ОРГАНИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ЭКОЛОГО-ЛАНДШАФТНОЙ ОСНОВЕ

Современное земледелие переходит на новый этап развития – разработку и внедрение устойчивых адаптивно-ландшафтных систем. Они являются логическим продолжением зональных систем земледелия.

Научно-обоснованное ведение земледелия требует большого объема знаний в области организации и управления системами земледелия и технологическими процессами, основанными на балансе экологии и экономики, и предусматривающие при этом сохранение природного агроэкологического потенциала и рост валовых сборов сельхозпродукции. Для устойчивого ведения земледелия и воспроизводства агроресурсов (влага, элементы питания, органическое вещество, физические свойства почвы) необходимо формировать экологически сбалансированные агроландшафты и более глубоко адаптировать к ним технологические процессы.

Эффективность организации землепользования любой территории необходимо оценивать через ее соответствие природно-ресурсному потенциалу земель. В идеальном случае (при полном соответствии) природно-ресурсный потенциал земель используется максимально полно, отсутствует необходимость дополнительных вложений на поддержание устойчивости ландшафтов, вероятность возникновения нежелательных экологических последствий стремится к нулю. Как правило, подобное состояние системы землепользования редко достигается из-за специфики социально-экономических условий. Реальная система землепользования любого региона во многом предопределяется конъюнктурой рынка. Чем дальше система землепользования от полного соответствия природно-ресурсному потенциалу земель, тем больше вложений она требует на борьбу с неоптимальностью свойств земель, на преодоление рисков деградации почв и земель, на повышении их продуктивности. Следовательно, чтобы быть максимально экологически безопасной и экономически эффективной система землепользования должна стремиться к соответствию реальному природно-ресурсному потенциалу земель, который при этом должен более полно использоваться.

Наиболее актуальным вопросом при создании оптимизированных и устойчивых землепользований является определение оптимального соотношения сельскохозяйственных угодий применительно к той или иной территории, которое формирует условия для ведения эффективного земледелия и воспроизводства природно-ресурсного потенциала земли. Задача по оптимизации сельскохозяйственных угодий столь трудная, что не имеет пока конкретного и достаточно обоснованного решения. В таблице 2.1 показано современное соотношение сельскохозяйственных угодий в некоторых субъектах РФ. Как правило, в развитых странах распахивается не более 50-55% территории регионов, пригодных для земледелия. Остальная территория занята кормовыми угодьями, лесами, населенными пунктами, дорогами и т. д. При этом сохраняется экологически допустимый баланс между угодьями.

Для сравнения, в Красноярском крае распаханность сельскохозяйственных угодий в ряде районов лесостепной и степной зон достигла 70-80%, в подтаежной – 40-50%. Такое состояние в лесостепи оценивается как критическое, а в подтайге – относительно благополучное.

Таблица 2.1 – Современное соотношение сельскохозяйственных

угодий в некоторых регионах РФ

При решении вопроса об оптимальном соотношении сельскохозяйственных угодий за основу необходимо принимать положение о разумном сочетании экологических, демографических и аграрно-экономических целей. Нормальным (оптимальным) является такое соотношение между количеством людей и структурой угодий, при котором население полностью обеспечивается продуктами аграрной сферы, произведенными на собственной земле. Всякое другое отношение оценивается как ненормальное, так как требует регулирования. С течением времени необходимо корректировать соотношение угодий в связи с изменением народонаселения, новыми технологиями, новыми продуктами питания и их соответствием современным медицинским нормам потребления на душу населения, а также в связи с изменением рыночных отношений.

Для определения оптимального соотношения угодий применим следующий подход, который предусматривает:

– анализ определенного временного интервала, включающий историческую составляющую, настоящее и будущее (предложено использовать период в 100 лет);

– учет прогнозных расчетов демографов по тенденциям изменения количества населения России, Сибирского региона, края, области, района, конкретного хозяйства в XXI веке;

– оценку целесообразности отнесения изучаемой территории к тому или иному виду угодий: а) исторически; б) фактически; в) прогноза на ближайшую перспективу; г) прогноза на отдаленную перспективу;

– дифференцированную оценку природных факторов (учитывается геоморфология, геология, растительность, климат, почвы) и агроландшафтное районирование территории;

– учет различных почвенно-климатических условий на рост, развитие и количество урожая основных сельскохозяйственных культур на различных по размерам территориях;

– определение допустимого лимита распаханности (оптимальной для конкретных условий с учетом демографической ситуации и соотношению экологически стабильных экосистем (лес, луг, сенокос, пастбище) и экологически нестабильных экосистем (пашня));

– определение соотношения между лесом, лугом, пашней с учетом прогнозируемого количества населения, медицинских норм потребления продуктов питания и рыночных потребностей.

Для оценки влияния состава угодий на экологическую стабильность территории, с повышенным сельскохозяйственным освоением, интенсивным использованием угодий или подвергшейся мелиоративным, культуртехническим работам, рекультивации, необходимо определять коэффициент экологической стабильности (Кэк.ст.).

ΣК_1iР_i

Кэк.ст. = ——— xКр,

ΣР_i

где: К_1i – коэффициент экологической стабильности угодья i-го вида (застроенная территория и дороги - 0,00; пашня - 0,14; лесополосы - 0,38; сады - 0,43; огороды - 0,50; сенокосы - 0,62; пастбища - 0,68; водоемы - 0,79; болота естественного происхождения - 0,79; леса естественного происхождения - 1,00; многолетние насаждения - 0,40; торфоразработки и нарушенные земли - 0,10; прочие земли - 0,20); Р_i – площадь угодья i-го вида; Кр – коэффициент морфологической стабильности рельефа (Кр = 1,0 для стабильных территорий и Кр = 0,7 для нестабильных территорий).

В том случае, если полученное значение Кэк.ст. < 0,33, то территория экологически нестабильна, при Кэк.ст. = 0,33…0,66 территория переходит в градацию средней стабильности, а при Кэк.ст. > 0,66 – считается экологически стабильной.

В целом по России Кэк.ст. = 0,68, то есть территория экологически стабильна. Однако главные земледельческие районы страны относятся к экологически неблагоприятным (ЦЧО - Кэк.ст. = 0,30, Поволжье - Кэк.ст. = 0,25, Северный Кавказ - Кэк.ст. = 0,31) и требуют землеустроительных мероприятий и оптимизации ландшафтов. Красноярский край в целом считается экологически стабильным регионом. Вместе с тем, коэффициент экологической стабильности для основной части конкретных землепользований лежит в пределах от 0,4 до 0,5, т. е. они имеют среднюю стабильность.

Обобщая имеющиеся на настоящее время научные наработки для лесостепной зоны Красноярского края в пределах административных районов рекомендуется иметь:

- на равнинах 55-60% пашни, 9-10% леса, в том числе 3-4% под лесополосами, под сенокосами, пастбищами, залежами около 30%;

- на пересеченной местности (при склонах длиной 400-600 м и крутизне до 5-7⁰) 50% пашни, в том числе 20-25% под многолетними травами, 11-12% леса, в том числе 5-6% под лесополосами, около 40% под сенокосами, пастбищами, залежами;

- для таежной зоны доля пашни на равнинах и на пересеченной местности уменьшается соответственно на 5%;

-для степной зоны целесообразно иметь 45% пашни, 5% защитных лесных насаждений и 50% естественных кормовых угодий. Несоблюдение указанного соотношения угодий в агроландшафтах приведет к образованию неустойчивых землепользований и развитию деградации почв и земель.

Важнейшей характеристикой устойчивости агроландшафтов является лесистость пахотных угодий. Научные проработки последних десятилетий определили, что для устойчивого природопользования удельный вес защитных лесных насаждений должен быть в сухой степи не менее 7%, в степи 5 и в лесостепи 4%. С увеличением сухости климата защищаемые лесными полосами площади полей должны уменьшаться, что достигается сокращением расстояния между основными лесополосами. Площадь между полосами в их контуре в сухой степи должна быть в пределах 25 га, в степи 33 и в лесостепи 40 га.

Следующим важным моментом оптимизации агроландшафтов является определение размеров хозяйств, полей, рабочих участков.

Вполне очевидно, что земля, материальные ресурсы, рабочая сила – должны находиться в определенном соотношении и быть сбалансироваными. Размеры хозяйств в большой мере зависят от специализации.

Крупное сельскохозяйственное предприятие с экономических позиций при прочих равных условиях всегда выгоднее мелкого хозяйства. В настоящее время это положение признается и отечественными, и зарубежными учеными-экономистами. Гораздо рентабельнее вести хозяйство на одной или нескольких тысячах гектаров, нежели на 10, 50, 100 или даже 300-500 гектарах. Причина эффективности кроется в том, что основное средство производства в сельском хозяйстве – земля. Она требует в крупном по площади предприятии существенно меньше затрат на единицу производимой продукции, нежели в мелком. Это особенно справедливо для зернопроизводящих хозяйств, которые в Красноярском крае преобладают. В мелкотоварном фермерском хозяйстве невозможно эффективно использовать мощную технику и крупные помещения. Мелкое предприятие зачастую не располагает средствами на расширенное воспроизводство, наконец, оно не устойчиво к экономическим кризисам, так как неспособно в силу узкой специализации переориентировать свое производство.

Что касается участков и полей, то в этом случае необходимо учитывать следующие рекомендации:

– участки площадью 1-3 га не пригодны для использования под пропашные культуры, а возделывание на них зерновых связано с большими дополнительными затратами труда;

– затруднено использование техники на участках площадью 3-5 га;

– технологически целесообразными считаются участки размером от 15-20 до 50 га, максимум 80-85 га;

– важный технологический показатель – длина гона. При длине гона менее 150 м использование современной техники затруднено. Длина гона 150-200 м приемлема для выращивания зерновых культур, многолетних и однолетних трав, но малопригодна для механизированного возделывания пропашных культур, для которых длина гона должны быть более 300 м;

– минимальный радиус контурных границ технологических участков должен составлять 50-70 метров. При меньшем радиусе возникают трудности в обработке участков, остаются огрехи и недопаханные клинья.

При создании рабочих участков и полей необходимо учитывать мезорельеф местности. Интенсивная эрозия развивается, как правило, на склонах более 2-3⁰. Считается, что при уклоне 1-2⁰ эрозия не проявляется, а склоны различной крутизны необходимо использовать дифференцированно:

- при уклоне 2-3⁰ – необходимо ограничение доли пропашных культур;

- при уклоне 3-5⁰ – необходимо исключить возделывание пропашных культур;

- при уклоне 5-7⁰ вводят почвозащитные севообороты;

- при уклоне более 7⁰ применяют сенокосно-пастбищное использование земель;

- склоны более 7⁰ выводятся из пашни.

Необходимо также учитывать степень эрозионной опасности склонов: прямой – 1,00; выпуклый – 1,25-1,50; вогнутый – 0,50-0,75. Данные коэффициенты необходимо учитывать при размещении групп сельскохозяйственных культур.

При отсутствии стока осадков, смыва и дефляции почвы посевы целесообразно дифференцировать относительно сторон света. В лесостепи наилучшим считается направление посевов с северо-запада на юго-восток. При направлении с запада на восток урожайность зерновых снижается.

В условиях усиления континентальности климата необходимо учитывать расположение склонов относительно сторон света. Применительно к Красноярскому краю наилучшие условия для возделывания зерновых культур складываются на землях плато, южных и восточных склонах, а в засушливых условияхи в ложбинах. Возделывание яровой пшеницы на почвах северных и западных склонов, а при влажных условиях и на почвах ложбин, приводит к снижению продуктивности культуры на 15-21%. При засушливых погодных условиях влияние мезорельефа на продуктивность зерновых культур проявляется сильнее, чем при избытке влаги. Разработаны коэффициенты, отражающие продуктивность земель в зависимости от их местоположения в мезорельефе (табл. 2.2).

Таблица 2.2 – Коэффициенты продуктивности земель в зависимости от условий мезорельефа (крутизна склонов 4-6⁰)

Эффективность использования минеральных удобрений меняется в зависимости от экспозиции склонов. Отзывчивость растений на минеральные удобрения, как правило, выше на северных склонах в связи с более высокой их влагообеспеченностью.

Рельеф также влияет на технологические и посевные качества зерна пшеницы. При влажных погодных условиях на почве разных элементов мезорельефа формируется зерно, отличающееся по содержанию клейковины на один класс качества. Наиболее качественное зерно образуется на почве склона южной экспозиции. В условиях склонов северной экспозиции получаются семена с пониженной на 19-23% всхожестью.

В последние годы для анализа и оптимизации использования земельных ресурсов все более широко используются данные компьютерного моделирования и, в частности, технологии географических информационных систем (ГИС), которые позволяют на современном техническом уровне анализировать одновременно большое количество факторов, оказывающих влияние на специфику землепользования, причем все факторы анализируются с учетом их пространственного варьирования.

Стратегия анализа природно-ресурсного потенциала земель для отдельного хозяйства представлена в виде схемы на рисунке 2.1. Согласно данному подходу, исследования должны начинаться с создания базы данных земельных ресурсов, то есть земельной географической информационной системы (ЗГИС). ЗГИС должна содержать как пространственную, так и атрибутивную информацию о земельных ресурсах хозяйства, необходимую и достаточную для анализа природно-ресурсного потенциала земель. Основными компонентами базы данных ЗГИС являются цифровая модель рельефа (ЦМР), почвенная карта, карты микроклимата, земельных угодий, транспортных путей, гидрографической сети, населенных пунктов, изображения территории на аэрофотоснимках.

После создания ЗГИС, первым этапом анализа является почвенно-экологическое функциональное зонирование территории (ПЭЗ). Целью ПЭЗ является наложение ограничений на использование земель в зависимости от фактического состояния экологического функционального потенциала почв.

В рамках теории почвенно-экологического зонирования анализ экологического функционального потенциала почв реализуется в разделении их на следующие группы:

1. с неизмененными общебиосферными и ландшафтосберегающими функциями;

2. с измененными общебиосферными функциями и с отсутствием ландшафтосберегающих функций;

3. с измененными ландшафтосберегающими функциями;

4. с нарушенными общебиосферными и ландшафтосберегающими функциями.

Рисунок 2.1 – Схема создания земельной географической

информационной системы

В соответствии с этим выделяются следующие основные функциональные зоны.

1. Зона использования земель в режиме сохранения. Режим сохранения предполагается для регионов, почвенный покров которых несет основную функциональную нагрузку в поддержании исторически сложившихся круговоротов веществ и энергии в биосфере. Следует отметить, что режим сохранения это не "консервация" тех или иных территорий, а особая форма эксплуатации почв, направленная главным образом, на сохранение экологического функционального потенциала почв. К данной зоне отнесены почвы с неизмененными общебиосферными и ландшафтосберегающими функциями.

2. Зона экономически целесообразного использования земель. К этой зоне относятся территории, почвенный покров которых состоит из почв второй группы. Землепользование на данной территории должно быть организовано лишь с учетом анализа пригодности почв под желаемые, экономически допустимые и экологически разумные виды использования.

3. Зона экологически адаптивного использования земель объединяет почвы третьей группы (с измененными ландшафтосберегающими функциями). При организации землепользования в пределах данной зоны также необходим учет пригодности почв под конкретные виды использования, но при этом должен учитываться и факт экологической важности почв для ландшафта в целом. Это выражается в наличии определенных дополнительных ограничений на использование земель. Некоторые виды использования земель являются запрещенными для данной зоны в связи с тем, что подобное землепользование может привести к нарушению ландшафтосберегающих функций почв и, соответственно, к неконтролируемым изменениям иных компонентов ландшафта.

4. Зона использования земель в режиме восстановления. Данная зона включает почвы четвертой группы, которые обладали общебиосферными и ландшафтосберегающими функциями, но в результате нерационального использования они были нарушены, либо утрачены. Землепользование на данной территории должно быть организованно таким образом, чтобы придать почвам тренд к восстановлению их экологических функций.

Дальнейший анализ пригодности земель под угодья и оценка деградационных рисков строятся с учетом результатов ПЭЗ. Проводится отбор свойств земель (климатических, почвенных, рельефных), которые в принципе могут лимитировать конкретный тип землепользования, или же предопределять возможность активизации деградационных процессов. На основе этой информации создается алгоритм анализа пригодности или деградационного риска. Полученные карты пригодности и оценки рисков используются для геоинформационного моделирования размещения угодий в пределах хозяйства. Выделяются несколько основных моделей.

«Оптимальная» модель. В рамках модели делается попытка выделить земельные участки, которые можно считать оптимальными для того или иного типа угодий или для возделывания какой-либо из анализируемых культур. К подобным участкам относятся земли, охарактеризованные самым высоким классом пригодности и минимальными экологическими рисками. Эти земли можно рассматривать как наилучшие. По данным анализа дополнительно получают сведения об общем уровне оптимальности территории для сельскохозяйственной деятельности.

Модель «наилучшего типа использования земель». В рамках второй модели строится карта размещения угодий и посевов, которая основана на принципах поиска наиболее экологически безопасного и наименее затратного сценария системы землепользования. В результате моделирования получаются данные о наилучшем (хотя может быть и не оптимальном) использовании земель. В отличие от первой модели, при подобном моделировании структуры землепользования во многих случаях потребуются дополнительные вложения на поддержание устойчивости ландшафтов, на преодоление воздействия лимитирующих факторов и некоторых экологических рисков.

«Экологически безопасная» модель базируется на принципе “максимальная экологическая безопасность – максимальная пригодность”. То есть, модель отражает такое размещение угодий и посевов, при котором достигается максимальная экологическая безопасность.

«Максимально продуктивная» модель. В рамках четвертой модели реализован принцип “максимальная пригодность (продуктивность) – минимальный экологический риск”. Следовательно, приоритет в этом варианте отдается достижению максимальной продуктивности, и лишь затем, при равенстве ее, оценивается экологическая безопасность.

Далее, в рамках конкретной модели, для земель, используемых в качестве пахотных угодий, осуществляется анализ потенциальной урожайности основных сельскохозяйственных культур. С этой целью используется метод математического моделирования роста культур, сопряженный с технологиями ГИС.

В качестве примера приводятся модели урожайности яровой пшеницы по пару по природным зонам.

Открытая лесостепь: Y= -0,0028 X₁²+0,9497 X₁-48,8506; закрытая лесостепь: Y= -0,0029X₁²+0,9515 X₁-47,4798; подтайга: Y= 0,0016 X₁²-0,8766 X₁-138,6910, где: Y-урожайность яровой пшеницы, X₁ - весенние запасы продуктивной влаги метрового слоя почвы; X₂ - ГТК за вегетацию.

На основе моделирования делается обобщающее заключение о размещении сельскохозяйственных культур.

Организация территории на эколого-ландшафтной основе позволяет определить ресурсный потенциал земель, интенсивность ведения земледелия, осуществлять правильный подбор культур (в т.ч. специализацию) с учетом их почвозащитного действия, конъюнктуры рынка и потребности хозяйства в определенных видах продукции растениеводства.