Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПРИМЕРЕ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ

ВАК РФ 06.01.01, Общее земледелие

Автореферат диссертации по теме "ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПРИМЕРЕ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ"



На правах рукописи

ВОЛОЩУК Анатолий Тимофеевич

ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ФОРМИРОВАНИЯ АДАПТИВНО-ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ. ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ПРИМЕРЕ ВЛАДИМИРСКОГО ОПОЛЬЯ

Специальность 06.01.01.—общее земледелие

■Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора се л иск о хозяйственных наук

Москва—2001

Работа выполнена ьо Владимирском иаучно-нсследова-тсльском институте сельского хозяйстиа и 1980—2001 гг.

Н а у ч и ы н к о [і с у л ъ т а н т —

доктор биологических наук, профессор, академик РАСХН А. Л. Иванов.

О (}з и и н а л ьп ы е о п п о и е и т ы:

доктор сельскохозяйственных наук В. Ф. Кирдин,

доктор биологических наук, профессор М. С. Кузнецов,

доктор сельскохозяйственных паук, профессор О. В. Сдобннкова,

Ведущее II р е д п р и я т н е—

Рязанский научпо-нсследокательекпй и проектно-технологический институт АПК (Рязанский НИГІТИ АПК).

Защита состоится « /8 . » декабря 2001 г. в Н часов на заседании специализированного совета Д.006.049,01 в научно-исследовательском институте сельского хозяйства центральных районов Нечерноземной зоны РФ (НИИСХ ЦРНЗ РФ).

Адрес: ]43020, Московская область. Одинцовский ранок, пос, Немчнновка-1, ул. Калинина, дом 1.

С диссертацией можно ознакомиться її библиотеке института.

Автореферат рх; - "л:! 1 г.

Отзывы па автора .. ;:;'рах. заверенные

печатью, просьба ирисы ' ч-. .у адресу.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат экономических

V С. МЕРЗЛИКИН

я

Общая характеристика работы

Актуальность. Мировое признание концепции устойчивого развития, которое удовлетворяло бы потребности настоящего времени ¡1 не ставило бы ггод угрозу факт существования будущих поколений, знаменует собой переход от антропоцентрической ориентации природопользования к природоохранной,

В области земледелия с выраженным ускорением деградационных процессов и опасности потери почвы как таковой - это обязательная экологическая направленность землепользования, означающая необходимость максимально возможного приближения влияния земледелия к естествен но-природным аналогам при сохранении достаточно высокой продуктивности сельскохозяйственного производства. Несовпадение задачи производства с потоками веществ в природной среде порождает трудности их совмещения. Поэтому в данном случае необходимо следовать принципам количественно взвешенного принятия решений по оптимизации технологических процессов, экономических и организационных аспектов деятельности товаропроизводителя. Эти подходы могут найти практическое воплощение только на основе глубокого знания используемых земель, их природных ресурсов и характера современного педоли-за в этих почвах. Такие возможности представляют предлагаемые адаптивно-ландшафтные системы земледелия, основанные на высокоинформативном картографическом материале и знании адаптивных характеристик возделываемых культур к применяемых технологий.

Цель работы - формирование адаптивно-ландшафтных систем земледелия, обеспечивающих экологическую устойчивость, сохранение природно-ресурсного потенциала серых лесных почв Владимирского Ополья и высокоэффективное производство.

Задачи работы.

1. Проверить адекватность методологии формирования адаптивно-ландшафтных систем климатическим, почвенным, ландшафтным условиям ополья и современному социально-экономическому положению сельскохозяйственного производства.

2. Отработать принципы создания картографической основы для адаптивно-ландшафтных систем, классификации и оценки земель.

3. Определить основные факторы поддержания экологической устойчивости и сохранения плодородия почв Владимирского Ополья и особенности их высокоэффективного использования.

4. Установить ресурсный потенциал земель Владимирского Ополья.

5. Разработать принципы формирования слагаемых адаптивно-ландшафтных систем земледелия: структуры посевных площадей, севооборотов, дифференцированной обработки почвы, применения удобрений и технологий.

6. Создать натурные модели адаптивно-ландшафтных систем земледелия Владимирского Ополья на примере земель ВНИИСХ.

Научная новизна,

1. Разработаны принципы формирования адаптивио-ландшафтных систем земледелия, учитывающих ресурсный, климатический и почвенный потенциал,

, Л^^АП

I иду:! I,;.. \ /^-ЛХ^Т^'Л. ■

агробиологические требования культур и экологические особенности ландшафта относительно определенных типов земель Владимирского Ополья.

2. Осуществлена оценка и компьютерное картографирование структуры лочвенного покрова Владимирского Ополья на основе классификации земель, предложенной В,И, Кирюшиным (1995).

3. Впервые осуществлена оценка продуктивности земель серых лесных и дерново-подзол истых почв Владимирской области для основных возделываемых в зоне культур при трех уровнях интенсификации.

4. Разработаны условия оптимизации структуры посевных площадей и формирования севооборотов для ландшафтных систем земледелия с использованием современных программных средств и экспертных систем при принятии рациональных атрокомических решений и организационно-хозяйственного планирования.

5. Разработана методология формирования пакетов технологий, учитывающая природные и производственные ресурсы товаропроизводителя и представляющая альтернативность выбора их при соблюдении единства эколого-экокомических подходов.

Защищаемые положения.

1. Принципиальные основы формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия на уровне типов земель.

2. Методологию оценки ресурсного потенциала и продуктивности земель в структуре адаптивно-ландшафтных систем земледелия,

3. Особенности подходов к оптимизации структуры посевных площадей, формированию севооборотов, дифференцированным обработкам почвы и системам удобрений на землях Владимирского Ополья.

4. Методологию формирования альтернативных пакетов технологий.

Апробация. Основные положения работы докладывались на отделении

земледелия РАСХН в 1997, 1998, 1999 и 2000 годах; в центре научного обеспечения Владимирской области в 1998 и 1999 гг.; на научно-техническом совете Владимирской области, 2000 г,; на Международной конференции по совершенствованию опытного дела, г. Ленинград, 1999 и 2000 гг.; в г.Суздале на III съезде Докучаеве кого общества почвоведов, 2000 г.; в г. Суздале в школе молодых ученых, 2001 г.

Практическая значимость. На основе разработанных методологий создана натурная модель адаптивно-ландшафтного земледелия на плошали 7 тыс. га пашни Владимирского ШШСХ. Эти подходы должны быть использованы при проектировании таких систем для хозяйств всей под провинции ополья. Принципы и способы оптимизации структуры посевных площадей в адаптивно-ландшафтных системах использованы в настоящее время для совершенствования структуры посевов Суздальского района, а также при разработке программ плодородия почв и рационального использования земельных ресурсов Владимирской области. Реализация этих программ будет способствовать предотвращению деградации и восстановлению серых лесных почв, и росту их иродуктн вности.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 работ.

Объем н структу ра диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, списка литературы, приложений. Основные положения диссертации изложены на 234 страницах машинописного текста. Она содержит 77 таблиц, 36 рисунков, 45 приложений. Список использованном литературы включает 412 работ, в том числе 32 на иностранном языке.

Содержание работы

В главе 1 "Предпосылки становления адаптивно-ландшафтных систем земледелия" представлены взгляды на проблему ландшафтных и адаптивных подходов основоположников российского земледелия,

• Высказывание А.Т. Болотова (1956) о том, что "Земли толикой многообразности подвержены, что великого труда, прилежного вникновения п много примечания ТО.чу требуется, чтобы все разные и собственные недостатки каждой земли усмотреть и степень доброты каждой определить и по тому их на резные классы разделить .можно ....к чему которая земля наиспособна".

• Адаптивно-лакдшафтнЬ.ш подход в землепользовании В.В. Докучаева (1883, 1884, 1892, 1898): "Почва и кяимат суть основные и важнейшие факторы земледелия, - первые и неизбежные условия урожаев. Следовательно, раз мы желаем урегулировать последние, - желаем овладеть ими, мы, прежде всего, должны всесторонне, вполне научным образом, изучить естественные, постоянные причины этих урожаев, именно почву, климат, а отчасти и организмы, особенно низшие".

• Приведены современные работы по вопросам экологизации А.Н. Каштанова и А.П. Щербакова (1993) и А.А, Жученко (1999).

• Отмечены наиболее концептуально завершенные методические предложения В.И. Кирюшина (1993, 1995, 1996). Приведено сформулированное им определение адаптивно-ландшафтной системы земледелия: "как система использования земли ... реализуемая в условиях природно-территориального комплекса, характеризующегося близкими климатическими, геоморфологическими, почвенными, гидрологическими условиями и соответственно определенным направлением хозяйственного использования, т.е. применительно к той или иной категории агроландшафта".

Данные подходы были использованы и нашли отражение в натурных моделях адаптивно-лацдшафтного земледелия на серых лесных почвах Владимирского Ополья. В главе приведен ретроспективный анализ состояния изученности вопроса адаптивных процессов в земледелии ополья в прошлом.

В главе 2 "Объекты и методика исследований" обстоятельно проанализировано сегодняшнее состояние земледелия Владимирского Ополья и перспектива его дальнейшего совершенствования.

За отправную точку достигнутого уровня в земледелии взяты показатели урожайности зерновых в 1986-1990 гг., составивших по области 1,84 т/га, по Суздальскому району 2,98 т/га (табл. 1).

Таблица 1

Внесение удобрений и урожайность з^инкш культур па Владимирской области н Сумэльскиму району (1965-ДОС гг.)

Годы Владимирская область С) гэлальскнй район Прирост урожайности', т/га

органика, т/га минеральных удобрения, кг/га д.н. урожай-кость, т/г» органика, т/га минеральных удобрений, кг/гя д. е. урожайность, т/га

1965 4,6 27 1,02 3,0 35 1.17 + 0,15

1966-1910 5,5 66 1,24 5,4 79 1,76 + 0,52

1971-1915 6,1 115 1,51 6,0 163 2,33 + 0,82

1976-1930 6,7 137 1,62 8,0 197 2,65 + 1,03

1981-1985 8,2 156 1,59 9,1 212 2,73 + 1,14

1986-1990 9,2 164 1,84 9,3 199 2,98 + 1,14

1991-1995 4,8 77 1,11 5,3 129 2,63 + 0,97

1996-2000 2,1 13 1,30 2.4 32 1,84 + 0,54

* - в сравнении со средней областном

В диссертации обобщен материал собственных исследований, выполненных в 1980-2000 гг. на территории Владимирского НИИСХ, расположенного в юго-восточной части Владимирского Ополья,

В главе представлена методика исследований по вопросу совершенствования и экологизации структуры севооборотов. Автором в стационарных полевых исследованиях в 1980-1989 гг. изучалась возможность насыщения севооборотов зерновыми культурами, а с 1991 по 2000 г, решалась задача интенсификации и экологизации земледелий за счет увеличения в севооборота* доли пропашных и бобовых культур.

Севообороты развернуты в пространстве, размещение вариантов рендо-мизнро ванное, в четырехкратной повтори ости на двух фонах: поддерживающем (10 тонн навоза + РйоКйо) и интенсивном (10 тонн навоза + И^Р^К^) с дифференциацией доз удобрений по культурам.

Изучение вопросов совершенствован им системы основной обработки почвы в севооборотах на основе периодического использования обычных, ярусных, чизельных н плоскорезных орудий проводилось под руководством диссертанта в стационарных и краткосрочных нолевых опытах отдела земледелия ВНИИСХ с 1980 по 1995 годы.

Перечень сопутствующих наблюдений в названных стационарах включал в себя изучение: агрофизических свойств почвы (механический состав по Ка-чинскому; удельная масса твердой фазы, г/см1 по Вадюннну; объемная масса, г/см3 по Качннскому; морозность, % рас четно, влажность, % и мм термостатно-весовым методом; агрегатный состав по Саввинову; водопрочность л а приборе Бакшеева), физико-химических (разные виды кислотности нотенциометри1чески и по Каппеиу; насыщенность почвы основаниями но Каппену - Гипьковн-чу), агрохимических (гумус по Тюрину; фракционный состав гумуса по Тюрину в модификации Пономаревой и Плотниковой, азот общий по Къельдашо, нитратный по Грандваль-Ляжу; подвижные формы фосфора по Кирсанову; обменный калий но Масловой), накопления в почве растительных остатков (пож-

нивных и корневых по Станкову), биологической активности почвы (протеаз-ная активность по Галстяну, нитрнфикационная способность по Кравкову), фи-тосанитарного состояния посевов (засоренность, степень лоражекности растений болезнями), состояния растений (фенология, густота стояния, учет урожая, структура урожая, качество продукции, в том числе и вынос элементов питания), экономической оценки культур, севооборотов и статистическую обработку данных по Доспехову.

По объекту применения удобрений использованы данные собственных, результатов стационарных н полевых исследований, а также анализа работ других отделов института (М.Ф.Аркадьевой и А.А.Григорьева, О.С.Чернова).

Расчет продуктивности элементарных ареалов ландшафта (ЭАЛ) осуществлен на основе анализа продуктивности полей и производственных участков за период с 1965 по 1997 гг., зафиксированных в книгах истории полей и годовых отчетах хозяйства. Методика расчета представлена в соответствующем разделе диссертации. Большое значение в уточнении показателен продуктивности земель имеют опыты на катенах. Особенности методики закладки краткосрочных и стационарных исследований на катенах заключаются в том, что они располагаются на производственных площадях при общепринятой в хозяйстве агротехнике. Наблюдения и методика их проведения аналогичны стационарным опытам.

Предмет исследований технологии базируется на результатах опытов, проведенных под руководством и непосредственном участии диссертанта.

Данные по продуктивности культур н их агробиологическим требованиям получены из анализа собственных 20-летних наблюдении и исследований в агротехнических опытах.

Афоэколотческая классификация, группировка, картографирование земель, как объекта привязки адаптивно-ландшафтной системы земледелия, осуществлялись согласно методике В.И. Кирюшнна (1995). Типизация пахотных земель осуществлена на основе сегодняшних возможностей хозяйствования.

Методологические подходы и особенности компьютерной версификации таких составляющих адаптивно-ландшафтной системы земледелия, как оптимизация структуры посевных площадей (на основе использования линейного программирования в среде Atlas GIS, язык программирования Visual Basic) и оптимизация технологий (в среде Arc View, язык программирования Avenue) представлены по ходу изложения диссертационного материала.

Типичность структуры почвенного покрова Владимирского НИИСХ, специализация хозяйственной деятельности, полеводства и уровень используемых технологий позволяют экстраполировать результаты разработок на территорию всего Владимирского Ополья.

В главе дано основное определение климата Владимирского Ополья: умеренная континентальность, умеренно-теплое лето, хорошо выраженные осенние и весенние сезоны. Показатель общего температурного режима составляет +3,4°, годовая сумма температур выше I0fl - 1900-2000 С, продолжительность данного периода - 128 - 132 дня.

По влагообеслеченности Ополье относится к зоне удовлетворительного увлажнения. Средняя сумма осадков за последние 20 лет составила 604 мм, за теплый период - до 418 мм, гидротермнческий коэффициент равен 1,5, в летний период - 1,3 - 1,4, испаряемость достигает 500 мм.

Владимирская область располагается между 55" и 57е северной широты, получает подовой суммарный приток радиации 3750 мДж/м1 против 3500 в Подмосковье, Годовой радиационный баланс составляет здесь 1450 мДж/м1. Уровень ФАР равен 44,4 к кал/см2, в том числе за период с температурой выше Ю^С — 27,2 ккал, по месяцам: май, июнь, июль, август и сентябрь соответственно -4,6; 7,7; 7,5; 5,8 н 1,9 ккал/см2, В настоящее время КПД ФАР по области колеблется в пределах 0,5-1 %, что соответствует урожайности зерновых в 0,6-1,5 т/га. На сортоучастках использование ФАР составляет 1,5-2 % при урожайности зерновых 3,6-4,6 т/га. Использование в условиях Владимирской области 5% ФАР могло бы обеспечить урожай биологической массы различными культурами 26,7-33,7 тонн/га (табл. 2).

Таблиц* 2

Вероятный урожай при КПД ФАР в 5% по Владимирской »(»ласти,т/га

Культура Длина вегетационного периода, дней Приход ФАР, млн. ккал/га Урожай биомассы

ÛJ рожь 149 2,58 31,5

СИ. пшеница 14] 2,41 30,1

Ячмень 87 2,14 26,7

Кукуруза на э/к 92 2,30 28,7

Картофель 97 2.38 29.7

Мн, травы 2 ук. 160 2,70 33,7

В пересчете на зерно это составляет от 10,7 до 12,5 т/га. Причины, ограничивающие такое высокое использование ФАР, довольно разнообразны, но основным лимитирующим фактором является влагообеспеченность.

Представленный ресурс почвенной влаги для различных культур рассчитан на примере долголетнего стационарного опыта на плакорных землях со склоном 1°. При равном годовом количестве осадков весенние запасы влаги в почве на начало возобновления вегетации растений в годы проведения исследований колебались в пределах 188 • 209 мм (табл. 3). Количество выпавших осадков за этот период варьировало в пределах 141 -334 мм. Остаточный запас влаги в почве в конце вегетации составлял от 100 до 159 мм.

С учетом всех статей прихода и потерь на поверхностный сток фактический ресурс эвапотранспирации составлял от 198 до 391 ым или 32,7 - 64,8 % от годовой суммы осадков н 57,6 - 73,2 % от фактического ресурса влагообес-печенности за летний период.

Существенные коррективы в показатели возможного использования влаги на территории Ополья вносят почвенные и ландшафтные особенности территории.

В геоморфологическом отношении Владимирское Ополье представляет собой сред невысотную морен но-эрознонную волн истоку вал истую возвышен-

ную равнину на размытом верхнеюрском и меловом основании, сильно расчлененную густой, овражно-балочной сетью.

Таблиц* 3

Баланс влагопотреблеим« различными культурами на серых лесных почвах Владимирского Ополья, 1980-1999 гг.

Статьи расхода и прихода Ед. изм. 13 я х £ я І 8. <5 г 4> 9 1 1 £ І3 И О 1> * к » о Клевер

Сумма осадков (среднегодовая) мм 604 604 «04 604 604 604 604 604

Вегетационный период дней 158 1« 98 100 37 ПО 66 122

Запас продуктивной влаги весной в метровом слое почви мм 210 209 196 196 192 188 194 200

Осадки за время вегетации мм 251 253 195 200 141 245 146 334

Потерн влаги за счет стока мм 14 14 20 20 14 24 15 18

Остаток влаги на время убор-кк мм 120 ПО 108 100 121 159 128 124

Эвапотранспн-рацня мм % 327 54,1 338 55,9 263 43,3 277 45,8 198 32,8 249 41,3 198 32,7 391 64,8

Эвалогранспн-рация от фактического ресурса % 71,9 74,1 67,3 69,4 59,5 57,6 58,0 73.2

Расход влаги за время вегетации мм/сут 2,07 2,04 2,68 2,77 2,28 2,27 3,00 3.21

Расход влаги на формирование основной продукции мм/т 89 75 66 77 82 32* 42' 67'

* - Сухая биомасса.

Лнтологическне условия. Здесь встречаются породы кэ чецн оу гол ьного возраста, пласты горных пород пермской и триасовой систем, отложения юрской и меловой систем. Почвообразующей породой Владимирского Ополья служат покровные лессовидные суглинки, представляющие собой нерасчлененный комплекс отложений перигляциальной зоны Валдайского оледенения. Морфологические особенности лессовидных суглинков довольно устойчивы. Они характеризуются очень хорошей сортированностыо материала, большой однородностью как в пространстве, так и в вертикальном профиле.

Механический состав указанных пород однороден, как правило, находится а пределах от тяжелых суглинков до легких глин. Характерной особенностью гранулометрического состава является отсутствие крупно-песчанистых фракции. Главная масса мелкозема состоит из частиц крупкой (36-44%) и мелкой' (20-36%) пыли. Содержание илистой фракции колеблется в пределах 24-35%,

Почвенный покров Владимирского Ополья представлен серыми лесными почвами, которые являются своеобразным островом в зоне дериово-подзолистых почв. Вопрос о генезисе их до сих пор остается дискуссионным (В.В. Докучаев, 1883; А.П. Костычев, 1886, 3951; Н.М. Сибирцев, 1896, 1899; Г.И. Танфильев, 1902; С.Н. Никитин, 1985; Л,А.Иванов, 1887, 1899; И.Л.Щеглов, 1905; А.Ф. Флеров, 1902).

По-разному трактуется и структура почвенного покрова Владимирского Ополья, обусловленная сложной историей развития мезо- и микрорельефа территории, ее связи с палеокриогенными явлениями голоценового периода. С точки зрения углубления знаний по особенностям формирования структуры почвенного покрова (СПП) серых лесных почв представляют интерес исследования в специальных стационарах и на "Траншеях" во ВНИИСХ.

Основным методом полевого исследования являлся сравнительно-географический. Изучение почвенного покрова исследуемой территории велось на уровне элементарных почвенных ареалов (Э1ТА) и элементарных почвенных структур (ЭПС). Исследования по поч вен но-геоморфологическим профилям траншейных разрезов проводились согласно методическим разработкам бывшего заведующего кафедрой земледелия почвенного факультета МГУ Е.А. Дмитриева.

Картирование в опытах с шагом почвенного покрова 7м*7м подтвердило положение о полигональко-блочном его строении. Малые блоки (20-35 м) и крупные (60-75 м), представленные серыми лесными почвами, оконтурены межблочными ложбинами и понижениями вытянутой формы длиной от 50 до 100 м, шириной 6 - 24 м с почвами разной степени оподзоленностн и со вторым гумусовым горизонтом глубиною до 75 см и более. Характер варьирования почвенных различий по данным траншейных исследований не связан с ме-зорельефными особенностями территории. Закономерности формирования почвенных различий на траншее, расположенной вдоль и поперек склона, сходные.

Неоднородность структуры почвенного покрова дополняется пространственным варьированием: показателей плотности почвы (в пахотном слое от 0,6 до 1,45г/см3), режима увлажнения (от 18 до 31% влаги) и натурального логарифма коэффициента впитывания влаги (от - 4 до + 5). Изменение содержания углерода на глубине 5-10 см находилось в интервале 1,5-3%. Состав гумуса второго гумусового горизонта (ВГГ) представлен всем спектром гидрофобко-гидрофильных фракций, вследствие чего можно говорить не о иллювиальном, а местном гумификационном его образовании. В определенной мере это подтверждается и фнтолнтным анализом почвы. Приведенные выше результаты исследований по уточнению местоположения различных ЭПС по рельефу во Владимирском НИИСХ позволили осуществить агроэкологическую классификацию земель, пригодную для интерполяции на всю территорию Ополья.

Агрохимические характеристики находящихся в землепользовании групп земель варьируют в пределах: гумуса в Апа1 - 1,50-5,73%; рН«,. - 4,3-6,6; Р20; - 12,5-25,0 мг/ЮОг; Ка0- 9,5-18,0 мг/100г.

Климатические и почвенные ресурсы в земледелии реализуются посредством возделывания культур с учетам их адаптивных возможностей. По этим показателям вне конкуренции в условиях Ополья идут озимая рожь и озимая пшеница, многолетние травы с потенциальной урожайностью соответственно 5-6; 5,5-7; 25-35 т/га. Из яровых культур широкое распространение получили яровая пшеница (5-6 т/га), ячмень (4,8-7,2 т/га), овес (3,5-5,5 т/га), горох (3,54,8 т/га), вика (2,2-3,7 т/га), гречиха (0,6-1,6 т/га), картофель (11,5-26 т/га), кукуруза (25-34,7 т/га), рапс (1,5-2,8 т/га), лен (0,3-0,5 т/га).

В главе 3 "Агробиологическая оценка земель при проектировании йдаптнвио-ландшафтных систем земледелия" представлена агроэкологнче-ская классификация земель Владимирского Н1ШСХ, расположенного согласно природному сельскохозяйственному районированию в Среднерусской провинции, в подпровииции Владимирского Ополья южнотаежной зоны. Деление на агроэкологнческие группы земель по ведущим агроэкологическим факторам определяет характер их сельскохозяйственного использования в зависимости от влагообеспеченности, проявления эрозионных процессов, переувлажнение-сти, периодического затопления, почвенного литогенеза и т.д.

В Ополье выделено семь групп земель: зональные, эрозионные, эрознон-но-аккумулятивные, полугидроморфио-зональные, полу гидроморф ио-эроэионные, полугидроморфные, гидроморфные н земли, непригодные для возделывания сельскохозяйственных, культур из-за неустранимых ограничений. По интенсивности проявления лимитирующих факторов агроэкологические группы земель подразделяются на подгруппы, определяющие особые условия их использования.

Разделение на классы - по генезису почвообразутощих пород (лессовидные некарбонатные и лессовидные карбонатные, моренные бескарбонатные суглинки) - и подклассы - по гранулометрическому составу - является определяющим показателем возможного ресурсного наполнения этих земель.

В зависимости от мезорельефа земли разбиты на роды: на равнинных участках с уклоном до 1°, с крутизной склона от 1-3°, затем 3-5° и, наконец, 5-7й, что характеризует их со стороны энерго- и массопотоков, В зависимости от экспозиции склона выделено три подрода земель: равнинных, на теплых склонах (южной и западной ориентации), на холодных склонах (северной и восточной экспозиции). По контрастности микроструктур почвенного покрова земли поделены на виды: комплексы, пятнистости и ташеты. Далее представлена классификация почв по почвенным разностям, степенн окулыуренности, гранулометрическому составу, содержанию гумуса, кислотности.

Установлено, что преобладающими в пашне ВНИИСХ являются авто-морфные земли, составляющие 66,9 % этого массива. Соподчиненное значение имеют переувлажненные полугидроморфные и избыточно увлажненные земли, составляющие соответственно 16,5 н 7,3 %. Наличие склонов, недостаточная оструктуренкость и слабая водопроницаемость серых лесных почв предопределили размеры и долю эродированных земель (9,1%). Соответственно клас-

сификационных стратумов выделено 97 элементарных ареалов ландшафта (ЭАЛ), что представляет в натуре 1470 естественных контуров. ЭАЛ объединяются по организационно-хозяйственным признакам в агроэкологические типы земель (АЭТ). По характерным особенностям сегодняшнего землепользования в зоне обнаруживается 27 типов земель (табл. 4),

Представленный согласно названной классификации каргографи1ческий материал по своей информативности является значительным шагом вперед в сравнении с почвенными картами (рис. 1). Карта типов земель в сочетании с показателями их продуктивности (полученными в результате анализа и соответствующей математической обработки данных наших исследований за 20 лет и книги истории полей за 35-летний период) составили базовую основу формирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

В главе 4 "Экологические и социально-экономические условия оптимизации структуры посевных площадей н формирования севооборотов" приводятся параметры минерализации гумуса, которые по опьггиым данным под культурамн сплошного сева составляют 0,8-1%, под пропашными - 1,41,6%.

По двадцати летним наблюдениям в 0-30 см слое почвы определена масса пожнивных и корневых остатков на интенсивном фойе (Ь^оР^К^ц); после клевера-5,3-8,8 т/га; после озимой ржи-4,7-5,8; овса - 3,4-4,3; ячменя-2,8-4,1; внко-овса на зеленый корм - 2,8-3,8; после картофеля - 1,8-2,1 т/га. При использовании на удобрение соломы (измельченной и разбросанной при уборке) общая органическая масса составила: после озимой ржи 15,8-16,6 т/га, овса 10,4-12,8 т/га, ячменя 10,6-10,9 т/га. Поступление органических остатков в почву на экстенсивном фоне (с у рожай ¡гостью зерновых 2-2,5 т/га) сокращается в 1,5-2 раза и колеблется в пределах 4-6 т/га. В стационарных исследованиях (1980-1999 гг.) установлено, что на интенсивном фоне в плодосменном и специализированных севооборотах поступление массы пожнивных и корневых остатков, н соломы за ротацию определялось 6,77-7,58 т/га (табл. 5), Столь высокий уровень пополнения органической массы почвы близок к таковому в естественных ценозах.

Отмечено, что значительное поступление в почву растительных остатков и запахивание соломы сопровождается более скромными показателями накопления гумуса, нежели следовало ожидать по существующим методикам расчета. Это свидетельствует о неустойчивости и непрочном закреплении в почве свежеобразованных легких фракции гумуса.

Исследованиями доказано, что снижение доли азота симбиогическоН азотфиксацин до 8 % сопровождается падением содержания гумуса в зерновом севообороте за 7 лет ил 0,24 т/га. Сим биотическая способность бобовых культур - клевера, вики и гороха - сокращает расход (умуса в процессах минерального питания растений.

Количество биологического азота, по обобщенным 20 - летним данным на серых лесных почвах, зависит от культуры, уровня интенсификации, группы земель и можег составлять от 4,8 до 128,5 кг/га (габл, 6),

Оценка куппур но средообразующим способностям, в том числе и роли в шшжлетш биологическою азота, ем серых лесных почвах покачивает, чго

[■блока 4

Лгроэкологическве типы земель ей серых лесных почви Владимирского НИИСХ

Агроакологмче-скок группа земель АгроэкалогнчеекиЙ тип земель Кате го-рая Возможности использован»«

1 2 3 4

' Опальные 1.1 Серые лесные почвы водоразделов с уклоном до 2° 1 Рекомендуется для возделывания всех культур без ограничения

! .2 Серые лесные ложбин и эрознонно-акхумулятнвные I Рекомендуется для возделывания всех культур оез ограничения

(.3 Комплекс серых лесных сяабпглееватых и глееватъгх почв ложбин т-1 Рекомендуется возделывание озимой ржи, яровых зерновых, допускается озимой пшеницы и кукурузы

1.4 Серые лесные на водоразделах с уклоном до 3° П-2 Рекомендуется для возделывания зерновых культур и многолегких трак. Допускается возделывание пропашных культур с соблюдением противспроэионных мероприятий

2. Эрозионные 2.1 Серые лесные эрозионно опасные с уклоном Ц-2 Рекомендуется для возделывания зерновых культур (в первую очередь озимой ржи к овса), многолетних трав в почвозащитном севообороте. Исключается возделывание пропашных культур

2.2 Комплексы серых лесных и сдабоглесватых зрозионно опасных почв и серых лесных слабо-смытых с уклоном до 3° н 3^-5° П-2 Предпочтение для возделывания зерновых культур и многолетних трав с соблюдением протнвоэрозиоиных мероприятий. Исключается возделывание пропашных культур

2.1 Конпдексы серых лесных, серых лесных слабое мытых, серых лесных среднесмытъгс, уклон 2-3° П-2 Исключается возделывание пропашных культур. Возделывание зерновых культур в комплексе с противоэрозноннымн мероприятиями

2.4 Комплексы серых лесных среднесмытых, умен 3-5° Ш-3 Исключается возделывание пропашных культур. Возделывание зерновых культур (преимущественно оз.ржн и овса) в системе протпвочрозиоиных севооборотов

[ ( 2.5 Комплексы серых лесных средне- И СИЛЬНО-СМЫТЫХ с уклоном 3-5 " и 5-7° IV Под постоянное эалужемие

Прпзгапнис таблицы 4

I 2 3 4

3. Полугндро-морфно-зоканьные (слабо дренированные) 3.1 Комплексы серых лесных с серыми лесными сдабоглееватыми (по 50%) Ш-1 Рекомендуется возделывание всех зерновых культур, допустимо возделывание пропашных культур

3.2 Комплекс серых лесных и среднсполугидро-морфных зональных почв. Уклон Ш-1 Рекомендуется возделывать озимую рожь, овес, ячмень. Исключить возделывание пропашных культур

3.3 Комплекс сильнололутидроморфн ых зональных ПОЧВ И ПОЛТГИДрОМОрФнЫХ. Уклон зо 3° щ-э Из зерновых возможно возделывание овса и ячменя, из многолетних трав - смесь клевера с тимофеевкой и кострецом

3.4 Серые лесные в комплексе с гаееватыыи н глеевымн почвами лоокбни V Можно использовать под сенохосы. Для более интенсивного использований необходимо осушение

4. По.тугндро-морфио- •»позиоиные 4,1 Комплексы серых лесных, слабоглееватых, глееватьи и серых лесных средне- и енльносмы- ТЫХ ПОЧВ IV Возможно использование под сенокосы

5.ПопуШщ>о-морфин« пойменные 5.1 Комплексы пойменных и пойменных глеева-тых 10-30% щ-з Под овощи, после регулирования водного режима

6, Гидроморф-вые, депрессий 6. ^е^иово-глеевые И ГИДрОМОрфные депрессий (В .Б ) V Использование возможно после проведения сложных гидротехнических мероприятий

62 Пойменные глеевые и пойменные болотные ПОЧВЫ ш-з Естественные сенокосы. Интенсивное использование возможно (Три осушении

7. Почвы балок и оводов 7.0 Доб, Н, Дерновые и серые лесные глееватые и глеевые почвы оврагов и балок VI Необходимо заяееение + залужение + противоэрозконные мероприятия

Т4

Щ СИСГКмфРИС :|1'СР1МС

0 сгрыг ,1сс мшс Щ лсрнопо-г^еемлс

^ СфЛЯ ЛС<1глй Гл^СП;рГИв

П04мон;ш карта ВННМСХ

Э.ЧЛ ПО крутшье у.жгло^ицх^ СКЛОНИ

склонл

3 -

■Ц? - ^ п>лл\са С]Ч Л! М гуадуелКУ» грялусоиСГ*

Группы земель

'Зонаяьнме СОННЫЕ

По :|\Т1 ироморфп »<№№ Л13.1 нас \ 1о;1\т1 и(ю морф* юим

Г! о лу гнд ромо рф ные Гщроморфные Ойрзл«

И ^ тгаггус^« Ю'З ^ Л] Ьсп ск.юн* 9

Рис. I. &

( ^«С ТИ №* Ш 4***«тг <, (цн лхш ( пяти л ) грц

грцрг'^мн. П1МЦ Д* > гр*д ('ГуЫт * " Г?*Л

^'Гфы* шгчн с нДнн^

приоритет имеют: многолетние бобовые травы или их смеси со злаковыми тра- 1 вами двухгодичного пользования, а также травы многолетнего пользования (люцерна, козлятник восточный) в выводных полях.

Таблица 5

Поступление органического вещества в почву а зависимости от структуры севооборота, т/та в 1 год {1980-2006 гг.)

Чередование культур в севообороте Масса пожнивных н корневых остатков Масса запаханной соломы Всего ор-ГЙНИЧ. массы Баланс гумуса за семь лет

Клевер • оз. рожь - ячмень - кукуруза - овес 3,92 2,85 6,77 -0.72

Вкко-овес - оз. рожь - ячмень -овес - горох - оз. пшеница - ячмень 3,80 3,61 7,41 + 0,96

Внко-овес-оз. пшеница-ячмень-овес-ячмень-03. рожь-ячмень 3,87 3,71 7,58 -0,24

Клевер - клевер - оз. рожь - картофель - ячмень - овес 4,87 2,48 7.36 0.00

Горох - ячмень 3,49 3,78 7,27 + 0,96

Однако, высокая оценка многолетних бобовых трав и зернобобовых культур не дает оснований для утверждения о том, что они должны быть обязательным компонентом в структуре полевых севооборотов для повышения и поддержания высокого уровня плодородия почв. Опыт и практика многих лет показывают возможность н целесообразность использования на плакорных ландшафтах севооборотов только с однолетними культурами (табл. 7).

Установлены параметры оценки севооборотов для более обоснованного их выбора при использовании различных целевых функций. Дело в том, что факторы экологического порядка в адаптивно-ландшафтном земледелии должны корреспондироваться с экономическими показателями планируемых мероприятий, с конкретной конъюнктурой рынка. Последнее часто диктует необходимость более гибкой структуры севооборота с чередованием культур только во времени.

На основании проведенных исследований разработаны рекомендации по севооборотам относительно групп земель.

На зональных землях предпочтительными являются зернотравяные, зерно гравопаро вые н зерногравопропашные севообороты.

На склоновых элементах рельефа, где роль многолетних трав в предотвращении эрозионных процессов, несомненно, велика, используются зерно-травяные и травозерповые севообороты. Срок пользования многолетними травами в этих почвозащитных севооборотах зависит от степени проявления эрозионных процессов. На пологах склонах крутизной 2-3° практикуются многолетние травы двухгодичного пользования, главными их компонентами в Ополье являкися клевер и тимофеевка. На более крутых склонах в 3-5°, кроме трав двухгодичною пользования, целесообразно трехлетнее использование трех-

или четырех компонентной травосмеси с добавлением к традиционной смеси клевера с тимофеевкой - люцерны или костреца.

Таб.ппш) Л

Нормативы содержания «от* в клрпееыт к растительны» остяпс** на сгрьи лесньи ночвя! Владимирского Ополья, 1980-2000 гг.

Культуры Группы земель - На экстенсивном фоне На нормальном фоне

1 Iе IV* И* ¡1-Я Н

Озимые зерновые Зональные 1,7-2.2 12,8-15,3 3,0-3,4 19,2-20,4

Эрозионные 1,9-2,0 7,7-14.6 2,6-3,1 16.9-19,5

Иолугядро-мофные 0,6-2,0 5,4-15,0 2,4-3,6 15,6-20,7

Зональные 1.7-2,5 12,9-17,7 2,7-3,8 19,4-22,8

Эрозионные 0,6-2,2 5,0-15,Я 2,6-3,5 18,7-21,0

Полугндро-морфные 0,8-2,4 6,7-17,1 2,4-3,7 17,3-22,2

Зернобобовые, горох я вика Зональные 0,9-1,5 16,7-26,4 1,8-2,7 32,8-45,4

Эрогенные 0.4-и 11,2-23,7 1,6-2,5 29,1-48,7

Полугкдро-морфные 0,4-1,5 11,2-26,4 1,2-2,8 21,8-36,6

Картофель Зональные 9,0-12,0 21,6-27,6 12,040,0 27,6-45,0

Кукуруз» Зональные 16,0-21,0 17,9-23,5 27,0-36,0 23,1-31,7

Клевер Зональные ¡3,<М5,0 70.7-81.6 20,0-28.0 105,0-128,5

Эрозионные 11,0-14,0 59,8-76,2 18,0-26,0 94,9-119,3

Полугядро-морфные 12,0-15,0 65,3-81,6 18,0-30,0 94,9-137,7

Однолетние травы - внка с овсом Зональные 7,6-9.8 15,6-20,0 13,0-15,0 26,7-30,8

Эрозионные 6,0-9,5 12,3-19,5 12,0-13,0 24,6-26,7

Полутидро-морфные 5,0-10,0 11,3-20,5 13,0-15,0 26,7-30,8

Гречиха Зональные 0,4-0,6 6,4-9,1 0,9-1,0 13,7-15,2

Эрозионные 013-0,6 4,8-8,8 0,7-0,9 10,6-13,7

Иолугндро-морфные 0,4-0,5 5,6-8,0 0,5-1,0 8,0-15,2

Особенность формирования структуры посевных площадей и севооборотов на полугидроморфно-эональных землях заключается в исключении возделывания на них пропашных культур и озимой пшеницы, а при длительных весенних переувлажненнях и озимой ржи. Эрозионные земли с уклоном свыше 5" со средне- и сильносмытымн почвами отводятся под постоянное залуженн* желательно четверной смесью: клевера, тимофеевки, костреца, люцерны ц.чм вместо люцерны козлятника восточного.

Таблица 7

Эффеь шеность НСИОЛЬМВДНИИ CtpUl Jiecuui 11ЙЧВ 11{Ш рашчнш севооборота! в 19уТ-Ю00гг.

Схем и севооборотов и I а ft $ S | * « ^ ¡|а р! Минерален, удобрений 0 1 2 g а а Я Hi S s 4 ill

* Ч ч & ! г

Одн. травы - оз. рожь - яровая пшеница - овес 2,86 17,6 135 901 6,1 4,3

Одн. травы-оз. пшеница--14-мень - зернобобовые - яр, пшеница 3,31 18,0 135 876 6,1 4,1

Овес + клевер - югевер 1 г.п. -оз, пшеница - картофель - ячмень 3,56 29,4 141 876 7,6 4,5

Одн. травы + клевер - клевер I г.л. ~оз, пшеница- зернобобовые - яр. пшеница 2.62 S3,6 Ш 726 6,5 40,4

Овес + клевер - клевер 1 г.п. -клевер 2 г.п.-оз. пшеница-картофель - яр. пшеница 3,23 38,7 127 710 7.0 5,0

Одн. травы + клевер - клевер 1 г.п. - клевер 2 г.п. - яр. пшеница - зернобобовые - ячмень 2,92 50,8 108 702 6,4 5,2

Представлена компьютерная версия системы оптимизации структуры посевных площадей. Сложность структуры почвенного покрова, многообразные комбинации и сочетания элементарных ареалов ландшафта при постоянно меняющихся характеристиках конъюнктуры рынка создают огромный массив данных, использование которого в агрономической практике без современного компьютерного обеспечения вряд ли возможно.

Использование современных средств вычислительной техники (компьютеры класса Pentium) позволяет решать задачи нового уровня: сравнивать различные схемы севооборотов, учитывать рыночные колебания цен на сельскохозяйствен ную продукцию и энергоносители, выбирать оптимальный план хозяйствования в условиях дефицита того или иного ресурса, оценивать последствия любого агрономического решения, ужесточить экологические ограничения к производству >t получагь оптимальные планы в этой ситуации и т.д.

Показано, что достаточно корректным решением проблемы является использование модели линейного программирования (ЛИ). Модель ЛП и структура формирования самой ЛП-задачи представляет, по сути, полный перебор всех возможных технологий, культур и структур посевных площадей. Несколько полученных базовых решений вноьь анализируются с помощью эко-

номи ко-математической модели, в результате чего и полумается окончательное оптимальное решение. Блок-схема алгоритма представлена на рисунке 2. По результатам модельных расчетов товаропроизводителю представляется картограмма размещения культур и уровня технологии, и возможных изменений в зависимости от конъюнктуры рынка (рис, 3).

В главе 5 "Особенности дифференцированного выбора системы обработки почвы для различных групп н типов земель" определены подходы реализации ее в адаптивно-ландшафтных системах земледелия Владимирского Ополья с его разнообразием ландшафтных условий. Рекомендуется одним из главных приемов основной обработки почвы в зоне Ополья на перспектив}1 считать вспашку плугом с предплужником на 20-22 см. Она должна применяться для подъема зяби, чистых и занятых паров, залежи и пласта многолетних трав, перепашки почвы весной под картофель. Если позволяет мощность гумусового слоя, то под отдельные культуры в севообороте (кукурузу, картофель и свеклу) почву пащут этими плугами на 24 - 25 см. Значение глубокой вспашки для подавления сорняков, вредителей и возбудителей болезней практически неоспоримо.

В 80-е годы в зоне Владимирского Ополья на плакориых землях изучалась система двухъярусной вспашки почвы (раз или два раза за ротацию севооборота) на глубину 27 - 30 см плугами ПЯ-3-35 и ПНЯ-4-40. Было установлено, что на серых лесных почвах Владимирского Ополья двухъярусная вспашка обеспечивает прирост урожайности первой культуры - озимой ржи - на 0,5-1 т/га, второй и последующей зерновых культур - ячменя и овса - соответственно на 0,3-0,8 и 0,4-0,7 т/га (табл. 8).

Влияние ярусной вспашки обеспечивало дополнительный прирост продуктивности звена севооборота до 3,2 и 3,5 т/га на неудобренном фоне, а при запашке 100 тони навоза-3,8-4,9 т/га. Продуктивность использования пашни в целом возросла на 45,3-52,6%, рентабельность при синергизме этих двух факторов достигла 161-171 %. Данный эффект обусловлен рядом причин. Во-первых, это постоянно обнаруживаемое увеличение запаса продуктивной влаги в почве порядка 8-9 мм в 0-30 см слое почвы, что в ситуациях с проявлением засухи в первой половине июня позволяет поднять эвапотранспнрацию от кризисной точки в 1мм в сутки до 2-2,5 мм на протяжении 5-6 дней.

Установлено также, что при ярусной запашке навоза увеличивается количество тумуса и улучшается его качественный состав. При заделке навоза обычным плугом в составе гумуса в основном возрастало содержание свободных фракций гумм новых кислот (в 1,2 -4,2 раза) тогда, как фракции, связанные с Са и устойчивые фракции полуторных окислов ПС-2 и ПС-Э. оставались на уровне контроля. В то же время при ярусной заделке навоза, наряду с увеличением в составе гумуса свободной фракции гуминовой кислоты, возрастает содержание ГК-2 на 3,2% по сравнению с контролем, сумма гуминовых кислот в удобренной прослойке поднимается на 38,4 %. Более того, в нижней части пахотного слоя (20-30 см) отношение Си : расширяется до 2,4, Согласно системе показателей (Д.С. Орлов, Л.А. Гришина, 1978) ''новообразованный" гумус в прослойке можно отнести к туматному типу, тогда как при обычной заде икс -к фуяьватно-гумятному. Отмечено так же двухгодичное влияние двухъярусной

Рис. 2, Блок-схема алгоритма решении їздячі».

Рис. З,

Таблица 8

Влияние способов обработки почвы н заделки навоза на урожайность культур в парозерновом

звене севооборота в 1980-1987 гг., т/га

Обработки Озимая рожь Ячмень Овес Мн. травы 1 года Мн. травы 2 года Сбор кормовых единиц по эвену Прирост от обработки Р 2 и 8. її с

урожай Єї я £ И "§ S, 1*8 ■з 1 прибавка от обработки л м £ И S = 16 £ ю 3 £ И S * 1 прибавка от ! обработки І 1С а X 1 прибавка от обработки

На Фоне 100 тонн навоіа + N^-JViK«

Вспашка ПН-4-35 на 20-22 см 2,49 - 2.90 - 2,43 • 8,44 - 7,34 - 16.90 I - 118,4

Вспашка ПН-4-35 на 27-Э0см 2,85 0,36 3,28 0.38 2,59 0J6 9, Л 0,75 0,55 18,60 1,70 130,3

Двухъярусная вспашка Г1Я-3-35 на 27-30 см 3,22 0,73 3,56 0,66 2,89 0,46 10,34 1.98 8,81 1.47 20,73 3,83 145,3

Двухъярусная вспашка Г1Я-3-35 на 37-40 см 3,36 0,97 3,73 0.83 3,09 0,66 11,03 2.59 9,04 1,70 21,77 | 4,87 152,6

На фоне N^rP^Kw

Вспашка ПН-4-35 на 20-22 см (контроль) 1,89 1 - 2,59 - 2,03 - 7,26 6,36 - 14,27 - 100,0

Вспашка ПН-4-35 на 27-30 см 2.45 0,56 2,81 0,22 2,18 0,15 7,94 0,6В 1 6,61 0,25 15,87 1,60 111,2

Двухъярусная вспашка ПЯ-3-35 на 27-30 см 2,73 ) 0.84 3,07 0,48 2,45 0,42 9,06 1,80 I 7,42 1,06 17,SO 3,53 124,7

Двтхъярусвая вспашка ПЯ-3-35 на 37-40 см 2,40 | 0,5! 2.91 0,32 2,54 0,51 9,25 1,99 7,68 1,32 17,50 3,23 122,6

НСР 0.43 | 0,18 0,25 0,52 | 0.70

Примечание. Урожай многолетних трав представлен по выходу сена.

вспашки на более высокое - в 1,3-1,5 раза - накопление в нижней части пахотного слоя гумусовых веществ.

Исследования по совершенствованию основной обработки почвы были также сконцентрированы на поиске рациональных сочетаний двухъярусной вспашки с перспективными для нашей зоны поверхностными и глубокими безотвальными, н чизельными обработками. В таких опытах в среднем за ротацию прирост продуктивности возделываемых а семипольном севообороте культур (при использовании двухъярусной обработки на запашке навоза в занятом пару и второй раз - при подъеме пласта многолетних трав в сочетании с плоскорезными обработками под другие культуры) составляет 0,6 т/га зерновых единиц.

В практике опольного земледелия получили распространение приемы минималнзацин обработки почвы за счет рыхления на 10-12 см под посев озимых по непаровым предшественникам. Здесь прием плоскорезной обработки в сравнении со вспашкой способствовал росту урожайности с 3,41-4,16 т/га до 3,48-4,37 т/га, а при сочетании плоскорезной обработки с предварительным дискованием - до 3,53-4,39 т. Эффект данного мероприятия зависит от предшественника. Лучший результат получен по предшественнику горох или после вико-овса.

Направление совершенствования обработки почвы с точки зрения снижения вреда от водной эрозии на склоновых элементах рельефа связано с безотвальным глубоким рыхлением, обеспечивающим одновременно и хорошее впитывание талых вод и снижение смыва почвы. Такая обработка в опытах сопровождалась повышением урожайности яровой пшеницы и овса на 0,3-0,5 т/га.

Предложения по основной обработке почвы на нереувлажнейых полугид-роморфных землях основаны на быстрых темпах их заплывания. Ввиду этого подъем зяби здесь предлагается переносить на более поздние сроки осенью или на весновспашку. При проведении зяблевой отвальной вспашки на глубину 2022 см, весной (в преддверии влажного лета) до предпосевной обработки почвы целесообразно дополнительно провести безотвальное рыхление КПП-2,2 пд глубину 25-27 см или сделать культивацию КПЭ-3,6 на 16-18 см.

В главе 6 "Особенности формирования систем удобрений в ацаптнв-но-ландщафтном земледелии" проанализированы данные о влиянии минеральных удобрений на повышение урожайности зерновых культур в ополье с 1,17 т/га в 1965 г. до 3 т в 1986 г.

Сокращение применения удобрений за последние 5 лет по области до 1133 кг/га сопровождалось снижением урожайности зерновых до 1,3 т/га (табл. I и 9).

Перелом ситуации видится в резком повышении окупаемости удобрении но Владимирскому Ополью до уровня в 7,8 кг зерна на 1 кг д,в. Реально это возможно достигнуть на основе дифференцированного'применения удобрений с учетом ландшафтных особенностей там, где их действие не будет лимитировано другими факторами.

Первый опыт агроэкологнческого картографирования и тнпологизацни земель Владимирского I IUI 1СХ показал чрезвычайную дифферент 1ронапногть

территории на }ровне ЭАЛ по запасам элементов питания и, как следствие, впечатляющие резервы перераспределения ресурсов и средств: по агроэколо-гическим типам земель, по видам культур и пакетам технологий.

Таблиця 9

Динамяка применения минеральных удобрений по Владимирской области, кг д.вЛ* пмпян

Область, район Годы

1986 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1998 1999 2000

11о области 164 134 125 79 29 17 13 15,4 24 26

Суэладютрй 187 207 222 139 44 31 20 32,0 42 36

Собинский 172 141 144 105 45 37 34 24,6 44 51

Муромский 185 134 из 76 32 20 16 27,1 29 26

(Оркв-Польской МО 123 103 75 41 11 9 17,1 22 33

Система применения удобрений в зоне Ополья должна начинаться с регулирования первого, лимитирующего элемента - азота. Содержание его в пахотном слое колеблется в пределах 5,2-15 т/га, в объектах наших исследований - 12,2-12,9 тонн, на участках со вторым гумусовым горизонтом - 19,6 т/га, но в питании растений сплошного сева участвует только 42-78 кг/га (0,8-1 %). Потребность же для формирования урожая нормального уровня составляет 105140 кг/га. При этом от 2 до 32 кг его компенсируется за счет растительных остатков. Дефицит в 30-92 кг/га может быть восполнен только внесением в почву минеральных н органических удобрений. Поэтому в адаптивно-ландшафтных системах земледелия пеобходнмо учитывать: агрохимические показатели типов земель (как основного, определяющего эвена по дозам азота на планируемый урожай), предшественник, уровень окупаемости удобрений в зависимости от группы земель, эродированность земель и т.д. Так, на основании обобщения 20-летних опытных данных и результатов производственной проверки нами рассчитаны поправочные коэффициенты к дозам азотных удобрений по предшественникам (табл. 10).

Тяблкпв 10

Поправочные коэффициенты па дозу »1отиы1 удобрен л й но предшественник»»!

Предшественник Коэффициент поправки к Ым Коэффициент поправки к Код

Озпмне зерновые 1,34 1,20

Озимые зерновые по пласту много л етан* трав 0,72 ' 0,90

Яровые эерновые 1,32 1,18

Яровые зерновые по пласту многолетних ірав 0,70 0.89

Кукуруза 1,20 1,П

Картофель 1,10 1,06

Горох и вика 1,07 1.00

Однолетние травы - вика с оке ом 1,30 1,11

Многолетние травм 0.50 0,40

Рассчитаны и приводятся в диссертации нормативы окупаемости минеральных удобрений различными зерновыми культурами по іруппам земель. Это позволило установить поправочные коэффициенты по дозам азотных удобрений (на запланированный урожай в 3,2-4 т/га) в зависимости от степенп эроднрованности нлн пироморфизма земель. Определены так же поправочные коэффициенты на дозы азотных удобрений в зависимости от смытости почвы или гидроморф и зма для тех случаев, когда в расчете доз азотных удобрений под планируемый урожай используются опытные данные, полученные непосредственно в экспериментах па плакорных землях.

В среднем увеличение доз азота на слабосмытых почвах колеблется в пределах 4-24 %, на среднесмытых - 17-41 и сильносмытых - 27-54 %, что получило отражение в поправочных коэффициентах (табл. ) 1)* В условиях полу-гидроморфных почв азот не играет роли решающего фактора в повышении урожаев, поэтому рекомендуемые дозы азотсодержащих удобрений здесь снижаются на 2-20%, Формула рас«гета дозы минеральных удобрений с учетом группы земель и предшественника имеет вид:

Дв = Д,.Ки.К„

где Да - доза азотных удобрений с поправками на предшественник и группу земель; Д] - доза, рассчитанная по окупаемости удобрений или полученная в опыте на урожай 32 - 35 ц/га; Кп - коэффициент поправки на предшественник; Кг - коэффициент поправки на группу земель.

Таблица 11

Коэффициенты поправок на дозы минерального азот* в зависимост и от смыгости начвы пли пироморфизма (*/•) при нормальном > ровне интенсификации

Группы п подгруппы земель Культуры

озимая рожь озимая пшеница яровая пикника ячмень овес

Зональные автоморфпые 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,10

Эрошонно-ивтоморфные слабосмыгые 1,04 1,09 ___ 1,24 1,18

Эрознонно-автоморфные средиесмытые 1,13 1.41 1,2* 1,17

Эрознонно-автоморфные енльносмытые 1,27 1,49 1,54 1,40

Слабополу гндроморфиые 0,96 0,95 0,93 0,96 0,90

Сре днеполугн дром ( рф ные 0,85 0,90 0,92 0,90 0,80

Расчет доз фосфорно-калнйных удобрений целесообразно проводить на основе обеспеченности почв подвижными формами элементов согласно общепринятым нормативам. Оценка же обеспеченности почв данными элементами в адал швно-ландшафтном земледелии основывается на методике, учитывающей просгранственное гегерогениое строение почвенного покрова (Л.Л. Иванов, К .А. Перевертни, 1998).

II главе 7 "Формирование пакетов технологий" представлены основные принципы их построения.

При формировании технологий в первую очередь учитывается агроэколо-гическнй паспорт культуры, сорта, требования их к условиям возделывания, л также сведения о влиянии самих культур на почву н ландшафт. Второй составляющей объекта адаптации технологий является наиболее распространенные в зоне агроэкологическне группы и типы земель с их экологическими ограничениями.

Рекомендуемая нами методология формирования технологии предусматривает последовательное преодоление лимитирующих факторов, В условия^ Владимирского Ополья - это минеральное питание, затем вл а необеспеченность, влияние сорной растительности, болезней и вредителей.

Решение задачи создания оптимальных агроландшафтов и пакетов технологии осуществляется согласно упрощенной блок-схеме (рис. 4), В общем виде ока состоит нз трех блоков, выделенных вертикально. Первый блок представляет базу данных и системы адаптеров, второй - блок экономической коррекции и третий - средний - собственно диалоговую систему-программу, обеспечивающую идентификацию того или иного массива.

Исходными условиями задачи являются: базовые технологии и агроэколо-шческая оценка земель. На их основе через систему ограничений по уровню интенсификации (выраженному в наличии финансовых и материальных ресурсов) и оценке продуктивности землепользователь выбирает уровень интенсификации и специализации хозяйства. В рассматриваемой системе заложены базовые технологии ВНИИСХ, а также хорошо апробированные в производстве технологии других опытных учреждений зоны.

В блок-схеме рассматриваются три, указанные выше, уровня интенсификации: 1. Экстенсивный, рассчитанный на урожай до 2,5 т/га зерновых единиц.

2, Нормальный, среди езатратный, продуктивность 3-4 т/га зерновых единиц.

3. Интенсивный, высокозатратный - 4 - 6 т/га зерновых единиц.

База данных состоит нз 11 звеньев. Здесь представлено 25 севооборотных схем,'разработанных на основе научных исследований института. Севообороты имеют разную специализацию ~ от зерновой до кормовой направленности. Коэффициенты эрозионной устойчивости ранжированы в зависимости от компенсаторных возможностей севооборотного состава культур.

В базе данных содержатся параметры: 8 видов основной обработки почвы; 25 комбинаций предпосевной обработки почвы и посева; 12 комбинаций по уходу за посевами; 10 комбинаций по уборке урожая; 13 схем применения удобрения; 11 систем защиты посевов. Базу данных с системой адаптеров и блок экологической корректировки объединяет операционно-регламен-тационный регистр, включающий в себя; наименование, технологические условия и требования к их выполнешпо, оценку стоимости операции, состав агрегатов, энерг етическую оценку операций.

Формирование набора технологий, применительно к различным агроэко л отчее к им ipynnaM земель для разных уровней интенсификации, осуществляется согласно представленной выше схеме решения задачи оптимизации агро-ландшафта и пакетов технологий. Решение задачи осуществляется поэтапно с помощью разрррщанных для данных целей классификационных таблиц, условий и ограничений по тем итщ пчыч операциям или комбинациям операций п

l'isc. 4. Іілок-сісма формирования uni нмя.іьимі at роландшяфіо» її iiaKciUH технологии

соответствии с планом базовых технологий н на основе специальной системы адаптеров (признаков экологической или тех но лога ческой совместимости операций с биологическими требованиями культур и возможности использования приема применительно к определенному типу земель, предшественнику и т.д.).

При этом система адаптеров имеет адресное направление и адресное кодирование для компьютерной версификации как в прямом нисходящем направлении поэтапного решения задачи по звеньям, так и обратный вектор, для определенного уровня операций. Так, система адаптеров по привязке возделываемых сельскохозяйственных культур основывается на их характеристиках по влиянию культур на проявление эрозионных процессов и реакции на отрицательные факторы гидроморфнзма.

В качестве адаптера эрозионной опасности культур взят показатели по М.И, Лопыреву и Е.И, Рябову (1989) (табл. 12, 13). Системы адаптеров возможности возделывания культур на различных типах почв в зависимости от степени проявления на них гидроморфнзма строятся по реакции культур на переувлаженения почвы и повышение ее плотности. Для этого нами принята следующая градация: неустойчивые - погибающие или очень резко снижающие урожайность при повышенной влажности, кратковременном затоплении и переуплотнении почвы; слабо устойчивые - резко снижающие устойчивость и при повышенной влажности и переуплотнении почвы, и выпадающие при кратковременном затоплении; ограниченно устойчивые — снижающие урожайность при повышенной влажности, выпадающие при несколько более длительном затоплении; относительно устойчивые - относительно влаголюбивые культуры, реагирующие снижением урожая на длительное переувлажнение почвы; достаточно устойчивые — культуры способные сами снижать избыток увлажнения за счет интенсивного испарения и не сильно снижающие урожай при непродолжительном избыточном увлажнении.

Регламентация четвертого звена с севооборотами обусловлена экологическими требованиями по использованию групп земель и уровню интенсификации, а также по наличию предшественников и соответствующих технологий (табл. 14).

Для объективной оценки возможностей различных чередований культур на эродированных землях представлен показатель компенсаторной эрозионной опасности по севообороту и дана формула его расчета;

К„ + К,1 + .... К„

— ......... - * >

а

где Кс - ком пейса горный коэффициент эрозионной опасности по севообороту; К,1, К,1. и Кя - коэффициенты эрозионной опасности культур по Рябову; п -число культур в севообороте.

Соответственно п систему адаптеров введены ограничения: дня плакор-ных земель в виде коэффициента 1. для эрозионно опасных земель - 0,36; для

Тяблаца 12

Звено 1 блок-схемы. Классификационная таблнпа я система адаптеров по группам и типам земель

I Код I А І Я Л 3 Й * Ї Б т Р ; Б, я щ- & і Агроэкологиче-сгае типы земель Возможности использования Системы адаптеров

по уровню интенсификации для возделываемых культур для выбора севооборота

ІІ 5 характеристика

1 Зональ ные 1.1 Серые лесдые почвы водоразделов с уклоном до 2° Рекомендуются для возделывания всех культур без ограничений 12; 3 Экологическая устойчивость высокая, благодаря содержанию гумуса 2,8-4%; платность почвы нормальная, увлажнение нормальное Нет ограничений Нет ограничений

2| Эро-! зион- 1 вые | 1 ( І 1 1 22 Комплекс серых лесиых эрозиоино опасных и серых лесных слабосмы-тых с уклоном ло 3° Предпочтительны для возделывания всех зерновых культур и многолетних трав с соблюдением простейших протнвозрозионных мероприятии. Исключается возделывание пропашных культур із Эрозионная опасвоеть повышена: плотность в пределах нормы; увлажнение периодически напряженное Кроме эрозиоино неустойчивых культур Коэффициент эрозионной опасности не должен превышать 0,28. Ло фактору полу-гидронорфво-сти нет ограничений

3 Полу-пшро-морф-но- зональ ные 3.1 Конплексы серых лесных, с серыми лесными я слабо-глееватымн (ло 50%) Рекомендуется возделывание всех зерновых культур по экстенсивной и нормальной среди егатратвой технологиям. Возделывание пропашных возможно при базовой технологии в зер-нотраво пропашных сево оборотах ха Экологически неустойчивые; плотность почвы н заиливание повышены; увлажнение повышенное Кроме ограниченного использования культур, неустойчивых и слабоустойчивых к повышенной плотности и за-олыванню Относительно устойчивые по фалтору Полу-пшроморфяо-ста

Таблица 13

Звено 3 блок-схемы. Сельскохозяйственные культуры и сорта

Код ■ Наименование сорта Адаптеры

культуры Наименование культур Рекомендации по назначению эрозионной 1 реакции на опасности \ пшромор<Ьизм

1.12 Озимая рожь Память Кондратенко (1.1-32)<1Д;3> [ 1 Устойчива ограничение

1.2.2 Озимая птенниа Московская 39 (1.1-3.1) (2;3) ! Слабо устойчива (относительно устойчива)

2.1.1 Яровая нтекииа Приокская (1.1-3.2) (1 АЗ) ! 0,6(0,5) Ограниченно гстончива

2.5.2 Ячмень пивоваренный Суздалец (1.1-3.2>{1;2> Относительно УСТОИЧНВ

2.6.1 Овес Асгор (1.1-3.2)(1;2;3) 0,6(0,5) Относительно устойчив

3.1.1 Горох Богатырь (1.1-3.1 >П;2:3) 0,35(0.3) Относительно устойчив

3.2.1 Вика Тарбаевская (1.1-33) (1:2;3) 0,35(0,3) Относительно устойчива

4.1.1 Гречиха Анита (1.1-2.3) П;2;3) 0,65<0.6> Слабо устойчива

6.2.0 Мн.травы 1 т.п. (1.1-3.2) (1;2;3) 0,0* Достаточно устойчив

6.3.0 Мн.травы 2 т.п. (1.1-3.2)(1;2;3> 0,03 Достаточно устоичив

7.1.0 Однолетние траам - инко-овес (1.1-3.1)(1;2;3) 0,50(0,45) Относительно устойчив

7.3.0 Однолетние травы (рапс) (1.1-3.2)(1;2) 0.50(0,45) Относительно устойчив

£.1.1 Картофель Неве пай 0.75(0,70) Неустойчивый (ограниченно/относительно устойчив)

8.2.1 Кукуруза ТК-160 (1.1-1.4^.1) (2.3) | 0,80(0,70) 1 Неустойчивый (ограниченно/относительно устойчив)

Примечание. В колонке рекомендации по назначению - в первых скобках приведен код типа земель, во вторых - код уровня

интенсификации; в колонке эрозионной опасности в скобках приведены показатели при использовании безотвальных обработок; в колонке реакции на тнпроморфизм дана оценка культуры в соответствующем севообороте.

Таблица 14

Звено 4 блок-схемы. Севообороты

1 Код назначения 3-1 (И л, 1- й л в ? о ^ 2 « 5 г Адаптер

Ч С ¡§-8 с £ и Наименование севооборота и культур Пйлугадроморфностя интенсификации по балансу органического вешества

1 2 я 4 5 6

1.1 | Зернопаротрамной: пвр-ознмые-} яровые зерновые с подсевом трав-| мн.травы-мн.травычпимые-яровые \ зерновые (1.1;1.3;3.1;3.2)(2^) 0,39 Достаточно устойчивый Недостаток органических веществ для экстенсивного уровня

относительно устойчив

1.2 | Зернопаротрамной: пар-озимые-| яровые зерновые с подсевом трав-1 мн. травы-ми.травы-яровые зерновые-1 яровые зерновые (1.1-1.4) (2;3) ■ 0,43 Достаточно устойчивый Недостаток органического вещества для экстенсивного уровня

относительно устойчив

2.6 | Зсриотравяиой: горох-яровые зерновые 1 с подсевом трав -отимые-мн.травы-1 мв.травы-яровые зерновые (1.1-1.4;3.1;3.3)(1;2;3) 035 Достаточно устойчивый Нет ограничений

атяоопелыю устойчив

3.1 | Зеркотравопропашной: мн.травы-1 озимые-картофель-озимые-яровые зер-I новые с подсевом траь 0Л;].Э)(2;3) 0,37 Неустойчив Недостаток органического вещества

3.4 { Зернотравопропашиой: мнлравы-| иш.травы-яровые зерновьк-картофель-яровые зерновые с подсевом трав (1.1:1.4) (и)<2^) 031 031 Ограниченно устойчив Ограниченно устойчив Нет ограничений Недостаток органического вещества

Примечание. В колонке 5 в числителе - адаптер пояугидроморфности, если в качестве озимой культуры в севообороте используется озимая рожь, В знаменателе - озимая пшеница. В колонке 3 в первых скобках приведен код типа земель, во вторых - код уровня интенсификации.

эрозиоино опасных и слабосмытнх с уклоном от 2° до 3'- 0,28; для слабосмы-тых в комплексе со сред нес мыты ми при уклоне 3-5" - 0,24.

Представленные в шестом эвене девять видов основной обработки почвы, наиболее часто практикуемые в производстве Владимирского Ополья или апробированные в научных исследованиях, взаимосвязаны по назначению с предшествующими звеньями в целях соблюдения экологических требований или имеющихся в данном отношении ограничений.

Система адаптеров седьмого звена предпосевной обработки почвы и восьмого звена но уходу за посевами ориентирована на уровень интенсификации, вид основной обработки почвы и предшественники.

Адаптеры девятого звена "Уборка" корреспондируются на два звена: интенсификация и сельскохозяйственные культуры.

Десятое звено, связанное с применением удобрений, представляет собой только технологическую часть системы удобрений. Сами дозы удобрений по видам и соотношению элементов определяются соответственно схеме расчетов, представленных в главе по системе удобрений.

Одиннадцатое звено "химическая защита" ориентировано в основном на уровни интенсификации и особенности технологии возделывания культур.

Составленный таким образом нами пакет технологий по отдельным культурам и в целом по севообороту подвергался аиализу по стоимости произведенных затрат и продуктивности культур в стоимостном выражении, по ценам на время составления проекта. Для определения продуктивности культур брался базовый уровень урожайности по типам земель, ориентированный на общепринятую в зоне Владимирского Ополья технологию. По зерновым, независимо от предшественника - это будет вспашка на 20-22 см, ранневесеинее боронование зяби в два следа, предпосевная культивация с боронованием в агрегате, самостоятельное боронование перед посевом, посев и послепосевное прнкатыпание, опрыскивание посевов гербицидами, уборка.

"Любые другие операции: двухъярусная аспашка, глубокое рыхление, применение РВК или РБР и т.д. имеют по продуктивности поправочные коэффициенты, соответствующие полученным в опытах прибавкам урожая (при отсутствии таковых - определяются экспертным путем).

Параллельно с агротехническим коэффициентом нами введен фитосани-тарный, определяющий необходимость и эффективность применения тех или иных средств химизации.

При этом как положительные так и отрицательные стороны влияния операции на фнтоойстаповку учитываются при помощи соответствующей формулы расчета:

к^г = к»,) к((, если

КфТ = Кф} X Кфч X к+,

если |,ТО Кф<; 6 Кф4 ,(!) если ЬтоКф* е Кфб нО) к>г= Кфб,

где Кфе - усредненный коэффициент поправки урожайности в зависимости от нарастания фитосани тарной напряженности; Кф) - поправка по фнтосанигар-ным факторам в зависимости от вида основной обработки почвы; Кфл - поправка по фнтосанитарным факторам в зависимости от комплекса предпосевной обработки почвы; Кф) - поправка по фнтосанитарным факторам в зависимости от комплекса по уходу за посевами; 7(i) - из таблицы коэффициентов химической защиты, где і - номер строки; Кфа 7(і) - из таблицы коэффициентов химической защиты, іде і - номер строки.

Заключительный расчет прироста или снижения урожайности по атро-техническим факторам н усредненному коэффициенту фитосанн тарной напряженности производится по следующей формуле:

Ур ® У« . К,.К,. Кфс (Kj + К4 + Ks- 2),

где Ур - урожайность расчетная, Уе - урожайность базовая для данного тшш земель (взятая из раздела продуктивность земель), к, - поправочный коэффициент на сорт, кг- поправочный коэффициент на предшественник, kj - поправка на агротехнику в зависимости от вида основной обработки, к» - поправка на агротехнику в зависимости от предпосевного комплекса, к, - поправка на aipo-технику в зависимости от приемов по уходу за посевами.

В целом такие данные являются базой для определения экономической эффективности выбранного варианта технологии.

Предлагается также автоматизированное решение задачи с учетом всех реальных условий (а фоэ колоти чес к их и экономических) в коми ыо серной версификации, базирующееся на наиболее рациональных методах, направленных на исследование объекта (самой проблемы) проектирования, на так называемый морфологический метод.

Морфологический метод предусматривает морфолопіческие исследования внутренней структуры системы, морфологический анализ и морфологический синтез. В поставленной нами задаче под системой, подвергаемой морфологическим исследованиям, представлена "Система земчеде,1ня" конкретного хозяйства (базы ВПИНСХ). В морфологическом анализе было выделено трн классификационных признака; земля (где сеять), культура (что сеять), технология (как сеять и обрабатывать землю), ни один из которых нельзя исключить из любого варнаніа решения задачи. В итоге вьісіроилось синтаксическое дерево признаков, потенциально "вмещающее" все осмысленные варианты земледелия, из которых может быть сделан выбор. Морфология дает представление о составляющих системы, а морфологический синтез - о взаимосвязях и структуре системы. В результате этого программа "АГРОКОН" строит все множество "осмысленных" схем земледелия и выбирает наилучшую но заданному критерию (прибыли), что позволяет іаметно повысить эффективность расчетов при нроек шровашш пакети технологий, поднять при их применении урожайность культур на 15 - 2(1 % и ибегноччп. наивысшую рентабельность проіпіюд-

ctflT

В качестве программно» среды реализации выбрана современная среда ГИС-технологиЙ ArcView с ее внутренним языком Avenue. Эта унифицированная информационная система управления пространственными данными ассоциируется в памяти агронома с земельным участком, его конкретным местоположением в хозяйстве и представляет исходную информацию в виде итоговых таблиц (рис. 5),

При этом следует заметить, количество возможных вариантов выбора технологий и их вариабельность по экономическим результатам во времени настолько велики, что охватить их общепринятыми выкладками отдельной главы (экономической эффективности) невозможно. По массиву данных это посильно только современным компьютерам.

Выводы

1. На основе 20-летних исследований нами было установлено, что решение проблемы предотвращения деградации и сохранения плодородия почв при высокоэффективном их использовании возможно только в системах земледелия, адекватных природным условиям. На сложной в ландшафтном отношенни территории Владимирского Ополья с исключительно вариабельной структурой почвенного покрова эти задачи решаются при адаптивно-ландшафтных подходах.

2. Критический анализ концепций и методик моделирования адаптивно-ландшафтных систем земледелия показал, что для условий Владимирского Ополья наиболее пригодна методика В.И. Кирюшина, содержащая землеоце-ночную основу, оценку адаптивных возможностей культур и учитывающая прнродно-экологический и производственно-ресурсный потенциалы при соблюдении принципов альтернативного и эколого-экономического единства.

3. Основой адекватности адаптивно-ландшафтных систем природным условиям является картографический материал и заложенная в нем классификация земель. Деление земель: на группы — по агроэкологическнм признакам и подгруппы - по степени их проявления; классы - по генезису почвообразую-ших пород и подклассы - по гранулометрическому составу; роды - по крутизне склонов и подроды - по экспозиции их; окультуреныости почвы, гумуснрован-ности ее, кислотности и затем объединения этих стратумов в общую характеристику элементарных ареалов ландшафта представляют в целом уникальное информационное поле природного ресурсного потенциала, создавая тем самым предпосылки перспективы высокой эффехтивности систем.

4. Природный ресурс по биоклнматическому потенциалу 5% КПД ФАР в Ополье определяется возможностью получения 27-33 т/га биомассы или 10-12 т/га зерновой продукции. Однако, такой высокий уровень продуктивности здесь лимитируется режимом увлажнения. По данным исследований при весенних запасах 188-204 мм продуктивной влаги и выпадении 331-470 мм осадков за вегетационный период, средний ресурс эвапотранспираинн составляет 198-391 мм. что позволяет получать урожай зерновых до 6 т/га.

_______m-

шштт

!v? П" ; :."Димйвс*ияй шей«» &8 n «M-см с ^сохмк і

'ttw за ^ипое^томЦ*»»*»^ ij Л'-" : ; і. > ; 'i Ï : ;■ 7

V- ítHíp^» U «магммбйім» "^порштщк axf í Í1

: ■, ; -i-ï = V Л- 5 ? ^ ' >.':.'1

- • Ç" • ' ■■ 1 -.;,■'-■ ^ * '"i1: -r i ? '. ,v- -; I

í-'-ÍV' Т^ЛТ* тчт^-'Vjifc.lfceL—ІМЛ ' ■» * * Пи >P> ■ t л. ^Шлллл IXIKIMIUAÍU rla/г. і -vu 1 ^1 ^-»kfc a i i'" d i i ^ ' Я

aBstártlH'^a O 'lift*"**"- rS*<**I J ; ; .-¡Ш^' їмо'^

Гне. 5. Итоговая таблица оптмлііпяини теїло-'огші.

5. Адаптивные возможности различных сельскохозяйственных культур « показатели их урожайности, согласно результатам исследований, определяют следующий ряд приоритетности: озимая пшеница - 5,5-7 т/га, озимая рожь - 56 т/га, многолетние травы - 25-35 т/га, картофель - 11,5-26 т/га, кукуруза - 2534,7 т/га, ячмень - 4,9-7,2 т/га, яровая пшеница - 5-6 т/га, овес - 3,5-5,5 т/га, горох-3,5-4,8 т/га.

6. Согласно классификации земель, ландшафтным и почвенным условиям Владимирского Ополья (Среднерусской провинции южнотаежной зоны) выделено 97 элементарных ареалов ландшафта, характеризующихся различной продуктивностью от 0,5 до 6 т/га з, е. Объединение ЭЛЛ по однородности экологических ограничений и признакам организационно-хозяйственного использования в 27 экотипов земель позволяет качественно и научно обоснованно планировать: распределение севооборотов, уровни интенсификации и технологические решения.

7. Алгоритм моделирования адаптивно-ландшафтных систем во Владимирском Ополье иерархически состоит из; агроэкологической классификации, оценки и картирования земель; компьютерного оцифровывания слоев (страту-мов) до элементарных ареалов ландшафта; объединение элементарных ареалов ландшафта в агроэкологические типы земель; составление агроэкологических паспортов сельскохозяйственных культур и определения потенциала их продуктивности на каждом элементарном ареале ландшафта; решение экономических макрозадач с целью определения рациональной структуры посевов и специализации севооборотов; создания региональных регистров и формирования оптимальных пакетов технологий для разных типов земель и уровней интенсификации; создания моделей программного обеспечения экспертных компьютерных программ для принятия рациональных агрономических решений.

8. На основе современных средств программного обеспечения (GIS, MAPINFO) и традиционного метода линейного программирования создана компьютерная модель оптимизации структуры посевных площадей и размещения культур, наилучшим образом учитывающая агрономические и экологические факторы агроландшафтов, а также экономические (адаптация к современным условиям рыночной экономики) и социальные. Согласно данной программе для Владимирского Ополья определена оптимальная структура посевных площадей с долей зерновых и зернобобовых, многолетних трав, пропашных и однолетних культур, паров соответственно 46-50; 38-44; 4-6; 2-6%. При этом предпочтение имеют: на плакорных землях - пяти-, восьмипольные зернотра-вяные, зернотравопропашные, эернотравопаровые севообороты с 25-40% многолетних трав и 40-60% зерновых культур; на склоновых землях - пяти-, семипольные зернотравяные и травозерновые севообороты с долей многолетних трав 40-50%; на переувлажненных землях - при проведении мелиоративных работ по осушению - такие же севообороты как и на плакорных. В отсутствии мелиоративных мероприятий используются пятипольные зернотравяные севообороты с 40% многолетних трав, но без озимых культур.

9. В результате проработки проблемы сочетания экологических аспектов формирования севооборотов с социально-экономическими (рыночными) условиями установлено, что при адаптивно-ландшафтном подходе разворачивание

попей севооборотов во времени и пространстве целесообразно на 75% территории, а на 25% обособленных участков - чередование культур только во времени. Пространственную увязку со структурой посевов по годам проводят с помощью специальных компьютерных программ. Это позволяет гибко реагировать на изменения конъюнктуры рынка, не прибегая при этом к новому землеустройству,

10. Исследования по обработке почвы в адаптивно-ландшафтном земледелии показали, что она должна соответствовать агрофизическим параметрам групп и типов земель, в результате чего различия по проведению операций будут следующие:

- на зональных землях - это обычная культурная вспашка в сочетании с двухъярусной на подъеме пласта многолетних трав и при запашке навоза, что обеспечивает прибавку урожайности культур в севообороте; озимой ржи, ячменя, овса н многолетних трав соответственно в 0,51-0,97; 0,32-0,83; 0,42-0,66; 1,06-2,59 т/га. Также установлено, что под озимые по непаровым предшественникам эффективна поверхностная обработка, обеспечивающая повышение урожая на 0,07-0,58 т/га;

- в противоэрозионных комплексах на склоновых землях отвальная или ярусная вспашка под озимые должна чередоваться с глубокими безотвальными или чнзельнымн обработками под последующие яровые зерновые культуры, что обеспечивает дополнительную прибавку урожая 0,3-0,5 т/га;

• на переувлажненных землях под озимые предлагаются те же приемы обработки почвы, что и на зональных землях: под яровые зерновые - сочетание осенней вспашки с глубоким безотвальным рыхлением весной или осеннее лущение и вспашка весной па глубину пахотного слоя.

1),Регулирование системы минерального питания растений в агроценоэе следует осуществлять, исходя из необходимости первоочередного обеспечения лимитирующим элементом в Ополье - азотом. При этом учитываются возможности почвенного фонда за счет минерализации гумуса (42-94 кг/га) и из незатратных источников: растительных остатков предшественников (от 48 до 128,5 кг/га), снмбиотической (от 32 до 335 кг) и ассоциативной азотфиксаций (4-6 кг из тонны органической массы, что в год по севообороту составляет от 17,6 до 97 кг/га). При расчете доз азотных удобрений принимается во внимание окупаемость их под различными культурами в зависимости от групп земель, варьирующая в ополье в пределах 5,6-8,8 кг з. еУкг д.в.

12,Формирование пакетов технологий по набору технологических операций в адаптивно-ландшафтных системах земледелия должно согласовываться с агроэ колош чески ми ограничениями по типам земель и лимитирующими природными факторами, формализованных в виде адаптеров (признаков совместимости) в компьютерной прмрамме "АГРОКОН". В этой программе товаропроизводителю представляется возможность свободного выбора соответственно типам земель набора технологических операций. "АГРОКОН" предусматривает поднятие продуктивности использования пашни на 15-20% при сокращении стоимости затрат на 5-12%,

Предложения производству

Современные системы земледелия должны формироваться на адаптивно-ландшафтных принципах, максимально учитывающих как экологические особенности ландшафта и адаптивные возможности предназначенных к возделыванию культур, так и сони ально-э кон омические условия. Для осуществления такого подхода производству предлагаются:

1. Компьютерная программа оптимизации структуры посевных площадей, формирования севооборотов, рационального размещения кульгур и выбора уровня интенсификации, которая позволяет на стадии планирования согласовать экологические и экономические условия, а также предусматривает обязательную прибыльность производства,

2. Агрономическая консультативная программа "АГТОКОН", позволяющая формировать в рамках экологических ограничений пакеты технологий для разных типов земель при свободном выборе товаропроизводителем технологических операций. Оптимизация технологий предусматривает поднятие продуктивности пашни на 15-20 % при сокращении затрат на 5-12 %.

3. Конкретные модули программного обеспечения: расчет возможности влагообеспеченкости и расчет природных и незатратных источников азота.

4. Технология возделывания зерновых культур с модификацией на уровне интенсификации и 1руппы земель.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Полевые культуры и агротехника их возделывания. // Рекомендации по системе ведения сельского хозяйства Целиноградской области. Алма-Ата, 1967, с. 128-148.

2. Возделывание зерновых и масличных культур. // Рекомендации по системе ведения сельского хозяйства Кокчетавской области, Алма-Ата, 1968,с. 102-112.

3. Агротехническая оценка предшественников под яровую пшеницу в условиях подтайгн. // Научные труды СибНИИСХоза, том 2/17/, Омск, 1971, с, 1921.

4. Предшественники яровой пшеницы на серых лесных почвах подтаежной зоны Омской области. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук, Немчнновка, 1972, с. 24.

5. Предшественники яровой пшеницы подтаежной зоны. // Земля сибирская, дальневосточная, Ksl, 1972, с, 9-10.

6. Особенности построения севооборотов на серых лесных почвах подтаежной зоны Омской области. // Вопросы сибирского земледелия. Тезисы докладов научной конференции. СО ВАСХНИЛ, СнбНИИСХоз, Омск, 1972, с. 1214.

7. Влияние способов обработки дернины на агрофизические свойства почвы. //Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1976,№2, с. 119-121.

8. Совершенствование технологии ухода за паровым полем в подтаежной зоне Западной Сибири. // Технология возделывания полевых культур. Научно-технический бюллетень. СО ВАСХНИЛ. СибНИИСХоз, вып. 22, Новосибирск, 1977, с. 48-53.

9. Зональные агрокомплексы, обеспечивающие урожайность зерновых культур 17-20 ц с га, для Омской, Кемеровской и Тоской областей. // СО ВАСХНИЛ, СибНИИСХоз, Омск, 1978, 98с.

10. Рекомендации по защите почвы от эрозии в Западной Сибири. // МСХ РСФСР, СО ВАСХНИЛ, Омск, ¡978, 144с.

И.Роль чистого пара в севооборотах подтаежной зоны Омской области. // Земледелие, 1978, №9, с. 22-24,

12. Обеспеченность почв северных районов Омской области нитратным азотом и особенности применения удобрений под зерновые культуры. // Информационный листок Омского ЦНТИ, №¡31-78, Омск, 1978,

13. Особенности накопления нитратного азота при разных способах обработки пара. I! Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1978, №5 с. 9092.

14. Рекомендации по увеличению урожайности зерновых культур в Омской, Новосибирской, Кемеровской н Томской областях. // СО ВАСХНИЛ, СибНИИСХоз, Омск, 1979,66с.

15. Основы увеличений производства сельскохозяйственной продукции в Омской области. // Западно-Сибирское книжное издательство. Омское отделение, 1979,167 с.

16. Специализированные полевые севообороты для хозяйств подтаежной зоны.//Информационный листок Омского ЦНТИ, №161-79, Омск, 1979,

17. Азот и его формы в серых лесных почвах подтаежной золы. // Агрохимия, 1979, №5, с. 57-63,

18. Продуктивность полевых севооборотов в подтаежной зоне, //Особенности возделывания зерновых. Сборник научных трудов, СО ВАСХНИЛ, Новосибирск, 1980, с. 15-20,

19. Изменение структуры серых лесных почв в севооборотах Нечерноземной зоны. // Земледелие в нечерноземной зоне Омской области. Научно-технический бюллетень. СО ВАСХНИЛ, СибНИИСХоз, вып. 46, Новосибирск, 1980, с. 16-20.

20. Особенности азотного питания на серых лесных почвах. // Земледелие в нечерноземной зоне Омской области. Научно-технический бюллетень, СО ВАСХНИЛ, СибНИИСХоз, вып. 46, Новосибирск, 1980, с. 3-6.

21. Влияние удобрений на численность и видовой состав сорняков в посеве яровой пшеницы, // Земледелие в нечерноземной зоне Омской области. Научно-технический бюллетень. СО ВАСХНИЛ, СибНИИСХоз, вып. 46, Новосибирск, 1980,с. 13-16.

22. Рекомендации по повышению эффективности и устойчивости земледелия в Западной Сибири и Зауралье. // Отпечатано в учебной картолитографии ОмСХИ им. С.М. Кирова, Омск, 1980,93с,

23. Особенности регулирования агрофнтоценозав посевах пшеницы в звеньях севооборотов Нечерноземной зоны Западной Сибири.//Рольсевооборотов н

пара в повышении эффективности пашни в Сибири. Сборник научных трудов, СОВАСХНИЛ, Новосибирск, 1981, с. 151-158,

24. Система обработка почвы. // Научные основы системы земледелия Владимирской области. Владимир, 1982, с, 16-30,

25. Урожай и растительные остатки в условиях Владимирского Ополья. И Информационный листок Владимирского ЦНТИ, № 325-83, Владимир, 1983.

26. Возделывание зерновых культур по интенсивной технологии. // Достижение науки и практики в производство. Владимир, 1988, с. 3-7.

27. Озимая рожь - ведущая зерновая культура. // Достижение науки и практики в производство. Владимир, 1988, с. 10-13.

28. Эффективность дробного внесения азотных удобрений и химических средств защиты при интенсивных технологиях возделывания озимой ржи. // Информационный листок Владимирского ЦНТИ, №120-88, Владимир, 1988.

29. Изучить специализированные полевые севообороты, насыщенные зерновыми культурами, для интенсивного земледелия. // Краткий отчет о выполнении заданий научно-исследовательских, хоздоговорных, опытных внедренческих работ а Агропромышленном комплексе в 1988 году, с. 31-35.

30. Уроки интенсивного поля в засушливом 1988 году. // Краткий отчет о выполнении заданий научно-исследовательских, хоздоговорных, опытных внедренческих работа Агропромышленном комплексе в 1988 году, с. 73-74.

31. Возделывание озимой ржи Чу л пан по интенсивной технологии, // Информационный листок Владимирского ЦНТИ, №135-89, Владимир, 1989.

32. Исследование биологических особенностей культур и их чередования для подавления сорняков в севооборотах. // Информационный листок Владимирского ЦНТИ, №160-90, Владимир, 1990.

33. Особенности применения интенсивной технологии возделывания озимой ржи в условиях Владимирского Ополья, // Внедрение достижений науки и передового опыта в Агропромышленный комплекс Ивановской обласги. Иваново,1991, с. 25.

34. Структура посевных площадей и севообороты. И Программа повышения плодородия почвы Владимирской области на 1990 г, и на период 1991-1995 гг. Владимир, 1990, 105 с.

35. С чего начать работу на земле. // Владимирский земледелец, 1994, №1, с, 17-21.

36. С чего начать работу на земле (продолжение). II Владимирский земледелец, 1994,№2,с. 14-18.

37. С чего начать работу на земле (органическое вещество почв). Н Владимирский земледелец, 1994, №5.

38. С чего начать работу па земле (продолжение). // Владимирский земледелец, 1995, №1, с. 11-15.

39. С чего начать работу на земле(чередованне культур, севообороты). // Владимирский земледелец, 1995, №2, с, 2-10

40. Приемы предпосевной обработки почвы, посев озимой ржи и ярового ячменя. // Владимирский земледелец, 1995, №2, с. 14-19.

41. С чего начать работу' на земле (борьба с сорняками), Н Владимирский земледелец, 1995. №3. с. 6-П.

42. Обрабогка почвы в зернотравяном севообороте. // Владимирский земледелец. 1995,№5,с. 14-24.

43. Улучшенная, экологически безопасная технология возделывания озимой ржи. //Владимирский земледелец, 1995, №5, с. 14-24,

44. Какие севообороты нам необходимы. //Владимирский земледелец, 1996, №1, с. 3-13.

45. О некоторых критериях оценки севооборотов. Н Аграрная иаука, 1996, №3.

46. О проекте оптимальной модели адаптивно-ландшафтной системы земледелия и перспективах ее внедрения в сельхозформирования области. // Владимирский земледелец, 1997, №1, с. 7-14.

47. Адаптивно-ландшафтная система земледелия, // Владимирский земледелец, 1998, №2, с. 3-34.

48. Рациональное применение удобрений в агроландшафтах Верхневолжья, Владимир, 1998. 268 с.

49. Адаптированные технологии возделывания озимой ржи и ячменя применительно к условиям Владимирского Ополья. // Применение барды и удобрений для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Владимир, 1997, с. .196-206.

50. Севообороты важнейший элемент экологизации земледелия. // Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в Верхневолжье. Владимир, 2000, вып. 2, с. 172-181.

51. Основные требования к технологии возделывания культур. // Совершенствование технологий возделывания сельскохозяйственных культур в Верхневолжье. Владимир, 2000, вып. 2, с. 198-206.

52. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия - новый подход в использовании почвы. // Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. К.1, М„ 2000, с. 150-151.

53. Мониторинг бассейна реки Мжара. // Тезисы докладов III съезда Докучаевского общества почвоведов. К.З, М, 2000, с. 20.

54. Опыт по разработке агротехнологий для адаптивно-ландшафтных систем земледелия в зоне распространения серых лесных почв Владимирского Ополья. // Путеводитель научных полевых экскурсий Ш съезда Докучаевского общества почвоведов. М., 2000, с. 54-59.

55.Особенности формирования адаптивно-ландшафтной системы земледелия. //Владимирский земледелец, 2000, №1(23), с. 26-45.

56. Система оптимизации в технологиях адаптивно-ландшафтного земледелия, // Информационные технологии, информационные измерительные системы и приборы в исследованиях сельскохозяйственных процессов. «Агроннфо»,

2000, Материалы региональной научно-практической конференции. Новосибирск, 2000, с. 229-233.

57. Проблемы химизации в адаптивно-ландшафтном земледелии Владимирского Ополья. М„ 2ООО, 127 с,

58. Траншеи (научно-полевая экскурсия). // Владимирский земледелец,

2001, №1(24), с. 10-30.

Подписано к печати 23.10.2001 г. Формат издания 60 х 84 Печ. л. 2,5. Усл. п. л. 2,32. Печать офссгкая. Бумага писчая № 1. Заказ 2545,'р. Тираж 100 эм.

Типография ИЭК Минэнерго РФ, г. Иваново, уя, Прмака, 41