Почвенно-экологические основы оптимизации землепользования в республике Башкортостан

При разработке адаптивно-ландшафтных систем земледелия для лесостепной зоны Южного Урала  следует учитывать предлагаемые нами методологические подходы и  критерии оценки отдельных элементов системы земледелия:

1. В целях  эффективного использования земельных  ресурсов, сохранения плодородия  почв на равнинных территориях  республики рекомендуется адаптивное 

землепользование  на основе почвенно-экологического районирования, градации по качественному состоянию земель и агроэкологической группировки земель: земли с высоким уровнем почвенного плодородия (более 73 баллов) и высокой отдачей с 1 га (рентабельность более 100%) отвести под интенсивное и активное использование (освоение свекловичных, пропашных, зернопропашных, зернопаропропашных севооборотов, овощные культуры); среднего уровня (51-69 баллов) и рентабельностью на уровне 50-70% для зернотравяных, травопольных, почвозащитных севооборотов и низкого уровня менее 50 баллов и рентабельностью 10-20 % под сенокосно-пастбищные севообороты, залужение и вывод из пахотного оборота.

2.Интегральная агроэкологическая оценка плодородия черноземных почв, с учетом почвенно-экологического индекса.

3.Воспроизводство агрохимических и физико-химических параметров плодородия черноземов за счет внесения органических и минеральных удобрений с использованием сидератов при периодическом известковании на основе предложенных нами нормативов.

4.Включение в севообороты и использование многолетних бобовых трав не менее 3-4 лет для обеспечения расширенного воспроизводства плодородия черноземов.

5.Минимализация механической обработки черноземов тяжелосуглинистого гранулометрического состава на основе предлагаемой нами системы комбинированной обработки почвы.

Выводы

1. Наличие  на территории Республики Башкортостан  таких крупных геоморфологических  образований, как Горный Южный  Урал, Уфимское плато, Белебеевская возвышенность, Общий Сырт и стыковой характер ландшафтов (горно-тундровых, субальпийских, южно-таежных, лесных, лесостепных, степных) обусловили формирование сложного почвенного покроя – от дерново-подзолистых до черноземов южных, представленных более 3000 разновидностями. Пространственное распределение почв связано со сложным взаимодействием зональных (биоклиматических) и азональных (геолого-геоморфологических) факторов ил подчиняется законам широтной и высотной зональности.

2. Сложное  геоморфологическое устройство  территории республики и экологически  несбалансированное антропогенное  давление на агроэкосистемы являются основной причинной широкого развития процессов эрозии почв и деградации пахотных земель. К началу 90-х годов прошлого столетия доля эродированных земель в пахотных угодьях перевалила экологически предельнодопустимого уровня и достигла 56 % от их общей площади. Эродированные пашни без внесения органических, минеральных удобрений и мелиорантов на положительный баланс гумуса, питательных элементов и кальция привели к резкому снижению интенсивности энерго-массообмена в агроэкосистемах и, как результат, продуктивности земледельческой культуры.

3. Разработанное  почвенно-экологическое районирование  территории Республики Башкортостан  является научной основой концепции  экологизации землепользования  и позволяет совмещать цели  экологии почв, почвенной экологии  сельскохозяйственных растений, оценки земельного фонда, прогноза антропогенной эволюции и охраны почв. На равнинных территориях республики выделены 14 почвенно-экологических округов и 38 почвенно-экологических районов.

4.Учет местных  природных условий и экологических особенностей почвенного покрова каждого хозяйства, конкретного поля служит основой для специализации хозяйств и для разработки стратегии землепользования. В системе экологической оптимизации землепользования наиболее важным критерием является: предельно допустимая доля пахотных земель (с учетом особенностей геоморфологии, качественного состояния и типа земель) в структуре сельскохозяйственных угодий.

С учетом агроэкологического состояния  пахотных земель в Республике Башкортостан под залужение отведено 1,2 млн. га деградированных, малопродуктивных пахотных земель, из которых 1,1 млн. га залужено, в результате чего площадь пашни в земельном фонде сократилась до 3,67 млн. га, распаханность уменьшилась с 65,9 % до 50,1 %. Внедренный в республике фитомелиоративный принцип восстановления плодородия почв деградированных земель позволяет поддерживать агроландшафты в устойчивом состоянии.

Проведение  работ по залужению и трансформации  деградированной пашни в кормовые угодья позволили существенно снизить  эродированность сельскохозяйственных угодий и сократить неоправданные затраты на получаемую сельскохозяйственную продукцию и на оставшейся пашне интенсифицировать земледельческое производство, что позволило существенно поднять уровень КЭСЛ в почвенно-экологических округах республики и включить территории 33 административных районов в число условно стабильных и 12 районов - в стабильных.

5. Проведение  мероприятий по залужению позволило  снизить потери гумуса в 8 раз  по сравнению с пахотными землями.  Смыв почвы и потери гумуса в среднем на пашне составляет 10 т/га и гумуса 0,9 т/га (18845 МДж/га), на эродированных участках пашни составляет 16 т/га и гумуса 1,4 т/га (29313,0МДж/га), то под многолетними травами смыв почвы на залуженных участках снизился до  1,5 т/га, гумуса- 0,075 т/га (1570,3МДж/га).

6. Определены  основные показатели качества  сельскохозяйственных угодий, разграничивающие  их использование в соответствии  с целевым назначением. При использовании сельскохозяйственных угодий в пахотном обороте должны выполняться следующие требования. На черноземах содержание гумуса должно быть не менее 7 %, мощность гумусового слоя не менее 45 см с запасами гумуса 400 т/га, на серых лесных почвах соответственно, не менее 5 % и 30 см с запасами гумуса 200 т/га; почвы неэродированные или слабоэродированные, некаменистые, крутизна склона не более 5º. Уровень рентабельности при соблюдении агротехнических норм и требований по возделыванию зерновых культур в пахотном обороте не должен быть ниже 17%, а урожайность ниже 10 ц/га.

7. В общереспубликанском масштабе нами выделено 6 агроэкологических групп земель в соответствии с ландшафтными особенностями с учетом геоморфологических признаков и 9 типов земель по признакам экологической однородности условий возделывания конкретно отдельных или групп сельскохозяйственных культур. Представленная градация по качественному состоянию земель и агроэкологическая группировка апробированы в ряде районов и в дальнейшем должны стать основой для разработки детальных карт, с применением геоинформационных систем (ГИС – технологии) и рекомендаций по эффективному использованию земель, оптимизации сельскохозяйственных угодий почвенно-экологических округов, районов и отдельных землепользований.

8. При решении  теоретических и практических  вопросов воспроизводства и регулирования плодородия лесостепных черноземов в адаптивно-ландшафтных системах земледелия республики следует учитывать выявленные агроэкологические закономерности изменения свойств почвы под влиянием многолетнего (15-20 лет) применения отдельных элементов системы земледелия и их сочетаний:

–введение и освоение зернопаропропашных (с сидеральным паром) и зернотравяных севооборотов при применении полных минеральных удобрений в дозе на положительный баланс питательных элементов и периодическом известковании в дозе по 0,75-1,0 Hг увеличивает запасы гумуса в среднем на 0,4-1,0 т/га в год;

–в зернопропашных севооборотах внесение органических (навоз 40 т/га или сидерат 25 т/га), минеральных удобрений (N₅₅Р₇₀К₃₅) и извести (доза из расчета 0,75Нг) на фоне комбинированных систем обработки почвы существенно увеличивает запасы гумуса в пахотном слое выщелоченных черноземов (за ротацию севооборота – на 3,9-4,9 т/га). При этом за ротацию севооборотов создается положительный баланс гумуса, питательных элементов, обменных оснований и достигается заметное улучшение агрофизического, физико-химического и экологического состояния почв под современными агроценозами.

9. Среди изучаемых  севооборотов наиболее высокий  агроэнергетический эффект достигается  в зернопаропропашном (содержание обменной энергии в урожае и коэффициент энергетической эффективности, соответственно 43126 МДж/га и 2,18) и зернотравяном (41312 МДж/га и 2,28) севооборотах. Системы безотвальной и комбинированной обработки почвы обеспечивают наиболее высокий энергетической эффект в зернопаропропашном (40778 МДж/га и 2,12) и зернотравяном (41678 МДж/га и 2,31) севооборотах.

10. Из изучаемых  систем удобрений наиболее высокий  энергетический эффект обеспечивает  внесение навоза в сочетании  с полными минеральными удобрениями, особенно в зернопаропропашном севообороте при отвальной системе обработки (44956 МДж/га и 2,12) и в зернотравяном севообороте при безотвальной системе обработки почвы (42863 МДж/га и 2,20). Наиболее высокий коэффициент реализации энергии гумуса (КРЭГ=7,15) установлен на фоне полного минерального удобрения в сочетании с запашкой сидератов при системе безотвальной обработки почвы. Заделка сидерата обеспечивает более высокий коэффициент востребованности энергии гумуса (КВЭГ) по сравнению с внесением навоза (соответственно 3,7 и 1,7).

Предложения производству

1. Министерству  сельского хозяйства Республики  Башкортостан с целью экологической  оптимизации землепользования деградированные,  малопродуктивные пахотные земли,  в первую очередь, расположенные на склонах крутизной более 5 º, необходимо вывести из пахотооборота, залужить и перевести в кормовые угодья, положив в основу концепцию создания экологически устойчивой структуры агроландшафтов, при которой достигается приближение к устойчивой саморегулирующейся агроэкосистеме. Доля отдельных компонентов структуры сельхозугодий должна строго соответствовать специфическим особенностям каждого в отдельности почвенно-экологического округа и не выходить за пределы экологически допустимого уровня. Целесообразно завершить выведение из пашни деградированных, малопродуктивных земель и их перевод в кормовые угодья к 2010 году.

2. При оптимизации  землепользования следует руководствоваться непреложным условием продовольственной безопасности Республики Башкортостан: каждому жителю обеспечить по 1 га пашни и по 1 т зерна, что достигается при соотношении 4:4:4, то есть республике с 4-х миллионным населением необходимо иметь 4 млн. га пахотных земель и производить ежегодно по 4 млн. т зерна. При оптимальном для природно-климатических условий республики соотношение площадей зерновых культур к кормовым культурам 50:50, с 2-х млн. га посева зерновых культур необходимо производить 4 млн. т зерна при урожайности по 20 ц/га.

3. В целях  эффективного использования земельных  ресурсов, сохранения плодородия почв на равнинных территориях республики рекомендуется адаптивное землепользование на основе почвенно-экологического районирования, градации по качественному состоянию земель и агроэкологической группировки земель: земли с высоким уровнем почвенного плодородия (более 73 баллов) и высокой отдачей с 1 га (рентабельность более 100%)  отвести под интенсивное и активное использование (освоение свекловичных, пропашных, зернопропашных, зернопаропропашных севооборотов, овощные культуры); среднего уровня  (51-69 баллов) и рентабельностью на уровне 50-70% для  зернотравяных, травопольных, почвозащитных севооборотов и низкого уровня менее 50 баллов и рентабельностью 10-20 % под сенокосно-пастбищные севообороты,  залужение и вывод из пахотного оборота.

4. В земледелии  республики для обеспечения устойчивого  производства растениеводческой  продукции и эффективного регулирования  плодородия лесостепных черноземов  предлагается следующий комплекс  энергосберегающих и экологически  эффективных мероприятий:

– введение на склоновых эрозионно опасных  землях зернотравяных севооборотов с возделыванием многолетних  трав трех-четырехгодичного пользования  и бобовых сидератов (донник) в  сочетании с комбинированными и  безотвальными почвозащитными обработками  почвы;

– включение  в полевые пяти-шестипольные севообороты  в выводных полях многолетних бобовых трав двух-трехгодичного пользования в сочетании с периодическим известкованием (один раз в 5-6 лет) и мульчированием соломой;

– дифференцированная система механической обработки почвы в полевых севооборотах, включающая лущение (дискование) на глубину до 8-10 см в 1-2 следа сразу после уборки предшественника, безотвальную обработку плугом со стойками СибИМЭ на глубину 25-27 см под зерновые культуры; под пропашные культуры и в паровом поле отвальная обработка на глубину 25-27 см;

– внесение полного минерального удобрения  на планируемую урожайность полевых  культур в сочетании с органическими  удобрениями (навоз 40 т/га, донник 25 т/га, ржаная солома 4 т/га) и периодическим  известкованием в дозе  0,5–1,0 Нг в зависимости от кислотности и гранулометрического состава почвы.

Список  основных работ, опубликованных по теме диссертации

Монографии:

1. Кираев Р.С. Воспроизводство и оптимизация физико-химических свойств лесостепных черноземов Башкортостана / Р.С. Кираев, И.К. Хабиров, И.О. Чанышев, М.М.Абдуллин  //Уфа: РИО РУНМЦ РБ Госкомнауки РБ -2000.-  236 с.
2. Кираев Р.С. Почвенно-экологическое землепользование Республики Башкортостан / Р.С. Кираев,  А.Х. Мукатанов, И.О. Чанышев // Уфа: БГАУ, 2004.- 342 с.
3. Мукатанов А.Х. Почвенный дом/ А.Х. Мукатанов, И.О. Чанышев //Уфа: Изд-во «Мир печати».- 2006. – 140 с.
4. Чанышев И.О. Оптимизация сельскохозяйственного землепользования в Республике Башкортостан / И.О. Чанышев, А.Х. Мукатанов,  Р.С. Кираев //Москва: Наука.- 2008.-  320 с.
5. Духанин Ю.А. Интегральные модели плодородия почв -  фактор повышения эффективности химизации земледелия/ Ю.А. Духанин, В.И. Савич, Е.П. Химина, И.О. Чанышев, О.И. Сюняева // Москва: «Столичная типография»,  Минсельхоз РФ.-  442 с. Подписано в печать 15.12.2008 г.

Статьи  и рекомендации:

1. Кираев Р.С. Роль севооборота, удобрений и обработки почвы в предупреждении деградации выщелоченного чернозема Башкирского Предуралья./Р.Р.Мирсаяпов, И.О.Чанышев, И.К.Хабиров.//Тэз. докл. Всер. конф. «Антропогенная деградация почвенного покрова и меры ее предупреждения». М.-1998.- С. 243-244.
2. Чанышев И.О., Галяутдинов, З.Х. Содержание подвижных форм тяжелых металлов в почве и продукции сельскохозяйственных культур в условиях Южного Предуралья/ И.О. Чанышев, З.Х. Галяутдинов // Сб. мат. Межд. конф. «Почва. Жизнь. Благосостояние». - Пенза, 2000. - С. 217-220.
3. Чанышев И.О. Содержание подвижных форм фосфора и микроэлементов при известковании лесостепных черноземов Южного Урала/ И.О.  Чанышев // Сб. мат. Межд. конф. «Почва. Жизнь. Благосостояние». - Пенза, 2000. - С. 270-273.
4. Кираев Р.С. Влияние удобрений и извести на физико-химические свойства и пищевой режим черноземов выщелоченных Предуралья Башкортостана при различных способах их обработки/ Р.С. Кираев, И.К. Хабиров, И.О.Чанышев  //Почвоведение. - 2000.- №5. - С. 530-536.
5. Кираев Р.С. Сидеральные удобрения для лесостепной зоны Республики Башкортостан (рекомендации)/ Р.С. Кираев, М.М. Абдуллин, И.О.Чанышев //Аграрная наука - производству.- Уфа: Гилем, 2001.- С.51.
6. Афзалов Р.Ш. Анализ качественного состояния земельного фонда и экологические аспекты землепользования в Республике Башкортостан/ Р.Ш. Афзалов,  И.О. Чанышев, Ф.Г. Казакбаев // Материалы межд. н-пр конференции «Проблемы и перспективы развития АПК регионов России».- Уфа: БГАУ, 2002.- С. 299-304.
7. Чанышев И.О. Повышение плодородия земель в интересах населения Башкортостана/ И.О.  Чанышев // Официальные материалы Второго всемирного Курултая Башкир.- Уфа: Изд-во «Китап» , 2002.-  С. 341-344.
8. Вахитов Ш.Х. Государственный национальный доклад о состоянии и использовании земель  Республики Башкортостан за 2001 год./ Ш.Х. Вахитов, И.С. Хохлов, Р.Ш. Афзалов, И.О.Чанышев // Уфа:   ИПК Администр. Президента РБ.  2002.-  с. 104.
9. Кираев Р.С. Биоэнергетические критерии оценки регулирования плодородия почв/ Р.С.Кираев, И.О.Чанышев, Р.Р.  Мирсаяпов // Мат. Межд. н-пр. конф. «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем».-Уфа: БГАУ, 2003.ч.2.- С.146-148.
10. Чанышев И.О.Оптимизация структуры сельскохозяйственных угодий / И.О.Чанышев,  Р.А. Миндибаев, В.А. Игнатьев  // Мат. Межд. н.-пр. конф. «Роль средств химизации в повышении продуктивности агроэкосистем».-Уфа: 2003.- С.336-338.
11. Чанышев И.О. Экологические аспекты почвенного мониторинга в Республике Башкортостан / И.О.Чанышев,  Р.А. Миндибаев, В.А. Игнатьев // Мат. Всер.н-пр. конф. «</