Экологические проблемы в мире, стратегия природопользования и управления агроландшафтами

УДК 577.4; 633.2

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ В МИРЕ, СТРАТЕГИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ АГРОЛАНДШАФТАМИ

© И.А. Трофимов, В.М. Косолапов

Ключевые слова: устойчивость агроэкосистем; агроландшафты; стратегия природопользования.

Разработана стратегия природопользования и управления агроландшафтами в условиях развития глобальных экологических процессов (истощение природных ресурсов и биоразнообразия, загрязнение окружающей природной среды, снижение устойчивости агрогеоэкосистем). Управление агрогеоэкосистемами, их продукционной, средообразующей и природоохранной функциями является важнейшей задачей в целях сохранения, воспроизводства и обеспечения продуктивного долголетия земель, самой основы, производственного базиса сельского хозяйства.

Глобальные экологические процессы, т. е. совокупность всеобщих изменений нашей планеты под воздействием природных и антропогенных факторов (истощение природных ресурсов и биоразнообразия, деградация и снижение устойчивости агрогеоэкосистем, загрязнение окружающей природной среды), определяют современную стратегию природопользования и управления агроландшафтами.

Деградация и снижение устойчивости агроландшафтов нашей планеты является в настоящее время одним из ведущих глобальных экологических процессов. Сельскохозяйственная деятельность, необходимая для обеспечения человечества продовольствием и промышленным сырьем, на огромных площадях изменяет природные ландшафты, ослабляет экосистемы и снижает их устойчивость к воздействию негативных процессов.

Управление агрогеоэкосистемами и агроландшафтами, их продукционной, средообразующей и природоохранной функциями является важнейшей задачей в целях сохранения, воспроизводства и обеспечения продуктивного долголетия плодородных земель, самой основы производственного базиса сельского хозяйства. В сельском хозяйстве Человек наиболее тесно взаимодействует с Природой и в значительной степени зависит от нее.

Обеспеченность человечества земельными ресурсами определяется мировым земельным фондом, площадь которого составляет 13,4 млрд га, или около 26 % общей площади поверхности Земли [1].

В настоящее время, по нашим оценкам, агроландшафты занимают более 8 млрд га, или 60 % мирового земельного фонда, находящегося в распоряжении человека. Сельскохозяйственные угодья занимают около 4,7 млрд га (35 % мирового земельного фонда), в т. ч. обрабатываемые земли - 1,5 млрд га (11 %), лугов и пастбищ - 3,2 млрд га (24 %). Лесные угодья занимают более 4 млрд га (30 %), прочие земли - около 5 млрд га (37 %).

Развитие негативных процессов на сельскохозяйственных угодьях происходит в результате взаимодейст-

вия природных условий и избыточных, неправильно распределенных в пространственно-временной структуре агроландшафтов антропогенных нагрузок. Воздействие негативных факторов на сельскохозяйственные угодья приводит к их деградации, падению продуктивного потенциала, снижению продуктивности и качества продукции, уменьшению площадей, нарушению стабильности экосистем.

Агроландшафты нашей планеты находятся в критическом состоянии. Больше всего сельскохозяйственных земель выпадает из оборота вследствие эрозии. По нашим данным, более 2/3 сельскохозяйственных угодий мира являются эрозионно опасными, 1/3 - эродированными. За последние 120 лет в мире эрозии подверглось около 2,5 млрд га земель. В настоящее время темпы эрозии ускоряются.

Из всех видов сельскохозяйственных угодий наибольшую эрозионную опасность представляет пашня. На пашне полностью уничтожен защищающий почву от водной и ветровой эрозии естественный растительный покров, разрыхлена почва, изменены ее структура, водно-физические свойства. Из общей площади пашни, несмотря на то, что под нее везде отведены лучшие земли, около 1/2 являются эрозионно-опасными и 1/2 -дефляционно-опасными. Из них более 1/3 площади пашни уже эродировано, дефлировано, подвержено совместному воздействию водной и ветровой эрозии.

Эрозия сопровождается процессом дегумификации почв. Гумус является одним из важнейших показателей почвенного плодородия. Сокращение его запасов влечет за собой снижение урожайности сельскохозяйственных культур, истощение, деградацию и разрушение почв.

По оценке Вашингтонского института мирового слежения [2], в целом на планете водная и ветровая эрозии распространены на площади 2 млрд га, ежегодно сносится в реки, озера и моря 23 млрд т почвы. Каждые 10 лет почвы агроландшафтов теряют до 7 % своего профиля.

В США темпы развития эрозии почв более чем на 1/3 превышают темпы почвообразования. Эрозия при-

водит к тому, что в почве сокращается содержание питательных веществ, она хуже удерживает влагу, сокращается корнеобитаемый слой почвы, доступный для корневой системы растений. В результате плодородие почв и продуктивность агроэкосистем снижаются.

Существенную роль в усилении эрозионных процессов играет интенсификация сельскохозяйственного производства с ориентацией на пропашные монокультуры и чистые пары, оголяющие почву, ослабляющие почвозащитные и противоэрозионные свойства агроэкосистем. В периоды ливневых осадков и сильных ветров почва, лишенная защитного растительного покрова и не скрепленная корнями растений, в наиболее значительной степени страдает от эрозии. Так, в Кукурузном поясе США, в самом плодородном его районе (юг штата Айова) потеряна уже половина плодородного пахотного слоя почвы.

Слой плодородного чернозема на северо-востоке Китая, где интенсивно возделываются кукуруза, рис, пшеница, за 50 лет сократился в 2 раза (с 1 м до менее 0,5 м) и продолжает сокращаться со скоростью 0,31,0 см в год.

На черноземах России за 100 лет, по обобщенным данным [3], уменьшение запасов гумуса на пашне в пахотном слое 0-30 см составило в лесостепной зоне до 90 т/га (0,7-0,9 т/га в год), в степи - 50-70 т/га (0,50,7 т/га в год). За 100 лет черноземы России потеряли до 30-50 % гумуса.

Деградация почв подрывает основную базу сельского хозяйства. Среди жизнеобеспечивающих систем человека почва играет решающую роль, т. к. от нее зависит производство основной массы сельскохозяйственной продукции.

Потеря пашни вынуждает человека интенсивнее использовать оставшуюся землю, вырубать леса и распахивать пастбища. Тем самым подрывается сложившийся баланс продуктивных и протективных экосистем агроландшафта и снижается стабильность сельскохозяйственного производства.

Вследствие массовой деградации сельскохозяйственных земель наблюдается систематическое сокращение площадей, занятых лучшими сельскохозяйственными угодьями (пашней), и вынужденное введение в сельскохозяйственный оборот худших земель, что еще больше повышает затратность сельскохозяйственного производства.

Главная причина деградации сельскохозяйственных земель - неправильное управление агроландшафтами, которое приводит к их разбалансированности, нарушению инфраструктуры, структуры посевных площадей и севооборотов, избыточным нагрузкам на агроэкосистемы (избыточная эксплуатация обрабатываемых земель, перевыпас скота, вырубка лесов, недооценка значения экологической направленности, природоохранных мероприятий и средообразования в сельскохозяйственной деятельности). Результатом является деградация агроландшафтов и снижение их устойчивости к негативным процессам (засухам, эрозии, дегумификации), уменьшение плодородия почв, а следовательно, и увеличение затратности сельского хозяйства на производство сельскохозяйственной продукции.

В настоящее время, по оценке [2], около половины удобрений, вносимых в США, расходуется только на то, чтобы покрыть потери питательных веществ от

эрозии. Наблюдениями, проведенными в разных штатах с интенсивным земледелием, установлено, что ежегодные потери почвы от эрозии составляют 10-15 т/га. В штатах с менее развитым земледелием уровень эрозии менее 2 т/га (в 5-8 раз ниже).

В современных условиях все сельскохозяйственное производство должно ориентироваться на обеспечение своей адаптивности, устойчивости, ресурсосберегающей, средообразующей и природоохранной роли и базироваться на максимальном использовании научной информации, агроклиматических ресурсов, географических, биологических и экологических факторов. И прежде всего адаптивность сельского хозяйства связана с многолетними травами, которые являются естественным растительным покровом кормовых угодий, созданным миллионами лет эволюции. Они обеспечивают устойчивость сельскохозяйственных земель к воздействию климата и негативных процессов, защищают их от воздействия стихий (засух, эрозии, дефляции) [4-10].

В сохранении и повышении плодородия почв, обеспечении продуктивности и устойчивости агроландшафтов особую значимость имеют травяные экосистемы из многолетних трав, которые являются не только кормовыми, но и средообразующими культурами. Важнейшая средообразующая роль травяных экосистем из многолетних трав определяется их долей в структуре агроландшафта, способностью бобовых многолетних трав фиксировать азот из воздуха и обогащать почву биологическим азотом, способностью многолетних трав улучшать физико-химические свойства почвы, оказывать фитомелиоративное и фитонцидное действие на экосистемы.

Травяные экосистемы из многолетних трав представляют собой важный компонент биосферы (по площадям, автотрофности, продуктивности), важную составную часть в инфраструктуре агроландшафта (ландшафтостабилизирующую, почво- и средоулучшающую), неисчерпаемый, воспроизводимый, авто-трофный устойчивый ресурс (энергетический, кормовой). Многолетние травы в управлении агроландшафтами традиционно используют как один из наиболее эффективных факторов почвообразования, почвоулуч-шения и почвозащиты [4-10].

Многолетние травы нужны агроландшафтам так же, как людям нужны пища и одежда. Многолетние травы питают землю (обеспечивают ее плодородие) и защищают ее от разрушения при воздействии негативных процессов (эрозии, дефляции, дегумификации). Благодаря многолетним травам, кормопроизводство как никакая другая отрасль сельского хозяйства основано на использовании природных сил, воспроизводимых ресурсов (энергии солнца, агроландшафтов, земель, плодородия почв, фотосинтеза трав, создания клубеньковыми бактериями биологического азота из воздуха).

Многолетние травяные экосистемы, являясь одним из основных компонентов биосферы, выполняют важнейшие продукционные, средообразующие и природоохранные функции в агроландшафтах и оказывают значительное влияние на экологическое состояние территории страны, способствуют сохранению и накоплению органического вещества в биосфере.

Свести к минимуму потери гумуса и сокращение запасов гумуса в почвах возможно при оптимизации

природопользования, рациональном управлении агроландшафтами, создании их экологически устойчивой структуры и обеспечении нормального функционирования, увеличении доли лугов и многолетних трав на сельскохозяйственных землях, реализации противоэро-зионных биомелиоративных и фитомелиоративных мероприятий, прогрессивных технологий обработки почвы, более рационального использования органических и минеральных удобрений и других мероприятий.

Принципиальными особенностями школы кормопроизводства института является изучение и управление многофункциональными экосистемами многолетних трав с учетом их продукционной и средообразующей функций.

Многолетним травам и лугам придается огромное значение в создании продуктивного и устойчивого сельскохозяйственного производства. Установлена

важнейшая роль многолетних луговых трав в накоплении гумуса, формировании агрономически ценной структуры и в целом плодородия почв.

Травяные экосистемы и многолетние травы на пашне выполняют 3 важнейшие функции: 1) производство кормов для сельскохозяйственных животных;

2) экологическую (средообразующую и природоохранную), обеспечивающую устойчивость сельскохозяйственных земель и агроландшафтов к изменениям климата и воздействию негативных процессов; 3) системообразующую и связующую в единую систему растениеводство, земледелие и животноводство, экологию, рациональное природопользование и охрану окружающей среды [4-10].

Многолетние травы и травяные экосистемы - основной объект изучения кормопроизводства. Животноводству они дают корма, растениеводству - эффективные севообороты и повышение урожайности зерновых и других культур, земледелию - повышение плодородия почв, сельскохозяйственным землям - устойчивость и стабильное производство продукции. Многолетние травы и травяные экосистемы в значительной степени обеспечивают продуктивность всех сельскохозяйственных культур и сохранение используемых в сельском хозяйстве земельных ресурсов, которые являются важнейшими показателями продовольственной безопасности страны. Обеспечить стабильность сельскохозяйственного производства, защитить его от засух, сохранить ценнейшие сельскохозяйственные земли от деградации, разрушения эрозией и дефляцией, повысить плодородие почв в полной мере может только их естественный защитный покров - многолетние травы и травяные экосистемы.

Многолетние травы занимают важнейшее место в группе кормовых и ландшафтных культур, обеспечивающих ускоренное развитие животноводства, продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных земель. Продуктивность и устойчивость сельскохозяйственных земель и агроландшафтов во многом зависит от многолетних трав, наиболее устойчивых и всепогодных.

Недостаточная их доля в структуре посевных площадей и севооборотов не обеспечивает эффективную защиту сельскохозяйственных земель от воздействия засух, эрозии, дефляции и дегумификации. В результате 1/3 сельскохозяйственных земель России уже деградирует под влиянием эрозии, дефляции, а пашня ежегодно теряет до 1 т/га гумуса в год. Более потерь

гумуса с полевых земель России приходится на чистые пары и пропашные культуры.

Управление продукционным процессом и средооб-разованием в сельском хозяйстве обеспечивается не только хорошим сортом, качественными семенами, удобрениями и агротехникой. Продуктивность, устойчивость и охрана окружающей среды - это производные всей системы агроландшафта, т. е. его инфраструктуры - соотношения пашни, луга, леса, оптимальной структуры посевных площадей, севооборотов, достаточной доли многолетних трав, антропогенных нагрузок на экосистемы.

Управление агроландшафтами направлено на создание их экологически устойчивой структуры и обеспечение нормального функционирования. Управление агроландшафтами предполагает, прежде всего, разработку и реализацию следующей системы мер:

1) совершенствование структуры земельных угодий, направленное на укрепление экологического каркаса агроландшафта (увеличение доли элементов, повышающих прочность и устойчивость агроландшафтов к негативным факторам - травяных экосистем из многолетних растений, природных кормовых угодий, лесов, охраняемых участков);

2) оптимизацию структуры посевных площадей и совершенствование севооборотов сельскохозяйственных культур, направленных на повышение экологической устойчивости пашни (увеличение доли посевов многолетних трав в севооборотах);

3) правильное размещение сельскохозяйственных культур в агроландшафтах (пропашных и зерновых -на равнинах, многолетних трав - на склоновых участках, ложбинах водотоков, полосные посевы);

4) совершенствование систем земледелия, разработка и освоение адаптированных ресурсосберегающих экологически безопасных приемов, технологий и технических средств обработки почвы и выращивания сельскохозяйственных культур;

5) разработку и реализацию комплекса мероприятий по рациональному использованию и нормализации допустимых антропогенных нагрузок на агроландшафты в целом и на отдельные элементы их пространственной структуры (пашни, пастбища, сенокосы, леса), правильно распределенных в их пространственновременной структуре.

Создание экологически устойчивой структуры и обеспечение нормального функционирования агроландшафтов являются в настоящее время первоочередными вопросами в решении проблем смягчения засух, уменьшения эрозии почв, оптимизации продуктивности сельскохозяйственных угодий и улучшения окружающей среды.

Сельское хозяйство как никакая другая отрасль производства тесно связано с управлением сельскохозяйственными землями, агроэкосистемами, агроландшафтами и охраной окружающей среды от разрушения и загрязнений, поскольку они являются его главным базисом. Экологизация сельского хозяйства должна быть направлена на поддержание экологического равновесия в агроландшафтных системах.

Многолетние травы и травяные экосистемы из многолетних растений, с учетом их важной средообразующей роли в агроландшафтах, должны занимать в 22,5 раза большие площади в структуре посевных пло-

щадей и севооборотов для обеспечения устойчивости сельскохозяйственных земель и плодородия почв, стабильности растениеводства. Необходимая часть продукции многолетних трав должна использоваться для животноводства.

Соблюдение требований по рациональному природопользованию, охране окружающей среды и оптимизации управления агроландшафтами становится одним из основных условий повышения продуктивного долголетия агроэкосистем и эффективности сельскохозяйственного производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. Земельные ресурсы мира. Сайт: Экономическая и социальная география мира. URL: http://www.ecosocio.ru/hoz/20-zemres.html.

2. Назаренко В.И. Мировые экологические проблемы. М.: ВНИИ-ТЭИагропром, 1990. 158 с.

3. Государственный (национальный) доклад о состоянии и использовании земель Российской Федерации. М.: Роскомзем, 1993. 95 с.

4. Шпаков А. С., Трофимов И.А., Кутузова А.А., Лебедева Т.М., Яковлева Е.П., Трофимова Л.С. [и др.]. Агроландшафтно-экологическое районирование и адаптивная интенсификация кормопроизводства Центрального экономического района Российской Федерации. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2005. 396 с.

5. Агроландшафтно-экологическое районирование и адаптивная интенсификация кормопроизводства Поволжья. Теория и практика / под ред. д-ра с.-х. наук В.М. Косолапова, д-ра геогр. наук И.А. Трофимова. Москва; Киров: «Дом печати ВЯТКА», 2009. 751 с.

6. Трофимов И.А. Стратегия и тактика степного природопользования XXI века // Проблемы региональной экологии. 2000. № 4. С. 56-64.

7. Трофимов И.А., Трофимова Л.С. Оптимизация степных сельскохозяйственных ландшафтов и агроэкосистем // Поволжский экологический журнал. 2002. № 1. С. 46-52.

8. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П., Лебедева Т.М. Стратегия управления агроландшафтами Поволжья // Поволжский экологический журнал. 2008. № 4. С. 351-360.

9. Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П., Лебедева Т.М. Управление агроландшафтами и повышение продуктивности и устойчивости сельскохозяйственных земель // Земледелие. 2009. № 6. С. 13-15.

10. Косолапов В.М., Трофимов И.А., Трофимова Л.С., Яковлева Е.П. История науки. Василий Робертович Вильямс. М.: Угрешская типография, 2011. 76 с.

Поступила в редакцию 15 сентября 2012 г.

Trofimov I.A., Kosolapov V.M. ECOLOGICAL PROBLEMS IN WORLD, STRATEGY OF NATURE USE AND AGROLANDSCAPES MANAGEMENT

A strategy of nature use and management of agricultural landscapes of global environmental processes (depletion of natural resources and biodiversity, environmental pollution, reduced resistance agrogeoecosystem) are developed. Agrogeoecosystem management, their production, ecological and environmental functions, is the most important task for the preservation, reproduction and longevity of productive land, the very basis and production base of agriculture.

Key words: resistance of agroecosystem;, agrolandscapes; environmental strategy.