Все современное общество, обеспокоенно двумя очень важными проблемами, от которых зависит ее будущее. Это проблемы ускоренной деградации почвенных ресурсов и изменение климата. Прогнозы в этом смысле вызывают не только беспокойство. Во многих странах это выражается в острой нехватке продуктов питания и в быстром росте бедности. По данным Г.В.Добровольского в начале века в мире голодало более 2 млрд. человек.
В контексте выше названных проблем хочется отметить, что прогноз изменений климата основан преимущественно на косвенных сведениях, поэтому страдает несовершенством, а часто — и противоречивостью. Касательно почвенных ресурсов сведения основаны на непосредственном учете состояния почв, поэтому являются более точными. В ряде ранее опубликованных работах на страницах журналах «ЛА» нами отмечалось, что Республика Молдова затронута всеми этими процессами. При этом их эффекты становятся все более ощутимыми.
Свидетельством этого являются:
— случаи гибели посевов и потери урожаев, отмеченные периодично в засушливые годы (2003, 2007, 2012 , 2015);
— падение производительности сельскохозяйственного производства (в 2003 году средние урожаи озимых зерновых составили менее 5ц\га, существенно сократились урожаи в 2007 и 2012 годах);
— нарастающая проблема снижения доходов в сельской местности и рост бедности.
В нашем регионе эти эффекты стали отмечаться еще в восьмидесятых годах прошлого столетия. Именно в это время началась нынешняя засушливая климатическая (вероятнее всего 70-ти летняя) фаза. Вопреки этому, до сих пор нет четкой действующей программы технологического решения проблемы. Вместе с тем, уже после катастрофической засухи 1992 в республику стали поступать средства из различных международных программ на смягчение негативных эффектов природно-климатических бедствий. Но в лучшем случае эти программы заканчивались (и заканчиваются теперь) формальными отчетами об освоении средств, что называется — для зарубежной публики. В решение проблемы изменения климата и деградации почв необходимо исходить из того, что они взаимосвязаны. В системе климат-почва первая составляющая является неуправляемой. Исходя из этого, изменения климата невозможно отменить или же избежать их. Вместе с тем, их можно мониторить и хозяйствовать земли (именно хозяйствовать) с учетом возможных эффектов. При этом эффекты деградации почвы можно свести до минимума.
Эти две составные части одной проблемы следует свести в одно технологическое решение, известное под название адаптивно-ландшафтная система земледелия. Развитие концепции этой системы земледелия сопряжено с разработкой мер, направленных на почвозащитное использование сельскохозяйственных земель, в Молдове известно с середины прошлого столетия. В восьмидесятые годы исследования в этой области были интегрированы в зональные системы земледелия, а в девяностые годы они получили дальнейшую разработку и были дифференцированы применительно к конкретным условиям ландшафта.
Адаптивно-ландшафтная система земледелия (АЛЗС) – это система использования земель определенной агроэкологической группы. Она ориентирована на производство продукции экологически и экономически обусловленного количества и качества в соответствии с рыночными потребностями, природными и производственными ресурсами. При этом такая система земледелия обеспечивает устойчивость ландшафта и воспроизводство почвенного плодородия.
Термин «ландшафтная система» означает, что она разрабатывается применительно к конкретной категории агроландшафта. При этом звенья системы земледелия формируются с учетом природного потенциала ландшафта и спо собностью культурных растений использовать соответствующий потенциал с минимально возможным негативным эффектом для почвы. Наряду с этим концепция АЛЗС предполагает адаптированность к условиям ландшафта и системы обработки почв. В этом смысле типы почвообработки и набор сельхозкультур должны быть дифференцированы в соответствии с элементарными ареалами агроландшафта (т.е. элементами мезорельефа, ограниченными элементарными почвенными структурами). А организация территории должна осуществляться с учетом структуры ландшафта и условий его функционирования.
Адаптивно-ландшафтная система земледелия предполагает учет шести групп факторов:
— общественные (рыночные) потребности;
— агроэкологические требования культур и их средообразующее влияние;
— агроэкологические параметры земель (природно-ресурсный потенциал);
— производственно-ресурсный потенциал, уровни интенсификаций;
— хозяйственные уклады, социальная инфраструктура;
— качество продукции и среды обитания, экологические ограничения.
Термин «адаптивная система» означает приспособленность земледелия ко всему комплексу обозначенных условий. Игнорирование этого требования приводит к разочарованию и возращению к старым агротехнологиям. Именно такой этап, увы, переживает сейчас наше сельское хозяйство.
В последние 10-15 лет в республике начато внедрение технологий которые известны как ресурсосберегающие основанные на минимализации работ. Одновременно с этим на рынке РМ появилась и успешно продается соответствующая техника. В ряде хозяйств достигнуты даже определенные успехи. Но большинство хозяйствующих субъектов смотрят скептически на эти новшества, а некоторые – уже успели разочароваться в них. На наш взгляд эти связано с тем, что большинство сельхозпроизводителей восприняло альтернативные системы земледелия лишь как простую замену вспашки поверхностным рыхлением или же прямым посевом без обработки.
Но в условиях, когда почвы затронуты как минимум двумя-тремя серьезными процессами деградации, эффект от простой замены вспашки может быть отрицательным.
Вопреки многочисленным утверждениям мы еще раз заявляем, что обработки почвы (вспашка, поверхностное или глубокое рыхление) не способствуют образованию ее структуры. Они лишь измельчают почву с формированием псевдоагрегатов или же способствуют (при проведении работ при влажности, соответствующей физической спелости) ее распаду на имеющиеся в почве структурные агрегаты. В связи с этим эффект рыхления является кратковременным и способствует в лучшем случае повышению водопроницаемости и воздухопроницаемости. В то же время, обработки способствуют излишнему измельчению пахотного слоя. Плотность сложения этого слоя в большинстве случаев составляет менее 1 г\см³. В связи с этим порозность аэрации здесь составляет до 45- 46% (более 70% от общей порозности). В этих условиях из пахотного слоя влага интенсивно расходуется на физическое испарение.
Во влажном состоянии этот слой представляет слабооструктуренную пластичную и липкую массу. В сухом состоянии он превращается в слабоструктурную консолидированную массу. Таким образом, в течение всего вегетационного периода в верхнем слое пахотных черноземов преобладают неблагоприятные для развития сельскохозяйственных культур условия. К тому же он подстилается слабоструктурным подпахотным горизонтом, где физические свойства и режимы почв крайне неблагоприятные для развития сельскохозяйственных культур.
Не способствуют структурообразованию и нынешний набор сельскохозяйственных культур. Наши исследования показали, что даже в условиях зерновых севооборотов в почвах устанавливается тенденция ухудшения структурно-агрегатного состояния почв. Наибольшая же интенсивность деструктуризации почв устанавливается под пропашными культурами и сахарной свеклой. Улучшению структуры способствуют лишь многолетние травы, в первую очередь эспарцет и люцерна. Минеральные удобрения обуславливают дезагрегацию почвы.
Исходя из всего, сказанного обращаем внимание, что внедрение адаптивно-ландшафтных систем земледелия предполагает системный подход, принимающий во внимание способ почвообработки, структуру культур и их ротацию, систему фертилизации, защиту растений, контроль сорняков и др. Система должна основываться на заранее подготовленных проектах (технологических картах) перехода к АЛСЗ с учетом особенностей ландшафта.
Из множества природных факторов, при проектирование АЛСЗ учитываются те, которые связаны с биологическими требованиями растений, а также те, которые определяют ландшафтные связи и, соответственно, устойчивость агроландшафтов. Чем выше уровень интенсификации, земледелия, тем большее количество агроэкологических факторов необходимо учитывать. Проектирование АЛСЗ основывается на системе агроэкологической оценки земель, которая включает следующие позиции: ландшафтно-экологический анализ территории, агроэкологическую оценку почв, агроэкологическую типизацию и классификацию земель. Чтобы спроектировать АЛСЗ, обязательно должны проводиться почвенно-ландшафтные исследования. Необходимо идентифицировать агроэкологическую группу и виды земель, по которые предстоит разработать технологические карты — для каждого агроландшафта в отдельности. Особое место при проектировании АЛСЗ отводится физическим свойствам почвы и связанным с ними водным, воздушные и тепловым режимам т.к. они являются определяющими условиями почвенного плодородия. При оценке роли физических свойств в адаптивно-ландшафтном земледелии необходимо учитывать следующие показатели: мощность агрогенного слоя и нижеследующих горизонтов, гранулометрический состав, агрегатный состав, содержание агрономически ценных агрегатов (10-0,25 мм), водопрочность структуры, плотность сложения (равновесную плотность), общую и дифференциальную порозность, водопроницаемость, влагопроводность, наименьшую влагоемкость, критическую влагу (влажность разрыва капиллярной связи (ВРК), влажность завядания, диапазон активной влаги, интервал критической влаги.
Значение гранулометрического состава обусловливается тем, что он определяет, в значительной мере, все физические, водно-физические и физико-химические свойства, почвы а также ее режимы: водный, воздушный, тепловой, водновоздушный, гидротермический. В этом смысле в нашем регионе наибольшее функционирование почвенной экосистемы обеспечивает тяжелосуглинистый гранулометрический состав (содержание физической глины 45-60%).
Уже в суглинистых почвах (содержание физической глины 30-45%) отмечается некоторые уменьшение водопрочности агрегатов и стабильности порового пространства, сокращение общей и наименьшей влагоемкости, более быстрое наступление уровня критической влаги. Все это делает суглинистые почвы более уязвимыми к воздействию антропогенного фактора, а также к засухе.
Почвы легкоглинистого гранулометрического состава характеризуются благоприятной общей и наименьшей влагоемкостью, стабильностью порового пространства, вместе с тем в них уже отмечается некоторое сокращение степени подвижности и доступности почвенной влаги. В связи с чем, здесь почвенная засуха отмечается даже в условиях, когда в почве присутствуют относительно хорошие запасы влаги. В контексте отмеченных особенностей различные культуры предпочитают различные по гранулометрическому составу почвы (табл. 1). Относительное содержание агрегатов агрономически ценного размера варьирует от 70-85% для тяжелосуглинистых почв. Уменьшение содержания агрегатов размером 10 – 0,25 мм при сухом просеивании до 50-60% и ниже для среднесуглинистых почв и до 40-50% для легкосуглинистых резко ухудшает способность крошения почв при обработке, сокращает их устойчивость к водной и ветровой эрозии, увеличивает уязвимость к уплотнению сельскохозяйственной техникой. И в целом снижает плодородие. В этом же направление сокращается наимень шая влагоемкость и, соответственно, степень обеспеченности влагой и увеличивается уязвимость почв к засухе. Чем легче гранулометрический состав, тем меньше объем влагопроводящей порозности, и увеличивается объем порозности аэрации. Содержание глыбистой фракции (>10 мм при сухом просеивании) не должно превышать 20-30%. Повышение содержания этой фракции до 30-40% и более 40% свидетельствует о деградации физического состояния почв, снижения их плодородия и необходимости мер по улучшению структурного состояния почв. Оптимальное содержание водопрочных агрегатов крупнее 0,25 мм для пахотных черноземов составляет 50- 70%. Снижение содержания водопрочных агрегатов в этих почвах соответственно до 20, 30 и 40% говорит о деградации физического состояния почв, уменьшения их плодородия и необходимости в разработке соответствующих мер.
Оптимальное значение равновесной плотности основных типов пахотных средне – и тяжелосуглинистых чер ноземов варьирует в интервале 1,0 – 1,3 г\см³ (1,1 – 1,3 г\см³) и 1,30 – 1,40 г\см³ — для легкосуглинистых. В то же время различные культуры предъявляют различные требования к плотности сложения (табл.2). Повышение равновесной плотности до 1,35 – 1,40 г\см³ для средне – и тяжелосуглинистых и до 1,45 – 1,50 г\см³ для легкосуглинистых почв свидетельствует об их уплотнении. Увеличение плотности выше оптимальной на 0,01 г\см³ приводит к снижению урожая на 0,6 ц\га. Оптимальное значение впитывания влаги за 1-й час наблюдения составляет 1,5-2,0 мм\мин для черноземов глинистно-иллювиальных тяжелосуглинистых и 2,0-2,5 мм\ мин для черноземов типичных среднегумусных, типичных слабогумусных и карбонатных тяжелосуглинистых. Оптимальные значения установившейся скорости фильтрации для вышеназванных групп почв составляют соответственно 0,5-1,0 и 1,0-1,5 мм\мин.
При проектировании АЛСЗ важное значение имеют данные о поровом пространстве. В этом смысле отмечаем, что наилучшие условия в почвах создаются при наличии 55-65% пор. При наличие в почвах 50-55 создаются лишь удовлетворительные условия. Корни, мельчайшие корешки и волоски не могут проникать в почву, если поры между частицами или агрегатами будут иметь диаметр <0,01мм, а бактерии – в скважины не мельче 0,003 мм. Корни лучше растут при диаметре пор от 0,25 до 0,05 мм. С агрономической точки зрения важно, чтобы при высоком содержании воды в почве, воздуха было не менее 20-25% от общей пористости. Плотное сложение часто создает антогонизм между водой и воздухом. В плотной влажной почве нет воздуха, и развитие корневой системы затруднено. В сухой плотной почве воздух есть и часто в достаточном количестве, но при недостатке воды корни также растут плохо.
От общего объема и диаметра пор зависит коэффициент водопроницаемости. При порозности равной 30% и диаметре пор <0,01мм, коэффициент водопроницаемости приближается к нулю. Уже в мигроагрегированных почвах с пористостью более 50% и с порами 0,01-0,05 мм коэффициент водопроницаемости заметно увеличивается. Наиболее благоприятное физическое состояние складывается в почве основу, которой составляют агрегаты величиной 0,25-3 мм, а количество фрагментов <0,25мм, не превышает 15%.
Это позволяет заключить, что основным объективом адаптивно-ландшафтных систем земледелия является восстановление агрегатного состава черноземов.