Законы земледелия

Для усвоения основных проблем возделывания растений необходимо отметить, что агрономическое определение почвы не полностью совпадает с генетическим Докучаевским определением, оно шире по охвату, должно включать обстоятельства, связанные с факторами продуктивности почвы для растений плодородия, что отмечали еще П.А.Костычев и В.Р.Вильямс.

Определение почвы.

По В.В.Докучаеву под почвой понимается верхняя часть земной коры, видоизмененная и дифференцированная на горизонты в соответствии с особенностями обмена веществ в экосистеме в настоящее время и в прошлом. В общем виде почвенный профиль по В.В.Докучаеву дифференцирован на горизонты группы А (собственно почва), В (подпочва) и С (материнская порода).

По П.А.Костычеву почва - это верхняя часть земли, в которой распространяется основная часть корневых систем и за счет которой производится урожай растений.

По В.Р.Вильямсу почва - это вещество, обладающее плодородием, что и считается главным качеством, отличающим ее от горной породы.

Почвообразование (почвообразовательный процесс) представляет собой сложный комплекс природных процессов, определяющий образование и эволюцию почвы, как зоны тесного контакта и взаимоперехода живой и неживой природы (Почва есть комплекс минералов и организмов).

Почва - основной регулятор круговоротов воды, воздуха и ЭМПР в биосфере. Образцом почвы как вещества считается масса гумусового горизонта типичных черноземов. В Парижской палате мер и весов в качестве мирового эталона плодородия хранится кубометр курского чернозема. В почве накапливаются элементы, определяющие плодородие: углерод в 20 раз по сравнению с кларком коры выветривания («кларк» - среднее содержание химического элемента в какой-либо сложной группе объектов, земной коре в целом, растениях в целом, животных в целом, - вычисляется усреднением большого числа данных, как правило, несколько десятков тысяч). Накапливаются N (в десять раз), O, H, P, S и другие элементы. Крупнейшим ароморфозом стала способность почв обеспечивать растения усвояемым азотом при переходе эволюции от прокариот к эукариотам.

В почве как веществе (масса горизонтов А₁, А_ПАХ) оптимизируются физические свойства, - улучшаются условия обеспечения влагой за счет воды, запасаемой в капиллярах структурных агрегатов, формируется водопрочность структуры, возрастает устойчивость к уплотнению.

В химическом отношении почва представляет собой сложную полиреагентную систему, регулирующую многие биогеохимические реакции природного метаболизма.

Упомянутые характеристики почвы определяют основные особенности ее как основного средства производства продовольствия и объект земледелия и растениеводства. Подробно они рассматриваются в курсе почвоведения.

Опытом науки и практики сформулирован ряд законов, обобщающих правила земледелия, которые обобщают правила эксплуатации земли как средства производства.

Закон прогрессивного нарастания плодородия почв определяет, что при правильной эксплуатации земли в почве накапливаются элементы минерального питания растений (ЭМПР), гумус и улучшаются физические свойства, что позволяет получать стабильные и высокие урожаи.

Нарушение законов земледелия приводит к деградации и даже к уничтожению почв (Северная африка, Месопотамия, пустыни вообще, барханные пески в Белоруссии на месте торфяных болот, солончаки и т.д.).

Законы минимума, оптимума, максимума и возврата определяют правила агротехнологического круговорота ЭМПР в земледелии.

Закон минимума определяет, что величина урожая ограничивается фактором, находящимся в минимуме. Так, если в почве азота имеется на урожай зерна 20 ц/га, а фосфора, калия и других ЭМПР на 30 ц/га, то урожай будет 20 ц/га, или чуть побольше (см. ниже). Ограничивающими (лимитирующими) бывают запасы ЭМПР в доступной форме и другие факторы, - влага (как недостаток, так и избыток), сумма эффективных температур, освещенность, кислотность, переуплотнение почвы. Важное значение закона минимума в том, что без улучшения фактора, находящегося в минимуме, вложения средств не окупаются. Недостаток лимитирующего фактора не может быть компенсирован избытком другого фактора.

Закон оптимума определяет, что когда несколько факторов находятся в оптимуме, то их эффект усиливается. Так, если азота в почве, как в вышеприведенном примере, на 20 ц/га, а другие факторы соответствуют уровню урожая 30 ц/га, то урожай фактический может быть до 25 ц/га за счет более эффективного использования наличного азота (может повыситься доля реутилизации азота). Аналогичное описано и для некоторых других факторов. Таким образом, оптимизация нескольких факторов может повысить к.п.д. использования минимального фактора.

Закон максимума определяет, что избыточность фактора может стать причиной снижения урожая (влага, тепло, свет, азот и некоторые другие). Например, если азота в почве на 400 ц/га а фосфора и калия только на 200 ц/га, то фактический урожай картофеля может оказаться только 100 ц/га. У практиков это называется «картофель ушел в ботву».

Закон возврата, сформулированный Ю.Либихом лежит в основании земледелия. Удаление с поля части ЭМПР с урожаем без равного возвращения их в землю неизбежно приведет к снижению эффективности хозяйствования на земле, к утрате плодородия почвы. Изъятие ЭМПР с урожаем и возможность невозврата их есть главное отличие посевов от естественных экосистем. Закон возврата не противоречит тому обстоятельству, что при правильной агротехнологии часть недоступных и малодоступных запасов ЭМПР может стать доступной и урожай какое-то время будет удерживаться на высоком уровне. Со временем неизбежно наступит дефицит и урожай снизится в соответствии с законом минимума.

Закон совокупного взаимообусловленного, а не изолированного действия факторов роста и развития растений определяет, что при невозможности обеспечения какого-либо одного фактора неизбежно ухудшается использование других факторов. Соответственно, нерационально вкладывать средства в поддержание отдельных факторов на несогласованном с другими факторами высоком уровне. Важным практическим следствием данного закона является максимальный урожай. Величина оптимального уровня фактора в соответствии с данным законом принимается при условии оптимальности остальных факторов.

Закон совокупного действия факторов имеет особенно большое значение для озимых и многолетних культур, прибавляется комплекс факторов, обеспечивающих успешность перезимовки. Совокупное действие факторов можно использовать для косвенного управления комплексом факторов роста и развития через тесно коррелирующие совокупные факторы. Например, фосфорные и калийные удобрения ускоряют созревание, повышают к.п.д. использования влаги и снижают зависимость урожая от засухи.

Основной практический вывод из закона совокупного действия факторов роста и развития - продуктивность земледелия нельзя повысить ограниченным набором агротехнологии. Так, дефицит влаги не заменить избытком удобрений, а орошение не заменяет внесения удобрений, а, наоборот, подразумевает увеличение их доз, тогда затраты окупятся бысрее и полнее. Очевидно также, что нерационально вкладывать средства в отдельные факторы, при наличии факторов, остающихся в минимуме. Например, невыгодно закупать дорогие элитные семена и гибриды при низком агрофоне хозяйства.

Закон единства и взаимообусловленности агрофитоценоза (посева) и его местообитания (экосистемы). Растения и растительность в целом тесно взаимодействуют со средой обитания в сложной системе отношений конкурентности и приспособления.

Очень активна конкуренция между растениями одного вида и между видами с выраженной потребностью в одинаковых факторах в одно и то же время. Напротив, между растениями поглощающими ЭМПР и влагу из разных слоев почвы, различно облучаемых солнцем, конкуренция ослаблена. Также ослабляет конкуренцию разница во времени потребления факторов роста (эфемеры). Отражением указанного в естественных экосистемах служит ярусность в надземных органах и корневых системах, что позволяет полнее использовать почвенные и космические факторы жизни. Важное значение имеет разнообразие видов. Особо отмечается роль бобовых растений как накопителей химически связанного азота, который может использовать всей экосистемой.

Растения с глубокими корнями оставляют влагу верхних слоев для эфемеров и одновременно перемещают к поверхности ЭМПР из глубинных горизонтов, обеспечивая потребности других видов и будущих поколений. Ведущей причиной углубления корней выступает потребность во влаге, но одновременно почва обогащается ЭМПР, усиливается обеспечение потребностей экосистемы в ЭМПР.

Чем разнообразнее видовой состав фитоценоза, тем выше устойчивость к вредителям и болезням, оптимальнее условия для повышения общей экологической устойчивости. Важна также система взаимного использования (утилизации) отходов жизнедеятельности растений, животных, микроорганизмов и грибов, что обеспечивает стабильный круговорот ЭМПР в экосистеме.  Разные виды высших и низших растений воздействуют на пищевой, воздушный, водный, тепловой режимы в экосистеме в разных направлениях и в разной степени. Почвы функционируют так, что одни типы организмов готовят условия жизни для других.

При распашке природных фитоценозов сложившаяся система связей нарушается. Вместо многовидового фитоценоза высевается один вид культурного растения, утрачивается ярусность, сокращается время взаимодействия растений с почвой.

Проблема «монокультура - плодосмен». В монокультуре (когда на участке земли несколько лет подряд возделывается одна и та же культура) почва односторонне истощается, накапливаются специализированные вредители, возбудители болезней, семена и вегетативные органы размножения сорняков. Получение высокого урожая усложняется с каждым годом. Побуждает к монокультуре экономический интерес, когда нет равноценной замены культуры без потери выручки за урожай. Например, целина в 1950-х годах осваивалась под монокультуру пшеницы. Для плодосмена не было экономических условий и технологической инфраструктуры. Только вырастить пшеницу и вывезти зерно.

Плодосмен (когда реализуется последовательная смена высеваемых культур по участкам и во времени) в агроэкосистемах моделирует условия естественного фитоценоза, реализует принцип более эластичного использования факторов роста. С введением норфолькского 4-польного севооборота в Англии в 18 веке урожай вырос в 2 раза. Д.Н.Прянишников указал 4 группы причин в пользу плодосмена:

«...1) причины химического порядка, то есть различия в химическом составе растений и потреблении ими питательных веществ;

2) причины физического порядка, т.е. различия в состоянии почвы и ее влажности после уборки разных культур;

3) причины биологического порядка, т.е. разное отношение культур к болезням, вредителям и к сорным травам;

4) причины экономического порядка, т.е. различия в количестве и распределение во времени труда, которого требуют культуры, их разное значение для хозяйства.». Теперь к этим четырем прибавились причины, связанные с почвозащитной и мелиоративной ролью некоторых культур (донник на солонцах, люцерна в орошаемом земледелии), а также причины экологического значения.

В качестве новых вариантов использования принципов плодосмена называют промежуточные посевы, чаще бобовых культур. При возможности массу этих культур запахивают в качестве зеленого удобрения. Также распространено чересполосное и порядковое выращивание. Например морковь и лук взаимно защищают от морковной и луковой мухи. Горох, посеянный между картофелем, отпугивает проволочника.

Экономические требования часто вынуждают расширять посевы выгодных культур выше их доли в севообороте. Возможности регулирования площадей расширяются через использование способности культур к совместимости и к элементам монокультуры. В этом отношении культуры делятся на: 1) стабильные (самосовместимые), выносящие монокультуру (например, на самых плодородных участках из имеющихся в хозяйстве выгоднее выращивать культуру, приносящую максимально возможную прибыль, а ее замена на очередные культуры севооборота приведет к убыткам). Это - рожь, кукуруза, люпин желтый, конопля, табак, просо, картофель (на полях без нематод);

2) лабильные (отрицательно реагируют на повторные посевы) - пшеница, овес, сахарная и кормовая свеклы, клевер, люцерна, горох, лен, подсолнечник, капуста;

3) севооборотолабильные, отрицательно реагируют на посев «после» - пшеница после ячменя, овес после ячменя и наоборот, клевер после люцерны, гороха, бобы после клевера. Есть несовместимые культуры, например овес и горох. Вырастают либо овес, либо горох, но вместе никогда успешно не вырастают.

 

Меры повышения продуктивности земледелия.

К настоящему времени разработано много приемов повышения плодородия почвы и оптимизации земледелия, имеющих как общий, так и зональный характер. Обычно их группируют по характеру воздействия на почву.

1) физические приемы (обработка почвы, борьба с эрозией);

2) агрохимические и биохимические приемы, призванные улучшить круговорот веществ в земледелии;

3) мелиоративные меры дают капитальное улучшение агрономических свойств почвы (известкование, гипсование, глинование, пескование, углубление пахотного горизонта) и условия их использования (орошение, осушение);

4) агролесомелиорация (полезащитные лесные полосы);

5) биологические меры (правильный набор возделываемых культур, оптимальная структура площадей и севооборотов, сортовое и гибридное семеноводство).

 

Особенности почвообразования на пашне

(культурного почвообразования)

 

В России и Пермской области систематически на больших площадях получают несерьезные урожаи, например, зерна 4-5 ц/га и меньше, при высеве 2,5-3,0 ц/га семян. В 1989 году в основных зерновых районах Пермской области Куединском и Чайковском был получен урожай зерновых культур в среднем по районам 4,4 ц/га. Также и картофеля часто на половине площадей получают 30-50 ц/га, при высадке 20-30 ц/га. То есть практически, с учетом потерь при хранении, не получают и семян.

Причины в том, что почвы неокультурены, не выполняются элементарные требования агротехнологии:

1.Почвы кислые; программы известкования выполнялись не полностью, в результате не только не устранена природная кислотность, но она добавилась за счет кислотных дождей и применения удобрений, известкование не остановило даже этого прироста;

2. Подпахотные горизонты почв переуплотнены тяжелой техникой (К-700), а меры по устранению этого недостатка до сих пор даже не обсуждаются;

3. Отрицательный баланс гумуса, - обработок стало больше за последние десятилетия, по сравнению с пятидесятыми годами увеличилось в несколько раз, а органических удобрений не стали вносить больше, особенно на отдаленные поля (проблема дальних полей);

4. В почвах мало элементов минерального питания растений (ЭМПР), не выполняется «закон возврата» Либиха, эксплуатируется естественное плодородие почв, так как ЭМПР с удобрениями вносится меньше, чем изымается с урожаями.

Главным ограничителем урожая выступает кислотность почв, так как без ее устранения  практически невозможно исправить другие недостатки,- нерационально вкладывать средства в мелиорацию, почвы сильнее переуплотняются и их неэффективно просто рыхлить, не дают полного возможного эффекта вносимые минеральные удобрения. В свою очередь само переуплотнение создает условия для усиления кислотности, - этому способствует слабая аэрация и систематическое возникновение анаэробных условий после дождей.

 Таким образом на неокультуренных почвах не дают ожидаемых результатов основные факторы технического прогресса, - мелиорация, химизация, механизация, селекция. Отсюда окультуривание почв расценивается в качестве ключевой проблемы обеспечения продовольственной безопасности России. (Председатель Совета Федерации РФ Е.С.Строев в декабре 1997 года сообщил, что по данным Совета Федерации ныне говорить о продовольственной безопасности необоснованно оптимистично. Ближе к реальности говорить о простом выживании крестьянства).

Такое важное значение окультуривания определяется тем, что чем лучше сорт, тем выше требования к свойствам почвы. Без окультуривания нерационально вкладывать средства в приобретение дорогих высококачественных семян. На неокультуренных почвах также резче снижается урожай в годы с неблагоприятными погодными условиями.

Смысл окультуривания почв теоретически состоит в следующем. Свойства почвы и биологические требования растений взаимосвязаны. В общем смысле все почвы обладают плодородием, в том числе и почвы тундры и даже пустыни, но - по отношению к своей зональной растительности, а не вообще. Требования зональной растительности эволюционно взаимоувязаны с качествами зональным почв, приспособлены к ним.

Например, лес в степи без помощи человека не растет, так как проигрывает конкуренцию степной травянистой растительностью на стадии сеянцев. Таким образом плодородие почвы проявляется не вообще, а в экологическом комплексном сочетании «Климат - Почва - Растение». Культурные растения селекционно отбирались по линии предъявления к почве повышенных требований, в среднем более жестких, чем у естественной зональной растительности. Даже самые лучшие естественные почвы (тучные черноземы, «царь почв» по Докучаеву) не способны удовлетворить все требования культурных растений. Агроценозы культурных растений одновидовые и одноярусные, имеют более высокие уровни экстремальных запросов в воде и пище.

Окультуривание можно определить как приведение качеств природной естественной почвы в соответствие к повышенным требованиям культурных растений.

Формально окультуривание начинается со времени освоения почвы, с момента вспашки (перекопки), при этом конкретные задачи окультуривания определяются запросами культурных растений, среди которых важнейшими являются следующие:

- культурным растениям нужна рыхлая почва для того, чтобы укореняться в более высоком темпе;

 - корням культурных растений нужна повышенная аэрация, с более активным доступом кислорода и быстрым удалением углекислого газа,

чем у естественных ассоциаций;

- для культурных растений недопустим даже кратковременный дефицит влаги, следует снижение урожая тем более резкое, чем больше дефицит;

-  у культурных растений уже, чем у естественных ассоциаций, интервал оптимальной для роста и развития температуры и он трудно регулируется;

- культурные растения требуют стабильного поддержания оптимальной концентрации в почве всех ЭМПР, причем в легкодоступной форме (в почвенном растворе).

Перечисленным требованиям может соответствовать почва с мощным пахотным горизонтом, произвесткованная, насыщенная ЭМПР в легкодоступной форме (в почвенном растворе).

При вспашке ликвидируется естественная растительность, почва оголяется и снижается устойчивость к эрозии, также создаются благоприятные условия для роста сорняков, с которыми культурные растения не могут конкурировать. Это определяет повышенные требования к технологической дисциплине, для обеспечения культурного почвообразовательного процесса.

Суть культурного процесса почвообразования (КПП) можно определить как создание мощного культурного горизонта, богатого гумусом, биологически активного, с оптимальной реакцией среды, способного обеспечить благоприятные для культурных растений пищевой, водный, тепловой, аэрационный режимы.

С момента освоения (вспашки, перекопки) изменяются все факторы почвообразования, а не только растительность, - видоизменяется и процесс почвообразования: меняются климатические параметры (режимы тепла, влажности, аэрации, применяется орошение и т.д.); меняются рельеф и физическое состояние поверхности; в отдельных случаях меняется и материнская порода (известкование, пескование, глинование, мелиоративные дозы торфа и другие спецприемы); изменяются и временные циклы экосистемы, кроме сезонных формируются вегетационный, севооборотный циклы; циклы многих элементов из замкнутых становятся разомкнутыми, так как из пахотного горизонта усиливается природный и техногенный вынос, усиливается изъятие ЭМПР с урожаем при некомпенсирующем внесении удобрений.

Начавшись с освоения, культурный процесс почвообразования продолжается в течение всего времени производственного использования почвы, причем он проявляется как при совпадении, так и при несовпадении естественных процессов почвообразования и требований культурных растений. Иногда почва в культуре изменяется незначительно, в пределах вида, яснее это проявляется у черноземов. У слабоокультуренных почв после освоения лидируют природные процессы (из «новых» только эрозия), а собственно культурные практически не проявляются. В результате в экстенсивном земледелии со слабой технологической дисциплиной почвы «выпахиваются», может развиться деградационный процесс и свойства почвы ухудшаются по сравнению с исходным состоянием до освоения - распыление (разрушение структуры), уплотнение и, как следствие, ухудшение влаго- и воздухопроницаемости, дефицит ЭМПР. Острый дефицит фосфора и калия очень часто случается и без распашки, на сенокосах. При грубом нарушении природных условий возможна ускоренная деградация, - эрозия, ускоренное заболачивание удобренных осушенных почв, утрата (сработка, т.е. минерализация, выдувание, смыв вместе взятые) торфа на осушенных торфяных почвах, засоление и осолонцевание орошаемых почв и т.д.

В условиях высокой агротехнологической культуры (бездефицитные балансы ЭМПР и гумуса, благоприятные режимы) почва приобретает свойства, контролируемые культурным почвообразованием. Главные факторы культурного почвообразования - обработка почвы (вспашка, культивация, боронование и т.д.), возделывание культурных растений и внесение удобрений. При их правильном использовании почва постоянно улучшается, свойства окультуренного горизонта приближаются к таковым лучшей природной почвы - гумусовому горизонту чернозема. Хорошим примером этого являются старые огородные почвы на подзолистых почвах, радикально улучшенные многолетним внесением навоза в высоких дозах. По внешним признакам (морфологии) такие огородные почвы становятся похожими на лучшие почвы лесолуговой зоны - дерновые пойменные.

Для дерново-подзолистых почв Нечерноземья прежде всего требуется окультурить следующие свойства:

- токсичность от алюминия и токсиногенных микроорганизмов;

- недостатки в количестве и качестве гумуса, мало привезти на поле органические удобрения, необходимо создать оптимальные условия для их благоприятной гумификации;

- повышенная кислотность, требуется обеспечить опережающее известкование;

- длительное переувлажнение из-за плохой фильтрации иллювиального горизонта В₁, 20-дневное переувлажнение снижает урожай до 50%, это обстоятельство часто усугубляется переуплотнением подпахотного горизонта проходами тяжелой техники;

- необходимо ликвидировать остатки подзолистого горизонта А₂ за счет внесения извести, органических удобрений, углубления пахотного горизонта чередованием вспашки с оборотом и глубоким рыхлением без оборота;

- углубление технологического горизонта до 45-60 см;

- оптимизация вносимых ЭМПР, включая микроэлементы, по абсолютному количеству и в соответствии с потребностями возделываемых культур.

 

О деградационных процессах в освоенных почвах.

Без специальных мер деградация обрабатываемых почв - правило. Это замечено давно практиками и нашло отражение еще в древних системах земледелия - залежной, переложной, подсечно-огневой. В современных технологиях систематическое возделывание пропашных культур без внесения органических удобрений также часто развивается деградация. Случается такое и на огородах.

Причины антропогенной деградации обрабатываемых почв в том, что некомпенсированно ускоряются процессы минерализации гумуса и разрушения структуры. В обрабатываемой почве уменьшается, по сравнению с необрабатываемой, коэффициент гумификации, а минерализация возрастает. Коэффициент гумификации выше в условиях умеренно ослабленной аэрации, которые устанавливаются в целинных почвах под травянистой растительностью. Этим объясняется восстановление плодородия под залежью и перелогом в исторических системах, под многолетними травами и клевером в полевой культуре в современных технологиях.

Поддержание высокого содержания гумуса в традиционных «старых» огородах есть следствие систематического внесения навоза и других органических удобрений в больших дозах. Для полевой культуры такие большие дозы нереальны, - для стабилизации содержания гумуса на «огородном» уровне требуется не менее 10 т/га навоза в год.

Минеральные удобрения повышают продуктивность растений, не только урожай полезного продукта, но и количество корневого опада, однако этого не достаточно для стабилизации  гумусового баланса на оптимальном уровне. Вследствие этого не удается удерживать и благоприятные физические свойства почвы, - разрушается структура, снижаются водо- и воздухопроницаемость.

Новый подход к оптимизации гумусового состояния и продукционных свойств почвы - это гумификация корневых остатков и вносимых органических удобрений в подпахотном горизонте. Главное условие для этого - углубление продукционного горизонта до 45-60 см. Это, во-первых, резко увеличивает массу корней в нижней части продукционного горизонта по сравнению с неуглубленным состоянием его. Во-вторых, органические удобрения, на огородах, вносятся в нижнюю половину продукционного горизонта (на глубину 30-60 см). Здесь органические остатки гумифицируются больше, а минерализуются меньше, поэтому гумус накапливается, а структура улучшается. Один раз в 3-5-8 лет производится "перевал" - то есть нижняя половина углубленного продукционного горизонта перемещается наверх, а верхняя закапывается вниз. То, через сколько именно лет производится перевал, определяется степенью окультуренности. На первой стадии окультуривания это требуется чаще, через три года. По мере повышения окультуренности перевал можно делать реже, через восемь лет, так как эта операция дорогая и трудоемкая, требует ручного труда. Опыт применения такого способа на полях в России отсутствует, пока он обычен только для Западной Европы.

В период между перевалами органические удобрения (навоз, торф, компост, перегной и т.п.) закапываются в дно канавы при перекопке (без перевала). Таким образом в нижней половине продукционного горизонта, на глубине 30-60 см создаются условия разложения органических остатков похожие на те, какие складываются под многолетними травами. Благодаря этому в течение 3-5-8 лет в нижней половине продукционного горизонта гумифицируются отмирающие органические остатки и вносимые органические удобрения (торф, навоз, опилки, листва, компосты, бытовой мусор) и восстанавливается структура. Через 3-5-8 лет подгоризонты меняются местами - осуществляется своеобразный "севооборот" на месте, по вертикали.

При окультуривании важно устранить почвенный токсикоз от микроорганизмов. Это явление распространено широко, но изучено мало. Суть его в том, что среди почвенных микроорганизмов много биотоксичных, то есть вырабатывающих токсические вещества. Эти биотоксины расцениваются опаснее техногенных химических токсических веществ, с ними труднее бороться. Также и сами культурные растения могут быть факторами токсического воздействия на почву, так называемая косвенная и прямая аллелопатия. Корни растений выделяют токсины (например овес выделяет кумарин), либо выделяют вещества, стимулирующие развитие токсичных микроорганизмов. Отрицательный эффект описанной токсичности резко возрастает при сочетании с кислотностью. Биотоксикоз усиливается при использовании повышенных доз минеральных удобрений на неокультуренных почвах (кислых, переуплотненных и т.д.). Просто внесения навоза и извести обычно недостаточно для окультуривания. Структурность не улучшится без оптимизации водного режима и обработки.

Есть данные, что известь не просто нейтрализует кислотность. В лизиметрах наблюдалось повышение кислотности фильтрующейся через почву воды после известкования. Вытесняемые кальцием из почвенного поглощающего комплекса (ППК) ацидогенные могут с дождевой водой опускаться в подпахотный горизонт, который становится кислее, чем был до известкования.

 

О продуктивности почв.

Многие специалисты считают, что нет продуктивности почв, можно говорить только о продуктивности растений. Несмотря на очевидное противоречие с реальностью, такая точка зрения держится в определенных кругах биологов. Противоречие реальности в том, что никакой "супер" сорт или гибрид не даст урожай, если в нужное время и в нужном количестве не получит из почвы воду и ЭМПР и если почва не выделит в приземную атмосферу достаточное количество углекислого газа. Многолетняя дискуссия о питании растений решена в пользу воздушного питания, но основным-то поставщиком СО₂ остается почва.

Продуктивность природных (естественных) экосистем и культурных агроэкосистем существенно отличаются, эти отличия предопределяют разницу в продуктивности и условиях ее достижения. В условиях естественной эволюции на почве остаются самые приспособленные и наиболее продуктивные растения, растущие "от нуля до нуля", то есть от наступления положительных температур весной до наступления отрицательных температур осенью. Диапазон активной вегетации большинства культурных растений существенно уже. Меньшая приспособленность культурных растений к тепловому режиму определяет повышенные требования к технологической дисциплине в смысле обеспечения оптимальных режимов, чтобы растения сформировали продукцию за меньшее время.

В естественных экосистемах выше доля использования световой энергии, поступающей на поверхность земли, потому что в них развиты ярусность и повышенная густота, зеленые листья многократно перекрывают поверхность в течение всего вегетационного периода, так как развито сезонное доминирование. Эфемерные виды повышают к.п.д. усвоения солнечной энергии экосистемой весной и осенью. Продуктивность экосистемы оптимально соответствует плодородию почвы.

В агроценозах картина иная, - требуется выращивать не наиболее соответствующие и продуктивные, а необходимые растения, которые дают требуемую продукцию и далеко не всегда соответствуют свойствам почвы. Напротив, в Нечерноземье большинство культурных растений имеют степное происхождение и их приходится выращивать существенно севернее естественного ареала. В посевах также реже густота, нет ярусности ни в наземных органах ни в корневых системах, нет и эфемеров, а поверхность земли до 40% времени не занята зеленой листвой.

Продуктивность почв определяется как средневзвешенный выход биомассы и продукции с единицы площади с учетом биомассы и продукции всех культур, входящих в структуру посевных площадей. Под продукцией имеется в виду урожай основной (например зерно) и побочной продукции. В биомассу кроме них включаются все растительные остатки (опад), например стерня и корни. Рациональная технология должна предусматривать их утилизацию, чтобы образовывалось больше гумуса и улучшалась структура.

В количественной оценке общая продуктивность естественных экосистем, измеряемая количеством фиксированной в фитомассе солнечной энергии, всегда выше, чем в агроценозах, даже самых форсированных (интенсивных). В агроценозах выше используемая (утилизируемая) часть общей фитопродукции (крахмал, белок, сахар, масло и т.д.).

Практическая оценка степени использования потенциальной продуктивности зональных почв может производиться, например, через сравнение с урожаåì на сортоиспытательных участках, сеть которых охватывает все основные природные зоны каждой области (в Пермской области сортоиспытательных участков семь). Такие данные, а также урожаи в хозяйствах научно-исследовательских учреждений показывают реализуемую часть потенциальной продуктивности зональных почв. В большинстве областей России урожаи в производственных хозяйствах составляют лишь 30-40% от урожаев на сортоиспытательных участках. Это отставание определяется нарушениями технологической дисциплины в производственных предприятиях, поскольку общий уровень агротехнологии (например, применения удобрений) по Уставу на сортоучастках не должен быть выше, чем в среднем по области.

В Пермской области средний урожай зерновых по всем сортоиспытательным участкам за последние десять лет составляет 40 ц/га. Среднеобластные же производственные урожаи были: в неблагоприятном по погодным условиям 1989 году - 5,9 ц/га; а в исключительно благоприятных 1990 и 1997 годах - 12,2 и 13,0 ц/га соответственно. Самое важное, что показывают приведенные цифры - наличие очень серьезных резервов роста урожая в производственных предприятиях за счет наведения порядка в производственной дисциплине, что совсем не требует капитальных инвестиций.

Общая картина резервов роста урожаев и экономии средств определяется на основании анализа составных элементов плодородия, по данным дробного (по полям и участкам полей) учета урожая, качеств почвы (кислотность, содержание гумуса, бонитировочные баллы) и баланса ЭМПР, включая макро- и микроэлементы.

 Уровень урожаев не всегда совпадает с зональностью. На севере урожаи нередко существенно выше, чем в более южных и благоприятных областях России. Например, урожаи картофеля в Карелии, Архангельской области выше, чем в соседних южных областях. Значение социально-экономических условий иллюстрируется тем, например, что до 1917 года самые высокие урожаи были в Карелии, - сказывалась близость столичного рынка и хорошие качества «олонецких черноземов». Существенное значение имеет и то, что на севере нет обеденного спада в интенсивности фотосинтеза.

Практическая реализация возможностей роста продуктивности включает комплекс мер:

1. Меры по окультуриванию почв, радикальному повышению их плодородия (известкование кислых почв, внесение органических и минеральных удобрений, углубление продукционного горизонта и другие).

2. Меры по лучшему использованию имеющегося плодородия и повышению использования фотосинтетически активной радиации (ФАР).

2.1. Совершенствование структуры посевных площадей, например. часто лучший выход кормовых единиц дают не зерновые, а другие культуры, - кукуруза (ее после отмены централизованных директив стали сеять больше), многолетние травы, рапс.

2.2. Повышать к.п.д. использования ФАР вегетационного периода (с температурой среднесуточной выше 10 градусов): а) удобрение по потребности растений под планируемый урожай; б) загущение, посевов и посадок, например, - картофель по голландской технологии; в) использование ярусности стеблей и корней, совместные и смешанные посевы и посадки. Например на огородах - уплотнение моркови редисом.

Перечисленные теоретические задачи земледелия и растениеводства реализуются в комплексе технологических мероприятий, которые часто сокращенно называют агротехнология; общие подходы агротехнологии в конкретных общественно-экономических условиях часто обозначают понятием «система земледелия». Общая задача агротехнологии - обеспечить экономически рациональное и экологически неущербное производство максимальной продукции на меньшей площади.

Агротехнология подразделяется на ряд взаимозависимых частей, которые обычно называют блоками, или частными системами: 1) севообороты, 2) обработка почвы, 3) удобрения (в 2-х смыслах - как вещества и как процессы внесения этих веществ в почву), 4) селекция с внедрение новых сортов, 5) семеноводство, 6) механизация и электрификация работ, 7) защита растений от вредителей и болезней, 8) внедрение достижений научно-технического прогресса, 9) охрана почв и ландшафтов.

История систем земледелия отражена в письменных источниках за несколько тысячелетий. Из доступных книг особого внимания заслуживает сборник «Катон, Варрон, Колумелла, Плиний, «О сельском хозяйстве»». Это изданный в 1937 году сборник древнеримских документов о сельскохозяйственном производстве Рима от 2 века до н.э. по 2 век н.э. Изложение авторов базируется на более древнем опыте Греции и Египта.

В развитии систем земледелия отражается активность заселения отдельных регионов и территорий в зависимости от благоприятности климатических условий и плотности заселения.

Залежная и переложная системы земледелия широко применялись в степных районах с большими площадями ровной поверхности и редким населением (Степь - ландшафт трудный для жилья, зимой нет топлива, а летом нет воды). Участки целинной земли распахивались под зерновые хлеба, которые и выращивались, пока получались экономически окупаемые урожаи. Когда, через 4-10 лет урожаи уменьшались (из-за распыления структуры, ухудшения водно-воздушного и пищевого режимов) настолько, что пахать, сеять и убирать становилось невыгодно, участок забрасывался и со временем растительность восстанавливалась естественным образом, самозарастанием. Под влиянием многолетней лугово-степной растительности структура и плодородие восстанавливались и через какое-то время участок снова распахивали. Разница залежи и перелога в сроке. Залежь длительнее, более 25 лет без вспашки, а перелог короче, 10-20 лет. Сейчас идея восстановления структуры и плодородия под бобово-злаковыми многолетними травами используется в травопольных и лугово-пастбищных севооборотах.

Подсечно-огневая система земледелия применялась в лесных районах. На участках с ровным рельефом подсекали и сжигали лес, после чего удавалось получать несколько хороших урожаев хлеба. За эти годы готовили другой участок, который засевали после истощения запасов минеральной пищи в золе, как удобрении.

Залежно-переложная и подсечно-огневая системы земледелия использовались в режиме так называемой «наезжей пашни», то есть на этих землях постоянно не жили, а приезжали только на время выполнения работ. Вблизи селений применялись выгонная и паровая системы земледелия.

Выгонная система - это своего рода урезанный перелог. Участок земли делился на две части, на одной сеяли хлеба 2-5 лет, а на второй пасли скот, в примитивном случае пасли на том, что вырастало «само» (что бог пошлет, так называемая «толока», - скот толок землю при пастьбе первый год на сорняках, а уже на второй год появлялись ценные кормовые травы, семена которых заносил тот же скот с соседних участков), а при более высокой культуре землепользования специально сеяли многолетние травы.

Паровая система земледелия, так называемая «зерновая трехполка». Участок делился на три части, которые чередовались по системе: 1) пар; 2) озимые хлеба; 3) яровые хлеба. В оптимальном варианте эта система предусматривала уже довольно высокую культуру землепользования. Паровое поле не только систематически рыхлилось для уничтожения сорняков, но и вносились удобрения (навоз, перегной, зола, а позднее и компосты), убирались камни, корчевались пни и отдельные деревья, засыпались ямы, срезались кочки и т.д. Такая система применялась местами до 1950-х, а некоторых своих особенностях не утратила значение и ныне - для дальних полей и заброшенных деревень.

Травопольная система земледелия. Детище В.Р.Вильямса. Насаждалась политически с августа 1949 года, как механизм социалистической революции в сельском хозяйстве. Кампания закончилась неудачей, причем преимущества травопольной системы остались не усвоенными и неиспользованными. Теоретически в основе травопольной системы - использование специфических качеств многолетних трав для формирования структуры почвы, накопления азота (от бобовых трав) и гумуса, что достигается за счет поступления большого количества корневого опада в толщу почвы. Этот опад имеет оптимальный состав органических и минеральных компонентов, разлагается в условиях с оптимальным недостатком кислорода и поэтому не минерализуется (как при ежегодной перепашке), а гумифицируется, - образующийся гумус делает структуру водопрочной. Водопрочная структура наилучшим, из всех известных, способом оптимизирует водно-воздушный, пищевой и тепловой режимы, что практически и является целью идеальной агротехнологии. Практически причиной неудачи с внедрением травопольной системы земледелия стали низкая культура земледелия, слабая технологическая дисциплина и неорганизованность. Почвы под многолетние травы не известковались и не удобрялись, на них пасли скот в первый же год, - в результате урожаи получались низкие.

В лидирующих странах Европы (Англия, Голландия, Швеция и др.) с высокой плотностью населения многолетние травы занимают очень большую долю пашни, дают высокие урожаи дешевых и качественных кормов в виде пастбищной травы. Мясные и молочные продукты на траве получаются качественными и более дешевыми, чем при откорме на привозных кормах (особенно, если эти «корма» - импортное зерно из Канады и США, как было в СССР). Рационален также и пастбищный тип круговорота веществ - навоз остается сразу на поле, экономятся средства «на обеспечение возврата».

Важно отметить, что выращивание высоких урожаев многолетних трав представляет собой более сложную технологическую задачу и требует более высокой технологической дисциплины, чем выращивание зерновых при ежегодной вспашке. Особенно страдают многолетние травы от уплотнения почвы. Несколько дней выпаса по почве некондиционной влажности могут погубить дорогой травостой, уничтожить труд и вложения за годы, что и наблюдалось в СССР. Охарактеризованные системы земледелия теперь часто называют традиционными и экстенсивными. Это означает их недостаточное соответствие научно-техническому прогрессу.

Другую группу называют интенсивные системы земледелия, что подчеркивает вложение большего количества дополнительной энергии в виде широкого применения механизации, химизации, достижений селекции и других методов интенсификации.

Плодосменная, пропашная система земледелия, называемая еще Норфолькской, по названию графства в Англии, где она начала применяться в 18 веке. Суть системы в обеспечении четкого чередования по 4-6 полям зерновых (пшеница, ячмень, овес), пропашных (картофель, сахарная или кормовая свекла, турнепс т др.) культур и многолетних трав, как правило - клевера. Плодородие поддерживается за счет систематического внесения минеральных удобрений во всех полях и органических - под пропашные культуры позднего сева. Борьба с сорняками ведется в пропашных полях. Пар возможен, но обычно занятый. Система эффективна при достигнутом уже высоком уровне земледелия, когда культуры дают высокий урожай и заглушают сорную растительность. Система общепринята во всех странах Европы. В зависимости от климатических особенностей региона меняются набор и соотношение культур.

Паропропашная система земледелия отличается от плодосменной наличием чистых паров, когда поле не засевается до осеннего посева озимых хлебов (пшеницы, ржи, ячменя). В этой системе обычно больше число полей, до 8-10. Высокое плодородие также поддерживается внесением органических и минеральных удобрений, бобовыми культурами (клевер, зернобобовые). Распространена в странах с меньшей, чем в Европе, плотностью населения и в регионах с меньшим количеством осадков. Является основной для Пермской области.

Рациональные системы земледелия применяются с целью совместить преимущества плодосмена с рыночной конъюнктурой и различной продуктивностью угодий. Например, на близко расположенных и более продуктивных участках относительно больше выращивают картофеля на продажу, а дальние и менее плодородные участки относительно большее время находятся под многолетними травами и бобовыми культурами. Это связано еще и с тем, что на лучших участках дорогие минеральные удобрения дают более высокую прибавку урожая, а, значит, и окупаемость, чем на участках с худшей землей.

Сидеральная система земледелия рациональна на песчаных почвах, в которые экономически не выгодно вносить органические удобрения, потому что они слишком быстро минерализуются. Смысл системы в том, что выращиваются специальные культуры, хорошо растущие на песчаных почвах и образующие большую биомассу (обычно люпин, реже сераделла, донник, горчица) и запахиваются. 3-5 лет после этого получаются рентабельные (окупающие затраты на возделывание) урожаи.

Внедрение любой системы земледелия требует нешаблонного комплексного подхода и составляет сложную задачу. Должны квалифицированно оцениваться и учитываться почвенно-климатические и хозяйственно-экономические условия региона (почвы, транспорт, расположение относительно рынка сбыта, баз снабжения и т.д.).

Севообороты отражают главный смысл во всех системах земледелия. В этом смысле и подсечно-огневая система - оборот леса и хлебов, а залежная - оборот степи и хлебов. Севооборот - это порядок чередования возделываемых культур по полям и годам (в пространстве и во времени) с целью использования преимуществ плодосмена и преодоления недостатков монокультуры. Число полей севооборота равно числу лет, через которые культура возвращается на то же поле. Срок оборота называется ротация. Основная задача севооборота - обеспечение условий для реализации целей системы земледелия - поддержание и повышение плодородия почвы, улучшение водно-воздушного режима, успешная защита от болезней, вредителей и сорняков. Важен вопрос о числе полей, в норме их должно быть 4-6. Увлечение многопольными, до 8-10 полей в России определялось желанием иметь в ротации два поля озимых по чистому и занятому пару. Громоздкость многопольных севооборотов в применении явилась одной из причин того, что опытов удачного освоения их на практике очень мало.

Классификация севооборотов дается по производственному принципу, назначению, ведущим культурам.

Общие полевые севообороты включают основные производственные площади и определяют производство основной продукции, обычно зерна и кормовых культур. Традиционно имели наибольшее число полей. В Пермской области стандартом был 10-польный севооборот, в соответствии с ним наносились на карту участки при землеустройстве: 1-е поле - черный пар; 2 - озимая рожь; 3 - ячмень с подсевом многолетних трав (клевера с тимофеевкой); 4 - многолетние травы 1-го года пользования; 5 - многолетние травы 2-го года пользования; 6 - пшеница яровая; 7 - яровые, сборное поле (горох, картофель, силосные культуры и т.д.); 8 - пар занятый (вико-овсяная смесь на сено или силос); 9 - озимая рожь; 10 - овес.

Прифермские севообороты нарезались обычно из 7-8 полей вблизи крупных животноводческих комплексов. Их задача - обеспечение поголовья свежим зеленым кормом в течение лета и создание запасов на зимний стойловый период. Часто нарезались кормо-полевые севообороты (как бы гибридные полевых с кормовыми). Обычно в кормовых севооборотах планировался выпас скота в определенное время, чаще весной и осенью. Специально отводилось поле озимой ржи для раннего выпаса.

Лугово-пастбищные севообороты создавались специально для выпаса, содержали травосмеси с большим числом видов и специализированные на пастбищное использование. Обычно нарезались при крупных фермах молочных коров. Включают 7-8 полей, из них 3-4 поля - под многолетними травами. В первые годы травы используются для заготовки сена или силоса, а на третий, четвертый - преимущественно для выпаса.    

Овощные севообороты создаются в хозяйствах пригородных зон, специализирующихся на производстве товарных овощей. Имеют универсальное значение для мелких частных землевладельцев и дачников. Овощи очень чувствительны к почвоутомлению (накоплению личинок вредителей и возбудителей болезней) и одностороннему истощению ЭМПР. Большинство нельзя выращивать на одном месте более 2-3 лет. Даже на самом маленьком огороде в одну сотку культуры нужно чередовать. Овощные севообороты организуются обычно из 4-5 сборных полей. Каждая группа культур для одного поля комплектуется похожими видами, учитываются потребности семьи и рынка. Например: 1 - капусты; 2 - корнеплоды; 3 - луки; 4 - ранний картофель; 5 - кабачки, огурцы, томаты. Важное отличие овощных севооборотов в том, что в них нет культур, главной задачей которых считается повышение плодородия (как клевер в полевых севооборотах). Плодородие здесь должно создаваться технологическими методами, внесением органических и минеральных удобрений. Этому способствует поздний посев (или высадка рассады) теплолюбивых культур - есть время для закапывания навоза.

Значение культур в севообороте определяется их способностью преодолевать минусы, использовать достоинства предшественника и создавать благоприятные условия для последующей культуры.

Паровое поле рассматривается как главное технологическое поле повышения плодородия, проведения мелиораций (вносится навоз и другие органические удобрения, известь, углубляется пахотный горизонт, выравнивается поверхность, убираются камни, корчуются отдельные пни и т.д.). Подразделяют пар черный (вспахан с осени на зябь), пар чистый (осенью вспахать не успели - весновспашка, ранний пар - если вспахали в мае, а если в июне - пар называли поздним) и пар занятый - в этом случае на поле высевается какая-то культура, которая должна быть убрана раньше, чтобы обеспечить очистку поля и подготовку его под посев озимой ржи. В Пермской области важнейшее назначение пара - подготовка к посеву озимой ржи. Вообще пар - универсально хороший предшественник. В степной зоне с дефицитом увлажнения пар накапливает влагу, нитраты для последующей твердой пшеницы с особо ценными хлебопекарными качествами.

Озимые культуры ценны тем, что используют осеннюю и ранневесеннюю (когда яровые еще не посеять) погоду, достаточно подходящую для роста растений. Очень важно, что они разгружают перенапряженность в весенне-полевых работах, когда (весенний день - год кормит). За счет быстрого весеннего развития заглушают сорняки и оставляют поле чистым от них (сравнительно с другими культурами). Озимые культуры раньше созревают, разгружают напряженность в уборочную страду и обеспечивают возможность ранней вспашки на зябь, а при оперативном ведении работ возможно и внесение навоза. Озимые - хороший предшественник для всех культур, особенно сеянные по унавоженному пару.

Яровые зерновые для получения хорошего урожая требуют хороших предшественников, не выносят монокультуру. Обычно повышают засоренность поля и потому считаются слабым предшественником.

Пласт многолетних трав - лучший предшественник для пшеницы, льна и других яровых культур сплошного сева. Пропашные культуры также очень хорошо удаются по многолетним травам, но слишком интенсивно расходуют накопленные травами органические остатки и азот, т.к. систематическое рыхление («пропахивание») вызывает интенсивную минерализацию.

Пропашные культуры - требовательны к плодородию и технологической дисциплине. Резче, чем зерновые, реагируют на недоработки снижением урожая. При высокой культуре земледелия (внесение органических и минеральных удобрений, качественная и своевременная прополка сорняков в междурядьях) являются хорошим предшественником для других культур.

 

Система обработки почвы.

Главная технологическая часть всего земледелия. Обработка должна обеспечить оптимизацию режимов роста и развития культурных растений (водного, воздушного, пищевого, теплового) предотвращать рост сорняков, обеспечивать заделку органических остатков в глубинные слои почвы. Обработка имеет очень важное значение в защите от распространения вредителей и болезней растений. За историю земледелия сформировалась система разных обработок почвы, отличающихся глубиной и характером воздействия на  почвенную массу и типом применяемых почвообрабатывающих орудий. Общее во всех обработках почвы - их желательно проводить в состоянии «физической спелости почвы» - это состояние соответствует в среднем влажности около 60% от полной полевой влагоемкости.

Вспашка - основной, капитальный и самый дорогой вид обработки почвы. Основная задача - увеличить объем крупных пор в технологическом горизонте почвы и этим создать условия для оптимального водно-воздушного режима.

                         

      Рис.    Схема отвальной вспашки плугом с предплужником

При отвальной вспашке разрыхляемый пласт оборачивается. Для лучшего сбрасывания верхней части разрыхляемого слоя на дно борозды на плуг ставится предплужник. Обычная глубина вспашки стандартными отвальными плугами 20-22 см, специальными (кустарниково-болотными) - до 30 см - на минеральных почвах и до 40 см на торфяных почвах. Качественная вспашка не допускает применения лемехов с затупившейся подрезающей кромкой, так как в этом случае на дне борозды формируется переуплотненная «плужная подошва», препятствующая водно-воздушному обмену пахотного и подпахотного горизонтов. Через эту «плужную подошву» не прорастают корни культурных растений, что ограничивает базу формирования урожая. Углубление пахотного горизонта - основная технологическая возможность повышения плодородия почв Пермской области, осложняется тем, что подпахотные горизонты часто имеют очень низкое плодородие, особенно остатки горизонтов А₂ (подзолистых). В таком случае углубление возможно только при условии одновременной мелиорации (внесения извести, навоза, минеральных удобрений).

Безотвальная вспашка не переворачивает почву и потому может проводится на большую глубину. Ценится тем, что не извлекает на поверхность массу нижних неплодородных горизонтов, меньше испаряется влага и увеличивается диапазон продуктивной влажности глубинного слоя почвы семена сорняков остаются сверху и сорняки легче уничтожать, т.к. они не распределяются по всей массе технологического горизонта. В Пермской области безотвальную вспашку рационально применять для углубления технологического горизонта, как дополнение к стандартной отвальной вспашке.

Лущение и дискование выполняются дисковыми лущильниками. Характер воздействия на почву определяется «углом атаки» дисков. Под острым углом осуществляется полный оборот разрыхляемого слоя и лущильник заглубляется максимально - собственно лущение. При малом угле атаки лущильник дискует, т.е. работает как дисковая борона, без оборачивания. Особо выделяется обработка тяжелой дисковой бороной - это глубокая обработка с полным разрыхлением всего пласта, применяется при разработке дернины на лугах, пастбищах и посевах многолетних трав.

Культивация - поверхностное рыхление на глубину 5-12 см, выполняемое для четырех целей:1) предпосевная культивация проводится на глубину посева семян - 3-8 см, в зависимости от культуры  культиваторами со стрельчатыми рыхлящими лапами и призвана создать оптимальные условия для прорастания и укоренения семян (семена важно уложить на жесткий пол и накрыть пуховым одеялом); 2) междурядная культивация пропашных культур выполняется стрельчатыми лапами разной формы; 3) культивация пара для уничтожения сорняков; 4) плоскорезная обработка стерни - для лучшего снегозадержания и защиты от эрозии.

Боронование - мелкое рыхление на 2-5 см для выравнивания поверхности, дробления комков, разрыхления почвенной корки весной и летом после дождей. Первая и самая важная весенняя операция. Призвана «закрыть влагу» - достигается разрыхлением тонкого верхнего слоя почвы, прерывающего капиллярный поток влаги к поверхности испарения. Влага остается в массе почвы и сохраняется для растений. Особенно важно на бесструктурных сплывающихся почвах, на которых легко образуется мощная почвенная корка, нарушающая водно-воздушный обмен в почве и механически препятствующая прорастанию семян и появлению всходов. Боронование особо важно проводить в состоянии «физической спелости почвы», когда почвенная масса легче и полнее крошится на мелкие комки. Для разрушения корки боронуют даже посевы зерновых культур - гибель при этом части растений компенсируется успешным развитием выживающих.

Прикатывание проводится для обеспечения полноты контакта семян с массой почвы - это ускоряет набухание и прорастание. Выполняется специальными кольчатыми ребристыми катками, после которых поверхность остается взрыхленной («влага - закрытой»), контакт семян с массой почвы улучшается, что обеспечивает усиление подтока капиллярной влаги, ускоряет набухание и прорастание семян.

Система зяблевой обработки почвы. В производственных условиях операции обработки почвы группируются в соответствии с требованиями разных культур. В Пермской области общепринята зяблевая обработка почвы, состоящая из осеннего и весеннего циклов. Осенний цикл включает следующие операции:

 а) сразу после уборки предшествующей культуры производится лущение стерни дисковым лущильником, разрыхляется верхний слой почвы и создаются условия влажного аэробиозиса, благоприятные для прорастания семян сорняков. Послеуборочное лущение также существенно облегчает последующую вспашку и улучшает ее качество;

б) зяблевая отвальная вспашка должна обеспечить заделку пожнивных, стерневых остатков и проросших сорняков на дно борозды. Осенне - весенние чередующиеся циклы «промораживания - оттаивания» обеспечивают хорошее разрыхление глыб, часто остающихся после уборки, особенно силосных культур во влажную погоду. Вспаханный горизонт лучше аэрируется, усиливаются процессы минерализации и накопление минеральной пищи к следующему урожаю. Под зяблевую вспашку вносится 2/3 минеральных удобрений (фосфорные и калийные). Возможно и внесение органических удобрений, если принять оперативные меры по их вывозке на поле, но из-за перегруженности техники в уборочную страду это редко удается.

Весенний цикл: а) ранневесеннее боронование зяби, называемое по производственной терминологии «закрытие влаги» проводится в самое ранее время, как только на пашню можно будет заехать. Задача этой операции - разрыхлить верхний слой почвы и этим перекрыть капиллярный подток влаги к поверхности и предотвратить непродуктивное выпотное испарение. Архиважная операция, в случае ее невыполнение потери урожая могут достигать на сплывающихся почвах (а большинство почв Пермской области именно такие) 50%;

б) предпосевная культивация выполняется через 5-10 дней после «закрытия влаги», когда почва прогреется и ослабнут утренние заморозки и прорастет часть эфемерных сорняков. Обработка проводится культиваторами со стрельчатыми лапами на глубину 6-10 см, для уплотнения основания под семена, которые сверху покрываются разрыхленной почвой «пуховым одеялом». Под культуры позднего сева, кукурузу, отчасти пшеницу даются дополнительные культивации для выпалывания прорастающих сорняков;

г) посев зерновых проводится дисковыми сеялками с одновременным прикатыванием. Если специальных ребристых катков в хозяйстве нет, то прикатывать все же необходимо гладкими катками, но с одновременным боронованием легкими боронами. Эти две операции дают тот же эффект, что и прикатывание ребристыми катками. В опытах установлено, что даже прикатывание гладкими катками без боронования во многие годы дают прибавку урожая.

Обработка почвы в садах и огородах имеет ряд специфических особенностей, отличающих ее от обработки почвы в полеводстве, и будет рассмотрена в разделе овощеводства.

 

 Способы посева и посадки культур.

Геометрия размещения, глубина заделки семян (посадки рассады или саженцев), форма поверхности земли после этого имеют важное значение для роста и развития культур. Это влияет на важнейшие режимы - световой, водный, пищевой, отчасти и тепловой. Обеспечить оптимальные параметры по всем режимам часто невозможно, но уменьшить потери и обеспечить лучшее использование того, что доступно необходимо делать и в этом - квалификация земледельцев.

 

Сплошной посев - семена разбрасываются руками, или сеялками без сошников, или ротационными разбрасывателями и заделываются в почву боронованием или граблями (на домашних участках). Раньше такой посев был основным, теперь применяется в аварийных случаях и на личных участках и при выращивании рассады в парниках и теплицах.

Рядовой посев - основной способ сева в с/х предприятиях. Типовая зерновая сеялка имеет 24 дисковых сошника, расположенных через 15 см, общая ширина захвата 3,6 м. Площадь питания одного растения составляет 1-2 см´15 см, - это неблагоприятно, площадь питания слишком узкая, растения в рядке слишком загущены. Для улучшения применяются узкорядный и перекрестный посев.

Узкорядный посев производится специальными сеялками, междурядия создаются меньше 10 см (льняные сеялки), или 6,5 и 8,5 см, - в зерновых узкорядных сеялках рядок 15 см делится на два.

Перекрестный посев - это двойной посев рядковыми сеялками сначала в одном направлении, а потом поперек, оба раза высевается половинная норма высева. Дополнительные затраты окупаются прибавкой урожая.

Широкорядный посев с междурядиями 30 см и более применяется для культур с большой площадью питания. Увеличенная ширина междурядий, позволяет проводить механизированную прополку и рыхление, облегчает ручную обработку. При междурядьях 45 см и более междурядные обработки выполняют механизированно, обрабатываемые таким образом культуры называют пропашными. Обычная ширина междурядий для картофеля 60-70 до 90 см, корнеплодов 45- 60-70 см, капусты 60-70 см. Стандартная величина междурядий в производственных хозяйствах - 70 см, под нее выпускаются машины для обработки.

Ленточный посев призван увеличить густоту продуктивных растений и сохранить возможность механизированной обработки между лентами. Ленты образуются 2-6 строчками, расстояния между строчками в ленте 8-15 см, между лентами 40-50 см.

Пунктирный посев - вариант рядового, но с высокой точностью размещения семян, что обеспечивается только новейшими сеялками точного высева. Точность высева обеспечивает равномерное стояние растений, ровные рост и развитие, дружное созревание и поэтому уменьшаются потери при уборке.

Квадратно - гнездовой способ размещения культур обеспечивает возможность механизированной обработки междурядий в двух направлениях. Применяется на полях с повышенной засоренностью сорняками, когда снижение урожая от сгущения растений в гнездах компенсируется лучшим и менее дорогим, чем ручная прополка, уходом за посевами.

Гнездовой способ по геометрии это вариант квадратно-гнездового, но он чаще применяется на огородах не для механизированной обработки, а для обеспечения уплотнения культур. Например, цветная капуста высаживается квадратными гнездами 30х30 см, а расстояния между гнездами делаются 50 см и на этой площади выращиваются редис или салат, пока растения капусты маленькие.

Сроки посева (посадки) и глубина заделки семян важны для обеспечения хорошего урожая. Здесь очень важно учитывать особые качества культур. Слишком ранний посев нехолодостойких культур может стать причиной гибели от заморозков. Затягивание с посевом увеличивает риск потери влаги, потребной для набухания и прорастания, ведет к недружным всходам, неоднородному травостою и потерям урожая. Время посева определяется биологическими особенностями культур и рассматривается далее при описании их возделывания.

Глубина заделки зависит более всего от величины семя и меняется от 0,5 (сельдерей, укроп) до 12 см (кукуруза). Нормальные и дружные всходы можно получить только при соблюдении оптимальной для культуры глубины заделки во влажную почву. Культуры, выносящие семядоли на поверхность заделываются мельче, чем такие же по размеру семена культур, не выносящие семядоли на поверхность.

Норма посева семян призвана обеспечивать оптимальную густоту стояния продуктивных растений. Она определяется особенностями культур по требованиям к площади питания и зависит от погодных условий, качества почв, культуры земледелия и других факторов, влияющих на полевую всхожесть и успешность роста растений. Норма посева даже одного сорта или гибрида коррелируется в соответствии с  климатом, погодой, состоянием почвы, способом посева, засоренностью. В среднем при усилении засушливости (не обеспечении полива) нормы уменьшают, а при повышении плодородия почвы и высокой культуре земледелия - увеличивают. Ухудшение  плодородия также требует повышения нормы высева, т.к. не обеспечивается полнота всхожести.  Рекордные и максимальные урожаи получаются в загущенных посевах, оптимум для каждого сорта определяется особо, например, для ранних сортов капусты оптимальна густота может быть 30х60 см, а для поздних 90х90 см. 

 

Основные требования к качеству обработки почвы.

Общие результаты труда земледельца и судьба урожая в существенной мере определяются качеством выполнения полевых работ и главным образом - качеством обработки почвы. Особенно важно качество вспашки, потому, что исправить бывает уже нельзя из-за времени и кроме того, невозможно восстановить качество, например, вспашки пласта многолетних трав, плохо запаханные остатки при перепашке еще больше извлекаются на поверхность.

Важнейшее требование к качеству любой обработки - своевременность ее проведения. Опоздание, как и торопливость, в выполнении обработок снижают урожай. Определение оптимальных сроков обработок почвы на каждом конкретном участке - основная задача специалиста и хозяина, а умение это сделать приходит не сразу, требует высокой квалификации и высоко ценится в производстве.

Важнейшие технические показатели качества обработки почвы - соблюдение заданной глубины обработки и отсутствие огрехов (пропусков, или "плешин"). Средняя глубина вспашки на ровных участках должна выдерживаться с точностью ±1 см, а на полях с неровным рельефом ±2 см. Точность соблюдения глубины поверхностных обработок 1 см.

Качество крошения и оборота пласта также очень важные показатели качества обработки, но их бывает труднее выдержать, поскольку они менее поддаются контролю механизатора, менее определяются его мастерством, а часто зависят от погоды и состояния поля после уборки. Например, поле кукурузы после уборки ее на силос во влажную погоду часто невозможно вспахать с хорошим крошением пласта.

 

Сорные растения и борьба с ними.

Сорными растениями, или сорняками, называют растения, не возделываемые человеком и засоряющие сельскохозяйственные угодья. К сорнякам относятся и культурные растения, растущие в другой культуре (не на своем месте). Сорняки могут  серьезно снизить величину и качество урожая, снижают они и окупаемость инвестиций. Объясняется это тем, что сорняки отнимают у культуры влагу и минеральную пищу, затеняют, особенно культуры, медленно растущие на первых стадиях, например, морковь. Сорняки также способствуют распространению вредителей (проволочник на пырее переживает время, когда на поле нет картофеля) и болезней.

Источники засорения полей многообразны, одним из главных считается запас семян сорняков в почве. Это предопределяется количеством семян сорняков, до сотен млн штук на гектаре, и их способностью долго сохранять жизнеспособность. Почти 100% семян сорняков сосредоточены в пахотном слое почвы. Их запас систематически пополняется, особенно при невысокой культуре земледелия, за счет посева с некондиционными по засоренности семенами, осеменения сорняков на месте и приноса семян с ветром, животными и др. Значительно антропогенное распространение семян, даже через континенты. Из Америки в Европу завезено более 150 видов сорняков. Важное значение имеют и вегетативные зачатки размножения сорняков, при неудачной агротехнике воможны случаи быстрого размножения корневищных (пырей, кострец) и корнеотпрысковых (бодяк полевой) сорняков.

Эколого-биологические особенности сорняков объясняют их выживаемость и определяют технологию борьбы с ними. Сорняки дают очень много семян, один экземпляр лебеды может дать 100 тысяч семян; гулявника - 750 тысяч. Семена сорняков имеют разнообразные приспособления для распространения, - зацепки, парусность, зонтики и т.д. Группа семян сорняков трудноотделимы от основной культуры, например, семена овсюга не отсортировываются от овса, к тому же могут зарываться в землю. Неравномерность созревания, наличие периода покоя и способность прорастать в неблагоприятных условиях после этого также поддерживают уровень засоренности.

Классификация сорняков строится на характере питания, продолжительности жизни, способах размножения и распространения.

Паразиты (повилики на стеблях, заразихи на корнях) не имеют своего синтетического аппарата, присасываются к стеблям или корням, дают много семян. Повилики относятся к карантинным сорнякам, посевы, где они обнаруживаются (клевер, люцерна, лен) подлежат уничтожению.

Полупаразиты имеют смешанный тип питания за счет своих бледно-зеленых листьев и основную долю берут, присасываясь к корням (погремок на лугах).

Малолетние сорняки включают группы; эфемеров; яровых ранних и поздних, озимых и зимующих однолетников и двулетников.

Эфемеры имеют очень короткий период вегетации и поэтому могут давать несколько поколений за лето типичный представитель -звездчатка средняя (Stellaria media (L) Vill.) или мокрица. Мокрица - распространенный злостный сорняк овощных и пропашных культур. Вегетационный период ее очень короткий, 40 дней, что позволяет во влажные годы давать несколько генераций. Распространению способствует то, что в сырую погоду на низких местах практически невозможна механизированная прополка междурядий. Осенние всходы мокрицы способны зимовать и весной дают раннюю генерацию семян, одно растение может давать до 25 тысяч семян, которые сохраняют жизнеспособность несколько лет. Борьба связана с предотвращением переувлажнения, в условиях оптимального режима влажности мокрица малоконкурентоспособна и легко ликвидируется правильной обработкой почвы.

 

            

Мокрица.                                                                          Овсюг.

Яровые сорняки многообразны,  всходят и созревают с ранней весны до поздней осени.  Ранние яровые сорняки используют весенний период, укрепляются до посева основной культуры и обсеменяются либо раньше, либо одновременно с засоряемой культурой.

Овсюг обыкновенный (Avena fatua L.) очень походит на овес. Засоряет в основном посевы яровых зерновых. Всходит раньше или одновременно с основной культурой, а созревает раньше и к уборке семена осыпаются, засоряют почву. Способен всходить с глубины до 20 см, период покоя 6-7 месяцев, всхожесть семян после периода покоя до 100%. Борьба определяется созданием весной условий для прорастания и последующая прополка культиватором, более эффективна в пару и перед посевом поздних яровых. В посевах ранних яровых борьба затруднена из-за недостатка времени весной, а осенью семена овсюга не прорастают.

Пикульник зябра (Caleopsis speciosa Mill.)  из семейства губоцветных размножается семенами, засоряет пропашные культуры и овощи на плодородных почвах. Разрастается и заглушает основную культуру при слабой агротехнике. При своевременных прополках опасности не представляет.

                         

          Пикульник Зябра                                                        Марь белая.

Марь белая (Chenopodium album L.) из семейства маревых. Космополит по распространению, засоряет все культуры. Конкурентность сорняка связана с высокой семенной продуктивностью, длительным периодом покоя и очень длительным сохранением всхожести семян. Залог успешной борьбы с лебедой - хорошая технологическая дисциплина.

Подмаренник цепкий (Galium aparine L.) универсальный (т.е. засоряет все культуры) широкораспространенный  сорняк из семейства маревых.

 Из яровых сорняков распространены также редька дикая (Rafanus rafanistrum L.) горчица полевая (Sinapis arvensis L.) из крестоцветных; гречишка вьюнковая (Poligonum convoeivulus L.) и гречишка развесистая (Poligonum Lapatifolium L.) из семейства гречишных. Основной метод борьбы с ними - провокация семян на прорастание и последующая культивация. Поздние яровые сорняки щетинник сизый, куриное просо, щирица обсеменяются после уборки яровых, по стерне.  Основной способ борьбы - своевременная вспашка.

Зимующие и озимые сорняки, ярутка полевая (Thlaspi arrense L.), пастушья сумка (Capsella bursa pastoris (L.) Med.), ромашка непахучая (Matricaria inodora L.)   развиваются с осени, весной опережают культуры в развитии и дают семена. Могут развиваться и как яровые, если прорастут весной.

Двулетники (чертополох пониклый (Carduus crispus L.), белена черная, икотник серо-зеленый, полынь Сиверса) плодоносят после двух летних периодов при правильной агротехнике не опасны, распространяются за счет растений, продуцирующих по обочинам и осеменяющих посевные поля.

Многолетние сорняки считаются более опасными и трудноискоренимыми, поскольку кроме обильного обсеменения могут активно размножаться вегетативным путем, группируются по способу вегетативного размножения.

 Корневищные сорняки [пырей ползучий (Elytrigia repens (L.) Nevski), хвощ (Eguisetum arvense L.) и др.] кроме семян (спор) размножаются путем разрастания подземных побегов - корневищ, несущих почки. При разрезании корневища способны отрастать маленькие кусочки с почками, что затрудняет борьбу с ними.

 

                     

   Пырей ползучий.                                                 Хвощ полевой.

 

Стержнекорневые сорняки (одуванчик лекарственный (, нивяник обыкновенный, подорожник большой) засоряют в основном луга и обочины, откуда обсеменяют посевы. На полях несложно уничтожаются глубокой вспашкой.

Корнеотпрысковые сорняки (бодяк полевой (Cirsium arvense (L.) Scop, осот полевой, вьюнок полевой, сурепка обыкновенная) считаются самыми злостными, поскольку имеют очень мощную глубокую корневую систему, а новые побеги (отпрыски) могут появляться из отрезков всех корней, на разной глубине. Они даже в названиях отражают свою устойчивость в полях. Успех борьба с корнеотпрысковыми сорняками

                  

             Осот полевой.                                                  Повилика на клевере.

 

приносит лишь при условии систематического правильного использования системы глубокой вспашки и культиваций. Особенно важна правильная обработка пара.

На огородах успех в борьбе с сорняками приносят глубокая перекопка, своевременная прополка и выращивание заглушающих сорняки культур. Особенно хорошо глушит сорняки картофель, при условии аккуратного ухода за ним в начальные фазы развития, когда ботва еще не полностью затеняет поверхность почвы.

Экологические следствия земледелия.  

Земледелие - это самый обширный по масштабу и древний по времени вид деятельности человека. Начало его относится к 6-7 тысячелетиям до н.э., т.е. 8-9 тысяч лет назад.

К настоящему времени земледельческой деятельностью охвачены все природные зоны планеты (за исключением Антарктиды). За прошедшие века большая часть суши уже прошла через земледельческое использование и это заметно уже изменило природу.

Экологические параметры среды при земледелии меняются очень резко, но человек до сих пор не дает отчета своим действиям в плане их общепланетарных последствий. «Маленькая и полезная» по мнению каждого индивидуального человека работа, суммируясь от миллиардов, приобретает общепланетарное значение. В истории много примеров, когда случались катастрофы и гибли цивилизации от неправильного земледелия (Месопотамия, Семиречье, Карфаген). Это были, в основном, так называемые «гидравлические цивилизации» в жарком климате, применяющие орошаемое земледелие.

Вообще-то люди всегда думали о будущем, но действовали соответственно политическим и социальным возможностям («Хотели как лучше, а делали как могли»). Только в конце ХХ века суть и масштабы экологического кризиса поняты в масштабе Планеты. Главная черта этого кризиса - кумулятивный характер в пространстве и времени негативных сдвигов, которые несут опасность «экспотенциального взрыва», т.е. неожиданного и быстрого ухудшения ситуации, когда уже поздно принимать меры.

Самое первое воздействие земледелия на экологию и самое мощное по объему - это уничтожение природной растительности на огромной площади, замена ее посевами. Это имеет биосферные последствия:

1) многочисленные по разнообразию растительные виды, в целом приспособленные к варьирующим природным условиям, заменяются малым числом отобранных видов. Суть отбора (селекции) - форсирование продуктивности за счет выживаемости и приспособляемости (выносливости);

2) высокая устойчивость очень разнообразных по видовому составу природных растительных сообществ к неблагоприятным условиям среды (засухи, заморозки, переувлажнение, вспышки вредителей и болезней)  после смены одновидовыми (сортовыми, гибридными, клоновыми) посевами резко снижается;

3) уменьшаются продуктивность (прирост) и общая биомасса суши земного шара и отдельных регионов;

4) изменяется природный биологический круговорот веществ (БИК), из него изымается большая доля ЭМПР и непродуктивно сбрасывается в океан;

5) изменяются радиационный и водный баланс крупных территорий;

6) изменяется гидрологический режим крупных регионов (Арал);

7) уничтожаются природные биотопы животных;

8) загрязняются атмосфера, гидросфера, педосфера;

9) почвы освоенных территорий деградируют и теряются для земледелия;

10) нарушаются эволюционно отобранные связи организмов биосферы (сложные, многокомпонентные и устойчивые комплексы меняются на простые и неустойчивые).

Эти отрицательные последствия по общему итогу не уравновешиваются положительными приобретениями: 1) орошаемые земли в пустынях; 2) поля вместо болот; 3) рисовые поля вместо мангров, плавней, маршей; 4) польдеры (Голландии).

Общие результаты земледельческой деятельности выражаются следующими цифрами. На 1,5 миллиардах га биологическая продуктивность утрачена полностью. Это пустыни, теперь общепризнанно, что они имеют антропогенное происхождение. Еще на 5,5 миллиардах га биопродуктивность заметно снижена из-за небережной деятельности человека. В сумме потери оцениваются в 50% от поверхности суши, составляющей около 14,7 миллиардов га. Ветровая и водная эрозия, которая развилась вследствие изменения растительности, приобрела, из-за масштабов, самостоятельное значение и отрицательно сказывается на состоянии растительности больших пространств.

В целом культурные посевы и посадки (особенно селекционные сорта и гибриды) имеют зауженный диапазон приспособления к почвенно-климатическим условиям произрастания. Однако колебания таких важных факторов роста как температура и влажность почвы и приземного воздуха становятся более резкими и на планете в разных регионах растут потери урожаев от: 1) засух; 2) избытка осадков; 3) заморозков; 4) перегрева посевов и посадок.

Системным моделированием с помощью мощных компьютеров получены оценки, что потери урожаев от неблагоприятных погодных условий в планетарном масштабе были бы меньшими, если бы сохранялась эластичность природных катаклизмов, которая обеспечивалась природной растительностью. Параллельно росту средних урожаев в мире быстро растет амплитуда их колебаний из-за роста резкости колебаний погоды. 

Рис.   С ростом величины урожая увеличиваются его колебания по годам

Пока объемы производства продовольствия в мире поддерживаются возрастающими вложениями энергии в производство пищевых калорий. Как будет складываться ситуация во время «экспотенциального взрыва» никто не берется прогнозировать, отмечается, что оснований для оптимизма нет.

Свой вклад в колебания урожаев вносят вспышки численности вредителей. Отдаленные результаты применения ядохимикатов отрицательны.

Изменение БИКов элементов - биогенов при смене природных экосистем посевами приводит к планетарному изменению баланса веществ. Вынос ЭМПР в океан и в большой геологический круговорот в последние десятилетия возрос в 2 - 10 раз (в лесной зоне в 2 раза, в лесостепной в 8 раз и в степной в 10 раз /Т.И.Евдокимова, 1976/).

Особенно резко изменилась ситуация в степи при распашке черноземов: годовое поступление органического вещества сократилось в 13 раз; азота в 13 раз, фосфора в 2,5 раза, калия в 4 раза, кальция в 35 раз, магния в 36 раз, серы в 15 раз. Это радикально ухудшило почвенный круговорот, особенно с учетом развивающейся эрозии почв.

Бесхозяйственность в земледелии, особенно орошаемом и на осушенных земля, оборачивается: 1) недобором сельскохозяйственных продуктов; 2) экономическими потерями; 3) наносится ущерб природной среде - почве, воде, воздуху, биосфере в целом.

Применение минеральных удобрений также связано с обострением проблем. Из азота, вносимого в почву, культурные растения используют только 40 - 50%. Остальное вымывается и улетучивается, но с дождями тоже возвращается в воду и служит причиной эвтрофикации водоемов.

Вносимые фосфорные удобрения, несмотря на малую подвижность фосфорных соединений в почве, тоже увеличивают через эрозию и органофосфатные комплексы, поступление фосфатов в водотоки и водоемы и усиливают эвтрофикацию. 

Большие дозы минеральных удобрений отрицательно влияют на качество продуктов. Несбалансированные по фосфатам и калию азотные подкормки приводят даже к перерождению ценной твердой пшеницы в менее ценную мягкую.

Ныне многие ученые - экологи расценивают минеральные удобрения вообще как временное подстегивающее средство (наркотического характера), а не как базисную меру, способную фундаментально улучшить почву. При высоких дозах минеральных удобрений отмечено снижение содержания гумуса, а это - свидетельство расхода капитальных почвенных ресурсов, падение плодородия.

Пестициды в земледелии составляют особую проблему. Их сейчас применяется более 300, большинство токсичны для человека и других организмов. Избирательность ядов не всегда надежна, так как это можно уяснить только за длительное время - несколько поколений. Не все пестициды попадают куда надо. При авиаобработке иногда до 50% ядов попадает, например, не на хлопок, а на посевы люцерны и на пастбища, следовательно, страдает качество молочной и мясной пищи. Также отравляются вода, а значит рыба и через рыбные корма - птица. Конечным звеном отравления выступает человек. Контроль затруднен. Во всех нормативных документах указано, что применение пестицидов допустимо лишь при строжайшем контроле, но это не исполняется.

Энергия в земледелии и экологии. Уже отмечалось, что успехи современного земледелия объясняются интенсификацией вложения энергии в сельскохозяйственное производство. При этом необходимо учитывать всю энергию, т.е. не только топливо, расходуемое в сельскохозяйственном производстве, но и всю энергию, затраченную на производство техники (начиная с разведки месторождений руды и топлива для самой разведки и в последующем для добычи разведанной руды), удобрений, а также на научные исследования  по выведению новых сортов и гибридов.

Отходы сельскохозяйственного производства и перерабатывающей промышленности часто выступают в качестве источника отрицательного воздействия на экологическую обстановку. Парадоксальный пример - концентрация навоза и других отходов с больших площадей вблизи ферм. Ценные вещества - удобрения, сконцентрировавшие в себе существенную часть дополнительной энергии земледелия и животноводства, превращаются во вредные токсичные. Особенно велико по масштабам загрязнение воды от переработки сельскохозяйственного сырья.

Изменение гидрологического режима при осушении и орошении отрицательно тем, что растет доля поверхностного стока, особенно в многоводные (многоснежные) годы. Усиливается эрозия и одновременно в сухие сезоны сохнут родники, мелеют реки.

 

Взаимосвязи земледелия и природы. Земледелие, среда и человек образуют сложную систему с многообразными взаимодействиями и взаимосвязями, которые не всегда понимаются в нужное время, а понимаются лишь после проявления негативных последствий, когда меры принимать обычно уже поздно.

Ныне на планете используется 1,5 млрд га пашни, но еще столько же уже утрачено за историю человечества, приведено в негодность для продуктивного использования и требует нереально больших средств на восстановление.

Особенно активно под земледелие использовались территории степной (степи, саванны, прерии, пампы) и лесной природных зон, речные долины и дельты. При обработке полей человек влияет не только на используемый участок, но и на окружающие, особенно ныне, при интенсивных и энергонасыщенных системах земледелия (мелиорация, механизация, химизация). Необходимо учитывать не только работу в земледелии, но и весь предварительный комплекс работ по изготовлению машин и химикатов. Результат этот в том, что все, не включенное в продукты в виде пищевых калорий, включается в энергию, негативно влияющую на природу.

История и жизнь свидетельствуют о страшном. Люди так и не научились щадяще использовать земельные ресурсы. Огромные плозщади подвержены деградации. Главный бич земледелия - эрозия почвенного покрова, поражает около половины площади обрабатываемых земель. В мире из-за эрозии ежегодно теряется несколько миллионов га земель. Меньше, но тоже много, теряется из-за засоления.

Есть и примеры благодатного использования земли - строительства «рая на камнях, песке и болотах», но по затронутой площади эти примеры неизмеримо меньше.

Воздействие земледелия на почвенный и растительный покров планеты, на гидрологические процессы (процессы круговорота воды) приводит к резкому изменению структуры и функций биосферы на земледельчески освоенных и прилегающих территориях. Только первый человек был стихийным охотником и собирателем. Современный человек не может жить без земледелия, дающего основу питания. Это значение возрастает по мере роста населения. Рост этот абсолютный и относительный - растет количество земледельческих пищевых калорий и растет доля людей, живущих за счет земледелия и удобрений.

Конкретно главные факторы воздействия земледелия на среду (экологию) следующие.

     1. Уничтожение природной многовидовой растительности на больших площадях и замена ее селекционными сортами немногих видов (поля, огороды, сады, плантации).

     2. Превращение природных биогеоценозов в агроценозы.

     3. Превращение малопродуктивных почв и природных экосистем в высокопродуктивные земледельческие угодья мелиорацией и культурным использованием.

     4. Уничтожение природных местообитаний животных.

     5. Деградация почвенного покрова при нерациональном использовании: 1) водная и ветровая эрозия почв; 2) Истощение почв; 3) засоление и осолонцевание почв; 4) заболачивание почв; 5) загрязнение почв избыточными удобрениями и пестицидами; образование хардпэнов в почвах.

     6. Изменение природного радиационного и водного баланса обширных территорий, ведущее к климатическим изменениям.

     7. Изменение гидрологического режима территорий: 1) усиление поверхностного стока; 2) истощение грунтовых вод, падение их уровня; 3) повышение уровня грунтовых вод при орошении; 4) усиление седиментации в руслах рек.

     8. Загрязнение поверхностных и грунтовых вод удобрениями, водорастворимыми солями, пестицидами, отходами производства.

     9. Загрязнение атмосферы: 1) при внесении удобрений и пестицидов с помощью авиации; 2) при выделении азотистых соединений удобрений из почвы в атмосферу путем денитрификации.

     10. Загрязнение океана усиленным стоком с земледельческих территорий.

Масштаб влияния земледелия на облик планеты особенно значителен в связи с огромностью затрагиваемых территорий. Особенно большую площадь имеют пустыни, бедлэнд и другие бросовые территории. Большинство современных пустынь - это неправильно использовавшиеся земледельческие территории (другие - результат перевыпаса при пастбищном использовании). Забрасывание деградированных земель активно идет и теперь.

Влияние животноводства на экологию в основном базируется на земледелии, но имеет и самостоятельное значение. Особенно сильное неблагоприятное действие на экологию оказывает интенсивное (промышленное) животноводство. Конкретно негативное влияние животноводства на природу определяется следующим:

1. Уничтожение природной растительности на больших пространствах и опустынивание вследствие перегрузки пастбищ.

2. Деградация природной растительности на пастбищах.

3. Выбивание растительности и эрозия почвенного покрова вокруг колодцев и коралей, а также на прогонах.

4. Загрязнение поверхностных вод отходами животноводства: 1) близ боен и перерабатывающих предприятий; 2) при стойловом содержании скота; 3) при водопое на природных водоемах и реках.

5. Превращение лесных территорий в саванны в тропическом поясе (Африка, Азия, Латинская Америка).

Лесоразработки очень активно влияют на среду. Как правило - отрицательно. Лес - мощный фактор климата, гидрологии и биогеохимии на суше земного шара. Сведение леса резко изменяет радиационный и водный режим и баланс территории, изменяет БИК. Экологические последствия лесоразработок включают:

1. Истощение возобновимых природных ресурсов: 1) смена ценных лесов на малоценные (бамбуковые заросли в тропиках, осиновые, березовые, ольховые заросли в бореальном поясе); 2) уничтожение диких животных и их местообитаний.

2. Смена интенсивной кислородной функции леса на малоинтенсивную иных экосистем.

3. Смена заторможенного биологического круговорота веществ на более интенсивный иных экосистем; разрушение замкнутого биологического круговорота в тропиках, ведущее к истощению почв (попытки земледельческого освоения тропических лесов по этой причине остаются неудачными - под тропическим солнцем поверхность земли ссыхается в кирпич (later) и плантации гибнут.

4. Деградация почв на вырубках: 1) заболачивание на севере; 2) панциреобразование в тропиках; 3) эрозия почв на склонах, особенно в горах.

5. Гидрологическое влияние на поверхностный и грунтовый сток: 1) увеличение доли поверхностного стока, возрастание пика половодья в лесной зоне; 2) исчезновение родников, обмеление рек (коли вода весной не впиталась в землю, стекла, то нечему питать родники); 3) усиление эрозии и заиливания рек и озер; 4) изменение гидрографической сети.

Изменение среды под влиянием вырубок леса в разных природных зонах проявляется по разному, но общие черты воздействия схожи и отрицательны. В истории человечества большие площади лесов сведены для пашни и пастбищ. Еще больше вырублено для получения древесины: 1) топливо бытовое; 2) строительный материал; 3) промышленное сырье для переработки (бумага и пр.); 4) топливо для металлургии (Демидовы). В России вырубки почти не восстанавливаются (до 50% срубленной деловой древесины оставалось в лесосеке). Образец лесовосстановления - Финляндия, в которой вся лесная площадь обустроена как лесокультурная и гектар леса дает больше прибыли, чем гектар пашни.

 

Ресурсы площади для земледелия.

Ограниченность земельных ресурсов на планете составляет их главную характеристику как фактора природы. Конечность и полная исчерпанность земельных ресурсов составляет главную черту геополитической обстановки. Россия в числе лидеров по неэффективному использованию территории и это создает опасность напряженности, образования «вакуума» для незаконной иммиграции.

Общий фонд суши земного шара распределяется так:

пахотные земли, сады и плантации - 10%;

луга и пастбища - 20%;

леса - 30;

прочие земли (включает водоемы, озера, реки, водохранилища, ледники, пустыни, тундры, болота, бедленд и пр.)  - 40%.

Цифры наглядно демонстрируют острую дефицитность земли на планете. Те широкоизвестные, малые в в глобальном масштабе участки суши, созданные человеком за счет моря (польдеры Северной Европы), которые в местном масштабе играют важную роль, в общем земельном балансе мира не имеют практического значения.

Человек вынужден исходить из факта ограниченности земельных ресурсов - один вид использования может быть расширен только за счет другого. Человек может увеличить пашню за счет леса или пастбища, но в этом случае необходимо учитывать полные последствия такого передела. Отдаленный эффект далеко не всегда оказывается положительным.

 

К оценке опыта освоения целины Алтая и Казахстана.

Тема эта обсуждалась много и разносторонне, но итоговая оценка остается дискуссионной. Расходятся оценки специалистов и средств массовой информации (СМИ). В изложении СМИ преобладает такое впечатление, что до освоения целина была чуть ли не пустыней. «Целинная эпопея» поэтому - героическое освоение этой пустыни.

 В изложении специалистов - оппонентов дело обстоит не совсем так. Целина не была пустыней. Каждая былинка травы переводилась в мясо по самому логичному, экологически рациональному и дешевому варианту - в режиме пастбищного использования. То есть в профессиональном экологическом понимании целинная эпопея была не обживанием пустыни, и изменением вида пользования территорией. Экономическая эффективность этой смены остается дискуссионной.

Пастбищное использование целины было экстенсивным, но имело и преимущества. Круговорот веществ изменялся минимально, так как с мясом увозилась только минимальная доля ЭМПР, а основная доля возвращалась на пастбище с навозом. «Возврат по Либиху» нужен был минимальный, а при небольшой добавке минеральных удобрений, вычисленной на научной основе, по данным почвенного обследования, продуктивность можно было существенно повысить. Аналогичные ландшафты США, Канады, Аргентины и ныне используются в подобном режиме, с минимальным удобрением на принципе возврата.

Целинно-штурмовая смена режима использования с пастбищного на пахотный полевой была интенсивной только по изъятию ЭМПР. (Культурной она не была ни в чем). Осваивалась целина «для хлеба», но хлеба в стране хватало с избытком. Если считать по хлебу как продукту питания для людей. Не хватало мяса. Точнее «по производству мяса, молока и масла на душу населения» мы отставали от ведущих капиталистических стран.

После того, как «...Целина была взята штурмом» (Л.И.Брежнев, «Целина», 1988) вместо мяса не целинных просторах стали производить зерно. В том, как и для чего это зерно использовалось, занимательны два варианта.

Выпечка хлеба. По качеству этот хлеб выпекался для людей, а употреблялся сплошь и рядом на корм свиньям и коровам (имел «скотсткую долю»). Эта доля нарастала и к 1980-ым годам все частное животноводство (птица, коровы, свиньи, козы, овцы, кони, верблюды, ослики, кролики и т.д.) потребности в концентрированных кормах покрывало за счет хлеба, выпекаемого «для людей». Смысл сего абсурда не исчерпывается ценой (хлеб для людей в разы дороже, чем аналогичный комбикорм). У скота иной вкус, чем у человека, для количества и качества мясных продуктов необходимы иные по рецептуре комбикорма. Для каждого вида скота - своя рецептура. Из-за несоответствия и низкоэффективной технологии по такому пути получалось не более половины от возможной продукции яиц, молочных и мясных продуктов.

В результатах реформ можно выделить один положительный момент (может быть и невольный, поскольку СМИ о нем помалкивают) - вместо хлеба стали закупать мясные продукты питания. В пересчете на пищевые калории и белок это эффективнее, чем выращивать молоко, мясо и яйца в России, по несовершенным технологиям, при низкой трудовой дисциплине, с двойным и более перерасходом кормов. Достижения реформ о том, что «перестали закупать хлеб за границей» объясняются изложенным обстоятельством.

Закупки хлеба имеют свою «экологическую сторону». С 1963 года целинного хлеба стало не хватать. Одна из причин в том, что созданы крупные водохранилища на Волге и Каме и затоплены большие площади заливных лугов, до 5 миллионов га, с которых получались дешевые и качественные мясные и молочные продукты. Начавшись с «исключительных», зерновые закупки стали нормой. Достигая в отдельные годы до 25% от собственного производства зерна. Для страны, занимающей первое, причем с большим отрывом, место в мире по площади земли на душу населения это - абсурд. Полноты ради следует отметить, что к этому времени съеден был и еще один малоупоминаемый резерв производства продовольствия - высвобождение кормовых ресурсов в связи с переводом сельскохозяйственных работ с конной тяги на машинную. Это очень серьезный резерв. В отдаленных областях на коней расходовалось столько же кормов, сколько для дойных коров.

Второй путь использования целинного хлеба состоял в том, что зерно перевозили с целины к крупным городам и на животноводческих комплексах - гигантах (птичные, коровьи, свиные комбинаты) этот хлеб скармливался с целью получения того самого мяса, которое раньше во много раз дешевле нагуливалось на целинных пастбищах. В этом отношении эффективность использования целинной территории также ухудшилась. ЭМПР, вывезенные с целины, где они ранее возвращались в почвы, стали накапливаться в навозохранилищах и время от времени десятками миллионов кубометров прорываться во время аварий в реки. В результате эвтрофицировалась и загнила вся цепь волжских и камских водохранилищ. Удобрительные вещества превратились в отравительные.

Изложенным ущерб не исчерпывается. Более 5 лет, в самые важные послевоенные 1950-ые годы, на «Целину» шли все ресурсы - техника, материалы, деньги, кадры. За это время пришло в упадок сельское хозяйство Российского центра - исконно русские территории отстали в развитии. Запустение, начавшись с «отдаленных неперспективных деревень», распространилось и на обжитые, Подмосковные.

Экологический минимум равновесия в природе состоит в том, чтобы вывезенные с поля ЭМПР возвращать в это поле. Навоз с ферм - фабрик, потреблявших целинное зерно, в целинные поля, конечно же не возвращался, но он не вывозился и на соседние поля, а накапливался в «навозохранилищах». Они чаще всего представляли собой лога и овраги, перегораживаемые примитивными насыпями, в половодье эти насыпи размывались и вешние воды «убирали» годовой запас навоза. После паводка насыпи восстанавливались и цикл повторялся. Вместо полей «удобрялись» реки.

Целина тоже не расцвела. Через 10 -15 лет после «покорения» половина целинных земель (~ 25 млн га) были заброшены, исключены из земледельческого оборота по непригодности. Из-за осолонцевания и осолончакования их продуктивность стала ниже исходных пастбищ и они стали более ресурсоемкими для мелиорации.

Ресурсы пахотнопригодных земель. На фоне противоречий «целинной эпопеи» особо важно выглядит значение оценки общего фонда пахотнопригодых земель. Численность населения растет во всем мире, растет и потребность в продовольствии. С другой стороны реально не обойтись и без изъятия сельскохозяйственных земель для несельскохозяйственных нужд. Очевидна, вследствие указанного, и необходимость прироста земледельческой площади.

 Оценка пахотнопригодности земли - важная и наиболее сложная и ответственная часть экологии. Во-первых, необходимо принять во внимание природный потенциал земли, т.е. ее пригодность для земледелия. Это определяется качеством почвы, условиями рельефа и характером климата. Во-вторых, необходимо потенциал земли соотнести с имеющейся на данном историческом этапе технологией и экономикой земледелия (хороший урожай можно получить и на Эвересте, но стоить от будет на вес золота). В-третьих, человеку нужны: лес, пастбища, земли для построек, дорог, отдыха и пр. Практически нереально распахать все имеющиеся в наличии площади земли. Вынужденно приходится соблюдать определенный хозяйственно-экологический баланс разных видов пользования. Без лесных полос, например, земледелие часто становится рискованным, вплоть до экономической неокупаемости затрат на обработку (вспашку). В-четвертых, невозможно распахать все только хорошие земли, а для других нужд использовать только плохие, непригодные для земледелия, так как людям нужно жить и иметь разнообразное хозяйство, включая промышленность, там, где они работают и живут. Например, весь район Курской Магнитной Аномалии пригоден для распашки, но там пришлось занять земли не только под карьеры, но и под поселки, дороги, города (Губкин).

С учетом изложенного перспективы нового освоения оцениваются как очень скромные. В России в основном в лесной зоне. Все резервные, еще оставшиеся нераспаханными, земли низкого качества. Лучшие земли давно распаханы, а в России много затоплено (в Пермской области Камским и Воткинским водохранилищами затоплено 300 тысяч га, что составляет 15% от площади пашни в области). Спускать водохранилища и осваивать ложа опасно - в илах накоплено много токсичных веществ (тяжелых металлов и др.).

Остались земли песчаные, засоленные, солонцеватые, глинистые, каменистые, переувлажненные, засушливые, неудобные по рельефу, с плохим водным режимом и низким природным плодородием, требующие больших капиталовложений для освоения и капитальных мелиораций.

Освоение новых земель имеющегося резерва потребует вовлечения новых ресурсов пресной воды, поскольку большая часть их расположена в зонах неустойчивого и недостаточного увлажнения. Свободных запасов воды в мире нет. Много регионов с острым ее дефицитом.

Таким образом основные надежды увеличения производства продовольствия приходится ориентировать на рациональное бережное использование имеющихся пашен и на повышение их продуктивности.

Уменьшение доли пахотной земли на душу населения прогрессирует во всем мире. Это связано со многими факторами, важнейшие три: 1. Рост населения опережает прирост пахотной земли; 2. Прогресс технологии земледелия (удобрение, глубокая обработка, орошение, химическая защита растений, сорта и гибриды и т.д.) позволяют получать больше продуктов с меньшей площади и отнимают капиталовложения с нового освоения; 3. Отчуждение земли для нужд урбанизации и индустриализации.

В целом по планете прогресс не успевает компенсировать потери, в мире много регионов с хроническим недоеданием населения. Достаток продовольствия в России - особый случай, он обеспечен продажей природных ресурсов (газ, нефть, остатки леса и т.д.).

 

Потери земельных ресурсов. Важны два обстоятельства: 1) абсолютная потеря земли; 2) деградация земли или снижение ее качества, ведущие к снижению урожая и отдачи на капиталовложения.

За всю историю земледелия в мире потеряно 1,5 - 2,0 млрд га земельных угодий путем превращения когда-то плодородных земель в бесплодные антропогенные пустыни и бедленды. Ныне в мире теряется до 7 млн га земли ежегодно. 90 % всех потерь пашни связаны с эрозией.

В России много пашни зарастает малоценным лесом (зарастают исконно русские земли средней полосы вокруг Москвы и Петербурга). По потерям урожая в России лидируют причины, связанные с нарушением технологии обработки, переуплотнением подпахотных горизонтов почв. Много заболачивается, в том числе дорого мелиорированных (Красава). В мире на втором месте потери орошаемых земель - засоление, осолонцевание, заболачивание. В России так потеряно много черноземных почв.

Основы рационального управления земельными ресурсами.

1. Квалифицированное владение, пользование и управление земельными ресурсами. Для России особо важен вопрос «купли - продажи» земли. Во всех странах Европы и США этот вопрос находится под жестким контролем государства и, что особо важно, - там умеют осуществлять такой контроль с пользой для народа. Иностранцы обкладываются особо высоким налогом. Например, один из первых "новых русских" Г.Стерлигов в 1991 году купил для фирмы «Алиса» участок во Французской Ривьере, но быстро был вынужден продать с потерей денег.

Опасность «купли - продажи» земли в России - в отсутствии опыта контроля такого сложного рынка, ответственность на котором истинно общенародная, дорогая и необратимая.

2. Детальное почвенно-экологическое районирование для решения крупных вопросов размещения видов деятельности и их финансирование. Способов финансового влияния в таких ситуациях очень много, но в России нет опыта их применения.

3. Детальное почвенно-мелиоративное районирование всей страны. Для обоснования распределения средств по потребностям, возможностям и шансов на окупаемость.

4. Районирование систем контроля и управления почвенным плодородием в земледелии в соответствии с районированием (отмеченным в пунктах 2 и 3). Система контроля должна включать (санкции - налоги, штрафы, ставки банковских кредитов и др.): 1) экологически оправданную организацию территории; 2) устранение путем мелиорации таких лимитирующих продуктивность почв факторов как избыточное или недостаточное увлажнение почв и других показателей технологического состояния кислотность, щелочность, солонцеватость, слитость, бесструктурность, каменистость, заболоченность, малогумусность, малая мощность корнеобитаемого слоя; 3) поддержание воздушного режима почв в оптимальном состоянии путем соответствующей обработки; 4) поддержание оптимального гумусного состояния почв путем внесения достаточных доз органических удобрений, применения сидератов, создания оптимальных условий гумусообразования и снижения минерализации почвенного гумуса; 5) поддержание оптимального режима почв путем применения адекватной системы органических и минеральных удобрений на основе систематических балансовых расчетов; 6) поддержание оптимального водного режима почв путем создания соответствующих физических свойств почвы и применения комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий при строгой экономии ограниченных водных ресурсов; 7) создание оптимального корнеобитаемого горизонта во всех пахотных почвах; 8) охрану почв от водной и ветровой эрозии и восстановление эродированных почв путем комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий, адекватных соответствующим почвенно-экологическим условиям в каждом конкретном случае; 9) ликвидация пестроты почвенного покрова, создание агроземов; (агрозем - это почва, сформированная в культурном земледелии, продукт культурного процесса почвообразования, должна обладать мощным пахотным горизонтом не менее 30 см, который должен иметь благоприятные свойства по всем параметрам, важным для роста растений); 10) рациональное использование природного потенциала почв путем подбора соответствующих видов и сортов сельскохозяйственных культур; 11) оптимизацию биологического и питательного режима почвы путем применения рациональных севооборотов; 12) охрану почв от загрязнения избытком пестицидов и других химических веществ.