Экологические основы формирования продуктивных и устойчивых агросистем на Кольском севере

По характеру растительности юго-западная часть области относится к подзоне редкостойной северной тайги.

Почвенный покров территории довольно пестрый. Минеральные почвы представлены разного рода подзолами, причем они часто каменисты и сильно завалунены и, следовательно, мало пригодны для сельскохозяйственного освоения. В озерных и речных депрессиях значительные площади занимают подзолистые почвы на отсортированных безвалунных песчаных породах водно-ледникового происхождения. Именно по этому признаку, а также по условиям рельефа эти почвы, наряду с торфяными, наиболее пригодны для сельскохозяйственного освоения. В хорошо увлажненных складках местности находятся наиболее плодородные иллювиально-многогумусовые и торфяно-подзолистые почвы, однако они часто нуждаются в осушении. Значительные участки, площадью по 300-400 га и более, занимают торфяные болота низинного и переходного типов. Торфяные почвы, особенно низинные, являются основным резервом для освоения.

В ходе полевого обследования в 1985 г. было намечено 13 массивов с общей площадью около 50 тыс. га, наиболее пригодных для освоения, в том числе самых удобных по расположению для первоочередного освоения - 5600 га торфяных и 3750 га минеральных почв. Однако последовавшая затем перестройка экономики заставила отказаться от намеченных планов освоения новых территорий. Проведенные нами обследования в 1999 -2005 гг., подтвердили возможность использовать в южных районах Мурманской области земельные участки под сельскохозяйственное производство. Освоенные ранее участки продолжают использовать для выращивания кормовых трав. Данные двух туров агрохимического обследования позволили выявить динамику плодородия за пятилетний период и оценить перспективы освоения почв этого района.

В настоящее время в России значительное внимание уделяется использованию геоинформационных систем для оценки состояния земельных ресурсов страны. В соответствии с «Концепцией развития государственного мониторинга земель, используемых или предназначенных для ведения сельского хозяйства, и формирования государственных информационных ресурсов на период до 2020 года» Министерство сельского хозяйства совместно с рядом других федеральных ведомств проводит крупномасштабную работу по созданию базы данных земель сельскохозяйственного назначения и мониторингу качественного состояния сельхозугодий. От уровня развития сельского хозяйства в конкретной стране зависит ее продовольственная безопасность. В связи с этим, необходимо учитывать все существующие в стране возможности для увеличения площадей сельхозземель и на их базе увеличение производства продуктов сельского хозяйства. Мурманская область, как регион со значительными перспективами развития горнодобывающей, рыбопромысловой промышленности, развития и освоения Арктики, а также транспортного узла по перевалке грузов и нефтепродуктов, должна развивать и расширять собственную базу для производства продуктов питания. Для решения этой задачи важное значение отводится геоинформационным системам (ГИС). Базовое определение геоинформационной системы подразумевает аппаратно-программный комплекс, обеспечивающий систематизацию, обработку, отображение и распространение пространственно-координационных данных (Агроэкологическая оценка…, 2005).

На базе ГИС нами выполнены работы по выделению на электронной карте юго-западной части Мурманской области ранее освоенных и предполагаемых для освоения земельных участков (рис. 12).

Рис. 12. Участки пригодные для сельскохозяйственного освоения в юго-западной части Мурманской области.

Общая площадь этих участков, предлагаемых для сельскохозяйственного освоения, пока составляет более 30 тыс. га.

Для начального периода освоения намечено 9,3 тыс. га, что вполне достаточно для первого этапа. Участки располагаются вблизи дорог и населенных пунктов. Это позволит сократить расходы на их освоение и решать не только вопросы укрепления продовольственной безопасности в области, но и ряд социальных проблем, в частности занятости местного населения и привлечения дополнительных трудовых ресурсов из других регионов.

Решая задачу экологизации земледелия, особенно в условиях Крайнего Севера, необходимо создавать агроландшафты с пространственно-временным сочетанием искусственных и естественных экосистем, обеспечивающих доброкачественный и стабильный урожай и максимальную безотходность используемых средств производства. С учетом этого исходная информация о состоянии земель, частных критериях, ресурсах и нормативах должна быть четко формализована, структурирована и представлена в виде стандартного пакета рамочных тематических баз данных.

С учетом последующих возможностей концентрации информации по оценке земель конкретных, уже существующих, или планируемых, сельскохозяйственных предприятий, эти данные могут быть использованы для проектирования в них адаптивно-ландшафтных систем земледелия. Использование таких систем существенно облегчает и удешевляет проведение качественной агроэкологической оценки земель сельхозпредприятий.

ВЫВОДЫ

1. Агрохимический мониторинг содержания гумуса и основных питательных элементов в пахотных почвах позволяет заключить, что их количества, в общем, соответствуют требованиям для ведения интенсивного земледелия. В агроэкосистемах Мурманской области с экологической точки зрения складывается неудовлетворительный баланс по круговороту азота и проявляются тенденции повышения запасов фосфора и снижения запасов калия в почве. В целом в земледелии Мурманской области назрела необходимость корректировки системы применения удобрений для конкретных хозяйств.

2. Применение экологически рациональных доз органических и минеральных удобрений приводит к увеличению урожайности многолетних и однолетних трав без существенного снижения в них содержания сухого вещества, сырого протеина, сырой золы, органического фосфора и сырой клетчатки.

3. Физиологические возможности сельскохозяйственных растений позволяют им оперативно приспосабливаться к меняющимся экологическим условиям на Крайнем Севере. Общий уровень экологической устойчивости кормовых культур в полевых условиях эффективно регулируется с помощью агрохимических и агротехнических средств.

4. Аккумуляция тяжелых металлов растениями овса зависит преимущественно от концентрации металлотоксикантов в эдафической среде. Наиболее заметно тяжелые металлы влияют на корневую систему и ассимилирующие органы растений. Внесение минеральных удобрений в дозах N_140-280P_140-280K_140-280 кг д.в./га является одним из наиболее доступных и эффективных агроэкологических приемов сохранения нормального физиологического состояния растений овса в условиях промышленного загрязнения.

5. Для получения высоких и качественных урожаев кормовых трав на песчаных почвах необходимо использовать следующее соотношение основных элементов питания растений - N : P : K = 1 : 5-7 : 1,5-2. При пересчете на гектар оптимальные дозы минеральных удобрений (в зависимости от конкретного вида выращиваемых растений) составляют: N = 130, P = 650-910, K = 200-260 кг д.в./га. В случае корректировки базовой дозы азота должны пропорционально изменяться дозы других элементов.

6. Одним из эффективных приемов получения полноценных урожаев кормовых культур является применение различных травосмесей. Для земледелия области предложена оригинальная и перспективная комбинация из лисохвоста тростникового, овсяницы луговой и овсяницы красной, позволяющая создавать фитоценоз среднего долголетия (5-7 лет пользования).

7. Высокая экологическая толерантность лисохвоста тростникового, местного происхождения, дает возможность использовать его не только в сельском хозяйстве, но и в садово-парковом строительстве, а также в качестве фиторекультиванта на техногенно-нарушенных территориях, которые занимают в Мурманской области большие площади.

8. Урбаноземы городов Мурманска, Апатиты и Кировска преимущественно имеют удовлетворительные физико-химические свойства, но характеризуются невысоким содержанием основных питательных элементов и большинства микроэлементов. Тем не менее, это позволяет им выполнять основные экосистемные функции. Содержание ряда тяжелых металлов превышает, как правило, уровень ПДК.

9. Почвы городов Мурманска, Апатиты и Кировска содержат природные радионуклиды рядов ²³⁸U, ²³²Th, а также ⁴⁰K, концентрации которых находится на уровне кларковых значений. Превышения предельного содержания техногенных радионуклидов в этих почвах не обнаружено.

10. Анализ современного состояния агроресурсного потенциала Мурманской области показал, что имеются существенные резервы для его роста. На основе применения ГИС-технологий предложены перспективные варианты поэтапного освоения территорий для сельскохозяйственных целей в юго-западной части области.

11. Природные условия Мурманской области дают возможность вести земледелие и животноводство на высоком уровне и, тем самым, позволяют значительно повысить собственную долю производства многих продовольственных продуктов.

12. Для формирования устойчивых городских экосистем и рационального использования почвенных ресурсов заполярных городов, обладающих значительным рекреационным потенциалом, необходимо поддерживать плодородие почв за счет применения стандартных агротехнических приемов. Наряду с созданием высокопродуктивных агроценозов это является важной основой для улучшения качества и условий жизни населения на Крайнем Севере.

СПИСОК РАБОТ ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии и учебные пособия

Кислых Е.Е., Ласкин П.В., Семко А.П., Вихман М.И. и др. Кормопроизводство и кормление сельскохозяйственных животных в Заполярье. Апатиты: Изд-во КФ АН СССР, 1989.- 123с.

Кислых Е.Е., Вихман М.И, Лисеенко Л.А. Основы агроэкологии // учебное пособие Петр ГУ Кольский филиал. Апатиты, 2007. -90с.

Кислых Е.Е., Вихман М.И. Экологические основы сельскохозяйственного землепользования на Кольском Севере // Монография - Петрозаводск, 2008. - 217с.

Статьи в рецензируемых научных журналах РФ, рекомендованных ВАК

Елсаков Г.В., Алексеева Н.С., Вихман М.И. Действие микроэлементов на кормовые угодья // Химизация сельского хозяйства, 1991, №4, с. 79-80.

Елсаков Г.В., Вихман М.И. Микроэлементы почвообразующих пород земледельческих территорий Мурманской области // Почвоведение 1994, № 3. -- с. 59-62.

Вихман М.И., Елсаков Г.В. Применение удобрений в земледелии Заполярья // Агрохимический вестник, 1999, №2. - с.27-28.

Вихман М.И. Международный проект по земледелию и кормопроизводству // Агрохимический вестник, 2003, №3. - с. 18-19.

Костюк В.И., Вихман М.И., Шмакова Н.Ю., Жиров В.К., Кашулин П.А., Кизеев А.Н. Влияние избыточных доз меди на фотосинтетический аппарат растений овса // Агрохимия. 2005. № 12. С. 32-40.

Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Голубева И.В. Мониторинг кислотности почв Мурманской области // Агрохимический вестник, 2006г., № 4 - с. 16-17.

Кислых Е.Е., Вихман М.И. Агроэкологический подход при оценке плодородия почв // Плодородие, 2006г., № 3 - с. 4-5.

Кислых Е.Е. Вихман М.И., Никонов В.В. Связь урожая и качества кормовых трав с метеоусловиями при внесении удобрений // Плодородие, 2006г., № 3 - с. 10-13.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кизеев А.Н. О роли минерального питания в формировании зимостойкости лисохвоста тростникового // Агрохимия. 2006. № 8, с. 18-24.

Костюк В.И., Вихман М.И. Влияние минеральных удобрений на фотосинтетический сток атмосферного углерода в агроценозы овса в условиях Заполярья // Агрохимия. 2006. № 12. с. 36-41.

Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Изменение плодородия пахотных почв Мурманской области в многолетнем цикле // Агрохимический вестник, 2007, № 4 с. 27-29.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Вихман М.И. Многокритериальная оптимизация питания картофеля сорта Хибинский ранний // Агрохимия. 2007. № 9, с. 18-23.

Вихман М.И., Кислых Е.Е., Моисеева М.М., Нефедова Е.С. Агрохимическая оценка урбаноземов некоторых городов Мурманской области // Агрохимический вестник, 2008г., № 4 - с. 17-18.

Вихман М.И., Кислых Е.Е. Качественная характеристика кормовых трав в интенсивном земледелии заполярья // Плодородие, 2008г., № 3 - с. 39-41.

Вихман М.И., Ингири А.А., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Агроэкологическая характеристика урбаноземов заполярного города Мурманска // Агрохимический вестник, 2009г., № 5 - с. 31-33.

Статьи в других изданиях

Вихман М.И., Переверзев В.Н. Некоторые микроэлементы в подзолистых почвах разного гранулометрического состава // Сб. науч. трудов. - Апатиты: Изд-во КНЦ АН СССР, 1991. - с . 47-55.

Вихман М.И., Шумилова Р.П. Анализ питательности и качества силоса, заготовленного в Мурманской области // Мурманск: ЦНТИ, ИЛ № 31-93. - З с.

Елсаков Г.В., Вихман М.И. Аэротехнологическое загрязнение почв // Сб.науч.трудов, Антропогенное изменение почв севера в индустриально развитых районах. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. - с.81-82.

Вихман М.И. Использование удобрений в Мурманской области // Мурманск: ЦНТИ, ИЛ № 90-99, 1996. - 4 с.

Вихман М.И., Журавель Т.В. Питательная ценность и качество силоса, заготовляемого в хозяйствах Мурманской области // Мурманск: ЦНТИ, ИЛ, № 18-97, 1997. - 5с.

Вихман М.И., Кислых Е.Е. Агрохимический мониторинг почв Мурманской области // Кольский полуостров на пороге третьего тысячелетия: проблемы экологии. - Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2004. - с.158-163.

Вихман М.И., Никонов В.В., Лукина Н.В., Ласкин П.В. Агроэкологический мониторинг кислотности торфяных почв агроэкосистем Мурманской области // Сб. науч. трудов ЕЭФ МГПУ. - Мурманск: РИО МГПУ, 2004. - с.65-71.

Вихман М.И., Ласкин П.В. Агрохимический мониторинг почвенного покрова Мурманской области. Растениеводство на Европейском севере: состояние и перспективы Петр ГУ - Петрозаводск: РЦНИТ Петр ГУ, 2004 - с. 24-26.

Ласкин П.В., Хаитбаев А.Х., Вихман М.И. Агроэкологическая оценка системы удобрений в кормопроизводстве Мурманской области // Сб. статей Современное состояние экосистем Кольского полуострова КЭ МГПУ- Мурманск: ФГУ МЦНТИ, 2005- с. 51-59.

Ласкин П.В., Вихман М.И. Мониторинг тяжёлых металлов в агроэкосистемах Мурманской области // Сб. статей Современное состояние экосистем Кольского полуострова КЭ МГПУ- Мурманск: ФГУ МЦНТИ, 2005- с. 69-76.

Кислых Е.Е., Вихман М.И. Состояние и перспективы экологизации земледелия Мурманской области // Материалы конференции Петр ГУ Структурно-функциональные особенности биосистем севера (особи, популяции, сообщества): Изд-во Петр ГУ, 2005г. - с. 170-174.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кизеев А.Н., Лисеенко Л.А. Влияние избыточных доз меди, цинка и марганца на морфофизиологические показатели проростков овса // Научное обозрение. 2005. № 6. С. 51-56.

Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Урожайность и качество кормовых трав в зависимости от метеорологических факторов в условиях регулируемого плодородия почв // Материалы 40-й Международной научной конференции «Агрохимические приёмы повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтных ситемах земледелия» ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова - Москва: Изд-во ВНИИА, 2006г. с.127-129.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кизеев А.Н., Лисеенко Л.А., Жибоедов П.М., Маслаков Н.И., Казаков Л.А. Эмпирико-статистическая оценка межвидовых взаимоотношений луговых злаков в условиях модельного агрофитоценоза // Научное обозрение. 2006. № 1, с. 7-13.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кизеев А.Н., Лисеенко Л.А., Жибоедов П.М., Маслаков Н.И., Казаков Л.А. Влияние основных элементов минерального питания на зимостойкость лисохвоста тростникового в условиях Кольской Субарктики // Научное обозрение. 2006. № 1, с. 13-19.

Костюк В.И., Жиров В.К., Вихман М.И., Кизеев А.Н. Роль фосфатов в питании картофеля на Кольском Севере // Научное обозрение. 2006. № 2. с. 29-32.

Костюк В.И., Жиров В.К., Кислых Е.Е., Вихман М.И., Кизеев А.Н., Жибоедов П.М. Простой способ определения оптимального сочетания факторов в активном эксперименте // Научное обозрение 2006 № 3. с.22-27.

Костюк В.И., Кизеев А.Н., Жиров В.К., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Казаков Л.А., Кудрявцева О.В. Влияние выбросов Кандалакшского алюминиевого завода на морфометрические и физиологические показатели сосны обыкновенной // Научное обозрение 2006. № 3, с. 15-22.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А., Казаков Л.А., Кудрявцева О.В. Многомерный анализ комплексного влияния меди и макроэлементов на биопродуктивность растений овса посевного // Научное обозрение. 2006. № 4, с. 21-32.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Кудрявцева О.В., Вихман М.И. Влияние тяжелых металлов на дыхание листьев овса посевного // Научное обозрение. 2006. № 5, с. 8-13.

Костюк В.И., Вихман М.И. Эколого-физиологические аспекты устойчивости Pisum sativum L. к промышленным выбросам комбината «Североникель» // Научное обозрение. 2006. № 5. с. 13-18.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Кудрявцева О.В. Многофакторная оптимизация минерального питания растений овса посевного // Научное обозрение. 2006. № 6. с. 17-21.

Костюк В.И., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Кудрявцева О.В. Временная регуляция продукционного процесса в агроценозах картофеля на Кольском полуострове // Научное обозрение. 2006. № 6. с. 22-25.

Вихман М.И., Голубева И.В., Лисеенко Л.А. Земельные ресурсы Мурманской области и перспективы их рационального использования // Материалы Международной научной конференции. «Агрохимические приёмы рационального применения средств химизации как основа повышения плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных культур» (25-26 апреля 2007г.) ВНИИА им. Д.Н. Прянишникова - Москва, 2007- с. 195-198.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Кудрявцева О.В., Лисеенко Л.А. Использование крупных клубней для увеличения производства картофеля в Мурманской области // Научное обозрение. 2007. № 1, с. 20-23.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Кудрявцева О.В., Лисеенко Л.А. Оценка климатически обеспеченной урожайности картофеля на широте Хибин // Научное обозрение. 2007. № 1, с. 16-20.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Кудрявцева О.В., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Использование статистических методов при оценке влияния тяжелых металлов на продуктивность растений овса посевного // Научное обозрение. 2007. № 2. с. 26-29.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Кудрявцева О.В., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Использование удобрений в качестве регулятора системной устойчивости картофеля к бактериозам // Научное обозрение. 2007. № 2. с. 30-34.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Кудрявцева О.В., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Экспресс-метод определения площади листьев у растений картофеля в полевых условиях // Научное обозрение 2007. № 3. с. 10-12.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Кудрявцева О.В., Вихман М.И., Кислых Е.Е. Лисеенко Л.А. Тяжелые металлы, биопродуктивность и пигментный комплекс растений овса посевного // Научное обозрение 2007 № 3 с. 12-16.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Состояние ассимилирующих органов сосны обыкновенной в зоне действия комбината "Североникель". 1. Пигментный комплекс // Научное обозрение. 2007. № 5, с. 25-29.

Костюк В.И., Шмакова Н.Ю., Вихман М.И., Кислых Е.Е., Лисеенко Л.А. Состояние ассимилирующих органов сосны обыкновенной в зоне действия комбината "Североникель". 2. Элементный состав // Научное обозрение. 2007. № 5, с. 29-31.

Вихман М.И., Лисеенко Л.А. Ландшафтно-экологическая характеристика земель, перспективных для освоения в Мурманской области. // Материалы V Международной научно-практической конференции (19-21 ноября 2007 г.) Поморский университет - Архангельск, 2007 - с. 321-324.

Кислых Е.Е., Вихман М.И. Земледелие в Кольском Заполярье: современное состояние и перспективы // Тезисы докладов. I Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием. «Фундаментальные достижения в почвоведении, экологии, сельском хозяйстве на пути к инновациям» (23-25 апреля 2008 г.) МГУ им. М.В. Ломоносова - Москва, 2008 - с. 75-76.

Костюк В.И., Вихман М.И. Многомерный анализ влияния удобрений на продуктивность многолетних трав // Научное обозрение. 2010. №2. С. 12-15.

Размещено на Allbest.ru