Главной задачей применяемой в настоящее время системы земледелия является не получение максимального количества продукции (приоритетная роль), а забота о почвах, в частности, мониторизация их состояния и борьба с деградацией, отодвинутые на последний план. Внедряющиеся в последнее время альтернативные системы земледелия ориентированы главным образом на экономию энергетических ресурсов и снижение затрат на другие виды работ. При этом сама концепция ресурсосберегающих технологий основана на значительном увеличении затрат на средства для защиты растений. К тому же они внедряются без учета исходного состояния почв. Удобрения применяются без учета имеющихся в почвах запасов доступных питательных элементов. Система фертилизации основана главным образом на внесении азотных удобрений, без учета нитрификационной способности.
По нашим расчетам, на современном этапе природно-антропогенной эволюции черноземы нашего региона могут усваивать лишь около 30% вносимого удобрениями азота. Около 20-30% теряются на левагацию и испарение. Оставшиеся 40-50% расходуются на денитрификацию. При этом в связи с низкими и крайне низкими запасами биоэнергетических ресурсов на осуществление этого процесса микроорганизмы используют почвенный гумус. Установлено, что при внесении в почвы 90 кг/га действующего вещества азота ежегодно для осуществления денитрификации минерализуются 450-500 кг гумуса. Запахивание растительных остатков делается без учета того, что на каждую тонну растительных остатков нужно вносить 10 кг/га азота действующее вещество. В его отсутствие микроорганизмы используют в качестве источника азота почвенный гумус. Вновь образованные количества гумуса в лучшем случае компенсируют потери. В большинстве же случаев они ниже потерь, поэтому в почвах сохраняются дефицитарный режим гумусовых веществ. Высокие количества средств защиты растений сказываются отрицательно на почвенной биоте. Имеющиеся исследования показывают, что, вопреки декларативным утверждениям, биологические процессы, протекающие в почвах, не обеспечивают целенаправленный тренд расширенного воспроизводства почвенного плодородия и черноземного почвообразования. Вследствие этого в почвах сохраняется неблагоприятное физическое состояние. На западе с отмеченными явлениями столкнулись раньше. Свидетельством тому является то, что там уже начали применять различные биопрепараты, предназначенные для интенсификации процессов деструкции растительных остатков.
Эти препараты стали быстро распространяться и на нашем рынке без тестирования или хотя бы почвенно-функционального обоснования. Все сказанное позволяет заключить, что технологии и системы земледелия, интенсифицируемые за счет насыщения ресурсами, независимо от их названия, не имеют определенной почвозащитной направленности. В то же время они обеспечивают относительно хорошую продуктивность сельскохозяйственных культур ценой огромных потерь почвенного плодородия вследствие дегумификации, эрозии, дефляции, деструктуризации, уплотнения и др.В результате проведенного анализа агроресурсного потенциала республики установлено следующее: — пахотный фонд Республики Молдова представлен в основном черноземами, которые имеют высокий потенциал плодородия, однако высокая антропогенная нагрузка на почвы, недостаточное поступление органических веществ и существенное снижение роли процесса образования и накопления гумуса не обеспечивают сбалансированных процессов функционирования почвенной экосистемы, в связи с чем потенциал черноземов недоиспользуется и не восстанавливается; — агроэкологическое состояние почв не соответствует требованиям с/х культур, происходит разрушение и истощение функционального потенциала почвенной экосистемы и агроландшафтов; — низкие и очень низкие биоэнергетические ресурсы пахотных черноземов и низкая биологическая активность почв обусловливают сниженную интенсивность процессов мобилизации природного потенциала черноземов. В то же время физическая деградация почв
и низкая биологическая активность почв снижают эффективность минеральных удобрений; — высокие антропогенные нагрузки на агроэкосистемы привели к нарушению экологических нормативов основных их элементов, что делает сельское хозяйство неэффективным, энергозатратным и неконкурентноспособным в условиях рыночной экономики.
Для преодоления негативных тенденций, которые сложились в эволюции почв, необходим поиск путей, решающих проблемы рационализации землепользования, для формирования устойчивых, экологически сбалансированных агроландшафтов. Это может быть достигнуто лишь в условиях применения таких технологий, которые были бы основаны на законах, процессах и механизмах функционирования природных биогеоценозов. Таким требованиям отвечают адаптивно-ландшафтно-мелиоративные системы земледелия. Адаптивно-ландшафтно-мелиоративная система земледелия определяется как система использования земли, ориентированная на производство продукции экономи-
чески и экологически обусловленного качества и количества в соответствии с общественными потребностями, природными и производственными ресурсами, обеспечивающая устойчивость агроландшафта и расширенное воспроизводство почвенного плодородия. Методологической основой разработки адаптивно-ландшафтно-мелиоративных систем земледелия служит системный подход в сопоставлении требований растений и их адаптивных возможностей с фактическим состоянием агроландшафта и перспектив регулирования его свойств.Научной основой разработки адаптивно-ландшафтно-мелиоративных систем земледелия является учение о сельскохозяйственной типологии земель, плодородии
почв, структуре почвенного покрова, ландшафтные закономерности (Teaci, 1980; Кирюшин, 1997) .
Основные принципы разработки системы адаптивно-ландшафтномелиоративного земледелия следующие:- системный подход, предполагающий создание агроэкосистем разного уровня организации, которые имеют множество типов и уровней связи как в пределах одной системы, так и между системами разных типов; — адаптированность систем земледелия к природно-э- кологическим и экологическим условиям (адаптация культур и сортов к конкретным условиям произрастания, адаптация технологий, адаптивное управление природно-ресурсным потенциалом и т. п.); — устойчивость функционирования агроэкосистем, достигаемая оптимизацией элементов систем земледелия с учетом ресурсного потенциала агроландшафтов; — почвозащитная и природоохранная направленность, обеспечивающая снижение эрозии и дефляции почв до допустимых пределов, предотвращение загрязнения почв и среды биогенными веществами, прекращение деградации почв и получение продукции с добавочной стоимостью; — социально-экономическая целесообразность рационального использования антропогенных ресурсов за счет применения наиболее экономически эффективных мероприятий, приемов и их сочетаний (оптимальная структура посевов, севооборотов, сортов, удобрений, мелиораций и др.). Определяющим моментом агроландшафтного обоснования организации территории землепользования является типизация земель (выделение контуров по однородным агроэкологическим условиям) и определение характера их использования, а также применение технологий, приемов и мероприятий, обеспечивающих нормальное функционирование агроэкосистем. Целью адаптивно-ландшафтно-мелиоративных систем земледелия является создание таких условий, при которых сохранялись бы природные ландшафты, улучшались агроландшафты и восстанавливались деградированные земли. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: — оценка природно-ресурсного потенциала и современного состояния агроландшафтов; — комплексная оценка состояния почвенных ресурсов, составление почвенных картограмм и агроландшафтной карты; — идентификация основных лимитирующих факторов и рисков и определение наиболее приемлемых приемов их поэтапного устойчивого управления во времени; — агроэкологическая типизация земель; бонитировка культур, выбор культур, обоснование и составление севооборотов; — определение оптимального соотношения угодий и видов пашни; — проектирование и осуществление почвозащитной организации землепользования; — адаптивно-ландшафтное обоснование элементов системы земледелия; — проектирование агротехнологий, в том числе культур
технических, влагосберегающих и почволандшафтномелиоративных. Исходной предпосылкой в данном отношении является система агроэкологической оценки сельскохозяйственных культур. (Кирюшин, 1996; Jigău și coaut., 2008).Чтобы выявить агроэкологические ареалы возделывания культур, необходимо отчетливо представлять их требования к агроклиматическим, почвенным, геоморфологическим, литологическим, гидрологическим и другим условиям. При этом наряду с количественными оценками продуктивности не менее важное значение имеет качественная оценка получаемой продукции (содержание сахара, крахмала, белка и т. п.) (Кирюшин, 1996). Задача агроэкологической оценки земли в системе адаптивно-ландшафтного земледелия заключается в том, чтобы идентифицировать агрономически значимые параметры различающихся участков земель (в соответствии с агроэкологическими требованиями сельскохозяйственных культур и агротехнологий), определить ландшафтные связи между ними, особенности энергомассопереноса и ландшафтно-геохимические потоки, в пределах которых возможны антропогенные преобразования. В конечном итоге агроэкологическая оценка земель
определенным образом соотносится с экологической оценкой, социо-экологической и эколого-экономической. Разрабатываемые системы агроэкологической оценки земель включает следующие составляющие: ландшафтно-экологический анализ территорий; агроэкологическую оценку почв, агроэкологическую типизацию и классификацию земель. Оценка земель сообразуется с системой агроэкологических требований сельскохозяйственных культур, которые сопоставляются с агроэкологическими параметрами земель в процессе формирования агроэкологических типов земель.
Ниже проводим наиболее широко методологии агроэкологической оценки почв в целях внедрения адаптивноландшафтных систем земледелия.В настоящее время в различных странах накоплен достаточно большой опыт земельно-оценочных работ. Методически наиболее разработанными и широко используемыми во всех странах мира являются подходы, основанные на методике оценок земель ФАО (Международная организация по сельскому хозяйству и продовольствию),а также агроэкологические подходы, разработанные в России (Кирюшин 1996; Булгаков и соавт., 2008; Сапожков и соавт., 2011).В подходах ФАО в общем виде землепользование определяется как вид человеческой деятельности, которая непосредственно связана с землей, использует ее ресурсы или воздействует на нее. Технически все виды деятельности, проводимые на земле для целей получения продукции или каких-либо услуг (отдых, охрана природы и др.), являются землепользованием. Для более детального описания землепользования применяется термин „тип использования земель”. „Пригодность земель” в данном случае выражается оценкой соответствия свойств земель экологическим требованиям определенного землепользования. Структура классификации пригодности земель ФАО состоит из четырех уровней:
• Порядок – отражает вид пригодности ;
• Класс – указывает степень пригодности;
• Подкласс — перечисляет виды ограничений;
• Единица – приводит различия в возможных направлениях использования.Выделяют следующие порядки пригодности земель:
1. S – земли, постоянное использование которых для выращивания данной культуры дает прибыль, удовлетворяющую вложенным затратам без риска возникновения неблагоприятных экологических последствий.
2. N – земли, свойства которых не позволяют возделывать данную культуру.Выделяют 6 основных классов пригодности земель:
1) S1 – класс высокой пригодности — характеризуется получением урожая, составляющего более 80% от такового, выраженного в оптимальных условиях при отсутствии специальных материальных затрат. Никаких дополнительных вложений не требуется.
2) S2 – класс средней пригодности – характеризуется получением от 40% до 80% от оптимального урожая при отсутствии затрат; необходимы дополнительные вложения, которые в итоге экономически выгодны.
3) S3 – класс ограниченной пригодности — характеризуется получением 20-40% от оптимального урожая при отсутствии затрат; необходимы вложения, которые экономически вы-
годны только в благоприятных условиях.
4) N1 — класс временно непригодных земель – характеризуется получением <20% от оптимального урожая;никакие вложения не могут повысить урожайность культур в данных условиях.
5) N2 — класс постоянно непригодных земель.
6) NR — класс неуместного использования земель. Подкласс пригодности указывает на вид ограничений, которые ограничивают пригодность земель. Например:S2м – умеренно пригодные земли с ограничениями по влажности. S3м — малопригодные земли с ограничениями по влажности и температурному режиму. В России разработана и успешно применяется методология агроэкологической оценки почв, основанная с учетом лимитирующих факторов. В соответствии с характером лимитирующих факторов и набором мероприятий по их преодолению типы земель ранжируются по шести категориям.
I категория. Земли, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур без особых ограничений, за исключением управляемых факторов.
II категория. Земли, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур с ограничениями, которые могут быть преодолены простыми мелиоративными и противоэрозионными мероприятиями.
Они делятся на две группы:
1) с ограничениями, преодолеваемыми простыми агротехническими и мелиоративными мероприятиями (углубление пахотного слоя, замена пашни поверхностных рыхлением и др.);
2) с ограничениями, преодолеваемыми с помощью агротехнических мелиораций и противоэрозионных мероприятий (почвозащитные системы земледелия; глубокое рыхление и др.).III категория. Земли, пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур с ограничениями, которые могут быть преодолены среднезатратными гидротехническими, лесомелиоративными и комплексными мелиорациями. Они делятся на три группы:
1) переувлажненные земли, которые могут быть улучшены простыми дренажными системами;
2) земли, требующие затратных агротехнических и комбинированных мелиораций (мелиоративные обработки фитомелиорации);
3) земли, требующие противоэрозионных, гидротехнических фитомелиоративных и лесомелиоративных мероприятий при контурной организации территории.IV категория. Земли, малопригодные для возделываниясельскохозяйственных культур вследствие неустрани мых ограничений по условиям литологии почвообразующих пород, гидрологии и др. (вертисоли, вертиковые почвы слабо солонцеватые, слабо засоленные почвы, периодически переувлажненные почвы). V категория. Земли, потенциально пригодные для возделывания сельскохозяйственных культур (солонцы, средне- и сильносолонцеватые почвы, средне- и сильнозасоленные почвы; средне- и эродированные почвы).
Эти почвы могут быть использованы в сельскохозяйственных целях лишь после сложных коренных мелиораций. VI категория. Земли, непригодные для возделывания сельскохозяйственных культур из-за неустранимых ограничений (маломощные почвы; почвы с близким залеганием коренных пород, сильноэродированные почвы и др.)очень низких возможностей адаптации. Эти земли следует классифицировать по условиям использования под пастбища, лесные угодья и для других целей. Типы земель определяются по данным агроэкологической характеристики почв (морфологические, физические, химические, физикохимические, агрохимические показатели), почвенным режимам (водный, воздушный, тетовой и др.) и по степени их соответствия требованиям возделывания определенной культуры или группы культур.
Для этого агроэкологические требования культур сопоставляют с ха-рактеристиками агроландшафта (микроклимат, рельеф, грунтовые воды, свойства почв и режимы почв). При соответствии требований культур и ха¬рактеристик агроландшафта его относят к первой категории земель, как не имеющих экологических ограничений, за исключением управляе¬мых факторов. Если агроландшафт не удовлетворяет культуры по каким-то показателям, то его относят к соответствующим последующим категориям. В первую очередь выделяют агроэкологические типы земель для наиболее требовательных к почвенно-экологическим условиям культур (плодовые, овощные, виноградники и др.), затем для севооборотов с наиболее требовательными полевыми культурами (сахарная свекла, картофель и др.), далее по возрастающей устойчивости к лимитирующим факторам для севооборотов с менее требовательными культурами. При этом учитывается уровень интенсификации производства и предусматривается предотвращение процессов деградации агроландшафтов. С учетом имеющегося опыта агроэкологической оценки пахотных земель нами разработана систематизация агроландшафтов нашего региона и разработаны основные принципы внедрения дифференциальных адаптивноландшафтномелиоративных систем земледелия.
БГ- баланс гумуса; Г- содержание гумуса, % СКN — степень компенсации азота, %,; СКP — степень компенсации фосфора, %; СКК — степень компенсации калия, %; Nлг — содержание егкогидролизуемого азота; К — содержание подвижного калия мг/кг почвы; Р2О5 — содержание подвижного фосфора мг/кг почвы; Nа — содержание обменного натрия мг-экв/100г почвы; Са:Мg — отношение между поглощенными катионами кальция и магния; СЛС — содержание легкорастворимых солей, %; АЦА — содержание агрономически ценных агрегатов, %; Пагр — порозность агрегатная, %; Паэр — порозность аэрации, %; ВА — содержание водоустойчивость агрегатов, %; Кстр — коэффициент структурности. Из представленной таблицы видно, что основные лимитирующие факторы (отрицательный баланс гумуса, некомпенсированный баланс азота, фосфора и калия, низкое содержание легкогидролизуемого азота) и неблагоприятное состояние (низкое содержание агрономически ценных агрегатов, высокие показатели плотности сложения и др.) связаны с ускоренным снижением биогенности почв. Главной причиной пониженной биогенности почв является недостаточное поступление в них органических веществ и утраченная в определенной степени способность гумуса стабилизировать функциональное состояние почв в агросистемах. В этом смысле известно, что в естественных экосистемах реализуется закон преобладающей роли гумусообразо-
вательного процесса в целенаправленном развитии всех типогенетических и ассоциированных процессов черноземного почвообразования и расширенного воспроизводства почвенного плодородия. В пахотных черноземах роль процесса гумусообразования существенно уменьшился по ряду причин, описанных в ряде ранее опубликованных работ.Поэтому основной задачей устойчивого управления функционированием почвенной экосистемы является восстановление приоритетной роли в функционировании почвенной экосистемы.
Главным условием обеспечения самовосстановления агроландшафта является самообеспеченность агроэкосистемы возобновляемым органическим веществом c усилением круговорота энергии. Уникальность сельскохозяйственного производства обусловлена тем, что здесь в качестве основного средства, предмета, а зачастую и продукта труда используют живые организмы, рост и развитие которых происходит в строгом соответствии с биологическими законами. Наиболее характерной особенностью культивируемых растений и других биологических компонентов агробиогеоценозов является способность к онтогенетической и филогенетической адаптации, т. е. приспособлению к варьирующим условиям внешней среды за счет модификационной и генотипической изменчивости.Под биологизацией интенсификационных процессов в растениеводстве в широком смысле понимается более эффективное управление адаптивными реакциями основных биотических компонентов агробиоценозов и агроландшафтов с целью обеспечения их высокой продуктивности, экологической устойчивости, ресурсоэнергоэкономичности и рентабельности. За счет замены техногенных факторов интенсификации функционально адекватными биологическими сохраняется единство технологического процесса и переход к низкозатратным технологиям. Важнейшим условием реализации стратегии и систем адаптивной интенсификации растениеводства становится увеличение вклада в продукционный и средоулучшающий процессы всех биологических компонентов агробиогеоценозов (растений, почвенной микрофлоры, орни то- и мезофауны и др.).
Особое место при этом занимает использование механизмов и структур биоценотической саморегуляции с учетом направления и темпов движущео и стабилизирующего естественного отбора, функционирования обратных положительных и отрицательных связей, характера конкуренции, симбиоза, замкнутости циклов биогеохимического круговорота, изменения динамики численности популяций полезной и вредной фауны и флоры и других факторов, которые в конечном счете и определяют экологическое равновесие в экосистемах.Вовлечение биологических факторов в интенсификационный процесс имеет не только экологический, но в большинстве случаев и экономический приоритет. Причем чем хуже почвенно-климатические и погодные условия, чем уязвимее природная среда и ниже пороги предельной антропогенной нагрузки, чем ниже уровень обеспеченности техногенными средствами и дотационности хозяйств, тем важнее роль биологизации и экологизации продукционного и средоулучшающего процессов. За их счет удается уменьшить зависимость агроэкосистем от нерегулируемых факторов внешней среды (морозов, заморозков, засух, суховеев и др.). В целом факторы биологизации, которые уже в настоящее время могут широко применяться в растениеводстве, весьма многочисленны: селекция растений на сочетание высокой потенциальной продуктивности и устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам; введение в культуру новых видов растений, в т. ч. фитомелиорантов;размещение культивируемых видов в наиболее благоприятных для их возделывания почвенноклиматических и погодных условиях; конструирование высокопродуктивных и экологически устойчивых агроэкосистем и агроландшафтов; использование биологических методов и средств защиты растений (энтомофагов, акарифагов, микробных и вирусных препаратов, растительных инсектицидов, реппелентных растений и др.), а также повышение почвенного плодородия и улучшение питания растений (биологическая фиксация атмосферного азота бобовыми растениями,сидераты и т. д.).В этом контексте под биологизацией следует понимать интенсификацию и максимальное использование биологических факторов в системах земледелия. Биологические системы земледелия — это высшая форма биологизации, которая предусматривает решение вопросов удовлетворения растений в факторах жизни за счет биологических факторов.
Исследования в период 2011-2017 г. в S.A. AXEDUM SRL показали, что внедрение всего комплекса приемов, приведенных в таблице 3, в течение короткого периода (6 лет) обеспечило образование однородного агрогенного слоя, обеспечивающего почвенно-функциональную связь с нижезалегающими генетическими горизонтами.Мониторизация гумусного состояния почв указывает на установление в почвах целенаправленного прогрессивного развития процесса образования и накопления гумуса.Это обеспечивает улучшение почвенной структуры и улучшение физических почвенно-функциональных режимов. В то же самое время обобщение накопленного опыта применения занятого пара и промежуточных культур и в других сельхозпредприятиях республики показывает, что, в зависимости от конкретных хозяйственных и природных условий, могут применяться те или иные факторы биологизации земледелия. Выбор конкретных направлений расширения использования фитомассы на биологизацию связан с почвенно-климатическими условиями, которые на территории республики довольно разнообразны.