530

мизация факторов интенсификации земледелия, создание электронных карт кислотности, содержания элементов питания в почве, засорѐнности полей и др. для технологии точного земледелия. Многие проблемы взаимосвязаны друг с другом, в этом случае важно установить главную из них и сопутствующие.

Определив проблему, необходимо конкретизировать задачу исследования с таким расчѐтом, чтобы она имела аналитическое решение. При этом все составные части проблемы, которые имеют практическое значение, должны быть сохранены. Излишнее усложнение затрудняет последующее моделирование. При значительном упрощении задачи результаты системного исследования проблемы могут привести к неоптимальным решениям.

После постановки задачи необходимо определить цели, которые будут неравнозначными. Так, при решении задач по воспроизводству плодородия почвы первостепенным является простое воспроизводство органического вещества, поскольку оно положительно влияет на различные свойства почвы.

Другие цели имеют второстепенное значение.

Для достижения поставленных задач при проектировании систем земледелия используют нормативы и методы оценки плодородия почв и пригодности их для возделывания сельскохозяйственных культур, организации территории землепользования, прогноза баланса гумуса, программирования урожайности, определения оптимальных удобрений, расчѐта водопотребления культур и поливной нормы, установления структуры посевной площади, составления систем севооборотов и обработки почвы, защиты растений, оценки качества продукции, экономической эффективности и др. При этом необходимо

201

использовать зональные нормативные данные.

Для выявления взаимосвязей между подсистемами, их элементами, внешней средой важно установить структуру систем земледелия. Структура – это взаиморасположение составных частей, отражающих их взаимодействие. Количество связей в системах земледелия велико. Учесть и исследовать абсолютно все связи практически невозможно и нецелесообразно, так как многие из них несущественны и не влияют на функционирование системы и качество принимаемых решений. Степень расчленения системы зависит от цели системного анализа. Если требуется более детальный анализ одной или нескольких подсистем, то их структуры разрабатывают отдельно (структура севооборотов, обработки почвы, удобрения, защиты растений и т.д.).

3.2. Структура и содержание систем земледелия

Система земледелия состоит из множества элементов. Управлять ими очень сложно. Поэтому их объединяют по основополагающим функциям в крупные блоки (составные части): агротехнический; мелиоративный; организационноэкономический; экологический.

Каждый блок (кроме организационно-экономического) подразделяют на несколько звеньев по технологическим функциям, на основании которых разрабатывают экологически безопасные технологии производства продукции. Звенья агротехнического, мелиоративного, экологического блоков включают комплекс необходимых машин для выполнения соответствующих технологических приѐмов.

В организационно-экономический блок входит обосно-

тодов управления производственными процессами и принятие управленческих решений в трудовых коллективах, система маркетинга и реализации продукции.

Каждая структурная единица систем земледелия направлена на выполнение двуединой цели – получение планируемой, высококачественной, конкурентной продукции и сохранение экологических функций агроландшафта.

Взаимосвязи между агротехническими звеньями осуществляются через севообороты, размещѐнные на определѐнных агроландшафтах. Так, система применения удобрения (СПУ) зависит от уровня плодородия почвы. Система обработки почвы (СОП) будет определяться свойствами ландшафта, сельскохозяйственными культурами, их чередованием и системой удобрения. В свою очередь, система защиты растений (СЗР) учитывает все названные звенья.

Технология возделывания культур и воспроизводство плодородия почвы опираются на агротехнические звенья. Количество и качество растениеводческой продукции, получаемой в системе, определяется свойствами агроландшафта и технологиями производства. В то же время, часть полученного дохода от реализации продукции может быть направлена на совершенствование агротехники. Все звенья системы земледелия динамичны и согласованы между собой. Изменение параметров одного звена влечѐт за собой уточнение критериев других. Следовательно, совершенствование системы земледелия возможно только с учѐтом всех еѐ звеньев.

Итак, структура и содержание систем земледелия обусловлены природными, производственно-финансовыми, экономическими и социальными компонентами.

3.3. Методологические принципы систем земледелия

203

Создание системы земледелия основано на методологических принципах формирования, которых, по мнению учѐных аграрников, насчитывается восемь принципов.

Целостность – индикатор наличия в системе земледелия всех взаимосвязанных структурных единиц, благодаря которым она способна выполнять основную функцию, то есть производить планируемую продукцию земледелия и растениеводства. Отсутствие каких-либо звеньев или их элементов исключает или затрудняет получение продукции требуемого качества, конкурентного преимущества и экологической безопасности агрономического ландшафта.

Дифференциация (от лат. diffretia - разность, различие)– показатель разделения и разнообразия земледелия в зависимости от прихода ФАР, климата, почвы, агроландшафтов, степени их увлажнения, мелиоративного состояния, мезорельефа. Кроме того, дифференциация систем земледелия обусловлена методами производства и видом продукции, ма- териально-техническим состоянием сельскохозяйственного предприятия или хозяйства.

Адаптивность (от лат. adaptatio – прилаживание, приспособление, приноровление) – приспособление при организации производства продукции в пределах конкретных агроландшафтов. Все технологические звенья системы земледелия разрабатываются с учѐтом крутизны и экспозиции склона, типа, гранулометрического состава и плодородия почвы, гидрологического режима, состояния природных кормовых угодий, размера контура полей, удаления земель от хозяйственных центров, инфраструктуры транспортных путей, наличия заповедников и зон отдыха и туризма. Размещение культур севооборотов осуществляют согласно пригодности

204

земель для возделывания районированных сортов. Экологичность (от греч. дом, местопребывание, жили-

ще) – принцип, связанный с управлением энергетическими потоками между живыми организмами и окружающей средой, с обменом органических и минеральных веществ, минерализацией и гумификацией, регулированием численности вредных биологических объектов, предупреждением эрозионных и дефляционных процессов, накопления в почве и растениях тяжѐлых металлов, метаболитов, пестицидов, сохранением растительного и животного разнообразия.

Нормативность – инструмент соблюдения научно обоснованных доз, сроков и способов применения семян, удобрений, химических мелиорантов, пестицидов, стимуляторов роста, ингибиторов нитрификации, оросительных вод, проводимых технологических приѐмов.

Оптимизация – принцип устойчивого и сбалансированного ведения систем земледелия. Она проявляется в разумном соотношении сельскохозяйственных угодий (пашня, сенокос, пастбища, многолетние насаждения). Важным остаѐтся оптимальное распределение видов и форм органических и минеральных удобрений по агроландшафтам с учѐтом их удалѐнности, связи с источниками водоснабжения, а также оптимизация обработки почвы, предотвращающая еѐ чрезмерное уплотнение и распыление.

Агрономическая и экономическая эффективность –

показатели систем земледелия, выраженные в продуктивности полевых культур, полученной растениеводческой продукции с единицы площади; индикаторы простого и расширенного воспроизводства плодородия почвы, поддержания экологической сбалансированности агроландшафтов, себестоимости и рентабельности производимой продукции, еѐ

205

конкурентности и стандартов качества.

3.4. Теоретические основы систем земледелия

Современное состояние земледелия в значительной мере предопределено недооценкой, а порой и игнорированием

законов развития природы.

Так, в районах интенсивного земледелия полному или частичному уничтожению подвергнуты природные экологические системы: вырублены леса, переосушены и обезвожены болота, распаханы эрозионно-опасные ландшафты и водоохранные зоны и т.д. Разбалансирование экологического равновесия в природном комплексе приводит к участившимся засухам, развитию эрозии почвы, техногенному загрязнению почв и окружающей среды, сокращению видов растений и животных. Следствием подобных процессов стала экологическая катастрофа в калмыцких степях в бассейне Аральского моря в 80 - 90–е годы прошлого века, засуха и пожары в июле-августе 2010 года.

Одно из направлений оздоровления экологической си-

туации – использование экологически безопасных технологий

в системах земледелия, приведѐнных в стандарты законов, закономерностей и правил действующей экологии. В первую очередь это относится к законам и закономерностям, касающимся развития и функционирования ландшафтов.

Известно 8 законов экологии. Два закона среды обитания и биосферы сформулировал академик В.В. Вернадский в 1946 году прошлого века.

Закон единства организма и среды обитания. Он со-

здаѐт предпосылку к приспособлению сельскохозяйственных культур и технологий их возделывания к конкретным усло-

206

виям агроландшафта.

Закон константности живого вещества в биосфере.

Сущность этого закона в том, что количество живого вещества биосферы – величина постоянная, а при эксплуатации агроландшафта необходимо добиваться увеличения полезной части биологической продукции (урожая биомассы, плодов), уменьшая вредоносную форму живой материи (сорняки, вредителей и др.).

Закон внутреннего динамического равновесия эко-

логической системы (сформулировал Реймерс, 1994 г.). Согласно ему, органическое вещество, энергия, информация экологических систем и их составных частей (иерархий) взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из этих показателей вызывает различные количественные структурные перемены, сохраняющие общую сумму вещественноорганических, информационных и динамических качеств экологической системы. Из этого закона следует:

-любое изменение в экологической системе приводит

кразвитию цепных реакций, ведущих к нейтрализации этих изменений или формированию новых взаимосвязей и новых систем;

-изменение компонентов природных экосистем происходит не линейно, то есть изменение одного из показателей вызывает более сильные или слабые отклонения его от других показателей и во всей системе в целом;

-перемены, происходящие в крупных экологических системах, необратимы; проходя по экологической иерархии снизу вверх, от места воздействия до биосферы в целом, они изменяют глобальные процессы и переносят их на новый эволюционный уровень.

207

Из обобщенных материалов мировой социальноэкологической статистики логично вытекал вывод – дестабилизационные изменения биосферы в различных районах и регионах планеты создают потенциальную, а в ряде случаев – реальную опасность для всего человечества. Отметим некоторые из них:

1.Изменение климата – это следствие «парникового эффекта». По прогнозам, с 1990 по 2010 годы температура на Земле повысится на 1,4oС, далее – на более чем 5oС. До середины ХХI в. произойдет удвоение количества СО2 в атмосфере, а предполагаемый уровень подъема Мирового океана

кконцу ХХI столетия – 1 метр.

Вполучении «парникового эффекта» наибольшее количество производственно-хозяйственных выбросов обеспечивают США (более 30%), страны Евросоюза (более 20%), Россия (около 17%), Япония (7%).

Рамочная Конвенция ООН об изменении климата (Рио- де-Жанейро, 1992) стремится добиться стабилизации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем опасного воздействия на мировую климатическую систему.

Монреальский (1987) и Киотский (1997) протоколы регламентируют уменьшение выбросов в атмосферу «парниковых газов», способствующих повышению температуры поверхностного слоя планеты, разрушению озонового слоя.

2.Расширение «озоновых дыр» (появление их отмечено не только над Антарктидой, но и над другими регионами мира).

3.Увеличение масштабов «кислотных дождей», особенно в промышленно развитых районах, разрушают здания и губят леса.

4. Глобальная деградация мирового лесного

208

крова, преимущественно в развивающихся регионах. Особенно важно сохранение тропических лесов и тайги, выполняющих функции мощного поглотителя СО2, что уменьшает эффект парниковых газов; кроме того, леса – источник кислорода на планете.

В ХХ веке было сведено около 50% тропических лесов планеты, а ежегодные потери тропиков – около 20 млн.га. Масштабная вырубка тропических лесов обусловлена как внутренними нуждами развивающихся стран (новые сельскохозяйственные угодья, использование древесины в качестве топлива и др.), так и необходимостью экспорта древесины для решения национальных социальноэкономических проблем.

5. Сохранение биологического разнообразия. В процессе технико-антропогенной деятельности усиливается мировая тенденция вымирания растений и животных. Вид считается вымершим, если его представители не встречаются в естественной среде несколько десятков лет (до 50 лет).

За последние четыре столетия исчезло около 500 видов животных и более 600 видов растений. Из Красной книги следует, что к началу ХХI в. более 5 тыс. видов животных и около 26 тыс. растений находятся под угрозой исчезновения: 11% по видам птиц, 25% - по видам млекопитающих, 34% -по рыбам, 25% земноводных и 11% по видам растений грозит полное и безвозвратное уничтожение.

Любые локальные преобразования природы вызывают в глобальной совокупности биосферы ответные реакции, приводящие к относительной изменчивости экологоэкономического потенциала.

Например, вода - один из необходимых факторов существования живых организмов и важнейший компонент экологической системы. Еѐ присутствие фиксируется как в ат-

209

мосфере и почве, так и во всех живых существах. Живые организмы содержат до 90% воды в биомассе, а потери до 20% приводят к их гибели. Основная часть воды (более 90%) находится в Мировом океане. Одна из важнейших особенностей океанической воды в том, что еѐ характеристики (солѐность, температура и др.) в естественных условиях тяготеют к постоянным величинам. Содержание растворѐнного кислорода существенно уменьшается с увеличением глубины.

На пресные воды (реки, озера) приходится всего 2% от мирового запаса. Большая их часть (не более 80%) сосредоточена во льдах полярных зон, ледников и в Антарктиде.

Помимо поверхностных вод существуют подземные воды: солѐные и пресные; геотермальные, имеющие повышенную температуру (свыше 30oС).

Вмире формируется дефицит питьевой воды в результате загрязнения не только поверхностных, но и подземных источников пресных ресурсов. Происходит усиленное загрязнение Мирового океана в результате интенсивного сброса промышленных стоков, бытовых отходов, нефтяных загрязнителей. Процессы высыхания и опустынивания почв и территорий приобретает «рукотворный» характер. Эксплуатация, рациональное использование водохранилищ и водохозяйственных систем, обеспечение их безопасности приобретает особую актуальность.

В70-х годы ХХ века в СССР было резко увеличено использование впадающих в Аральское море рек на орошение хлопковых и рисовых полей, что вызвало экологическое бедствие. В конце 80-х гг. Аральское море значительно обмелело, рыба вымерла, а климат стал жарче и суше.

Более 1 млрд. чел. в мире не получает полноценного питания, при этом 950 млн. проживают в развивающихся стра-

210