Агроландшафтное земледелие: проблемы и перспективы развития

В последние годы широко используется термин «агроландшафтное земледелие». Его появление связано с возросшим уровнем экологического самосознания органического единства человека с природной средой и характером его хозяйственной деятельности. Прообразом, первым этапом агроландшафтного (экологического) земледелия является контурно-мелиоративное (почвоводоохранное) земледелие, успешно разрабатываемое в нашей стране под руководством акад. А.Н.Каштанова. Суть его состоит не только в том, чтобы использовать в земледелии новейшие достижения рационального природопользования, но и в том, чтобы выработать конкретные методические подходы к формированию экологически устойчивых сельскохозяйственных ландшафтов, максимально учитывающих местные природные условия и характер производства.

Процессы формирования и функционирования естественных и искусственных ландшафтов происходили и происходят по соответствующим законам (и закономерностям) развития природы, человека и общества. Это качественно новое понимание земледелия как активной отрасли природопользования обязывает каждого человека и прежде всего земледельца понять и глубоко осознать всю сложную гамму различных изменений и превращений в природе, вызванных его вмешательством в естественный ход процессов и событий, предвидеть их, уметь прогнозировать их на ближайшую и отдаленную перспективу и своевременно направлять их в желаемое русло, избегая различного рода отрицательные экологические и экономические последствия. Для этого нужно в совершенстве владеть научными основами агроландшафтного земледелия как самой активной отрасли природопользования.

К сожалению, в научной, специальной и особенно в учебной литературе этот вопрос не получил своего полного логического освещения. Все еще продолжается наработка материала, из которого впоследствии может выкристаллизоваться стройная научная основа природопользования и агроландшафтного земледелия. Настоящее изложение материала ставит своей целью систематизацию отдельных научных сведений с учетом перспектив развития по этому непростому, но жизненно важному вопросу.

Научные основы агроландшафтного земледелия представлены (рис. 1, 2) в рамках обобщенной системы природопользования [3, 4]. Системное мировоззрение о сельском хозяйстве как о функционировании сложной биоэкономической системы «человек – производство – природные ресурсы» с ее важнейшим продуцирующим блоком «почва – растение – внешняя среда» представляет несущий опорный каркас, в который самой природой вплетены общие законы и частные закономерности природопользования и агроландшафтного земледелия [1, 2]. Поэтому сущность научных основ агроландшафтного земледелия будут формировать соответствующие законы и закономерности.

1. Закон единства материального мира в земледелии, как и в других областях знаний и деятельности человека, выступает в качестве всеобщего закона. Он позволяет глубже понять взаимосвязи органического и неорганического, живого и неживого, земного и космического взаимодействия между всеми компонентами природной среды, сущность малого биологического и большого геологического круговорота веществ как единой системы. Из него вытекает так называемый закон физико-химического единства живого вещества (В.И. Вернадского), суть которого заключается в том, что все живое вещество Земли физико-химически едино, и что любые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов, оказывают вредное влияние на другие организмы.

2. Закон непрерывного обмена (и превращения) вещества и энергии в системе продуцирующего блока «почва – растение – внешняя среда» со­ставляет внутреннюю сущность развития и формирования плодородия. Плодородие – понятие гипотетическое. В естественных условиях – это сложный процесс взаимодействия между растением, почвой и внешней средой. На основе действия этого закона в природе поддерживается экологическое равновесие. Он лежит в основе формирования природных комплексов и агроландшафтов, синтеза и разложения органического вещества. Здесь же следует назвать и ряд других законов.

Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернадского) подчеркивает, что миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере осуществляется при непосредственном участии живого вещества или же в среде, связанной с жизнедеятельностью организмов.

Закон однонаправленности потока энергии указывает, что энергия, получаемая сообществом (экосистемой) и усваиваемая продуцентами (автотрофами) рассеивается или вместе с их биомассой необратимо передается консументам (гетеротрофам), а затем редуцентам (грибы, бактерии) с падением потока на каждом уровне и расходом энергии на дыхание.

Закон максимизации энергии понимается так, что в соперничестве с другими системами выживает и сохраняется та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом [6].

3. Закон экологического соответствия меж­ду обществом, производством и природной средой его развития или, что то же самое, между человеком, производством и природными ресурсами. Из него следует, что антропогенная (техногенная) нагрузка на природные ресурсы не должна превышать уровней, за пределами которых происходят необратимые процессы, приводящие к отрицательным экологическим и экономическим последствиям. С ним связаны размещение производительных сил, производственных центров, специализация и кон­центрация производства, его характер и масштабы в согласии с природными условиями. Нарушение принципов этого закона ведет к сни­жению устойчивости и производительности биоэкономической системы «человек – про­изводство – природные ресурсы», всего сель­скохозяйственного производства.

С этим общим законом самым тесным образом связан закон соответствия между уровнем развития производительных сил и природно-ресурсным потенциалом, согласно которому развитие производительных сил происходит относительно постепенно до момента резкого истощения природно-ресурсного потенциала, приводящего к экологическому кризису и разрешающего через революционные изменения производительных сил.

Закон падения природно-ресурсного потенциала означает, что в рамках одной общественно-экономической формации (способа производства) и одного типа технологий природные ресурсы делаются все менее доступными и требуют увеличения затрат труда и энергии на их использование, извлечение и транспортировку.

Перекликается с ним и закон снижения энергетической эффективности природопользования, утверждающий, что со временем на получение единицы продукции затраты энергии возрастают. С начала нашего века в развитых странах мира количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции, возросло к настоящему времени в 8-10 раз, а на единицу промышленной продукции - в 10-12 раз [6].

Поясняет и дополняет сложные процессы взаимодействия между человеком, производством и природными ресурсами закон ограниченности природных ресурсов, указывающий, что все природные ресурсы (и условия) Земли предельны и конечны, поскольку планета представляет собой ограниченное целое. Из него следует, что неисчерпаемых и возобновимых используемых природных ресурсов и почв не существует, а рациональное их использование в согласии с законами природы позволяет поддерживать экологическое равновесие в течение длительного времени без отрицательных (кризисных) последствий.

4. Закон внутреннего динамического равновесия свидетельствует, что вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные изменения, сохраняя общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем в их соподчиненности [6].

Из него следует, что любое изменение среды приводит к развитию природных цепных реакций, направленных на нейтрализацию произведенного изменения или на формирование новых природных систем, образование которых при значительных изменениях среды может принять необратимый характер.

Названные законы являются основополагающими в познании сущности функционирования природных систем, ресурсов и природопользования в целом. Научные основы агроландшафтного земледелия как отрасли практической деятельности человека, основанной на использовании земельных ресурсов и его важнейшего продуцирующего блока «почва – растение – внешняя среда», характеризуются и некоторыми другими особенностями, сформулированными в виде соответствующих законов.

5. Закон автотрофности зеленых растений (Гунар, 1967) гласит, что все зеленые растения, используя энергию солнечного света, поглощая из воздуха углекислый газ, а из почвы воду и минеральные соединения, синтезируют все необходимые вещества в количествах, обеспечивающих их полное развитие. Этот закон подчеркивает факторы реализации биологического потенциала растений и необходимость его использования при формировании фитоценозов и устойчивых агроландшафтов.

6. Закон незаменимости и равнозначимости факторов (условий) жизни указывает на то, что в продуцирующем блоке «почва – растение – внешняя среда» все факторы жизни растений равнозначимы и ни один из них не может быть заменен другим. Отсюда следует, что за счет одного или двух даже очень важных факторов (отдельного приема, способа и т.д.) нельзя получить высокий и полноценный урожай.

Смысл закона очевиден, но на практике он часто игнорируется, в результате чего снижается плодородие. Например, увлечение минеральными удобрениями и недооценка органических, использование тяжелых агрегатов на увлажненных почвах, а также после снеготаяния или выпадения дождей ведут к агрофизической и биологической деградации почв, ухудшению их водного, воздушного, теплового и пищевого режимов для большинства сельскохозяйственных растений.

7. Закон минимума, оптимума и максимума говорит о том, что развитие растений и уровень урожайности выращиваемых культур определяются факторами, находящимися по отношению к данному растению или группе их в недостатке (минимуме), избытке (максимуме) или в относительно благоприятных (оптимальных) значениях. Из него следует, что наибольший качественный урожай растений может быть получен при оптимальном значении и соотношении фактора внешней среды; при его возрастании или уменьшении урожай снижается.

Закон минимума (по Ю.Либиху) в современной его трактовке понимается так, что выносливость организма определяется самым слабым фактором его внешних потребностей; дальнейшее его снижение ведет к гибели организма и разрушению экосистемы.

Закон оптимума – как наиболее эффективная жизнедеятельность организма и функционирование экосистемы в определенных пространственно-временных и вещественно-энергетических пределах. Ниже и выше (закон максимума) этих пределов (зона выносливости) их эффективность снижается, а при критических значениях происходят необратимые процессы, гибель организма и разрушение экосистемы.

8. Закон совокупного (совместного) действия факторов жизни растений (по В.Р.Вильямсу) подчеркивает, что наибольшая эффективность всякого фактора осуществляется при полной обеспеченности растений всеми другими факторами. Из него следует, что для получения высокого и качественного урожая необходимо регулировать (оптимизировать) всю совокупность факторов жизни растений и условий внешней среды.

По Э.Митчерлиху, А.Тинеману, Б.Бауле он может быть сформулирован так, что величина урожая зависит не от отдельного лимитирующего фактора, а от всей совокупности факторов одновременно. Удельный вес (влияние) отдельного фактора в совокупности с другими различен. По коэффициенту действия каждого из них могут осуществляться различного рода прогнозы по определению урожайности выращиваемых культур, продуктивности севооборота и агроландшафта в целом.

9. Закон адекватности генотипа растений условиям жизнедеятельности утверждает, что биологический потенциал растения максимально реализуется в условиях внешней среды, соответствующих внутренним потребностям растения, заложенных в его генотипе. По Реймерсу – это правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма [6]. Из него следует, что сельскохозяйственные культуры рационально выращивать в условиях, к которым они генетически и экологически наиболее приспособлены; создавать такие сорта и гибриды, которые в наибольшей мере соответствовали бы условиям их возделывания. Этот закон позволяет определять условия форми­рования экологически устойчивого агроландшафта и всего земледелия. С ним связаны определение специализации про­изводства, структуры посевных площадей, организации территории (землеустройства), проектирование севооборотов и мелиора­тивных приемов с учетом особенностей всего природного комплекса данной терри­тории (местности).

Основу этого закона составляют: биогенетический закон Э.Геккеля и Ф.Мюллера, подчеркивающего, что организм в своем развитии повторяет историческое развитие своего вида; закон гомологических рядов наследственной изменчивости Н.И.Вавилова, устанавливающего, что генетически близкие виды и ряды, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости, обусловленной соответствующим порядком гомологичных генов в хромосомах; системогенетический и системопериодический законы, подчеркивающие соответственно биогенетический закон применительно к природным системам и периодичности структурного построения и функционирования природных систем в зависимости от действия обобщенного системообразующего фактора: заряд атомного ядра в периодическом законе химических элементов, структура генов в хромосомах в законе гомологических рядов наследственной изменчивости, физико-географические пояса и ландшафтные зоны в периодическом законе географической зональности.

10. Закон разнообразия и устойчивости естественных фитогеоценозов свидетельствует о том, что чем разнообразнее и богаче флористический состав фитогеоценозов, тем они более устой­чивы к внешним неблагоприятным воздей­ствиям. Естественные фитоценозы – это по­стоянно развивающиеся и самосовершенству­ющиеся сложные биологические системы, адаптированные к определенным условиям их произрастания.

Применительно к агрофитоценозам из него следует, что в пределах конкрет­ной территории (землепользования) устойчи­вость фитоценозов и агроландшафта обу­словлена их многообразием. С расширением набора выращиваемых культур, типов и видов севооборотов, травосмесей, учитывающих конкретные местные условия внешней среды, снижаются неблагоприятные воздействия, возрастает устойчивость агроландшаф­та и стабильность производства.

Основу устойчивости составляют закон необходимого разнообразия, согласно которому любая система не может сформироваться из абсолютно одинаковых элементов, и закон генетического разнообразия, определяющий, что все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности. Из этих законов вытекает закон неравномерности развития систем, поскольку это один из способов увеличения разнообразия, а также закон (правило) полноты составляющих системы и правило оптимальной компонентной дополнительности [6].

11. Закон плодосмена определяет принци­пы разработки севооборотов и систем земле­делия, формирования фитогеоценозов и агроландшафтов с учетом природных и экономических условий. Он утверждает, что пери­одическая смена и направленное чередование выращиваемых культур в полях севооборота обеспечивают наибольшую реализацию био­логического потенциала растений и почвен­но-климатических ресурсов, повышают плодородие и устойчивость земледелия. Проектирование, внедрение и освоение научно обоснованных севооборотов с учетом местных зональных и микрозональных условий, специализации хозяйства и организации территории пахотных земель повышают урожайность на 20-25 %, снижают энерго- и трудозатраты, создают надежную основу рационального природопользования.

Закон плодосмена является примером реального воплощения на практике законов адекватности генотипа растений условиям жизнедеятельности, разнообразия и устойчивости фитогеоценозов.

12. Закон баланса (равновесия) биогенных веществ. В земледелии он не совсем кор­ректно именуется по Ю.Либиху как «закон возврата». Закон ориенти­рует аграрников на необходимость поддер­жания и восстановления равновесия и баланса биоген­ных веществ в центральном продуцирующем блоке «почва – растение – внешняя среда», оказавшихся в пределах (минимуме или максимуме), ниже или выше которых снижа­ется урожай, нарушается устойчивость и ста­бильность функционирования агроландшаф­та.

Каждому этапу развития производитель­ных сил общества соответствует различная интенсивность кру­говорота и отчуждения биогенных веществ, которые, снижая плодородие, указывают на необходимость поддержания их уравновешенного баланса. По существу он является частной интерпретацией наиболее общего закона внутреннего динамического равновесия. Он перекликается с законами минимума, оптимума и максимума, однако носит более системный и конкретный характер примени­тельно к малому биологическому и большому геологическому круговороту веществ в при­роде, указывает на обеспечение условий синхронного совершенствования всех составных звеньев систем земледелия, а не только «возврата» недостающих веществ.

13. Законы возрастающего и убывающего плодородия имеют место в функционировании сложной биоэкономической системы «чело­век – производство – природные ресурсы» и в ее важнейшем продуцирующем блоке «почва – растение – внешняя среда».

В условиях естественной саморазвиваю­щейся экологической системы, а также при устранении лимитирующего воздействия од­них факторов и оптимизации других, действу­ет закон возрастающего плодородия и расши­ренного воспроизводства. Агротехнические и агромелиоративные приемы, химизация и механизация наряду с другими прогрессивными приемами земледелия ведут к увеличению урожайности выращиваемых культур. При этом резко возрастает количество затраченной энергии в соответствии с законом снижения энергетической эффективности природопользования.

Различного рода ограничивающие факторы, стихийные бедствия, связанные с хозяйственной деятельностью человека, нарушения законов природы и земледелия, их осознан­ное или неосознанное игнорирование, чрезмерные техногенные нагрузки на продуциру­ющий блок неизбежно ведут к разрыву многочисленных нитей экологического равновесия, к снижению плодородия и устойчивости агроландшафта, к отрицательным экологическим и экономическим послед­ствиям. Этот закон также подчеркивает действенность закона минимума по Ю.Либиху, закона толерантности (выносливости) по В.Шелфорду и закона убывающей отдачи (А.Тюрго – Т.Мальтус).

Самым важным фактором падения плодородия является отчуждение с полей урожая и значительной части наземной растительной массы, выключение их из малого биологического круговорота веществ, нарушение закона внутреннего динамического равновесия.

Из этих законов следует также, что уровень плодородия определяется также уровнем развития науки и техники, культурой земле­делия.

14. Закон непрерывного функционирования продуцирующего блока «почва – растение – внешняя среда» указывает, что с возрастанием периода и времени взаимодействия растений с почвами плодородие продуцирующего блока возрастает, а свойства почв приобретают новые ценные качества. И наоборот, чем более длительное время почвы лишены растительности, тем ниже уровень плодородия продуцирующе­го блока, а почвы утрачивают многие ценные качества.

С действием этого закона связано различное отношение к структуре посевных площадей, севооборотам, к чистым и занятым парам в севообороте и их неодинаковом удельном весе.

Он является частным проявлением закона непрерывного обмена (и превращения) вещества и энергии. Однако в основе функционирования сложной биоэкономической системы и ее продуцирующего блока «почва – растение – внешняя среда» как важнейшей составляющей земледелия он выделен нами в качестве соответствующего закона земледелия.

Несложный анализ законов природы и земледельческого природопользования показывает, что в земледелии еще не до конца сформировалось системное мировоззренческое представление об агроландшафтах и условиях их формирования, а недоучет и недооценка основных научных положений неизбежно ведут на практике к огромным издержкам, ошибкам и провалам различного рода социальных программ. Формирование агроландшафтного земледелия должно исходить из самой сущности земледелия как науки (рис. 3) и отрасли производства [3, 4].

Рис. 3. Взаимосвязь системы ведения хозяйства и ее отраслей

с зональными системами земледелия.

На этой схеме система природоохранных (экологических) мероприятий охватывает все составляющие элементы земледелия. И если бы в разработке каждого такого элемента в достаточной мере учитывались экологические аспекты, а последние были реализованы на практике, то проблема агроландшафтного земледелия отпала бы сама по себе. На самом же деле все обстоит значительно сложней. На практике приходится формировать новые агроландшафты в условиях уже сложившихся обстоятельств, сформировавшихся принципов, утвердившегося сознания, «отработанного» механизма хозяйствования на земле. Необходимо прежде всего преодолеть внутренний психологический барьер, чтобы понять насущную необходимость новых подходов к использованию природных ресурсов и земледелию как самой интенсивной отрасли эксплуатации земельных ресурсов.

Суть агроландшафтного земледелия состоит в том, чтобы каждый природно-территориальный комплекс на основе тщательного изучения совокупности взаимосвязанных природных факторов (климата, геоморфологии, растительности, почв и т.д.) был районирован по принципу однородности (интенсивности процессов) и характеру их целевого и наиболее рационального использования. В этом непростом вопросе все еще существует множество трудностей, преимущественно методического характера. В связи с этим и в задачу настоящего сообщения входило не столько решение конкретных вопросов, сколько концентрация внимания ученых и специалистов сельского хозяйства на наиболее общих концептуальных и методических проблемах, чтобы в дальнейшем были выработаны общие положения и научные основы агроландшафтного земледелия. Подобно тому как после пыльных бурь на Ростовской сессии ВАСХНИЛ 1969 г. было провозглашено, что все земледелие должно быть почвозащитным, и в этом направлении имеются существенные достижения, так и по мере роста экологического самосознания и культуры производства должно быть твердо определено, что все земледелие должно быть агроландшафтным, т.е. быть в согласии с законами природы, экологически и экономически устойчивым.

Литература

1. Иванов В.Д. Защита почв от эрозии и повышение их плодородия на основе комплексных мероприятий: Автореф. дисс. … док-ра с.-х. наук / ВСХИ. – Воронеж, 1984. – 42 с.

2. Иванов В.Д. Почвенно-экологические особенности и специфика контурно-мелиоративной организации пахотных земель в условиях пересеченного рельефа местности // Науч. тр. / ВСХИ. – Воронеж, 1986. – С. 168-172.

3. Иванов В.Д. Закон адекватности генотипа растений условиям жизнедеятельности // Земледелие. – 1990. – № 7. – С. 37-38.

4. Иванов В.Д. Основы системного мировоззрения в земледелии // Земледелие. – 1990. – № 12. – С. 25-27.

5. Методические указания по ландшафтным исследованиям для сельскохозяйственных целей / ВАСХНИЛ. – М., 1990. – 58 с.

6. Реймерс Н.Ф. Природопользование: Словарь-справ. – М.: Мысль, 1990. – 637 с.

7. Иванов В.Д. Агроландшафтное земледелие: проблемы и перспективы развития // Повышение продуктивности и использования богарных и орошаемых земель: Сб. науч. работ / Сарат. с.-х. ин-т им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 1991. - С. 3-15.