CC BY
65
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗЕМЛИ И СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
а
УДК 631.58:911.3:63:005
Методологические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов
Н.П. МАСЮТЕНКО, доктор сельскохозяйственных наук, зам. директора (e-mail: [email protected]) А.В. КУЗНЕЦОВ, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник М.Н. МАСЮТЕНКО, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Г.М. БРЕСКИНА, кандидат сельскохозяйственных наук, старший научный сотрудник Всероссийский научно-исследовательский институт земледелия и защиты почв от эрозии, ул. Карла Маркса, 70б, Курск, 305021, Российская Федерация
Уточнены и представлены общие принципы формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. В основе методологии их формирования при проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия должны быть системный анализ, иерархический, агроэкологический и эколого-ландшафтный подходы. Усовершенствованы основные экологические требования к формированию экологически сбалансированных агроландшафтов, включающие обеспечение их экологического равновесия и устойчивости, воспроизводство и сохранение ресурсного потенциала, воспроизводство и повышение плодородия почвы, соответствие технологической нагрузки экологической емкости агро-ландшафта, нормирование и использование только допустимых антропогенных нагрузок, соблюдение экологических нормативов и др. Разработаны два метода для обеспечения нормирования антропогенных нагрузок при формировании экологически сбалансированных агроландшафтов. Первый из них позволяет оценивать, нормировать и прогнозировать антропогенную ® нагрузку на основе оценки комплексного
0 воздействия вида растительности, сель-¡^ скохозяйственной культуры, севооборота,
01 системы обработки почвы, органических ^ и минеральных удобрений на трансфор-
3 мацию органического вещества почвы (в § баллах). Использование второго метода
4 открывает возможности для нормирования ® и мониторинга антропогенной нагрузки в
5 агроландшафтах (при отсутствии химиче-Ф ского загрязнения) по результатам оценки
её влияния на интегральный индекс экологического состояния почвы (комплексный критерий качества, предложенный авторами). Для разработанных методов представлены шкалы оценки и нормирования антропогенных нагрузок. Показаны результаты апробации разработанных методов. Рассмотрены стратегические и тактические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов.
Ключевые слова: агроландшафт, формирование, методологические аспекты, экологическая сбалансированность, системный анализ, агроэкологический и эколого-ландшафтный подходы, принципы, экологические требования, нормирование антропогенных нагрузок, методы, нормативы, стратегические аспекты.
Для цитирования: Методологические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов / Н.П. Масютенко, А.В. Кузнецов, М.Н. Ма-сютенко, Г.М. Брескина // Земледелие. 2016. №7. С. 5-9.
Возрастающая интенсивность хозяйственного использования природной среды видоизменяет процессы,
характерные для естественного функционирования природных систем. Природные ландшафты обладают саморегулированием и самоорганизацией. Антропогенные ландшафты в определенной степени утрачивают эти свойства. Агроландшафт, в отличие от саморегулирующегося природного ландшафта, функционирует в режиме, заданном человеком; его производительность и устойчивость связаны с поддержанием параметров функционирования, заданных человеком, и определяются качеством управления [1, 2, 3].
В современных условиях при модернизации земледелия и его переводе на адаптивно-ландшафтную основу с высоким уровнем информационно-технологического обеспечения актуально формирование экологически сбалансированных агроландшафтов.
Цель нашей работы - изучить и усовершенствовать методологические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов для рационального и эффективного сельскохозяйственного природопользования, сохранения и воспроизводства плодородия почв.
Методологию (от греч. слова «метод» - понятие, учение) рассматривают как систему принципов и способов организации и построения теоретической и практической деятельности, а также учение об этой системе [4]. Согласно учению о методологии [5],
В основе:
системный анализ, иерархический, агроэкологический и эколого-ландшафтный подходы
Логическая структура: цель, объект, предмет, виды, методы, способы, стратегия, результат
МЕТОДОЛОГИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИ СБАЛАНСИРОВАННЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ
Nl-
ZZ
Характеристики:
принципы, условия, экологические требования и нормативы (нормы)
Временная структура: 1. фазы (проектирования
(модель и план её
реализации)), технологическая (проектирование, реализация системы), рефлексивная (оценка и коррекция)),
2. стадии,
3. этапы.
Рисунок. Схема методологии формирования экологически сбалансированных агроландшафтов.
организовать деятельность означает упорядочить её в целостную систему с четко определенными характеристиками, логической структурой и процессом осуществления - временной структурой. С этих позиций методология формирования экологически сбалансированных агроландшафтов должна включать основу, характеристики деятельности, логическую и временную структуры (см. рисунок).
В основе методологии формировании экологически сбалансированных агроландшафтов, способных противостоять деградации и загрязнению земель и почв, а также обеспечивающих экологическую безопасность питания людей, должны быть системный анализ, иерархический, агроэкологический и эколого-ландшафтный подходы. Системный анализ позволяет выявить структуру агроландшафта и существенные связи его компонентов в пространстве и времени, иерархический подход предусматривает изучение объекта на разных уровнях организации, эколого-ландшафтный - обусловливает общую конструкцию агроландшафта (его скелет), а агроэкологический - предполагает исследование агроэкологических особенностей территории (агроэкологических факторов и режимов по отношению к отдельным видам или группам сельскохозяйственных растений) и выделение агроэкологически однотипных территорий в качестве базиса для конструирования агроценозов.
Мы усовершенствовали общие принципы формирования экологически сбалансированных агроландшаф-тов [6], к ним относятся следующие: системность - агроландшафт представляет собой систему, то есть вещественно-энергетическую совокупность взаимосвязанных составляющих, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство; открытую, гибкую, динамическую с элементами случайности, поэтому формирование агроландшафта необходимо проводить с использованием системного подхода;
комплексность - предметом изучения в рамках предлагаемого исследования служит значительная часть наиболее важных аспектов рассматриваемой проблемы;
зональность - глобальное закономерное изменение физико-географических процессов, компонентов и комплексов (геосистем) от экватора к полюсам;
целостность - определенные изменения на части территории вызывают тот или иной отклик во всех других частях и в системе в целом; адаптивность;
создание экологического каркаса;
установление оптимальной, экологически обоснованной структуры угодий;
воспроизводство и сохранение почвенных ресурсов; экологизация;
природоохранная направленность;
технологическая обоснованность; социально-экономическая эффективность;
целесообразность; адаптивно-ландшафтная система земледелия - средство управления режимами функционирования и основа оптимизации агроландшафтов.
Известно, что экологически сбалансированным считается агроландшафт, обладающий экологическим равновесием и устойчивостью. При рациональном природопользовании его проектирование необходимо осуществлять с соблюдением требований сохранения окружающей среды и экологического равновесия. На основе анализа научной литературы [1,2,5,7,8,9,10,11,12] и результатов собственных исследований [6,11,12,13,14] мы усовершенствовали основные экологические требования к формированию экологически сбалансированных агроландшафтов. На наш взгляд, они должны быть следующими:
обеспечение экологического равновесия и устойчивости агроландшафта;
воспроизводство и сохранение почвенных ресурсов, воспроизводство и повышение плодородия почвы. Агроландшафт в процессе природно-антропогенной эволюции может изменяться в направлении окультуривания или деградации. Его деградация, исходя из позиций экологического императива, - это негативные изменения, выражающиеся
в снижении или утрате способности агроландшафта выполнять функции воспроизводства ресурсов и среды, а также социально-экономические функции [1]. Деградация почв - это устойчивое ухудшение их свойств и связанное с ним сокращение или утрата экологических и производственных функций;
соответствие технологической нагрузки экологической емкости агро-ландшафта;
нормирование и использование только допустимых антропогенных нагрузок;
соблюдение экологических нормативов, в том числе санитарно-гигиенических.
Для обеспечения нормирования антропогенной нагрузки при формирования экологически сбалансированных агроландшафтов мы разработали систему оценки [13], которая включает все необходимые критерии, методы и шкалы.
Для оценки, прогнозирования и нормирования антропогенной нагрузки при формирования экологически сбалансированных агроландшафтов и проектировании адаптивно-ландшафтных систем земледелия рекомендуется использовать разработанный ранее метод [13], который позволяет оценивать комплексное воздействие 5 факторов (вид растительности, сельскохозяйственной культуры; севооборот; система обработки почвы; органические удобрения; минеральные удобрения) на трансформацию органического вещества почвы в баллах (табл. 1). Для его реализации необходима информация за предыдущие 3-5 лет и планируемая на ротацию севооборота.
Для проведения контроля агро-ландшафтов по антропогенной на-
1. Шкала оценки и нормирования антропогенных нагрузок по их воздействию на трансформацию (I) органического вещества почвы и по интегральному индексу экологического состояния почвы*
По трансформации органического вещества почвы По интегральному индексу экологического состояния почвы
показатель интенсивности воздействия антропогенных нагрузок на трансформацию органического вещества почвы (I, балл) оценка степени антропогенной нагрузки интегральный индекс экологического состояния почвы (ИИЭСП, %) категории экологического состояния почвы Нормирование антропогенной нагрузки
I = I + I +1 + I + I + I +1 п 1 2 3 или 5 4 били 7 8 9 ИКП = (Ру /Рт) х 100;
ИИЭСП = ТИКП/п
> 4 низкая 100-90 отличное благоприятная
от 4 до 0 средняя 91-70 хорошее допустимая
от 0 до -4 удовлетвори- 71-60 удовлетво- ограниченно
тельная рительное допустимая
< -4 высокая < 60 неудовлетворительное недопустимая
1п - антропогенная нагрузка за год на поле, балл; 11,12 13 - антропогенная нагрузка влияющего фактора (вид растительности, севооборот, система обработки почвы, внесение удобрений и др.); 1-9 - номер влияющего фактора; ИКП - индекс качества почвы, %; РУ - параметр свойства изучаемого угодья; РЭТ - параметр свойства эталонного объекта; 1.ИКП - сумма индексов качества почвы, %; п - количество индексов, использованных в расчёте.
2
О ^
О)
2. Оценка и нормирование антропогенных нагрузок по трансформации (I) органического вещества почвы и интегральному индексу экологического состояния (ИИЭСП) чернозема типичного
(О
о
N N
Ш
S ^
ф
и
ф
^
2
ш м
Метод нормирования
Объект исследования по трансформации органического вещества почвы (I) по интегральному индексу экологического состояния почвы (ИИКП) Антропогенная нагрузка
I, балл 1 оценка ИИКП, % КЭСП
Лесополоса +6 низкая 100 отличное благоприятная
Залежь +6 низкая 100 отличное благоприятная
Многолетние +4 низкая 100 отличное благоприятная
травы,бессменно
Зернотравяной севооборот, без удобрений, от- +2,7 средняя 72 хорошее допустимая
вальная система
обработки
Зернопаропропаш- -2,5 удовлетво- 65 удовлет- ограниченно
ной севооборот, рительная воритель- допустимая
отвальная система ное
обработки
Бессменный пар -6 высокая 38 неудо-влетвори-тельное недопустимая
I - показатель интенсивности воздействия антропогенных нагрузок на трансформацию органического вещества почвы, балл; КЭСП - категория экологического состояния почвы; зернопаропропашной севооборот - чистый пар, озимая пшеница, кукуруза, ячмень; зернотравяной севооборот - многолетние травы, многолетние травы, озимая пшеница, ячмень + многолетние травы.
грузке (при отсутствии химического загрязнения) и ее нормирования при формировании экологически сбалансированных агроландшафтов можно также использовать метод оценки влияния, основанный на антропогенной нагрузке в агроланд-шафтах, на интегральный индекс экологического состояния почвы -комплексный критерий качества, предложенный авторами ([13], см. табл. 1). В случае его применения при наличии данных по агрохимическим свойствам необходимо дополнительно провести обследования по определению физических и биологических свойств почвы.
Для каждого из упомянутых методов выделены четыре градации нормирования антропогенной нагрузки: благоприятная, допустимая, ограниченно допустимая, недопустимая. По итогам апробации в агроландшафтах на пашне в зависимости от вида севооборота, в бессменном пару, на многолетних травах, залежи, в лесополосе (табл. 2) установлено, что, несмотря на использование разных критериев, оба метода демонстрировали одинаковые результаты на одних и тех же объектах. Недопустимая антропогенная нагрузка установлена в многолетнем бессменном пару, ограниченно допустимая - в зерно-паропропашном севообороте без внесения удобрений при отвальной системе обработки почвы, допустимая - в зернотравяном севообороте без внесения удобрений при отвальной системе обработки почвы, благоприятная - назалежи,в лесополосе и посевах многолетних трав.
Важное значение для обеспечения внутренней устойчивости агроцено-зов и агроландшафтов имеет объем отчуждения биомассы с урожаем. На основе проведенных исследований с использованием упомянутых методов и привлечением данных И.П. Айдарова, В.Н. Краснощекова [3] разработана шкала оценки и нормирования антропогенных нагрузок по объему отчуждения биомассы с урожаем (табл. 3), анализ которой показывает необходимость снижения относитель-
саждения, многолетние травы на пашне, водно-болотные угодья и др.). Это непременное условие экологизации ландшафтов согласно современной экологической доктрине РФ. Нередко необходимо дополнительное создание лесополос, облесение территорий, примыкающих к овражно-балочной сети, водоемов;
целесообразно выведение из пашни (или отказ от ежегодной распашки) эродированных и дефлированных участков для создания дополнительных средостабилизирующих элементов экологического каркаса агроландшафта (природных кормовых угодий, лесов);
баланс средообразующих компонентов (стабилизирующих и дестабилизирующих), обеспечивающий экологическое равновесие в агроландшафтах [1];
II. Оценка ресурсного потенциала агроландшафта, формирование экологически сбалансированных агро-ландшафтов и разработка адаптивно-ландшафтных систем земледелия должны проводиться на основе объективной оценки тех показателей и критериев, которые характеризуют экологическую сбалансированность агроландшафтов [12,15].
III. Определение и оценка общей и агрономической (производственной) устойчивости агроландшафта [13,15].
IV. Оценка наиболее уязвимого, дестабилизирующего компонента агроландшафта - пашни, а именно:
ресурсного потенциала [12]; устойчивости почвы [13]; антропогенной нагрузки [14];
ного объема отчуждения. 3. Шкала оценки и нормирования антропогенных нагрузок по объему отчуждения биомассы с урожаем
Объем отчуждения био- Оценка устойчивости Нормирование антропоген-
массы с урожаем, % агроценоза ной нагрузки
<30 устойчивый благоприятная
30-50 относительно устойчивый допустимая
50-70 неустойчивый ограниченно допустимая
> 70 % критический недопустимая
Логическая структура методологии формирования экологически сбалансированных агроландшафтов включает в себя следующие компоненты: предмет, формы, средства, методы, стратегия, результат деятельности. Остановимся на стратегических и тактических аспектах. При формировании экологически сбалансированных агроландшафтов необходимо выполнение ряда положений.
I. Оптимальная ландшафтная организация территории, которая предусматривает следующее:
создание надежного экологического каркаса из устойчивых экосистем (средостабилизирующих), близких по своему функционированию и параметрам к природным (леса, природные кормовые угодья, многолетние на-
прогноз изменения этих показателей от разрабатываемых элементов систем земледелия и агротехноло-гий.
V. Оптимизация структуры посевных площадей, видового состава сельскохозяйственных культур, размещения сельскохозяйственных культур (пропашные, зерновые, однолетние и многолетние травы) по элементам агроландшафта, направленная на повышение экологической устойчивости пашни (увеличение доли посевов многолетних трав в севооборотах).
Управление антропогенными нагрузками в агроландшафте:
оценка и нормирование антропогенной нагрузки для всех угодьев агроландшафта [14, 15];
соответствие антропогенной нагрузки экологической ёмкости агро-ландшафта [11, 14, 15];
антропогенная нагрузка ни одного поля не должна быть недопустимой;
при установлении предельно допустимой нагрузки необходимо проводить её корректировку с использованием агротехнических и противоэро-зионных мероприятий для доведения до допустимого уровня;
для каждой природно-сельскохо-зяйственной провинции должны быть разработаны параметры агроэколо-гической нагрузки, которую выдерживают различные категории агро-ландшафтов, сохраняя экологическую и агрономическую устойчивость;
экологические нормативы нужно устанавливать на локальном и региональном уровнях, обеспечивая тем самым экологическое равновесие в глобальном масштабе.
VII. Совершенствование систем земледелия, разработка и освоение адаптированных ресурсосберегающих экологически безопасных приемов, технологий и технических средств обработки почвы и выращивания сельскохозяйственных культур.
Временна я структура деятельности, то есть формирования экологически сбалансированных агро-ландшафтов, включает фазы, стадии, этапы. Фазы подразделяются на проектирование, технологическую часть и рефлексивную. В процессе проектирования разрабатывают модель и план её реализации. Во время технологической фазы проводят проектирование и реализацию системы, а в ходе рефлексивной - её оценку и коррекцию.
Таким образом, в результате проведенных исследований мы усовершенствовали общие принципы, основные экологические требования, стратегические и тактические аспекты формирования экологически сбалансированных агроландшафтов, в том числе нормирование антропогенных нагрузок.
На основе применения двух разработанных методов с использование разных критериев недопустимая антропогенная нагрузка выявлена в бессменном многолетнем пару, ограниченно допустимая - в зерно-паропропашном севообороте при отвальной системе обработки почвы без внесения удобрений, допустимая - в зернотравяном севообороте при отвальной системе обработки почвы, даже без внесения удобрений.
Литература.
1. Агроэкологическая оценка земель, проектирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия и агротехнологий: методическое руководство / под редак-
цией В.И. Кирюшина и А.Л. Иванова. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 784 с.
2. Черников В.А., Алексахин Р.М., Голубев
A.В. и др. Агроэкология / под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. М.: Колос, 2000.
3. Айдаров И.П., Краснощеков В.Н. Методология оценки экономической эффективности природоустройства агроланд-шафтов//Мелиорация и водное хозяйство. 2005. №5. С.40-47.
4. Философский энциклопедический словарь / ред.-сост. Е.Ф. Губской. М.: ИНФРА-М, 2006. 574 с.
5. Структура методологии, методология исследований, типы методологий. URL: http://investments.academic.ru/1162/ (дата обращения 15.08.2016)
6. Усовершенствованные теоретические основы формирования экологически сбалансированных агроландшафтов / Н.П. Масютенко, Г.И. Бахирев, А.В. Кузнецов, Н.А. Чуян, Г.М. Брескина, Е.В. Дубовик, М.Н. Масютенко, М.А. Припутнева. Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2015. 63 с.
7. Лопырев М.И. Экологизация земледелия на ландшафтной основе: науч.-практ. пособие. Воронеж: Изд-во «Поли-арт», 2004. 128 с.
8. Черников В.А., Грингоф И.Г., Емцев
B.Т. и др. Агроэкология / под редакцией В.А. Черникова, А.И. Черекеса М.: КолоС, 2004. 400 с.
9. Айдаров И.П. Критерии экологической безопасности агроландшафтов // Наукоемкие технологии в мелиорации: сб. науч. тр. М., 2005.
10. Приёмы повышения биопродуктивности земель, сохранения почвенного плодородия и экологической устойчивости агроландшафтов / ГТ Балакай, Н.И. Балакай, Е.В. Полуэктов, А.Н. Бабичев, Л.А. Воеводина, Л.И. Юрина. Новочеркасск: МСХ РФ, ФГНУ «РосНИИПМ». 2011. 71 с.
11. Масютенко Н.П., Чуян Н.А., Бахирев Г.И. и др. Система показателей оценки экологической емкости агроландшафтов для формирования экологически устойчивых экологически сбалансированных агроландшафтов. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2011. 42 с.
12. Масютенко Н.П., Чуян Н.А., Чуян О.Г. и др. Система оценки ресурсного потенциала агроландшафтов для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2012. 67 с.
13. Масютенко Н.П., Чуян Н.А., Бахирев Г.И. и др. Система оценки устойчивости агроландшафтов для формирования экологически сбалансированных агроланд-шафтов. Курск: ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН, 2013. 50 с.
14. Система оценки и нормирования антропогенной нагрузки для формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. Коллективная монография / Н.П. Масютенко, А.В. Кузнецов, М.Н. Масютенко, Н.А.Чуян, Г.М. Брескина, Е.В.Дубовик, Т.И. Панкова, Г.И. Бахирев. Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2014. 187 с.
15. К усовершенствованию теоретических основ формирования экологически сбалансированных агроландшафтов / Н.П. Масютенко, Н.А. Чуян, А.В. Кузнецов, Г.М. Брескина, М.Н. Масютенко // Достижения науки и техники АПК. 2015. T. 29. № 8. С. 10-14.
Methodological Aspects of Formation of Ecologically Balanced Agricultural Landscapes
N.P. Masyutenko, A.V. Kuznetsov, M.N. Masyutenko, G.M. Breskina
All-Russia Research Institute of Arable Farming and Soil Erosion Control, ul. Karla Marksa, 70 b, Kursk, 305021, Russian Federation
Summary. General principles of formation of ecologically balanced agricultural landscapes are specified and presented. System analysis, hierarchic, agroecologi-cal and ecologically-landscape approaches should underlie the methodology of its formation when designing adaptive landscape systems of agriculture. It was improved the basic ecological requirements to formation of ecologically balanced agrolandscapes including maintenance of their ecological balance and sustainability, reproduction and conservation of resource potential, reproduction and improvement of soil fertility, correspondence of technological load to ecological capacity of agrolandscape, standardization and usage of allowable anthropogenic loadings only, observance of ecological norms, etc. Two methods are developed to maintain standardizing of anthropogenic loading during formation of ecologically balanced agrolandscapes. The first method allows to carry out the evaluation, standardization, and prediction of anthropogenic loading on the basis of estimation of a complex effect of the vegetation type, crops, crop rotation, tillage system, organic and mineral fertilizers on the transformation of soil organic matter (in points). The second method allows to standardize anthropogenic loading and to conduct its monitoring in ag-rolandscapes (without chemical pollution) on the estimation of its influence on the integral index of ecological soil condition (a complex criterion of quality suggested by the authors). Scales of evaluation and standardization of anthropogenic loadings for the developed methods are presented. The results of evaluating the methods developed are shown. Strategical and tactical aspects of forming ecologically balanced agrolandscapes are discussed.
Keywords: agrolandscape, formation, methodological aspects, ecological balance, system analysis, agroecological and ecological-landscape approaches, principles, ecological requirements, standardization of anthropogenic loadings, methods, strategical aspects.
Author Details: N.P. Masyutenko, D.Sc. (Agr.), deputy director (e-mail: [email protected]); A.V. Kuznetsov, Cand.Sc. (Agr.), senior research fellow; M.N. Masyutenko, e Cand.Sc. (Agr.), senior research fellow; G.M.Breskina, Cand.Sc. (Agr.), senior re- ^ search fellow.
(D
For citation: Masyutenko N.P., Kuznetsov A.V., Masyutenko M.N., Breskina ® G.M. Methodological Aspects of Formation z of Ecologically Balanced Agricultural Land- ^ scapes. Zemledelie. 2016. No.7. Pp. 5-9 0 (in Russ.) 2
■ 6
