Проектирование системы адаптивных севооборотов в крупных и мелких СХП с применением поландшафтного принципа

 

1. Структура посевных площадей как компонент агроландшафтной экосистемы.

2. Типы использования земель по эколого-хозяйственным признакам.

 

1. Структура посевных площадей как компонент агроландшафтной экосистемы.

Структура посевных площадей, как и структура земельных угодий - важнейший компонент агроландшафта, от которого зависит состояние ("здоровье") агроэкосистем. Теперь общепризнано, что она занимает ведущее место в биологизации земледелия. Направления совершенствования ее в условиях экологического и экономического кризисов на современном этапе ярко представлены в книге "Биологизация и адаптивная интенсификация земледелия в Центральном Черноземье" под общей редакцией профессоров В.Е. Шевченко и В.А. Федотова (Воронеж, 2000). Приведем основные положения из этой книги.

Структура посевных площадей, сложившаяся в годы, предшествующие аграрной реформе (1980-1990 гг.), при постоянно возрастающей техногенной интенсификации (механизации, химизации, мелиорации) сельскохозяйственного производства в значительной степени сохранилась и поныне. Однако она пришла в явное противоречие с охраной окружающей среды, особенно с воспроизводством плодородия почвы и сегодняшним бедственным финансово-экономическим состоянием большинства хозяйств. Назрела насущная необходимость в коренном изменении структуры посевных площадей, особенно для финансово-недееспособных хозяйств, которые пока не в состоянии обеспечить высокий уровень интенсификации производства.

В условиях недостатка оборотных средств, дороговизны горючего, удобрений, пестицидов, машин для многих хозяйств актуальными стали вопросы стабилизации (а то и увеличения) производства высокодоходной, рентабельной продукции при уменьшении затрат финансов, труда, ресурсов и энергии.

С этой целью по результатам инвентаризации земель необходимо адаптировать структуру посевных площадей с учетом конъюнктуры рынка и местных условий. Проект структуры посевных площадей на период вывода АПК из кризиса предусматривает увеличение мобилизации биологического азота за счет введения в структуру посевов бобовых культур до 25-30 % от площади пашни. Это в 1.5-2 раза уменьшит потребность в минеральном азоте, позволит уменьшить площадь посева высокозатратной силосной кукурузы при увеличении производства бобового сенажа и сена, снизит затраты на производство и улучшит качество кормов.

Зернопроизводство должно оставаться приоритетным. Оно менее энергоемко, довольно рентабельно и более всего необходимо для региона и страны. Особенно важно сохранить и преумножить производство высококачественного семенного и продовольственного зерна пшеницы, ржи, зернобобовых и крупяных культур. В хозяйствах, которые не могут производить сильную и ценную пшеницу, целесообразно увеличить посевы ржи и овса. Это менее прихотливые культуры, не так сильно снижающие урожайность и качество продукции при отсутствии удобрений и средств защиты посевов.

Производство сильного и ценного зерна нужно сосредоточить в финансово дееспособных хозяйствах.

Среди яровых хлебов при производстве товарного зерна целесообразно увеличить посевы яровой твердой и мягкой пшеницы, уменьшив площадь кормового ячменя. Причем для внутрихозяйственных нужд лучше использовать смешанные посевы кормовых сортов ячменя с горохом (высевая по 50-55% каждого компонента от нормы высева их в чистом виде). Горохово-ячменная смесь обеспечивает высокую урожайность и белковость даже без применения азотных удобрений. Товарный ячмень должен быть преимущественно пивоваренным.

Зернобобовые культуры – важный источник полноценного белка и биологического азота. Их необходимо широко использовать, особенно в современных условиях. В структуре посевов они должны занимать не менее 5, а лучше – около 10%. При этом в каждом хозяйстве наряду с горохом необходимо возделывать другие культуры – сою, чечевицу, а также чину, нут, белый люпин, фасоль и др., что уменьшит напряженность посевных и уборочных работ, увеличит устойчивость урожаев.

Соя – важнейшая из зернобобовых (и масличных) культур. В Воронежской области, например, она дает урожаи семян от 12-15 до 20-25 ц/га, обеспечивает самый высокий сбор полноценного белка (до 6-8 ц/га). Она очень технологична, площадь ее посева, например, в Воронежской области к 2005 г. желательно довести до 100 тыс. га.

Крупяные культуры (просо и гречиха) обычно малоурожайны. Поэтому их площадь обычно небольшая. Целесообразно расширить производство диетического овса, хлопья из крупы которого пользуются большим спросом у населения.

Посевы подсолнечника, увеличиваясь, почти достигли предельно допустимой площади. Площадь посевов сахарной свеклы (высокозатратной и низкорентабельной культуры) целесообразно уменьшить до 5% пашни.

В группе кормовых культур, занимающей 25% пашни, ведущая роль должна быть отведена многолетним бобовым травам за счет уменьшения площади посева высокозатратной, малобелковой силосной кукурузы. Альтернативу кукурузному силосу составят сенаж и сено бобовых и бобово-злаковых трав (в том числе галего-кострецовая смесь). Для производства силоса целесообразно внедрить менее энерго- и ресурсозатратные культуры: сахарное сорго, силосный подсолнечник в смеси с кормовым горохом и многолетние силосные культуры (сильфия пронзеннолистная, горец Вейриха и др.). Для этого необходимо организовать и профинансировать изучение агротехнологий новых одно- и многолетних силосных культур, позволяющих обеспечить малозатратное производство высококачественного силоса.

Многолетние бобовые травы (люцерна, эспарцет, галега, клевер и др.) и их смеси со злаковыми компонентами (кострец, житняк) должны занять не менее 15% пашни. В связи с этим в каждом хозяйстве необходимо организовать производство собственных семян многолетних трав, которые в большом количестве понадобятся как для залужения склоновых земель, так и в полевых севооборотах (выводные поля, занятые пары, сеяные пастбища).

Производство продукции растениеводства должно быть адаптивным не только к агрометеорологическим условиям, экономическому состоянию хозяйства, но и к переменчивой конъюнктуре рынка.

Каким же может быть экологический механизм (рабочая методика) установления структуры посевных площадей?

1. Прежде всего, следует иметь в виду, что структура посевных площадей (набор сельскохозяйственных культур) представляет собой структурную часть агросреды. Другими словами, она является компонентом определенной агроэкосистемы с соответствующими пищевым, водным и тепловым режимами, которыми можно и нужно управлять. При этом заметим, что набор сельхозкультур как составная часть агроэкосистемы обязательно взаимодействует с другими смежными компонентами среды, в частности, с луговыми и лесными угодьями. И далее: в составе отправного начала следует иметь в виду и то обстоятельство, что при установлении структуры посевных площадей решается задача инфраструктуры ландшафта, то есть удельный вес средостабилизирующих и дестабилизирующих компонентов агроэкосистемы. А это значит, что одновременно должна быть определена оптимальная доля пахотных земель в экосистеме.

2. Из сказанного выше вытекает, что структура посевных площадей должна решаться не в целом по всему хозяйству (колхозу, сельхозартели и т.д.), а в разрезе отдельных относительно обособленных территориальных комплексов, т.е. ландшафтных экосистем - водосборов, где относительно автономно в органической взаимосвязи функционируют пищевой, водный и тепловой режимы, т.е. "свой" круговорот вещества и энергии.

3. Итак, работа по определению структуры посевных площадей должна начинаться с установления на территории хозяйства ландшафтных экосистем – агроландшафтов, т.е. балочно-полевых водосборов с совокупностью компонентов, способных к некоторой саморегуляции. В ЦЧЗ нами определено 6 типов агроландшафтов (ст. 83.). Типы агроландшафтов, представляющие собой относительно самостоятельные экосистемы, различаются по природным условиям: рельефу, микроклимату и т.д.

Составляется ландшафтная карта (чертеж), где показываются границы типов ландшафтов (по линиям водоразделов). Площади таких ландшафтов (ландшафтных экосистем) бывают весьма различные – от 100 до 1000 га, что в ЦЧЗ зависит главным образом от рельефа.

4. После того как готова ландшафтная карта, составляется картограмма земель по эрозионной опасности. Методика составления картограммы хорошо известна.

5. На основе картограммы земель по эрозионной опасности и почвенной карты составляется картограмма эколого-ландшафтных полос, где формируются полосы-участки с учетом границ классов земель по эрозионной опасности и почвенных разностей с учетом их балла по плодородию. При этом полосы стремятся формировать с параллельными сторонами, поскольку из этих полос в последующем будут формироваться рабочие участки (агрофации) и поля севооборотов, удобных для механизации.

Ландшафтные полосы представляют собой усредненно экологически однородные участки.

6. Последующая работа заключается в проектировании лесных полос, кустарниковых кулис и полевой дорожной сети. Конечно, эти элементы территории проектируются с учетом своих требований. Однако они тесно увязываются с границами ландшафтных полос, о чем сказано выше. Лучшее решение вопроса - это когда лесные полосы и другие элементы территории совмещаются с границами экологически однородных участков, т.е. ландшафтных полос. Но может быть так, что в межполосном пространстве (между лесными полосами) окажется 2-3 ландшафтные полосы. Результатом этой стадии работы является эскизный чертеж с ландшафтными и лесными полосами.

7. После размещения лесных полос и других элементов территории в рамках каждого ландшафтного массива окончательно формируются рабочие участки (агрофации). Поскольку такие участки часто являются экологически однородными, то, следовательно, они отвечают требованиям определенного набора сельскохозяйственных культур. Это обстоятельство является основанием для установления типов хозяйственного использования земель: и по однородности требований культур, и по требованиям производительного использования техники.

8. Далее по типам использования земель, а значит, по группам культур, из которых будут формироваться соответствующие севообороты, определяются суммарные площади пашни. По типам использования пашни подбираются соответствующие виды севооборотов, а также земли, которые выводятся из оборота (залужение, консервация).

Пример. В сельхозартели "Дружба" Кантемировского района по всему хозяйству установлено 4 типа использования пашни:

I тип – севообороты полевые с насыщением их пропашными культурами (в том числе свекла), 35% от общей площади пашни;

II тип – севообороты полевые на склонах с многолетними травами и разными сортами сельскохозяйственных культур с учетом экспозиции склонов, микроклимата и других особенностей, 30%;

III тип – севообороты почвозащитные на смытых почвах, 20%;

IV тип – пашня залуженная и под консервацией, 15%.

9. После того как определены система севооборотов и их площади, можно на их основе вывести структуру посевных площадей как в разрезе ландшафтов, так и по всему хозяйству в целом.

Итак, изложенная методика представляет собой дифференцированный, поландшафтный, а, следовательно, и адаптивный подход к установлению структуры посевных площадей с одновременным определением системы севооборотов, без которых не решается первая задача.

Косвенным критерием оценки структуры посевных площадей является инфраструктура экосистемы в разрезе каждого типа агроландшафта, где сопоставляется совокупность средостабилизирующих и дестабилизирующих компонентов, куда входят и естественные угодья. Это и есть системный, биологический подход к формированию экологически устойчивых агросред.

 

2. Типы использования земель по эколого-хозяйственным признакам

Типы земель устанавливаются по территориальной комплексности пищевого, водного и теплового режимов в земледелии, соответствующих определенному набору сельскохозяйственных культур. При этом каждый тип характеризуется признаками агроландшафтных экосистем по общности:

- однообразия качественного состояния почв;

- рельефа и эрозионной опасности;

- характера и степени увлажнения;

- однообразия температурного режима;

- комплекса мелиоративных мероприятий;

- адаптивного потенциала сельскохозяйственных культур. В разрезе типов использования земель устанавливаются разные по составу культур виды севооборотов, консервация, или постоянное залужение пашни.

В условиях Воронежской области выделяют типы использования пахотных земель: в южных и западных районах со сложным рельефом и проявлением эрозии почв часто три-четыре; в северных и восточных - два, а может быть и один тип, например, в Панинском районе.

Если в хозяйстве имеются земли песчаные, пойменные и т.п., то, естественно, количество типов использования возрастает. При составлении карты земель по типам используются материалы:

- картограмма земель по потенциальной эрозионной опасности;

- экологические требования сельскохозяйственных культур к условиям произрастания;

- дифференцированная пригодность почв и агросреды для сельскохозяйственных культур;

- первичные территориальные единицы агроландшафтов (чертеж агрофаций - рабочих участков).

На основе названных материалов составляется ландшафтная карта. На карте кроме типов использования пашни может показываться и типизация использования других угодий – пастбищ и сенокосов.

Поскольку типы использования земель устанавливаются с большой степенью учета экологических условий территории и хозяйственных требований, то соответственно разрабатывается дифференцированная, адаптивная система севооборотов. Деградированная пашня выводится под постоянное залужение и консервацию с целью восстановления плодородия и режимного использования под культурными неорошаемыми пастбищами. В качестве примера приведем систему севооборотов во второй бригаде сельхозартели "Дружба" Кантемировского района Воронежской области (таблица).

Заметим: в приведенной системе севооборотов предусматривается "придорожный" севооборот на землях, примыкающих к асфальтированной дороге с целью сокращения затрат на транспорт по вывозке урожая сахарной свеклы с полей.

 

 

Свекловичный севооборот на равнинных и приводораздельных землях (придорожный) Площадь пашни – 224.0 га Средний размер поля – 56.0 га	Зернопропашной севооборот на равнинных и приводораздельных землях. Площадь пашни – 530.0 га Средний размер поля – 75.7 га
№ полей	Чередование	№ полей	Чередование
	Пар чистый и сидеральный		Пар сидеральный
	Озимые		Озимая пшеница
	Сахарная свекла½,подсолнечник½		Подсолнечник
	Яровая пшеница '/2,одн. травы + донник ½		Кукуруза на силос и зеленый корм
			Озимая рожь
			Кукуруза на зерно
			Ячмень+донник
Зернопропашной севооборот на склонах с посевом многолетних трав. Площадь пашни – 603.0 га Средний размер поля – 86.0 га	Почвозащитный севооборот на малоплодородных, смытых и крутосклонных землях (почвозащитный). Площадь пашни – 520.0 га Средний размер поля – 104.0 га
№ полей	Чередование	№ полей	Чередование
	Многолетние травы (эспарцет)		Многолетние травы
	Озимая пшеница		Многолетние травы
	Овес		Многолетние травы
	Подсолнечник		Озимая пшеница
	Кукуруза на силос и зеленый корм		Ячмень+многолетние травы
	Озимые
	Ячмень+многолетние травы

 

 

Лекция №10.

Лесогидромелиоративные мероприятия на овражно-балочных землях (лесистость, водоемы)

1. Лесистость территории.

2. Лесные полосы на пахотных землях.

3. Кустарниковые кулисы.

4. Прибалочные и приовражные лесные полосы. Сплошное облесение.

5. Гидротехнические мероприятия в ландшафтных экосистемах.

6. Мозаичность водоемов в агроландшафте.

7. «Сухие» пруды.

8. Плотины-перемычки (дамбы-перемычки).

 

1. Лесистость территории

С позиций экологических концепций систем земледелия и конструирования новых агроландшафтов должно быть пересмотрено современное лесоразведение (В.И. Кирюшин, 1996, Е.С. Павловский, 1992 и др.). В отличие от утилитарного подхода к полезащитному лесоразведению в основном с точки зрения защиты агроценозов от неблагоприятных природных факторов агроландшафтная ориентация предполагает создание устойчивой агроэкологической обстановки: повышение обводненности территории за счет сохранения поверхностного стока и усиления внутрипочвенного, снижение интенсивности эрозионных процессов, ослабление силы ветра, равномерное снегозадержание, повышение относительной влажности воздуха, резервации для птиц, зверей, энтомофагов, создание благоприятных условий для сельскохозяйственных животных (зеленые зонты), озеленение производственных и социально-бытовых объектов, облесение водоемов. И еще: будучи каркасом полевого ландшафта, лесные насаждения на полях определяют направление движения рабочих агрегатов, согласующегося с контурами природных факторов; расположение полосных посевов сельскохозяйственных культур по горизонталям. Таким образом, лесная часть в агроландшафтах является ведущей составляющей саморегулирующихся экосистем. При этом заметим, что экспедиция В.В. Докучаева ориентировала на занятие лесонасаждениями около 15-18% площади земель. Эта рекомендация ученого до сих пор недостаточно осознана.

 

2. Лесные полосы на пахотных землях

На пашне крутизной до 1,5^о проектируется система преимущественно прямолинейных полезащитных лесных полос. На пахотных склонах круче 1,5^о проектируют стокорегулирующие лесные полосы. Следует иметь в виду, что лесные полосы, как правило, во-первых – являются направляющими линиями обработки; во-вторых – они по возможности совмещаются с границами агрофаций (рабочих участков). Поэтому лесные полосы и агрофации проектируются в тесной увязке, совместно, по направлению горизонталей с допустимыми отклонениями от них.

Прежние публикации по расстояниям между лесными полосами нуждаются в совершенствовании. В этом отношении для условий Черноземья и Северо-западной зоны Ростовской области, заслуживают внимания исследования ученых ДЗНИИСХ. Как показали их исследования на всех элементах рельефа вблизи лесных полос (< 5Н) урожайность ряда с.х. культур была на 17-23% меньше, чем на расстоянии 5-10Н от лесной полосы. Наиболее высокая урожайность была на расстоянии 5-10Н. На расстоянии 15-25Н от лесной полосы урожайность снижается (на 18,2%) и практически такой же остается на расстоянии > 25Н. Таким образом, если принять во внимание реальную высоту деревьев (Н) в лесных полосах 10-12 м, то их защитное влияние распространяется на расстояние на 250-300 м. Следовательно, прежние рекомендации, ориентирующие на расстояния между лесными полосами до 500-600 м, устарели (В.П. Волков, Е.В. Полуэктов, М.А. Балахонский. Земледелие на Среднем Дону. 2004, С. 168-170). О необходимости пересмотра инструкций по лесным полосам много сообщалось в научных и других публикациях ученых в последнее десятилетие.

С приведенными выше данными согласуются более ранние материалы ВНИАЛМИ, которые отвечают современным экологическим требованиям.

 

Расстояния между водорегулирующими лесными полосами на склонах прямой формы, м (временные рекомендации по созданию водорегулирующих лесных полос с контурным размещением на склоновых землях. Москва, 1983 г.)

Почвы	Крутизна склона, град.
до 2	от 2 до 3	от 3 до 4	от 4 до 5
Серые лесные
Оподзоленные и выщелоченные черноземы
Черноземы обыкновенные
Черноземы южные
Каштановые
Светло-каштановые

 

3. Кустарниковые кулисы

Имеются научные данные, свидетельствующие о том, что в выборе между высокоствольными древесными и кустарниковыми насаждениями на склонах предпочтение нередко следует отдавать кустарникам.

Дело в том, что для остановки размывов и наносов наиболее важна плотность решетки мелких ветвей у земли. Поэтому кустарниковые кулисы с посадкой кустарниковой растительности по горизонталям на полях, а также сплошные насаждения, должны более широко применяться. Кроме того, кустарники обладают повышенной маскировочной способностью для животного мира – диких животных, птиц, полезных насекомых.

В кустарниковые насаждения вводятся обильно цветущие, плодоносящие, сильно кустящиеся и стелющиеся породы. Они способствуют биоразнообразию и активизации природных популяций энтомофагов, почвенных мезофиллов и орнитофауны, способствуют восстановлению плодородия почв.

4. Прибалочные и приовражные лесные полосы. Сплошное облесение

Следует пользоваться рекомендациями, разработанными научно-исследовательскими и проектными институтами ВНИАЛМИ, ВНИИЛМ и др., а также использовать «Руководство по лесовосстановлению и лесоразведению в лесостепной, степной, сухостепной и полупустынной зонах Европейской части Российской Федерации. М.: Федеральная служба лесного хозяйства России, 1994».

Здесь напомним лишь об одной особенности, которая недостаточно используется на практике. Чтобы создать лесистость территории до 15-18% (по В.В. Докучаеву) нередко могут быть случаи, когда все балочно-овражные земли будут отводиться под лес. И на это следует идти. Стремление сохранять эродированные низкопродуктивные пастбища в балках для выпаса скота – анахронизм. Характерная ситуация представлена на рисунке «Пастбища становятся полупустынями».

В современной практике почвозащитного лесоразведения незаслуженно мало уделяется внимания сукцессии (самооблесению) на деградированных землях и оврагах. Опыт в Воронежской области свидетельствует о перспективности этого способа экологизации земли. Для ускорения восстановления травянистой и лесной растительности (сукцессии) и снижения интенсивности эрозионных процессов около оврагов и на балочных землях создаются участки прибалочных лесных полос (где их нет) и лесные куртины – семенники: клен американский, терн и др. Это необходимое условие для развития сукцессии, для обсеменения разрушенных земель, где использование техники для посадки невозможно.

 

5. Гидротехнические мероприятия в ландшафтных экосистемах

Регулирование водного режима в агроландшафтах и проектирование соответствующих гидротехнических сооружений – большая ветвь научных сельскохозяйственных мелиораций, описанных в многочисленных источниках: Проектирование сооружений ведется в соответствии с «Указаниями по изысканиям и проектированию облесения и закрепления оврагов и балок», Союзгипролесхоз, М. 1981г., «Временными методическими рекомендациями по разработке рабочих проектов комплекса противоэрозионных мероприятий на овражно-балочных системах», Роскомзем, М. 1989 г. Гидрологические расчеты производятся в соответствии с ВСН-04-77 «Инструкция по определению расчетных гидрологических характеристик при проектировании противоэрозионных мероприятий на Европейской части СССР», Л. 1979г. и СНиП 2.01.14-83 «Определение расчетных гидрологических характеристик». Топографические работы для строительства сооружений производятся в соответствии со СНиП II-02-96 «Инженерные изыскания для строительства» и «Условными знаками для топографических планов масштабов 1: 2000 и 1: 1000», М. 1989.

Гидротехнические сооружения являются компонентом эколого-ландшафтной системы земледелия. В зависимости от целевого назначения сооружения подразделяются на водозадерживающие (валы, дамбы-перемычки, пруды), водонаправляющие (водоотводящие валы и канавы, распылители стока, водосбросные сооружения). Здесь обратим внимание лишь на некоторые зональные, эколого-ландшафтные элементы из опыта экспериментальной работы Воронежского агроуниверситета.

 

6. Мозаичность водоемов в агроландшафте

Для балочно-полевого водосбора (таксонометрической единицы ландшафта – ландшафтной экосистемы) приближенно оптимальным можно считать регулирование прудами до 15-20% среднемноголетнего объема стока весеннего половодья. Количество прудов и их размещение по территории определяется конкретными морфологическими характеристиками гидрографической сети.

Для земледелия в ландшафте лучше иметь несколько мелких водоемов, чем один большой пруд. Такой подход в большей мере способствует улучшению микроклимата всей территории, повышению роли водоемов в борьбе с эрозией; сокращается расстояние от водных источников до хозяйственных потребителей, создаются более благоприятные условия для повсеместного расселения диких животных, птиц и др. Малые пруды (прудки) чаще создаются в верхних звеньях первичной гидрографической сети.

 

7. «Сухие» пруды

В южных районах Центрального Черноземья многие овражно-балочные системы сложены легкофильтрующими грунтами, овраги прорезают верхние водоупоры и поэтому вода в водоемах не держится в течение всего года, а фильтруется в водоносные горизонты. Пруды становятся сухими. Основные функции таких прудов – это перераспределение стока (перевод поверхностного стока в подземный), пополнение запасов подземных вод, увеличение меженного стока рек. Строительство таких фильтрующих (сухих) водоемов целесообразно.

 

8. Плотины-перемычки (дамбы-перемычки)

Гидротехнические сооружения против оврагов разнообразны. Опыт строительства их в базовых сельскохозяйственных предприятиях Воронежской области показал высокую экологическую эффективность плотин-перемычек (дамб-перемычек) по сравнению с традиционными земляными валами (рис. 24, 25). Разница в затратах невелика, поэтому их следует шире применять (В. Адерихин, О. Семенов).

 

 

Лекция №11.