Mathur, Praveen Kumar, O. P. Yadav // Indian Journal of Agronomy. 2019. No. 63 (4). P. 403-414.

Размещено на Allbest.ru