Новости
09.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


08.12.2016


07.12.2016


17.12.2015

Развитие принципов системности (комплексности) и дифференцированности в использовании природных ресурсов, адаптивного потенциала культивируемых видов растений и химико-техногенных факторов интенсификации растениеводства неизбежно приводит к использованию методов агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования крупных и локальных территорий. Главной отличительной чертой агроэкологического подхода к районированию сельскохозяйственных территорий является учет особенностей адаптивных реакций культивируемых видов и сортов растений (в т.ч. величины и качества урожая за многолетний период) на всю совокупность компонентов природного комплекса. На целесообразность именно такого подхода к типологии земель неоднократно указывал К.А. Тимирязев, считавший, что при оценке природных условий для растениеводства положительные результаты дает лишь такой прием исследования, при котором в качестве центрального предмета рассматривается возделываемое растение и его нужды, тогда как все остальное (почва, климат и пр.) изучается только по отношению к нему. В работах И.А. Стебута, Л.Г. Раменского, Д. Ацци, Д.Н. Прянишникова и многих других было доказано, что специфические требования культивируемых растений к условиям окружающей среды выступают в качестве определяющего фактора сельскохозяйственного районирования территории, тогда как почва, климат и другие факторы должны учитываться лишь в системе взаимодействия «растение - среда». Причем, как отмечал в своей работе «Введение в комплексное почвенно-геоботаническое исследование земель» Л.Г. Раменский, «при исследовании земель развернутая экологическая характеристика должна выявить факторы продуктивности территории для определенных культур». Аналогичного мнения придерживался и Д.Н. Прянишников, подчеркивая: «То, что для одного растения будет недоступно и будет относиться только к «богатству» почвы, для другого, более активного, окажется усвояемым и будет в этом случае определять плодородие почвы».
Каждый вид растений характеризуется специфичным адаптивным потенциалом, в т.ч. потенциальной продуктивностью и экологической устойчивостью. Л.Г. Раменский указывал на «экологическую индивидуальность видов», а В.Н. Любименко писал о «разделении труда» в растительном мире. Последнее проявляется в том, что все виды растений имеют определенную амплитуду (границы) возможного приспособления к условиям окружающей среды (температура, влажность, освещенность, содержание солей и кислорода в почве, минеральное питание), за пределами которой жизненные функции растений в лучшем случае подавлены. Экологическая специализация видов растений в естественной флоре обычно сопровождается избежанием действия абиотических и биотических стрессоров, повышением их биоэнергетической производительности и, как следствие, конкурентоспособности. Спецификой адаптивного потенциала видов растений обусловлено и зональное распределение растительного покрова на земном шаре, в котором проявляются четкие экологические закономерности. При этом разные виды обладают неодинаковой способностью к выживанию в различных климатических районах и к их заселению.
Уже в работе «Примечание о травах вообще и о различии их» А.Т. Болотов пишет: «... травы хотя и кажутся нам, что растут в смешении друг с другом и сущею белибердою (беспорядком), однако сия бес-порядица далеко не велика такова, когда рассмотреть ближе;... находим мы, что природа не везде и не во всяком месте повелела им произрастать, но, разметав их по всему шару земному, расселила их по разным странам и землям и велела иным быть свойственным одной, а другим другой стране, а потом и в одной земле распределила им разные места, положения и урочища, где бы им в особливости водиться и способнее размножаться долженствовало».
Термин «экология» в науку ввел Э. Геккель в 1886 г. «Со становлением понятия приспособление явилась новая область, получившая придуманное Геккелем название экология...», - пишет К.А. Тимирязев. Основоположником экологии растений считают датского ботаника Э. Варминга, издавшего в 1895 г. книгу «Экологическая география растений», в которой он так определил задачи этой науки: «Она знакомит нас с тем, каким образом растение и целые растительные сообщества согласуют свой внешний вид и свои жизненные направления с действующими на них внешними факторами, например, с имеющимся в их распоряжении количеством теплоты, света, пищи, воды». Заметим, что уже в самом понятии вид, заложена идея его адресности в том смысле, что он (вид) занимает определенную географическую область, передавая при этом все отличающие его признаки по наследству. Ф. Энгельс («Диалектика природы») считал, что «... животное уничтожает растительность какой-нибудь местности, не ведая, что творит. ... Чем более, однако, люди отдаляются от животных, тем более их воздействие на природу принимает характер преднамеренных, планомерных действий, направленных к определенным, заранее намеченным целям».
Н.И. Вавилов особо подчеркивал, что в условиях нашей страны «все большую и большую значимость представляет правильное районирование видов и сортов культурных растений ...». В этой связи исключительно важную роль играет разработанная им агроэкологическая классификация культивируемых видов растений. В ее основу были положены особенности продолжительности вегетационного периода и качества урожая каждого вида в разных почвенно-климатических зонах, специфика фотопериода, ритмов роста и развития, устойчивости к абиотическим и биотическим стрессорам (морозам, заморозкам, кислым, засоленным и солонцеватым почвам, болезням, вредителям и сорнякам и т.д.), отзывчивости на техногенные факторы (удобрения, пахоту, орошение и др.), пригодности для механизированного возделывания и уборки и т.д.
К одному и тому же стрессовому фактору (например, к морозу) в разных почвенно-климатических и погодных условиях один и тот же культивируемый вид растений приспосабливается за счет разных адаптивных реакций (механизмов, структур). Задача адаптивной системы селекции и агротехники - для каждого региона, местности, микроклимата создать или подобрать сорта, устойчивые к лимитирующим факторам (морозу, заморозку, засухе и пр.). При этом речь идет о целенаправленном выборе не только селекционно значимых компонентов устойчивости, но «энергоэкономных» (см. биоэнергетическая «цена» экологической устойчивости). Так, по данным Федулова, в селекции на морозоустойчивость для условий Кубани наиболее важными показателями устойчивости озимых культур к морозам являются устойчивость процессов роста к низким температурам, переохлаждению внутритканевой воды и особенности динамики фотосинтетического аппарата.
Наряду с показателями онтогенетической адаптации растений (морфоанатомическими, физиологическими, иммунологическими, агрономическими и другими признаками, обусловливающими приспособленность к определенному комплексу природных и антропогенных факторов), на наш взгляд, необходимо учитывать и особенности их средоулучшающих возможностей, а также потенциал филогенетической адаптации, который также весьма видоспецифичен. Известно, что именно этот компонент адаптивного потенциала растений (включающий не только показатели мутационной и рекомбинационной генотипической изменчивости, но и репродуктивной способности) оказался решающим при введении в культуру видов дикой флоры («доместикационный синдром»). Очевидно также, что потенциал доступной искусственному отбору генотипической изменчивости вида предопределяет его возможности в адаптивной селекции (фитоценотической, эдафической, симбиотической, биоэнергетической и др.), в т.ч. при создании сортов, устойчивых к действию биологических стрессоров.
Агроэкологическая (эволюционно обусловленная и генетически детерминированная) уникальность каждого вида растений предопределяет тот факт, что почвы, климат, рельеф, благоприятные для одних видов и сортов культивируемых растений, могут оказаться непригодными для других, и наоборот. Собственно, с этим и связаны как зональное распределение растительного покрова Земли, так и особенности ареалов важнейших сельскохозяйственных культур. При агроэкологическом районировании учитывают адаптивные и адаптирующие (средоулучшающие) возможности как культивируемых видов растений, так и агроэкосистем и агроландшафтов в целом.
В конечном счете, агроэкологическая, в т.ч. и агроклиматическая продуктивность сельскохозяйственных угодий определяется не только уровнем агротехники, но и адаптивным потенциалом произрастающих на них видов и сортов растений. Это сочетание и обеспечивает значительно большую продуктивность эффективного плодородия по сравнению с естественным. Считается, что средняя продуктивность для больших площадей колеблется в пределах двух порядков (100 раз) - от 200 до 20 000 ккал/м2 в год. При этом общая валовая продукция Земли варьирует от 0,5-3,0 ккал/м2 в год в степях до 3-10 - во влажных лесах, степях и большей части сельскохозяйственных угодий и до 10-25 ккал/м2 в год - на коралловых рифах и в техногенно интенсивных пашенных севооборотах.
Многочисленные данные свидетельствуют о том, что в неблагоприятных почвенно-климатических условиях определяющую роль в «разделении труда» между видами растений в пространстве и во времени играет их экологическая устойчивость, которая эволюционно обусловлена и генетически детерминирована. Так, выращивание ржи, овса, ячменя в более северных широтах по сравнению с пшеницей связано с большей их устойчивостью к одному или нескольким лимитирующим факторам внешней среды (недостатку тепла, избытку влаги), большей скороспелостью и морозоустойчивостью.
Важнейшей особенностью агроэкологического подхода является учет не только совокупного действия факторов природной среды на растения, но и комплексного характера адаптивных реакций последних. Известно, например, что изменение температуры одновременно влияет на процессы фотосинтеза, дыхания, поглотительную способность корней, прохождение митоза и мейоза и другие процессы. Имеет место и косвенное влияние внешней среды на продуктивность культивируемых растений путем изменения биогенности почвы, структуры популяций полезных и вредных видов фауны и флоры и др. Именно комплексный характер действия факторов внешней среды определил специфику сформировавшихся в процессе эволюции блоков коадаптированных генов и систем генетической коадаптации у каждого вида растений, обусловливающих интегрированность их адаптивных реакций, в т.ч. проявление кумулятивных, синергических, компенсаторных и преадаптивных эффектов.
Между разными типами почв и произрастающими на них видами растений наблюдается постоянство соотношений. Так, хотя большинство культурных растений являются гликофитами и, как правило, хорошо растут лишь на незаселенных почвах, между ними все же имеются существенные различия. Согласно Строганову, в условиях Средней Азии (Фергана, Хорезм, Голодная степь) наибольшей солеустойчивостью обладают подсолнечник и сахарная свекла, а наименьшей - люцерна и морковь. Среди колосовых зерновых культур наиболее солеустойчив ячмень. Овес в условиях засоления более устойчив, чем пшеница, и так же, как рожь, среди зерновых культур отличается наибольшей толерантностью к кислым почвам. По данным Simonneau, Aubert, солеустойчивость сельскохозяйственных культур снижается в следующем порядке: хлопчатник, люцерна, донник, спаржа, свекла, лук порей, редька. Наименее устойчивы к засолению цитрусовые, земляника и бобы. Солеустойчивость одного и того же вида растений зависит не только от типа почвы, но и типа засоления. Например, хлопчатник менее устойчив к NаСl, чем к Nа2SO4, тогда как у бобов и льна - обратная зависимость. Карбонат натрия (Nа2СО3) более токсичен для растений, чем NаСl и Na2SO4.
Агроэкологическое районирование территории, базирующееся на размещении сельскохозяйственных культур в соответствии с особенностями их приспособительных возможностей, позволяет не только с наибольшей эффективностью использовать адаптивный потенциал видового и сортового разнообразия культивируемых растений, но и реализовать выработавшийся у них в процессе длительной эволюции основной механизм устойчивости к действию абиотических стрессоров - избежание. Известно, что одной из важнейших приспособительных особенностей высших растений стали биологические ритмы, обусловливающие совпадение (синхронизацию) или, наоборот, несовпадение определенных фаз их роста и развития с наиболее благоприятными изменениями условий внешней среды. По существу, биологические ритмы являются эволюционно выработанной адаптацией к периодически изменяющимся факторам внешней среды, и в этом одно из проявлений единства организмов с условиями их существования. Очевидно, что именно агроэкологический подход к районированию культивируемых видов растений позволяет в наибольшей степени использовать преимущества как избежания действия абиотических стрессоров, так и совпадения максимальной фотосинтетической продуктивности растений (в т.ч. наибольший индекс листовой поверхности) с наиболее благоприятными условиями внешней среды. Заметим, что использование механизма избежания за счет агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования важно для защиты агроценозов от действия не только абиотических, но и биотических стрессоров, поскольку совпадение максимальной численности и вредоносности фитофагов с «критическими» этапами онтогенеза растений значительно снижает устойчивость к ним культивируемых видов.
При разработке принципов агроэкологического районирования следует учитывать и неодинаковую изменчивость адаптивно-значимых и хозяйственно ценных признаков у разных видов и сортов. Так, по данным Рубина, биосинтез сахарозы в листьях сахарной свеклы осуществляется стабильно в довольно широком диапазоне температуры (от 10 до 40°С), что и определило широкий ареал этой культуры. Между тем биосинтез сахарозы в листьях цикория достигает максимального значения при 20°С, и при дальнейшем повышении температуры наблюдается его резкое снижение. Значительная зависимость процесса синтеза полисахаридов от температуры характерна и для листьев картофеля. Установлено, что пониженные ночные температуры стимулируют развитие растений овса и пшеницы и в то же время ингибируют его у проса и могара. Поэтому при определении ареала видов и сортов культивируемых растений должна учитываться специфика их метаболических процессов.
Доминирующая роль адаптивных особенностей сельскохозяйственных культур при их агроэкологическом районировании обусловлена и главными тенденциями интенсификации растениеводства, в числе которых всевозрастающее влияние на величину и качество урожая нерегулируемых факторов внешней среды и, следовательно, увеличивающееся значение экологической устойчивости культивируемых видов и сортов в обеспечении устойчивого роста продуктивности агроценозов. Причем имеются все основания считать, что по мере исчерпания возможностей техногенной оптимизации условий внешней среды значение экологической устойчивости самих культивируемых видов и сортов в повышении эффективности растениеводства, его ресурсоэнергоэкономичности, природоохранности и рентабельности будет увеличиваться. Указанная тенденция усилится и в связи с необходимостью сельскохозяйственного освоения новых земель в неблагоприятных почвенно-климатических зонах, все большими возможностями управления адаптивным потенциалом растений за счет селекции, а также и конструирования адаптивных агроэкосистем и агроландшафтов. Другими словами, значение биологизации интенсификационных процессов в растениеводстве будет неуклонно возрастать, и ведущая роль в этом принадлежит реализации особенностей адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений за счет их адаптивного, т.е. именно агроэкологического районирования.
При агроэкологическом подходе к районированию сельскохозяйственных угодий важно учитывать не только специфику воздействия факторов внешней среды на каждый вид культивируемых растений, но и адаптирующие возможности агроценозов и агроэкосистем, в частности, характер их влияния на процессы водной и ветровой эрозии почв (которые могут увеличиваться или, наоборот, уменьшаться), микрофитоклимат, биогенность почвы, динамику численности популяций полезной и вредной фауны и флоры и др. В связи с этим особого внимания заслуживает роль фотосинтезирующих растений и в формировании биосферы, включая процессы образования и сохранения почвы и земной атмосферы. Известно, например, что, чем дольше почва покрыта растительностью, тем лучше она защищена от эрозии. Если потери почвы на незащищенных растениями участках в условиях США в среднем за 10 лет составляли 126,6 т/га, то на защищенной - 0,94 т/га, т.е. почти в 130 раз меньше. Уплотненные посевы позволяют свести к минимуму водную и ветровую эрозию почв, а создание постоянной «зеленой» пашни (за счет пожнивных и уплотняющих посевов) - наиболее эффективный противоэрозионный прием.
При проведении комплексных агромикроклиматических наблюдений за развитием агроценозов Воиновым получены данные о влиянии на их состояние и продуктивность погодно-климатических условий и, наоборот, вклад самих агроценозов с различным состоянием в формирование микро- и мезоклиматических факторов, таких как температура и влажность приземного слоя воздуха, росообразование и т.д. Эти природные процессы, считает автор, настолько взаимосвязаны, что часто трудно определить, что является причиной, а что следствием. Он проанализировал динамику развития посевов озимой пшеницы, которые на фазе выхода в трубку находились в различном состоянии (отличном - проективное покрытие (ПП) до 100%; хорошем - ПП - 75-90, удовлетворительном - ПП - 55-75 и плохом ПП - 30-50%) и имели примерно одинаковый запас продуктивной влаги в метровом слое почвы. Оправдываемость прогнозов продуктивности по годам была существенно разной. Так, в годы без особых стрессовых нагрузок прогнозируемый урожай был очень близок к фактическому, и ошибка составляла 5-10%. Иная картина наблюдалась в экстремальные годы, когда отличные поля снизили продуктивность на 20-25%, хорошие - на 50, удовлетворительные - 70-80, плохие и очень плохие на 85-95%. В то же время на удовлетворительных, но засоренных горчицей полевой (Sinapis arvensis) полях урожайность уменьшилась только на 20-25%. В этом случае полностью не оправдался постулат, в соответствии с которым чем меньше растений на единице площади, тем больше на каждое растение приходится влаги и тем легче ему выжить. На таких же участках в засушливые годы урожайность была в 2-3 раза меньше, чем на посевах без сорняков. Прогноз продуктивности озимой пшеницы на стадии выхода в трубку с последующим учетом фактической урожайности представлен в таблице 5.4.

Особенности адаптивного и средоулучшающего потенциала культурных растений - основа дифференцированного использования природных ресурсов

Культивируемые виды растений существенно различаются по своей почвоулучшающей и противоэрозионной способности. Так, костер безостый, образуя побеги-корневища, не только обладает высокой засухоустойчивостью и зимостойкостью, но и хорошо защищает почву от водной и ветровой эрозии. Хорошо известны почвоулучшающие особенности эспарцета на щелочных почвах, а люцерны - на засоленных. Разные виды растений по-разному обеспечивают рост урожайности в условиях действия эдафических стрессоров: засоления, эродированных почв, ионной токсичности и т.д. По данным Паляницина, в условиях Киевской области на среднесмытых почвах сельскохозяйственные культуры снижали урожайность в следующем порядке: гречиха, рожь, кукуруза, овес, пшеница. На рис. 5.9 показана разная продуктивность различных видов растений в многолетних агрофитоценозах Кировской области.
Особенности адаптивного и средоулучшающего потенциала культурных растений - основа дифференцированного использования природных ресурсов

Накопление в почве атмосферного азота, фиксируемого бобовыми растениями, предупреждает его бесполезное вымывание в грунтовые воды, исключая их загрязнение. Причем некоторые виды бобовых, благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями, могут накапливать в течение вегетационного периода от 200 до 400 кг/га азота. Хотя злаковые культуры лучше защищают почву от смыва, чем бобовые, выращивание бобовых растений (в качестве пластообразующих) в традиционных севооборотах - одно из наиболее эффективных средств снижения эрозии на склонах. Карабаев считает, что бобовые культуры характеризуются наиболее высокой активностью гумификации. Так, при запашке растительных остатков сои и люцерны (обогащенных биологическим азотом) активность почвенной микрофлоры возрастает, а разложение органического вещества идет высокими темпами.
Основной зернобобовой культурой в нашей стране является горох (Pisum sativum L.), на долю которого в структуре зернобобовых культур в странах СНГ приходится 72%, а в Российской Федерации - 86%. Широкое распространение гороха обусловлено высоким содержанием белка в зерне, сбалансированностью аминокислотного состава, хорошей усвояемостью. Кроме пищевого и кормового значения эта культура в севооборотах способствует и повышению плодородия почвы. В производстве широко используют сорта гороха разного направления: зерновые, зерноукосные и укосные. В последние годы важное значение приобретает зимующий горох, преимущество которого, по сравнению с яровым, заключается не только в получении ранневесеннего высокобелкового корма и более стабильном по годам урожае зерна и зеленой массы, но и в больших возможностях в защите почв от водной и ветровой эрозии. С 2006 г. в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ, внесен первый сорт зимующего гороха - «двуручка» Легион, который может возделываться в Северо-Кавказском регионе и в осеннем, и в весеннем посеве. При осеннем посеве сорт ультрараннеспелый, созревает на зерно в 3 декаде июня. Получены образцы зимующего гороха с усатым типом листа (от низкорослых до высокорослых, пелюшек и белосемянных), с детерминантным стеблем и др.
Таким образом, при агроэкологическом районировании территории должны быть в полной мере учтены фитомелиорирующие возможности как видовой структуры посевных площадей и кормовых угодий в целом, так и соответствующие особенности каждой культуры. Подчеркивая важность адаптирующей функции агроэкологического районирования территории и соответственно видовой структуры посевных площадей, заметим, что, чем хуже почвенно-климатические и погодные условия страны или региона, тем более важную роль играют биологизация и экологизация интенсификационных процессов на основе замены техногенной эксплуатационной и коренной мелиорации фитомелиорацией. Как известно, К. Маркс, выделяя понятие «действительного, или эффективного плодородия», считал, что мелиоративные работы продолжительного действия «почти все сводятся к тому, чтобы определенному участку земли, почве в определенном ограниченном месте придать такие свойства, которыми другая почва обладает от природы».
В методологическом плане принципы агроэкологического районирования в определенной степени приближаются к районированию геоботаническому. Рассматривая принципы и единицы геоботанического районирования, Е.М. Лавренко подчеркивал, что в нем учитывают признаки самого растительного покрова, а не условий его существования (чем геоботаническое районирование и отличается от ландшафтного или физико-географического). При этом в структуре растительности выделяют господствующий и сопутствующий типы. В период 1934-1938 гг. под руководством Е.М. Лавренко была составлена карта (в масштабе 1.1050000) геоботанических районов Европейской части России, а также карта геоботанических зон, подзон и районов Азиатской части России. Очевидно, однако, что методы геоботанического районирования территории в процессе агроэкологического районирования могут рассматриваться лишь как вспомогательные (индикаторные) в решении задачи дифференциации природных ресурсов для сельскохозяйственного использования.
Учет специфичности реакций разных видов растений на факторы внешней среды при агроэкологическом районировании территории позволяет обеспечить не только наиболее рациональное использование природных ресурсов, но и существенно снизить затраты невосполнимой энергии на коренную и эксплуатационную мелиорацию земель при устойчивом росте урожайности. Именно на такой основе была проведена региональная специализация растениеводства в США, где за период 1940-1980 гг., наряду с проведением крупномасштабной мелиорации земель и принятием соответствующих законов по предотвращению водной и ветровой эрозии, была существенно изменена видовая структура посевных площадей. При этом в основу агроэкологического районирования территории было положено размещение важнейших зерновых и бобовых культур в наиболее благоприятных и экономически оправданных для их возделывания зонах. Если пшеничный пояс США охватывает практически всю черноземную зону страны (в основном районы Великих равнин), где летние периоды слишком засушливы для возделывания кукурузы и сои, а вероятность засухи равна 25-30%, то в кукурузном поясе (здесь сосредоточено свыше 48% этой культуры при средней урожайности 65-85 ц/га) выпадает 800-1000 мм осадков в год с относительно равномерным их распределением по месяцам (кукуруза отзывчива на влагу и удобрения), а продолжительность вегетационного периода достигает 180-200 дней.
В сложившейся к настоящему времени структуре посевных площадей США доминируют три основные сельскохозяйственные культуры: кукуруза, пшеница и соя, занимающие соответственно 30, 25 и 28% от общей площади посевов зерновых и зернобобовых, а размещение этих культур максимально соответствует наиболее эффективному использованию местных почвенно-климатических ресурсов. Заметим, что эрозионная опасность кукурузы в США, площадь посевов которой составляет свыше 30 млн га, была значительно уменьшена за счет использования ее растительных остатков в качестве мульчи. В результате удалось не только существенно снизить водную эрозию почвы, но и обеспечить лучшее накопление влаги. Так, в западной части кукурузного пояса мульчирование поверхности за счет растительных остатков кукурузы позволяет сократить сток воды во время дождей, увеличить запасы влаги на 2,5 см и, как следствие, повысить урожайность кукурузы на 6,3 ц/га. Причем в зависимости от гидрологических особенностей почв дополнительные запасы воды, благодаря сохранению растительных остатков, могут достигать 12,5 см.
Наряду с выделением кукурузного и пшеничного поясов, в США в зонах с относительно засушливым климатом был создан сорговый пояс. При этом около 80% площадей этой культуры приходится на три наиболее засушливых штата страны: Канзас, Техас и Небраска, в которых сорго стало ведущей культурой. Только за последние 40 лет посевные площади под сорго здесь возросли более чем в 2 раза, а урожайность - в 4 раза, что позволило обеспечить животноводство в указанных штатах высокопитательным кормом в самые засушливые годы. Характерно размещение и подсолнечника, который в США до середины 1960-х гг. вообще не выращивался. Под эту культуру были отведены зоны по краям кукурузного пояса и в настоящее время на четыре штата (Сев. Дакота, Миннесота, Южн. Дакота и Техас) приходится 95% валового производства подсолнечника. В штатах Калифорния и Флорида сосредоточено свыше 35% общей площади овощных культур, а в штате Техас - около 55% посевов хлопчатника. Заметим, что аналогичный подход, т.е. размещение сельскохозяйственных культур в наиболее благоприятных для их выращивания почвенно-климатических условиях, общепринят и в других странах. Так, в Восточной Англии, где природные условия особенно благоприятны для сахарной свеклы, производится 85% ее валового сбора; на эту же зону приходится почти 53% валового сбора зерна пшеницы; в графстве Кент сосредоточено до 40% площади садов. Заметим, что в пределах земледельческой территории бывшего СССР в 1930-1990 гг. также сложилась специализация сельскохозяйственных районов - зернового хозяйства, льноводства, овощеводства, виноградарства, плодоводства, свекловодства, картофелеводства, рисоводства, молочного и мясного скотоводства, овцеводства.
Об эффективности именно агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования территории наглядно свидетельствует исторический опыт отечественной агрономии, а также Канады и скандинавских стран. Так, в районах Европейского севера России (Новгородские земли) уже в IX-XV вв. земледелие было ведущей отраслью хозяйства, где возделывали озимую рожь, ячмень, овес, лен, горох, кормовую и пищевую репу. Д.Н. Прянишников еще в 1922 г. высказывал мнение, что в условиях Севера страны, при использовании удобрений, можно получать более высокие и устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур, чем на юге, поскольку здесь нет катастрофических засух. Известно, что в условиях Крайнего и Ближнего Севера световой день длится 19-21 час в июне, что даже при низком естественном плодородии почв обеспечивает быстрый рост и развитие растений. В результате за сравнительно короткий период (2,5-3 месяца) формируется урожай картофеля в 200-400 ц/га, зерновых - 20-40, сеяных трав - 30-80, сена, кормовой капусты - 500-700, кочанной капусты - 300-500 ц/га. Урожайность картофеля, капусты, сена, многолетних трав здесь даже выше, чем в средней полосе России. Особенно перспективны культуры, дающие урожай за счет вегетативных органов (многолетние травы, корнеплоды, картофель, силосные культуры). По данным Денисова и Стрельцовой, по приходу интегральной радиации и фотосинтетически активной радиации в летние месяцы, например, регион Якутии (зона вечной мерзлоты Северо-Востока РФ) значительно превосходит не только все районы Западной и Восточной Сибири, но даже и Молдавию. Вот почему использование в этих условиях луговых многолетних фитоценозов позволяет обеспечить высокую урожайность сена.
Свыше 90% диких растений Севера - многолетники. Наиболее успешно в этих условиях растут многолетние злаковые травы - лисохвост луговой, тимофеевка, кострец безостый, волоснец сибирский, овсяница луговая, корнеплоды и картофель; многолетние силосные культуры, борщевик Сосновского, горец Вейриха, рапонтик сафлоровидный, окопник шершавый и др. В целом, север - это царство многолетних трав, силосных культур, где особенностью травянистых многолетников является их способность использовать весенний и осенний период с температурами от 0 до 10°С. При этом многолетние травы за счет запасных веществ способны быстро формировать фотосинтезирующую поверхность, что обеспечивает наиболее эффективное использование последующих благоприятных условий внешней среды (температуры, света, влаги). Вот почему развитие растениеводства Севера, считает Коровин, должно идти по пути широкого возделывания многолетних трав, многолетних силосных и фуражных скороспелых культур. Очевидно, что наиболее важную роль здесь играет селекция растений на их большую устойчивость к действию абиотических и биотических стрессоров. Так, повышение холодостойкости сорта на 1°С дает возможность выращивать его на 100 км севернее по широте, а комплексная устойчивость к вредным видам позволяет получить сельскохозяйственную продукцию, характеризующуюся наибольшей конкурентоспособностью на мировом рынке.
Известно, что в Канаде 25% посевных площадей занято многолетними кормовыми травами (бобовые: люцерна, клевер, донник, лядвенец рогатый; злаковые: кострец, пырей, житняк, тимофеевка, райграс, канареечник, овсяница), а за счет использования в условиях Севера смесей злаковых с бобовыми удается повысить урожайность на 14-30% по сравнению с чистыми посевами.
В структуре сельскохозяйственных угодий Скандинавских стран основную площадь также занимают сенокосы и пастбища (в Норвегии - 68%, в Швеции - 36, в Финляндии - 42%). На долю ячменя в каждой из этих стран приходится около 20% пашни, ржи - до 4%, овса - от 4 до 17%, пшеницы - до 10%. В последние десятилетия в этих странах наблюдается тенденция увеличения зернофуражных культур, рост посевов ярового ячменя, овса, озимой пшеницы.
В северных зонах России происходит постоянное обеднение видового состава травостоя (и фитоценозов), ухудшаются его кормовые показатели. При этом в биомассе травостоев лугов стали преобладать злаки (39,3-60%). Между тем за счет интенсификации северного луговодства можно в 2,5-3,5 раза увеличить урожайность естественных травостоев. По данным Хантимера и др., испытание в условиях Воркутинской тундры большого числа видов и сортов трав показало, что только местные формы устойчивы в посевах и способны несколько лет давать хорошие урожаи, а успешное залужение возможно лишь при посеве многолетних трав, адаптированных к местным условиям.
В неблагоприятных и экстремальных почвенно-климатических условиях помимо эффективного использования адаптивных и адаптирующих особенностей культивируемых и естественных видов растений особенно важную роль играет целенаправленное конструирование агроэкосистем и агроландшафтов. Так, согласно Денисову и Стрельцовой, в условиях Якутии (зона вечной мерзлоты) поверхность почвы под кострецом Караваева прогревалась на 6,5%, а на глубине 5 см на 8% меньше, чем под кострецом безостым. Разница в аккумуляции эффективного тепла (выше 10°С) значительно возрастала в пользу костреца безостого: на поверхности почвы - на 13,8, а на глубине 5 см - на 51,8%. Таким образом, в условиях высоких широт основное влияние светового фактора проявляется через тепловой эффект радиации при существенном, но менее значительном фотосинтетическом эффекте. Это, в свою очередь, и определяет значение отраженной и поглощенной радиации у разных видов растений. Изученные Денисовым и Стрельцовой виды были ранжированы по степени увеличения отражательной способности: волоснец сибирский, кострец безостый, кострец Караваева, лисохвост тростниковидный. В такой же последовательности в опытах авторов уменьшалась и теплообеспеченность корнеобитаемого слоя почв под этими видами.
Очевидно, что наиболее сложной и важной методической задачей агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования является выделение территориальных единиц. На наш взгляд, в основу агроэкологического районирования должно быть положено выделение агроэкологически однотипных (для определенных групп культур) природно-территориальных комплексов, размеры которых обусловлены характером распределения во времени и пространстве факторов внешней среды (почвенных, топографических и климатических, погодных), спецификой адаптивного и адаптирующего потенциала культивируемых видов и сортов растений, возможностями коренной и эксплуатационной оптимизации условий внешней среды за счет техногенных факторов. Это и предполагает, что размеры АОТ будут меньше в условиях пересеченного рельефа (где вертикальная азональность распределения факторов природной среды выражена особенно резко), а также на равнинных участках с высокой пестротой физико-химических свойств почв. Кроме того, размеры АОТ зависят от напряженности лимитирующих величину и качество урожая факторов внешней среды в данной географической зоне или местности: чем выше, например, морозо- и заморозкоопасность, тем больше степень дифференциации территории для выращивания соответствующей культуры.
Наиболее характерной особенностью агроэкологического подхода должен быть комплексный учет всех факторов, влияющих на устойчивый рост продуктивности агроценозов, их ресурсоэнергоэкономичность и природоохранность. В этой связи оцениваются не только природные условия и адаптивный потенциал культивируемых видов и сортов растений, но и возможности техногенной оптимизации внешней среды как с точки зрения ресурсного обеспечения, так и эффективности самой мелиорации в конкретных почвенно-климатических и погодных условиях.
При агроэкологическом макро-, мезо- и микрорайонировании территории важно обеспечить не только повышение урожайности, но и надежность производства продуктов растениеводства. С этой целью даже при сложившихся схемах ротации культур в севооборотах используют «гибкую», т.е. динамичную структуру посевных площадей озимых и яровых культур в зависимости от влагообеспеченности в период посева. Так, для южных районов России обычной практикой стало изменение доли озимых в общей структуре посевных площадей в зависимости от запасов влаги в осенний период.
Агроэкологический подход во многом идентичен принятой в США типологии и качественной оценке сельскохозяйственных земель, базирующихся на комплексной естественной классификации почв, исходной единицей которой является почвенная серия. При этом первичная единица - почвенная серия - как бы интегрирует главные факторы среды, обусловливающие рост и развитие растений, т.е. характеризует агроэкологические свойства земель. В структуре почвенно-территориальных комплексов обычно выделяют доминирующие почвенные серии. Характерно, что качественная оценка сельскохозяйственных земель в США, проводимая там систематически с 1899 г., наиболее близка (по типологии земель и картографированию) к известным методам и принципам адаптивного ландшафтоведения, основанным на учете именно того комплекса природных факторов, который в наибольшей степени определяет пригодность данного типа земель для выращивания конкретной сельскохозяйственной культуры (или группы культур).
Акцентируя внимание на более адаптивно-дифференцированном использовании природных ресурсов, лимитирующих величину и качество урожая, что связано, в первую очередь, со сложившейся в нашей стране системой «уравнительного» землепользования, мы в то же время считаем, что указанная дифференциация должна быть экологически и экономически оправданной. Поэтому важно не только выделить, но при возможности и объединить агроэкологически однотипные для данной культуры участки и территории на основе учета комплексного и экономически значимого влияния на величину и качество урожая важнейших факторов природной среды (почвы, климата, погоды, рельефа). Очевидно, что такое вычленение и/или объединение наиболее сложно в условиях пересеченного рельефа, поскольку при этом экономическая и экологическая целесообразность размещения тех или иных культур обусловлена и их противоэрозионными свойствами, что существенно ограничивает возможность использования, например, пропашных культур, а также некоторых средств оптимизации условий среды (некоторых способов обработки почвы, орошения и т.д.).
На наш взгляд, комплексный агроэкологический подход к районированию территории в условиях пересеченного рельефа может быть реализован на основе выделения однотипных агроэкосистем. Целесообразность такого подхода обусловлена тем, что в системе склонового земледелия с особой тщательностью должны учитываться не только адаптивные особенности культивируемых видов и сортов растений, но и специфика внутренних связей разных элементов рельефа, почвы, микроклимата, растительного и животного мира. Хотя «географические ландшафтные зоны» и невозможно рассматривать в качестве первичных единиц при сельскохозяйственном районировании территории, их изучение и выявление региональных особенностей взаимосвязи между составляющими компонентами, позволяет понять и лучше использовать в качестве аналогов при конструировании агроэкосистем и агроландшафтов механизмы и структуры экологической устойчивости естественных биогеоценозов. Именно в этом смысле можно говорить о «ландшафтных агроэкосистемах» и «ландшафтных зонах» как «высших системах» растениеводства в условиях пересеченного рельефа. Поэтому имеются все основания согласиться с мнением Проки о том, что ландшафтная оценка динамичности и взаимообусловленности природных явлений и процессов является реальной научной основой для регулирования экологических режимов и повышения продуктивности конструируемых агроэкосистем.
В процессе агроэкологического районирования территории, внутрихозяйственного землеустройства и конструирования агроландшафтов необходимо учитывать как естественную взаимосвязь абиотических и биотических компонентов ландшафта, так и особенности изменений этих взаимосвязей при антропогенных воздействиях даже на один из компонентов ландшафтного комплекса. Например, как было отмечено Л.С. Бергом, распашка степей влияет на режим грунтовых вод, микроклимат, характер эрозии и т.д. Развитие принципа системного подхода при агроэкологическом макро-, мезо- и микрорайонировании территории предполагает, наряду с использованием особенностей адаптивного потенциала культивируемых видов и сортов растений, а также почвенно-климатических и погодных условий, учет исторических, этнографических, социально-экономических, антропогенных и других факторов. При этом возможны разные уровни агроэкологического районирования: от определения структуры посевных площадей сельскохозяйственных культур и их размещения в масштабе страны и крупных регионов до отдельных районов, хозяйств и даже севооборотов. И хотя во всех этих случаях действует общий принцип, в соответствии с которым должно быть обеспечено дифференцированное использование природных, биологических, техногенных и трудовых ресурсов, практические подходы к его реализации могут быть разными. Причем, чем выше иерархический уровень агроэкологического районирования территории, тем меньшее число параметров определяют его первичную единицу, тем более общими и усредненными становятся ее характеристики. Так, если при определении агроэкологического типа конкретной местности (севооборота) решающее значение имеют конкретные данные об особенностях почвы, рельефа, микроклимата, гидротермического режима, адаптивных реакциях каждого культивируемого вида и даже сорта растений, то при агроэкологическом формировании макро- и мезотерритории уже учитываются лишь фоновые параметры природной среды и наиболее типичные особенности адаптивного потенциала культур, значение которых интерпретируется с учетом исторических, этнографических, социально-экономических и других условий.
Несмотря на сложность агроэкологического районирования территории, мы считаем, что именно на такой основе должны формироваться зональные системы растениеводства, определяться адаптивная структура посевных площадей и приоритетные требования к региональной селекции, разрабатываться принципы меж- и внутрихозяйственного землеустройства, а также высокоточных (прецизионных) технологий, создаваться нормативная база для планирования ресурсного обеспечения и объемов производства сельскохозяйственной продукции, рентных платежей и т.д. Базируясь на комплексной оценке действия природных и техногенных факторов, а также специфики адаптивного потенциала культивируемых видов растений, агроэкологический подход окажется наиболее «адресным» и получит наибольшее практическое применение.