Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству
На правах рукописи
Котлярова Екатерина Геннадьевна
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
В ЦЕНТРАЛЬНОМ ЧЕРНОЗЕМЬЕ
Специальность: 06.01.01 - общее земледелие
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Курск - 2011
Работа выполнена в ФГОУ ВПО Белгородская государственная сельскохозяйственная академия
Официальные оппоненты: Ведущая организация: | доктор сельскохозяйственных наук Здоровцов Иван Петрович доктор сельскохозяйственных наук Шаповалов Николай Константинович доктор сельскохозяйственных наук, профессор Верзилин Василий Васильевич Воронежский научно-исследовательский институт сельского хозяйства им. В.В. Докучаева |
Защита состоится л 24 июня 2011 г. в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 006.016.01 при ГНУ Всероссийском научно-исследовательском институте земледелия и защиты почв от эрозии Российской академии сельскохозяйственных наук
по адресу: 305021, г. Курск, ул. К. Маркса, 70-б, ГНУ ВНИИЗиЗПЭ Россельхозакадемии
Факс: (4712) 53-67-29
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ Всероссийского научно-исследовательского института земледелия и защиты почв от эрозии Россельхозакадемии
Автореферат разослан л______ _____________ 2011 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета, к.б.н. М.Ю. Дёгтева
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Современное земледелие характеризуется интенсивным воздействием на окружающую среду и, особенно на почву, как средство производства и компонент биосферы. Это связано не только с потерей плодородия, а, следовательно, снижением производства продуктов питания, но и существенным загрязнением воздуха и водных источников продуктами выноса почвы, различного вида химикатов (как удобрений, так и пестицидов), усилением частоты и вредоносности засух, снижением в целом устойчивости агроландшафтов.
В современных условиях обеспечение устойчивости производства является важнейшим направлением деятельности специалистов и ученых в области сельского хозяйства. Устойчивость развития предполагает последовательное сохранение и восстановление биосферы, а также безопасность хозяйственной деятельности. Стала осознанной необходимость ведения земледелия на основе законов функционирования природных экосистем и ландшафтов. Достижение этого неразрывно связано с созданием рациональных агроэкосистем и агроландшафтов.
Системами земледелия нового поколения стали ландшафтные системы земледелия (ЛСЗ). Под руководством академика РАСХН О.Г. Котляровой ландшафтные системы земледелия, начиная с 1981 года, были освоены в Красногвардейском районе Белгородской области. Создание этого уникального по своей масштабности и глубине проработки объекта в самых сложных эрозионных условиях Центрального Черноземья дает возможность оценить эволюцию антропогенно сформированных агроландшафтов и показать экологическую, экономическую и социальную направленность происходящих процессов в условиях целого района (132 тыс. га, в т.ч. пашни 92,5 тыс. га).
Одной из наиболее актуальных задач общества и науки становится оптимизация использования природных ресурсов и управление эволюцией агроландшафтов по пути ноогенеза на основе эффективных подходов скрининга и мониторинга, планирования и прогноза последствий антропогенного воздействия на биосферу. Очевидно, что для достижения этих целей необходимо детальное изучение особенностей формирования устойчивых агроландшафтов.
Недостаточно изученными и поэтому представляющие значительный интерес остаются вопросы комплексного влияния всех элементов ЛСЗ на динамику восстановления плодородия почв, повышение продуктивности агроценозов, расширение видового разнообразия, биологической емкости и энергетического потенциала агроэкосистем, экономических показателей аграрного производства, а также экологической безопасности и качества окружающей среды, определяющих и здоровье населения.
Цель работы - комплексная оценка состояния агроэкосистем нового типа на разных уровнях ее иерархической структуры (модельный объект, хозяйство, район), как основы формирования и эволюционного развития экологически устойчивых высокопродуктивных агроландшафтов при освоении ландшафтных систем земледелия.
Основные задачи исследований:
- изучить влияние ландшафтных систем земледелия на основные показатели плодородия почв;
- определить изменение продуктивности, биологической и энергетической емкости и ассимиляционного потенциала агроэкосистем при освоении ландшафтных систем земледелия;
- оценить видовое разнообразие флоры и типов растительности при формировании экологически устойчивых агроландшафтов;
- определить влияние защитных лесных насаждений на засоренность прилегающих агроценозов и особенности распространения и взаимоотношений между компонентами энтомоценоза в преобразованных агроландшафтах, как основы совершенствования мер защиты растений в земледелии;
- оценить уровень экологической безопасности и влияние ландшафтных систем земледелия на заболеваемость органов дыхания населения трансформированной территории в сравнении с традиционными;
- определить эколого-экономическую эффективность освоенной на контурно-мелиоративной основе ландшафтной системы земледелия.
Научная новизна работы. Впервые для условий Центрально-Черноземного региона дана комплексная оценка эффективности ландшафтных систем земледелия в реальных условиях хозяйствования целого района.
Показано, что при освоении ландшафтных систем земледелия в эрозионноопасных районах происходит не просто прекращение деградации почв, но и восстановление их плодородия. Установлены средние темпы увеличения содержания гумуса.
Доказано, что преобразование территории на ландшафтной основе приводит к повышению продуктивности агроэкосистем, их биологической емкости и флористического разнообразия, к устойчивости агроландшафтов в целом, особенно в экологически напряженных условиях.
Впервые в ЦЧР получены принципиально новые представления о влиянии ландшафтных систем земледелия на состояние среды обитания трансформированной территории и снижение заболеваемости органов дыхания населения.
Проведена оценка эколого-экономической эффективности освоения ландшафтных систем земледелия и производственных процессов в земледелии.
Практическая значимость работы определяется современным состоянием плодородия почв, непрекращающимися процессами деградации в эрозионноопасных районах, что приводит к снижению продуктивности агроландшафтов и их устойчивости, а также неэффективному использованию природных и антропогенных ресурсов.
Основные экспериментальные результаты и положения диссертации имеют теоретическую и практическую направленность и могут служить основой для разработки программ по вопросам сохранения и повышения плодородия почв, устойчивости агроландшафтов, повышения эффективности производства продукции растениеводства. Материалы исследований послужат информационной основой для совершенствования и прогноза развития систем земледелия нового поколения на ландшафтной основе.
Установленные в работе особенности пространственной дифференциации энтомоценоза в условиях сложного рельефа могут использоваться при проведении фитосанитарного мониторинга и контроля численности вредных насекомых.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в Белгородской государственной сельскохозяйственной академии при чтении дисциплин Ландшафтное земледелие и Системы земледелия, неоднократно были востребованы департаментом АПК Белгородской области для обмена передового опыта с представителями различных областей России и повышения квалификации руководителей и главных агрономов хозяйств Белгородской области.
Положения, выносимые на защиту:
1. При освоении ландшафтных систем земледелия повышается плодородие почв и продуктивность агроландшафтов.
2. Ландшафтные системы земледелия обеспечивают увеличение биоэнергетической емкости и ассимиляционного потенциала агроэкосистем.
3. Особенности пространственной дифференциации компонентов энтомокомплекса в зависимости от структурных элементов агроландшафта.
4. Защитные лесные насаждения как фактор стабилизации фитосанитарной обстановки прилегающих агроценозов вследствие повышения устойчивости в их системе энтомофаунистических сообществ, с одной стороны, и закономерностей сукцессионного развития травянистой растительности в них, с другой.
5. Расширение флористического разнообразия агроландшафтов под влиянием системы лесополос, участков сплошного облесения и естественной растительности овражно-балочных комплексов.
6. Улучшение состояния окружающей среды и здоровья населения преобразованных территорий при освоении ландшафтных систем земледелия.
Апробация работы. Основные положения диссертации рассматривались и получили одобрение на научно-практических конференциях разного уровня: Белгородская ГСХА, 2002-2004, 2006, 2008 гг.; Казань, 2002; Белгородский госуниверситет, 2004, 2008; Воронеж, 2005; Краснодар, 2005, 2008; Ставрополь, 2005, 2010; Москва, 2007; Волгоград, 2008; Каменная Степь, 2008, 2009; Курск, 2008, 2010; Н.Новгород, 2008; День российского поля - 2008 (Белгород, 2008); Брянск, 2009; С.-Петербург, 2009; Ульяновск, 2009; на заседаниях кафедры земледелия и агрохимии Белгородской ГСХА (2002-2010 гг.); на заседаниях Ученого совета агрономического факультета БеГСХА (2002-2010 гг.).
Исследования выполнялись по Межведомственной координационной программе (задание II.01) Разработать проекты базовых элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия (АЛСЗ) и модели автоматизированного проектирования для товаропроизводителей различной специализации, форм собственности и финансового обеспечения (координируемая РАСХН) (2009 г.).
Исследования поддерживались грантами российских и международных фондов:
1. № 029 GR5/ISC-2000 Института Устойчивых Сообществ (США) и Агентства США по международному развитию Освоение экологически устойчивой ландшафтной системы земледелия в АО Должанское (2000 г.);
2. № 1064 GR10/ISC-2003 Института Устойчивых Сообществ (США) и Агентства США по международному развитию Утилизация органических отходов сельскохозяйственного производства методом биоконверсии (2003-2004 гг.);
3. № 09-04-97554 Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) Разработка системного подхода к оценке состояния агроэкосистем нового типа (2009-2010 гг.).
Исследования проводились в соответствии с заданиями программ НИР Белгородской государственной сельскохозяйственной академии и Департамента АПК правительства Белгородской области: № 4/02 Разработка и совершенствование элементов ландшафтных систем земледелия (2002 г.); № 1.10.56.4 Разработка и внедрение в производство агроландшафтных систем на биологической основе земледелия и создание научного демонстрационного стационара по освоению и совершенствованию ландшафтных систем земледелия (2003-2007 г.); Оценка экологической устойчивости и биоразнообразия агрландшафтов, формирование звеньев новых агротехнологий в ландшафтных системах земледелия (2010 г.).
Публикации результатов исследований. Результаты исследований опубликованы в 67 работах, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 17, в двух коллективных монографиях, 8 научно-методических работах, 3 из которых с грифом УМО.
Структура и объем диссертации.
Представленная работа состоит из введения, семи глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложения. Работа изложена на 311 страницах машинописного текста, содержит 47 таблиц, 28 рисунков, 8 приложений. Список литературы включает 514 источников, в том числе 32 - на иностранных языках.
Автор благодарен коллективу кафедры земледелия и агрохимии Белгородской государственной сельскохозяйственной академии за совместную работу и поддержку. Особую признательность автор выражает сотрудникам ботанического сада Белгородского государственного университета кандидатам сельскохозяйственных наук В.И. Чернявскому и О.В. Дегтярь, заместителю руководителя Центра биологической регламентации использования пестицидов Всероссийского института защиты растений (ВИЗР, С-Петербург - Пушкин) доктору биологических наук А.Б. Лаптиеву, руководителю территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Белгородской области О.С. Тарановой за доброжелательную помощь и полезные советы.
2 ОБЪЕКТЫ, УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
Объектом исследования являются модельные агроэкосистемы, включающие почву, растительность, энтомофауну и человека, в юго-восточных районах Белгородской области, где реализовано крупномасштабное освоение ландшафтных систем земледелия. Район исследований характеризуется высокой степенью распаханности и сложным эрозионным рельефом. Преобладает склоновый тип местности. Расчлененность территории составляет 1,5 км/км2, глубина местных базисов эрозии достигает 136-150 м, площадь оврагов 3,5 тыс. га. В структуре почвенного покрова преобладают черноземы обыкновенные, часто карбонатные и солонцеватые в сочетании с типичными и остаточно-карбонатными на мелу разной степени смытости. Доля эродированных почв достигает 72,7 %.
Метеорологические условия за последние 20 лет складывались неодинаково. Средняя температура воздуха за этот период составила 7,6 С, что на 21 % выше, чем среднемноголетняя. По сумме среднесуточных температур за вегетационный период наиболее жаркими были 1995, 1998, 1999, 2001, 2002, 2005, 2007, 2009, 2010 гг., когда сумма температур была выше 3000 С и изменялась от 3012 С в 2002 г. до 3668 С в 2010 г. Годовое количество осадков за 1991-2010 гг. составило в среднем 494 мм, что на 59 мм меньше, чем среднемноголетнее. Самыми засушливыми были вегетационные периоды 1999, 2001, 2009 и 2010 гг., когда величина ГТК вегетационного периода составляла 0,43-0,66, что ниже среднемноголетней нормы на 59-144 %.
Методические аспекты организации исследований. Методологической основой наших исследований по влиянию ландшафтных систем земледелия на плодородие почв, продуктивность агроландшафтов, здоровье среды и человека устанавливалось в результате сравнительного анализа состояния агроэкосистем трех соседних районов - Красногвардейского (с полным освоением всех элементов ЛСЗ), Валуйского и Вейделевского (освоение ЛСЗ фрагментарно, лишь в отдельных хозяйствах). Влияние поэтапного освоения элементов ландшафтных систем земледелия на плодородие почв изучалось также в ЗАО Должанское Вейделевского района, где в 2000-2001 гг. нами проведены работы по созданию завершенной ландшафтной системы земледелия. Исследования динамики показателей плодородия почв в ландшафтных системах земледелия проводились и в условиях двух модельных объектов Красногвардейского района: Репный Лог и Красногвардейский полигон, в условиях которого также проводились полевые исследования растительных и энтомофаунистических сообществ.
Состояние плодородия почв оценивалось по результатам лабораторных анализов, которые проводились в соответствии с методами, принятыми в научно-исследовательских учреждениях. Содержание гумуса определяли согласно ГОСТу 26213-91, подвижные формы фосфора и калия в нейтральных и слабокислых почвах по методу Чирикова в модификации ЦИНАО (ГОСТ 26204-84); подвижные формы фосфора и калия в карбонатных почвах по методу Мачигина; легкогидролизуемый азот - по Корнфилду; рН солевой вытяжки методом ЦИНАО по ГОСТ 26483-85; сумма поглощенных оснований - по методу Каппена (ГОСТ 27821-88).
Для оценки продуктивности агроландшафтов использовались данные статистических ежегодных сборников Департамента АПК правительства Белгородской области по урожайности сельскохозяйственных культур и структуры посевных площадей трех соседних районов за тридцатилетний период (1981-2010).
Количество органической массы травянистой растительности лесных ценозов рассчитывалась, исходя из надземной фитомассы (площадь пробных площадок 1м2, 3-кратная повторность). Величина биомассы растительных сообществ учитывалась в период максимального фенологического развития, когда в генеративную фазу перешло не менее 80% видов растений. Количество органической массы древесной растительности - путем определения параметров среднего дерева (Лозовой, 1996). Оценка биоэнергетического потенциала территории агроландшафта проводилась с использованием Методики определения экологической емкости и биоэнергетического потенциала территории агроландшафта (Володин и др., 2000) и Методики ресурсно-экологической оценки эффективности земледелия на биоэнергетической основе (Володин и др., 1999).
Учеты фитофагов и энтомофагов проводились в период пика численности активных фаз большинства из них - в течение колошения, бутонизации и цветения сельскохозяйственных культур кошением стандартным энтомологическим сачком по десять взмахов в 3-кратной повторности с учетом рекомендаций В.Ф. Палий (1970) и разработок К.С. Артохина и А.Н. Полтавского (2005). В сочетании с учетными действиями предварительное определение видового и количественного состава проведено непосредственно в полевых условиях с учетом рекомендаций, представленных в Методах мониторингаЕ (2002) с последующим сравнением объектов с уже определенной энтомологической коллекцией.
Растительные сообщества изучались по методике маршрутного флористического обследования. Было проведено 100 геоботанических описаний. Размер стационарных площадок для геоботанических описаний - 100 м2. Наблюдения и учеты проводились согласно стандартным методикам (Полевая геоботаникаЕ, 1960).
Для оценки состояния окружающей среды по стабильности развития живых организмов использовался морфологический метод, разработанный сотрудниками Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН под руководством В.М. Захарова (Захаров и др., 2000). В качестве объекта исследования выбран наиболее распространенный местный вид лиственной породы - береза повислая (Betula pendula Roth.).
Влияние ландшафтных систем земледелия на здоровье человека оценивалось по уровню заболеваемости органов дыхания всего населения и различных возрастных групп. В качестве интегрального и целевого показателя использовалась общая и впервые зарегистрированная заболеваемость органов дыхания на тысячу человек. Для расчета данного показателя использовались материалы территориального органа федеральной службы государственной статистики по Белгородской области по числу болезней органов дыхания, численности и возрастному распределению населения.
Производительность агрегатов, длина рабочего и холостого пути, расход топлива определялся по общепринятым методикам (Пономарев, Скурятин, 1995; Зангиев, Скороходов, 2006).
Статистическая обработка результатов проводилась с использованием формул для расчета средней арифметической, стандартного отклонения, коэффициента вариации, коэффициентов корреляции и детерминации (Доспехов, 1979) и методом дисперсионного и корреляционного анализов с помощью пакета прикладных программ Eхсel 2003 Microsoft Office XP и Statistica 6.0.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3 влияние ландшафтных систем земледелия НА плодородиЕ почв и продуктивностЬ агроэкосистем
Содержание гумуса в почвах. Одним из основных показателей плодородия почв является содержание в них гумуса. Органическое вещество почвы оказывает многостороннее положительное влияние на агрофизические, агрохимические и биологические показатели плодородия. Повышение содержания органического вещества в почве увеличивает ее буферность и, тем самым, экологическую емкость и устойчивость агроэкосистемы в целом. В настоящее время существует крайне мало данных о накоплении содержания гумуса в агроэкосистемах нового типа.
Исследования по влиянию ландшафтных систем земледелия на плодородие почв проводились в двух модельных агроэкосистемах, выделенных на территории Красногвардейского района, а также в ЗАО Должанское Вейделевского района Белгородской области.
На модельном объекте Красногвардейского района Репный Лог в 1993 г. были закреплены 11 реперных точек и описаны морфологические особенности 11 полнопрофильных разрезов. Исследованиями охвачены черноземы типичные карбонатные и черноземы типичные различной степени смытости, расположенные на склонах южной и юго-восточной экспозиции крутизной 1-4. С целью изучения динамики процессов, происходящих в почвах данного объекта, в 2004 и 2009 гг. нами проведены почвенные исследования на тех же реперных участках, что и в 1993 году.
Изучение динамики гумуса в почвах модельного объекта охватывает 23 года. Точкой отсчета (исходной характеристикой) послужило среднее содержание гумуса пахотного слоя, рассчитанное по материалам крупномасштабного обследования почв, данной территории в 1986 г. - 5,20 %. Данные, представленные в таблице 1, показывают, что в первые годы после освоения ландшафтных систем земледелия все еще продолжалась потеря гумуса. Однако ее темпы со временем значительно снизились. Если в период от 1986 до 1993 гг. они составили 0,1 % (абс.) в год, то уже с 1993 по 2004 гг. их величина была всего лишь 0,01 % (абс.) в год. Следующие пять лет характеризуются приращением гумуса в почве более чем на 0,05 % (абс.) в год.
В подпахотном слое почвы в отличие от пахотного уже в период 1993-2004 гг. наблюдается накопление гумуса со скоростью 0,02 % (абс.) в год. В последующий период до 2009 г. увеличение содержания гумуса в подпахотном слое шло гораздо более быстрыми темпами - 0,09 % (абс.) в год.
Таблица 1 - Динамика содержания гумуса (%) в пахотном слое почвы на объекте Репный Лог
| Разрезы | Годы | ||
1993 | 2004 | 2009 | |
1 | 3,62 | 3,78 | 4,73 |
2 | 3,75 | 3,81 | 4,95 |
3 | 4,39 | 4,45 | 3,93 |
4 | 4,40 | 4,49 | 4,35 |
5 | 3,79 | 4,50 | 4,53 |
6 | 4,32 | 4,35 | 4,38 |
7 | 4,97 | 4,67 | 4,45 |
8 | 4,77 | 4,85 | 5,56 |
9 | 5,39 | 5,10 | 4,73 |
10 | 5,16 | 4,86 | 5,03 |
11 | 5,06 | 3,74 | 4,93 |
Х | 4,51 | 4,42 | 4,69 |
Sx | 0,61 | 0,47 | 0,43 |
V, % | 13,53 | 10,53 | 9,23 |
Х - среднее арифметическое, Sx - стандартное отклонение, V, % - коэффициент вариации
Разрез № 9, сделанный в равнинных условиях на несмытых почвах, был принят за контроль. За шестнадцать прошедших лет содержание гумуса, как в пахотном, так и в подпахотном слоях снизилось на 12 и 30 %, соответственно. Объясняется это тем, что в последние годы вынос элементов питания требовательными к плодородию почв культурами, которые преимущественно и размещаются на равнинных землях, не компенсировался внесением ни органических, ни минеральных удобрений. На создание урожая расходовалось, главным образом, потенциальное плодородие, минерализация гумуса была высокой, что и повлекло за собой снижение его содержания.
Как показывают данные таблицы 1 на смытых почвах (все остальные разрезы) содержание гумуса изменялось неоднозначно из-за различных условий использования почвенного плодородия (севообороты, удобрения, обработка почвы и т.д.). Однако средний показатель содержания гумуса по годам свидетельствует об определенных тенденциях в его динамике. В связи с меньшим, чем на равнине урожаем, вынос питательных элементов растениями снижался. На стабилизацию уровня плодородия и последующий его рост повлияло сокращение на этих участках потерь почвы за счет выноса ее талыми и ливневыми водами, а также введение в севообороты на склонах многолетних трав.
Второй модельный объект Красногвардейский полигон располагается в более сложных рельефных условиях - крутизна склонов изучаемого водосбора изменяется от 1 до 8, превышения рельефа составляют 76 м. Наличие южного и северного склонов позволяют оценить плодородие почв в зависимости от экспозиции склона. Почва - чернозем остаточно-карбонатный средней степени смытости. В 2004 г. на водосборе были закреплены 42 реперные точки, географическое положение которых зафиксировано навигатором GPS. Почвенные образцы отбирались на разных позициях рельефа, включая водораздел, верхнюю, среднюю и нижнюю части склона. Через пять лет - в 2009 г. - исследования повторили. Сравнительный анализ показателей плодородия полей проводили относительно данных широкомасштабного обследования почв 1985 года.
Исследования показывают, что за 24 года, прошедших после противоэрозионного обустройства данной территории, прирост гумуса в пахотном слое почвы в целом составил 23 % (табл. 2). Накопление гумуса наблюдается уже в первый период преобразования территории. Темпы увеличения содержания гумуса с 1985 по 2004 гг. составили 0,03 % (абс.) в год. В последующие пять лет темпы прироста основного фактора плодородия поддерживались на уровне 0,02 % (абс.) в год.
Таблица 2 - Динамика содержания гумуса (%) в пахотном слое почвы Красногвардейского полигона
Элемент рельефа | Поле | Годы | ||
1985 | 2004 | 2009 | ||
| Южный склон | 1 | 2,29 | 3,85 | 3,97 |
2 | 2,31 | 3,13 | 3,64 | |
3 | 2,40 | 2,77 | 3,19 | |
4 | 2,50 | 2,95 | 2,87 | |
Х | 2,38 | 3,18 | 3,42 | |
Sx | 0,10 | 0,47 | 0,49 | |
V, % | 4,2 | 14,9 | 14,2 | |
НСР05 | 0,34 | |||
| Северный склон | 5 | 3,71 | 3,54 | 3,13 |
6 | 3,69 | 3,52 | 3,44 | |
Х | 3,70 | 3,53 | 3,29 | |
Sx | 0,01 | 0,01 | 0,22 | |
V, % | 0,4 | 0,4 | 6,7 | |
НСР05 | 0,31 | |||
| Водосбор | Х | 2,73 | 3,29 | 3,37 |
Sx | 0,66 | 0,41 | 0,39 | |
V, % | 24,0 | 12,4 | 11,7 | |
НСР05 | 0,35 | |||
Анализ материалов 1985 г. по содержанию гумуса в почвах Красногвардейского полигона показывает, что до начала освоения ландшафтных систем земледелия на склоне южной экспозиции величина этого показателя была на 35 % меньше, чем на склоне северной экспозиции. Кроме того, очевидно, что почвы, как южного склона, так и северного потеряли значительное количество гумуса за период их сельскохозяйственного использования. Ориентировочную величину потерь можно установить исходя из показателей ненарушенных аналогов.
В наших исследованиях за контроль приняты показатели содержания гумуса пахотного слоя двух реперных точек, одна из которых закреплена в лесополосе расположенной на водоразделе и другая - на пастбище северного склона. Первая точка характеризуется содержанием гумуса в пахотном слое - 5,7 %, вторая - 5,4 %. Это подтверждается сообщением (Красная книгаЕ, 2007), что черноземы остаточно-карбонатные в верхнем слое содержат 5,6 % гумуса. Таким образом, потери гумуса почвами полярных склонов изучаемого водосбора составили 34-57 %.
Однако после освоения систем земледелия на ландшафтной основе направление почвенных процессов на южном склоне изменилось, в то время как почвы северного склона продолжали терять плодородие пахотного слоя. Темпы потерь с 1985 по 2004 гг. составили 0,01 % (абс.) гумуса в год. В последующие пять лет они увеличились до 0,05 % (абс.) в год. Во многом это связано с введением в последние годы в севооборот пропашных культур и пара после смены собственника землепользования. Почвы южного склона характеризуются накоплением гумуса довольно значительными темпами. Они составили 0,04 % (абс.) в год с 1985 по 2004 гг. и, чуть больше, 0,05 % (абс.) в год - с 2004 по 2009 годы. Этому способствовало сокращение интенсивности эрозионных процессов и сохранение зернотравяного севооборота на этих землях. В подпахотном слое почвы в последние годы также отмечается увеличение содержания гумуса на 0,04 % (абс.) в год.
В пахотном слое почвы нижней части склона содержание гумуса больше, чем верхней и средней частей. Очевидно, такое пространственное распределение связано с эрозионными процессами, в результате которых верхний слой был смыт, особенно это затронуло участки верхней части склона, в то же время смытая почва отлагалась на относительно низких участках водосбора. Однако стоит отметить, что в последнее пятилетие, когда было остановлено интенсивное развитие эрозионных процессов, накопление гумуса в средней части склона шло быстрее, чем в нижней - 0,08-0,10 и 0,02 % (абс.) в год, соответственно.
Результаты исследований на модельных объектах согласуются с динамикой процессов в почвах Красногвардейского района в целом, где по данным агрохимического обследования ФГУ ЦАС Белгородский содержание гумуса в течение последних двадцати пяти лет увеличилось с 4,8 % до 5,2 %. Превышение современного гумусного состояние над исходным составляет более 8 %. Освоением ландшафтных систем земледелия удалось не только предотвратить интенсивные эрозионные потери, но и на этой основе повысить плодородие почв. Это особенно показательно при сравнении с процессами, происходящими в почвах двух соседних районов - Валуйского и Вейделевского. В начальный период содержание гумуса в Валуйском районе было таким же, как и в Красногвардейском - 4,8 %. Но если уже в первые периоды освоения ландшафтных систем земледелия в Красногвардейском районе наблюдалась его стабилизация и в дальнейшем рост, то в Валуйском районе продолжалась потеря гумуса. В настоящее время разница между этими районами по содержанию гумуса составляет 0,5 % (абс.). Бонитет почв Вейделевского района был изначально выше, чем в соседних районах - содержание гумуса 5,2 %. Последний тур агрохимического обследования не выявил разницы по этому показателю между Красногвардейским и Вейделевским районами.
Наблюдаемая положительная динамика содержания гумуса в почвах Красногвардейского района еще более значима при анализе эродированности почв трех районов. Доля эродированных и эрозионноопасных земель здесь составляет 72,7 %, тогда как в Валуйском она равна 61,4 %, а в Вейделевском районе еще меньше - 57,0 %.
Таким образом, сохранение и накопление гумуса в почвах модельных объектов и в целом по Красногвардейскому району свидетельствует о высокой эффективности ландшафтных систем земледелия. Темпы изменения содержания гумуса дифференцируются в зависимости от рельефных условий и полноты освоения ландшафтных систем земледелия. Закон земледелия о равнозначимости и незаменимости факторов вполне применим к комплексу мер по защите почв от эрозии и засух, потому что ни один из ее элементов не является универсальным. Проблема их оптимального сочетания решается только на основе создания проектов внутрихозяйственного землеустройства на расчетной основе.
Однако разработанные проекты внутрихозяйственного землеустройства на контурно-мелиоративной основе, к сожалению, не для всех хозяйств явились обязательным руководством к действию.
Для сравнительных исследований мы выбрали два хозяйства Белгородской области: СПК Родина Алексеевского района и ЗАО Должанское Вейделевского района. Оба хозяйства располагаются в сходных природно-климатических условиях: в V почвенно-эрозионном районе Белгородской области - Юго-восточном районе очень сильного смыва и сильной заовраженности; наиболее распространенными почвами на территории хозяйств являются черноземы обыкновенные разной степени смытости; коэффициент расчлененности территории составляет 1,2-1,3 км/км2; на склонах до 3 расположено 60 % пахотных земель, на склонах свыше 3 - 40 %. Различия в содержании гумуса в почвах хозяйств на момент создания проектов внутрихозяйственного землеустройства (1985 г.) были статистически незначимы (Fфакт.(1,89)< Fтеор.(3,86)) (табл. 3).
Таблица 3 - Динамика содержания гумуса (%) в почвах ЗАО Должанское
и СПК Родина
| Годы | Среднее значение | Средневзвешенное значение | ||
ЗАО Должанское | СПК Родина | ЗАО Должанское | СПК Родина | |
1985-86 | 5,229 | 5,334 | 5,44 | 5,39 |
1995-96 | 5,196 | 4,630 | 5,16 | 4,74 |
2001 | 5,017 | - | 5,09 | - |
2006-07 | 5,228 | 4,238 | 5,28 | 4,23 |
НСР05 | 0,002 | 0,048 | ||
В последствии в результате интенсивных эрозионных процессов за 22 года, начиная с 1985 г., содержание гумуса в почвах хозяйства СПК Родина, где не проводилось освоение ландшафтной системы земледелия, снизилось на 1,16 % (с 5,39 % до 4, 23 %), что составляет 22% от исходного состояния. Темпы потери почв составляют 20 т/га в год, а снижение содержания гумуса в почвах составляет 0,053 % (абс.) / год в среднем.
В ЗАО Должанское, где происходило поэтапное освоение ландшафтных систем земледелия, динамика изменения плодородия почв была иной. ЗАО "Должанское" - предприятие с высокой культурой земледелия и, тем не менее, с 1985 по 2001 г. содержание гумуса неуклонно снижалось. Ежегодные потери почвы с 1985 по 1996 г. были в 5 раз больше чем допустимые нормы, не превышающие естественный темп почвообразования. И это несмотря на то, что доля многолетних трав в структуре посевных площадей была доведена до 15-20 %. При переходе на почвозащитную, влагосберегающую обработку в 1996 г. темпы потери почв снизились почти в 2 раза.
В 2000-2001 гг. в ЗАО "Должанское" при нашем непосредственном участии были проведены работы по посадке контурных лесных полос, строительству водозадерживающих валов, залужению балочных земель. После освоения ЛСЗ уже в первые 5 лет не просто остановлен процесс деградации почв, но и отмечен прирост содержания гумуса в них. По данным последнего агрохимического обследования (2006 г.) средневзвешенная ежегодная прибавка содержания гумуса по хозяйству составляет 0,038 % (абс).
Таким образом, при реализации всего комплекса мероприятий ландшафтной системы земледелия происходит не просто сохранение почв, а их окультуривание. Кроме того, система защитных лесных насаждений, как мощное средство борьбы с дефляцией, позволила прекратить ежегодный пересев сельскохозяйственных культур, вызванный выдуванием посевов.
Физико-химические и агрохимические показатели плодородия почв при освоении ландшафтных систем земледелия. Для юго-восточных и восточных районов Белгородской области, где преобладают черноземы обыкновенные и карбонатные, характерно значительное развитие водной эрозии. В результате с увеличением степени смытости кислотность пахотных почв уменьшается (Соловиченко, 2005).
Результаты наших исследований почв объекта Репный Лог показывают, что за 16 лет наблюдений произошло существенное снижение значения рНсол. пахотного слоя с 7,57 в 1993 г. до 6,82 - в 2003 г. и до 6,36 - в 2009 году при НСР05 = 0,42. Для подпахотного слоя различия в эти периоды также достоверны на 5 % уровне значимости. Причем наблюдается отрицательная значительная (r = -0,54) для пахотного слоя и очень тесная (r = -0,92) для подпахотного слоя почвы корреляция между показателями кислотности и содержания гумуса.
Наши исследования показали высокую зависимость между кислотностью почвы и суммой поглощенных оснований (r = 0,80). За шесть последних лет наблюдается некоторое перераспределение в почвенном поглощающем комплексе (ППК) между содержанием обменных кальция и магния. Однако сумма катионов Са2+ и Mg2+ сохраняется на уровне 28,0-29,6 мг-экв/100 г почвы в пахотном слое и 28,0-28,6 - в подпахотном слое. Перераспределение между кальцием и магнием в почвенном поглощающем комплексе связано с уменьшением обменного Са2+ как в пахотном слое почвы (на 3,3 мг-экв/100 г почвы при НСР05 = 2,68), так и в подпахотном слое (на 2,5 мг-экв/100 г почвы). В то же время наблюдается существенное увеличение обменного Mg2+ как в пахотном (на 1,7 мг-экв/100 г почвы), так и в подпахотном слое почвы (на 1,9 мг-экв/100 г почвы) при 5 % уровне значимости. Д.И. Щеглов (2003) отмечает, что при гумидизации водного режима в составе ППК уменьшается содержание Са2+ и увеличивается - Mg2+. Материалы наших исследований подтверждают это положение. Сокращение потерь влаги в ландшафтных системах земледелия привело к существенному изменению соотношения между Са2+ и Mg2+ - с 10,4:1 до 5,4:1. В пахотных черноземах, особенно в верхних горизонтах, происходит возрастание величины соотношения кальция к магнию до 6-7:1 против 5:1 у целинных разностей (Орлов, 1985; Плодородие черноземовЕ, 1998). Конечно, состояние плодородия почв модельного объекта Репный Лог далеко от целинных параметров, но фиксируемое соотношение 5,4:1 между Са2+ и Mg2+ мы можем рассматривать как благоприятную тенденцию.
На Красногвардейском полигоне за последние пять лет произошло достоверное снижение рН солевой вытяжки в целом по водосбору на 0,36 единиц в пахотном слое почвы (НСР05 = 0,29) и на 0,46 - в подпахотном (НСР05 = 0,28).
Существенное превышение (Р < 0,05) по сумме поглощенных оснований отмечается в более гумусированных почвах северного склона (35,4 мг-экв/100 г почвы) по сравнению с почвами южного склона (29,9 мг-экв / 100 г). Анализ содержания обменных Са2+ и Mg2+ свидетельствует, что плодородие почв по данным показателям в целом по водосбору выравнивается. Для черноземов остаточно-карбонатных установлено соотношение между кальцием и магнием почвенного поглощающего комплекса как 8(10):1 (Красная книгаЕ, 2007). Небольшое отличие в соотношении между обменными Са2+ и Mg2+ в пахотном слое южного (9,7:1) и северного (12,5:1) склонов может свидетельствовать в пользу положительной направленности почвенных процессов южного склона.
Воспроизводство гумуса в почвах модельного объекта Репный Лог, повышение окультуренности почв в целом подтверждается достоверным (при Р < 0,05) увеличением содержания легкогидролизуемого азота за шестнадцать последних лет, как в слое 0-20 см, так и в слое 20-40 см на 33,6 и 37,1 мг/кг почвы, соответственно. Наблюдаемое увеличение подвижного фосфора в период с 1993 года по 2004 год и последующее его снижение к 2009 году, как в пахотном, так и в подпахотном слоях почвы, несущественно. Почвы изучаемого участка характеризуются средней обеспеченностью подвижным фосфором в слое 0-20 см и низким его содержанием в слое 20-40 см. Изменение содержания обменного калия за весь период наблюдений также несущественно на 5 % уровне значимости. Пахотный слой почв характеризуется повышенной обеспеченностью К2О, подпахотный слой - средней.
В ландшафтных системах земледелия другого модельного объекта - Красногвардейский полигон - также наблюдается в последние годы достоверное (Р < 0,05) увеличение содержания легкогидролизуемого азота как в пахотном (на 8 %), так и подпахотном слое почвы (на 26 %). Отмечается незначительное превышение по этому показателю почв северного склона относительно южного склона. Содержание легкогидролизуемого азота изменяется в зависимости от положения в рельефе. В средней части склона по сравнению с водоразделом идет снижение этого показателя, которое при переходе к подножию (южный склон) вновь возрастает.
За 24 года произошло существенное увеличение содержания P2O5 в пахотном слое почвы, как в целом по водосбору (на 87,7 мг / кг почвы, НСР05 = 13,5), так и на южном (на 87,8 мг / кг почвы, НСР05 = 18,1) и северном (на 87,2 мг / кг почвы, НСР05 = 69,6) склонах. Это способствовало переходу почвы участка на два класса выше, который соответствует высокому содержанию по обеспеченности подвижным фосфором. По-прежнему в почвах на водораздельном поле № 4 наблюдается самое высокое содержание, как фосфора, так и калия. Установлено положительное изменение калийного режима пахотного слоя почв всей территории полигона, что обеспечило перевод почвы по содержанию K2O на качественную градацию выше.
Изменения содержания P2O5 в подпахотном слое почвы, произошедшие за последние пять лет, статистически незначимы. Подпахотный слой почв также характеризуется существенной (Р < 0,05) положительной динамикой обменного калия, что изменило обеспеченность K2O с повышенной в 2004 г. на высокую в 2009 году. В целом по содержанию и подвижного фосфора, и обменного калия более богатыми являются почвы склона северной экспозиции по сравнению с южной. От вершины к подножию склонов происходит снижение подвижного фосфора и обменного калия, как в пахотном, так и в подпахотном слое.
Процессы восстановления плодородия почв, установленные на модельных объектах, соответствуют изменению плодородия почв в целом по Красногвардейскому району, как по гумусу, так и по содержанию основных элементов питания. По данным ФГУ ЦАС Белгородский с 1983 по 2009 гг. содержание подвижного фосфора в почвах района увеличилось в среднем с 94 до 122 мг / кг почвы, что обеспечило перевод почвы по содержанию Р2O5 на качественную градацию выше (со среднего содержания на повышенное). По обменному калию ситуация аналогичная. За рассматриваемый период его содержание изменилось с 89 до 134 мг /кг почвы - с повышенного до высокого.
Продуктивность и биоэнергетическая емкость агроландшафтов при освоении ландшафтных систем земледелия
Урожайность сельскохозяйственных культур. Повышение продуктивности сельскохозяйственных культур в ландшафтных системах земледелия происходит не только за счет сохранения и повышения плодородия почв, но и за счет адаптивного их размещения в соответствии с агроэкологическим районированием сельскохозяйственных угодий. Ключевым моментом агротехники в ЛСЗ является дифференциация севооборотов, которая экономически оправдана, поскольку позволяет при правильном размещении культур снижать затраты на их возделывание при увеличении валового сбора урожая.
Для оценки влияния ландшафтных систем земледелия с 1981 г. - начала их освоения в хозяйствах Красногвардейского района - проведен учет урожайности зерновых (табл. 4) и других культур в трех соседних районах: Валуйском, Вейделевском и Красногвардейском.
Таблица 4 - Динамика урожайности зерновых культур в восточных районах Белгородской области за 1981-2010 гг., т/га
Годы | Районы | Отклонения от Красногвардейского района | |||
Красногвардейский | Валуйский | Вейделевский | в Валуйском | в Вейделевском | |
1981-1985 | 1,63 | 1,67 | 1,64 | +0,04 | +0,01 |
1986-1990 | 2,87 | 2,44 | 2,55 | -0,43 | -0,32 |
1991-1995 | 2,42 | 2,09 | 2,24 | -0,33 | -0,18 |
1996-2000 | 1,99 | 1,37 | 1,60 | -0,62 | -0,39 |
2001-2005 | 2,32 | 2,09 | 2,55 | -0,23 | +0,23 |
2006-2010 | 2,64 | 2,24 | 2,40 | -0,40 | -0,24 |
1986-2010 | 2,45 | 2,05 | 2,27 | -0,40 | -0,18 |
Уже через пять лет и Валуйский, и Вейделевский районы стали отставать по урожайности зерновых на 0,2-0,4 т/га. К 1996-2000 гг. эти отличия достигли 0,4-0,6 т/га, что составило 20-30 % в сравнении с урожайностью в Красногвардейском районе. В среднем за последние 25 лет разница в урожайности зерновых культур Красногвардейского района и двух соседних районов составила 0,2-0,4 т/га.
Еще более значительные отличия в урожайности по отдельным культурам, таким как ячмень, горох, сахарная свекла, кукуруза на силос, многолетние травы и другие. Причем в самые неблагоприятные годы (1996-2000 гг.) снижение урожайности сельскохозяйственных культур в Валуйском и Вейделевском районах в сравнении с Красногвардейским районом было максимальным, что свидетельствует о более высокой устойчивости ландшафтных систем земледелия, особенно в экологически напряженных условиях. Эта же тенденция проявилась в чрезвычайно засушливом 2010 году. Если потери площади посевов зерновых культур из-за засухи в Красногвардейском районе в этом году составили 1,9 %, то в Валуйском и Вейделевском районах - 27,1 и 9,5 %, соответственно. С учетом этого факта разница в урожайности зерновых составляет 0,20-0,59 т/га.
Следует отметить, что в последние годы и в Валуйском и в Вейделевском районе ведутся работы по освоению ландшафтных систем земледелия. Интенсивность эрозионных процессов снижается и это создает предпосылки к росту урожайности, что отражается на некотором снижении отличий между районами.
Влияние ландшафтных систем земледелия на продукционный потенциал агроэкосистем. В результате фотосинтетической ассимиляции помимо основной формируется побочная продукция, а также растительные и корневые остатки, учет массы которых имеет большое значение для создания полной картины реализации продукционного потенциала агроландшафтов. Для возможности корректного сравнения территорий по суммарной продуктивности агроландшафтов исследуемых нами районов вся надземная и подземная фитомасса возделываемых культур пересчитывалась в сухое вещество в соответствии с их долей в структуре посевных площадей.
Объем продуцированной биомассы агроландшафтов отражает не только тенденции изменения урожайности сельскохозяйственных культур, но и степень адаптивности их размещения в зависимости от агроэкологических условий ландшафта. В таблице 5 представлены данные по выходу сухого вещества фитомассы сельскохозяйственных культур с единицы пахотных земель Красногвардейского, Валуйского и Вейделевского районов.
Таблица 5 - Выход сухого вещества надземной и подземной фитомассы возделываемых культур с площади пашни юго-восточных районов Белгородской области, т/га
| Районы | Вид продукции | Периоды времени | Среднее за 1986-2010 гг. | ||||
1986-1990 | 1991-1995 | 1996-2000 | 2001-2005 | 2006-2010 | |||
Красногвардейский | ОП ПП РО КО | 3,92 2,37 1,07 3,74 | 2,94 1,67 0,94 3,08 | 2,31 1,48 0,76 2,51 | 2,42 1,96 0,87 2,47 | 2,52 2,50 0,87 2,45 | 2,82 2,00 0,90 2,85 |
Всего | 11,10 | 8,63 | 7,06 | 7,72 | 8,34 | 8,57 | |
Валуйский | ОП ПП РО КО | 3,14 2,03 0,97 3,14 | 2,01 1,50 0,76 2,38 | 1,37 1,12 0,58 1,80 | 2,10 1,97 0,82 2,27 | 2,08 2,26 0,79 2,08 | 2,14 1,78 0,78 2,33 |
Всего | 9,28 | 6,65 | 4,87 | 7,16 | 7,21 | 7,03 | |
Вейделевский | ОП ПП РО КО | 3,14 2,27 0,99 3,19 | 2,22 1,68 0,82 2,52 | 1,65 1,36 0,66 2,01 | 2,52 2,36 0,87 2,50 | 2,35 2,37 0,82 2,19 | 2,38 2,01 0,83 2,48 |
Всего | 9,59 | 7,24 | 5,68 | 8,25 | 7,73 | 7,70 | |
Примечание: ОП - основная продукция, ПП - побочная продукция, РО - растительные остатки, КО - корневые остатки.
Таким образом, в результате трансформации агроландшафтов Красногвардейского района за период влияния ландшафтных систем земледелия с 1986 по 2010 гг. пахотные угодья ежегодно дополнительно производят в среднем 0,56 т/га сухого вещества урожая сельскохозяйственных культур. Это на 24,8 % выше по сравнению с уровнем продуктивности, который рассматривается как средний между Валуйским и Вейделевским районами.
С учетом природных кормовых угодий, а также фитомассы древостоя и травянистой растительности защитных лесных насаждений продукционный потенциал преобразованных агроландшафтов повышается в 2,2 раза (табл. 6). Это, в свою очередь, положительно сказывается на увеличении круговорота веществ - обменная биологическая емкость возросла на 32 %.
Таким образом, при освоении ландшафтных систем земледелия повышение плодородия почв сопровождается усилением процессов аккумуляции и интенсификацией обмена веществ. Интенсивность и объем биологического круговорота вещества и потоков энергии определяют эффективность производства растениеводческой продукции.
Таблица 6 - Выход сухого вещества фитомассы при освоении ландшафтных систем земледелия в Красногвардейском районе Белгородской области, тысяч тонн
Показатель | Фитомасса |
1. Без освоения ЛСЗ (растениеводство и кормопроизводство) | 845,2 |
2. При освоении ЛСЗ, исключая площадь сельскохозяйственных угодий под лесными полосами | 980,4 |
3. Защитные лесные насаждения, в том числе ежегодный прирост | 836,1 107,9 |
4. Травянистая растительность лесополос, в том числе ежегодный прирост | 81,8 27,0 |
Итого при освоении ландшафтных систем земледелия, в том числе обменная биологическая емкость | 1898,3 1115,3 |
Биоэнергетический потенциал агроландшафтов и эффективность использования природных и антропогенных ресурсов. Возрастающие затраты на производство единицы сельскохозяйственной продукции обусловливают задачу ресурсо- и энергосбережения, а также оценку коэффициента полезного действия (КПД) использования природных и антропогенных ресурсов при различных вариантах развития сельскохозяйственного производства. Несмотря на важность экономических показателей результативности производства, наиболее объективный анализ эффективности, характеризующий интенсивность процесса связывания энергии агроэкосистемами - энергетический. Он позволяет измерить в сопоставимых единицах затраты живого и прошлого труда, ресурсов различного происхождения, не зависит от политики цен и т.д.
Количественно оценить уровень использования природных и антропогенных ресурсов, прогнозировать направленность развития агроэкосистем позволяет методика ресурсно-экологической оценки на биоэнергетической основе (Володин и др., 1999). В соответствии с этой методикой нами рассчитаны биоэнергетические и эколого-экономические показатели (табл. 7).
Таблица 7 - Биоэнергетический потенциал и показатели ресурсно-экологической оценки агроландшафтов
| Показатель | Агроландшафт | |
без ЛСЗ | с ЛСЗ | |
Биоэнергетический потенциал территории, ГДж/га | 2544,1 | 2878,2 |
Биоэнергетические показатели Коэффициент использования энергии ФАРвп Коэффициент использования органического вещества почвы Коэффициент использования совокупной антропогенной энергии | 4,410-3 2,910-2 6,0 | 6,310-3 3,910-2 8,0 |
Эколого-экономические показатели Показатель производительности агроэкосистемы на единицу денежных затрат, МДж-день / руб. Показатель производительности агроэкосистемы на единицу трудовых затрат, МДж-день / чел.-час. | 6,010-2 52,3 | 7,910-2 59,6 |
Из таблицы видно, что все биоэнергетические и эколого-экономические показатели агроландшафтов с освоенной ландшафтной системой земледелия выше, чем без нее. Превышения составляют от 14,0 % (производительность на единицу трудовых затрат) до 43,2 % (коэффициент использования энергии ФАР). Таким образом, преобразование агроэкосистемы на ландшафтной основе повышает эффективность использования природных и антропогенных ресурсов, приводит к значительному энерго- и ресурсосбережению.
Освоение ландшафтных систем земледелия привело к увеличению коэффициента использования ФАР и ассимиляционной способности агроэкосистем. Повышение ассимиляционного потенциала преобразованных на ландшафтной основе агроэкосистем позволяет рассматривать их, в отличие от традиционных, не как источник СО2 в атмосфере, а в качестве резервуара депонированного углерода, емкость которого может достигать 0,71 т/га в год. Поскольку результирующая величина накопления гумуса почвами Красногвардейского района от 0,02 % (абс.) содержания гумуса в год в целом по району до 0,05 % (абс.) и более в отдельных случаях определяет ежегодное депонирование углерода пахотным слоем почвы в объеме 0,26-0,64 т/га. Вклад защитных насаждений агроландшафтов района оценивается в 0,07 т/га в год.
Таким образом, ландшафтные системы земледелия явились своего рода пусковым механизмом цепной реакции, приводящей к положительным результатам в природных и производственных процессах.
4 Взаимоотношения между компонентами энтомоценоза в антропогенно сформированных агроландшафтах
Основные объекты и плотность популяций вредных и полезных видов насекомых в системе ландшафтного земледелия. Ввзаимоотношения полезных и вредных насекомых рассматривались нами в целом в агроландшафте, на территории всего Красногвардейского полигона с анализом сообществ насекомых, как в лесополосах, так и в травостое культур.
Доминирующее положение в энтомоценозе вредных видов по численности особей занимали трипсы, относительное обилие которых достигало 93 % (рис. 1). Причем установлено увеличение доли объекта в энтомокомплексе. На это указывают показатели плотности трипсов в многолетней динамике. Если в 2007 г. численность вида составила 37,3 экз./м2, то в 2008 г. - уже 59,0, а в 2009 г. - 96,7 экз./м2 в целом по территории полигона. Очевидно, это предопределено чрезмерно возросшей долей зерновых колосовых в посевах. Эти объекты чаще других могут создавать необходимость дополнительного антропогенного вмешательства. Остальные виды вредных насекомых (злаковые мухи, тли, галлицы, цикадки, настоящие щитники и клопы-слепняки, пьявицы, пилильщики, долгоносики и другие) практически за время исследований не достигали экономически опасного уровня.
Из условно преобладающих видов злаковые тли имели наибольшее значение в заселенности фитоценозов полигона. Их доля от общей численности фитофагов достигала 8 % (2008 г.). В среднем за 2007-2009 гг. плотность тлей в целом по всей исследуемой территории составила 2,7 экз./м2. Что особенно важно, плотность популяции в зерновых ценозах составляла в максимуме - 10 экз./м2 - это низкий показатель для данного вида и он существенно ниже экономического порога вредоносности. Очевидно, на территории полигона сложились экологически не совсем благоприятные условия для тлей.
Практически во всех энтомологических сборах выявлялись злаковые мухи. Несмотря на то, что в отдельных учетах отмечалась плотность 14 экз. /м2, в целом же численность их была небольшой: в среднем за 3 года обследований на всей площади полигона - 1,7 экз. /м2, на полях злаковых культур - 3,5 экз./м2. Следует отметит, что плотность злаковых мух со временем снизилась с 3,3 экз./м2 в 2007 году до 0,9 экз./м2 в 2009 году. Экономический порог вредоносности (3-5 экз./м2) был превзойден злаковыми мухами лишь в 2007 году.
Рисунок 1 - Состав комплекса фитофагов на Красногвардейском полигоне
Для цикадок относительно высокая численность наблюдалась только в 2007 г. и составила 1,5 экз. /м2 при относительном обилии в комплексе фитофагов 3 %. По отдельным учетам была зафиксирована максимальная численность - 14 экз./м2. В целом же за три года для всей изучаемой территории их плотность составила - 0,7 экз./м2. Похожая ситуация складывалась и в отношении галлиц. Лишь в 2007 г. их доля среди комплекса вредных насекомых достигла 4 %, что соответствовало плотности 1,0 экз./м2 в среднем для всего участка, которая в последующие годы снизилась в 33-133 раза. Отдельные учеты фиксировали максимальную плотность равную 23 экз./м2. Моль зерновая имела небольшое увеличение численности в 2008 году, что составило всего 2 % от численности фитофагов - это соответствовало плотности 1,1 экз./м2. В 2007 и 2009 гг. плотность этого вида была ниже в 17-153 раза.
Третья группа малочисленных фитофагов (хлебный клопик, полосатая хлебная блошка, пилильщики, зеленый листовой долгоносик и вредная черепашка), плотность которых изменялась в пределах 0,2-0,3 экз./м2, практически, не имели никакого хозяйственного значения.
Таким образом, за годы исследований энтомокомплекса вредных видов территории полигона только трипсы проявили себя как наиболее многочисленные. Возможно, ощутимый вред могли нанести злаковые мухи в 2007 году. Для подавляющего большинства насекомых этой группы характерны такие плотности популяций, которые не позволяют отнести их к экономически значимым. Во многом это связано с контролем их численности в системе лесных полос со стороны природных врагов.
Среди энтомофагов самыми многочисленными были пауки - их относительное обилие составляло 49-55 % сообщества полезных видов (рис. 2) при их средней численности 3,8 экз./м2, в отдельных учетах фиксировали до 34 экз./м2. Они встречались во всех точках учета на полигоне. Второе место по значимости в комплексе энтомофагов занимали перепончатокрылые паразиты. Их доля в период исследований составляла от 30 до 36 %. Годовое изменение численности видов имела положительную тенденцию - от 1,4 до 2,9 экз./м2 и в среднем составила 2,3 экз./м2.
Рисунок 2 Ц Основой состав энтомофагов на Красногвардейском полигоне
Широко распространенными, играющими существенную роль в регулировании численности фитофагов, были также мягкотелки и божьи коровки, как наиболее активные и подвижные энтомофаги. Относительное обилие этих групп видов в разные годы достигало 6 %. На уровне 1-3 % варьировала доля среди полезных членистоногих таких хищников как мухи-журчалки и златоглазки. Реже, в единичных экземплярах встречались такие энтомофаги как хищные клопы-охотники набис и ориус, верблюдки, жужжалы, муха ктырь, полосатый трипс и стафилиниды. Однако их значение не следует недооценивать.
Соотношение популяций фитофагов и энтомофагов. Анализ распределения энтомофауны по элементам ландшафта выявил следующие особенности. В поле фитофагов в количественном отношении было больше, чем в лесной полосе в среднем в 7 раз, что вполне объяснимо пищевыми предпочтениями этой группы насекомых. Тогда как энтомофагов, наоборот, в лесной полосе было больше, чем в межполосном пространстве. Однако, разница в данном случае - 1,7 раз - была не столь контрастной, как в отношении фитофагов.
Следует отметить, что наблюдается пространственная дифференциация энтомокомплекса не только между лесными полосами и межполосным пространством, но и среди компонентов рассматриваемых фитоценозов. Например, заселенность фитофагами и энтомофагами опушек лесных полос значительно - на 31-48 % выше, чем их внутренней части. Очевидно, для фитофагов это связано с наличием большей массы травостоя (3,92 т/га) на опушках по сравнению с внутренней частью (1,64 т/га) лесных полос. Второй немаловажный фактор влияния на заселенность опушек фитофагами определяется сельскохозяйственными культурами на полях, прилегающих к лесным полосам.
Что касается агроценозов, то здесь ситуация не столь однозначна. Если рассматривать всю совокупность фитофагов, то их плотность в центре полей выше, чем в 15-метровых краевых зонах в среднем на 29-35 %. Такое распределение вредных насекомых напрямую связано с плотностью самых массовых вредителей в изучаемой экосистеме - трипсов. Другие фитофаги такие, как тли, цикадки, хлебный клопик, в отдельные годы злаковые мухи и пилильщики, предпочитают селиться в приопушечной зоне полей. В отношении остальных насекомых вследствие их малочисленности определенных закономерностей в распространении установить не удалось. Плотность энтомофагов в среднем в центре межполосных пространств была ниже, чем в прилегающих к лесным полосам зонах на 57-223 %.
Как показывают наши исследования, на распространение энтомофауны существенное значение оказывает экспозиция склона. Причем и для фитофагов, и для энтомофагов направление влияния совпадает, то есть численность этих групп насекомых на южном склоне превосходит таковую на северном. Для фитофагов эта разница в лесных полосах составляет 65 %, в агроценозах - 24 %. Энтомофагов в лесных полосах южного склона по сравнению с северным больше на 95 %, в межполосном пространстве - на 126 %.
Обращает на себя внимание ситуация складывающаяся с заселением энтомофагов приопушечных зон агроценозов южного и северного склонов - она зеркальна, т.е. на южном склоне энтомофаги предпочитают краевую зону с северной стороны лесной полосы, а на северном склоне - наоборот. Коэффициент корреляции (r) между численностью вредных и полезных насекомых на этих частях полей равен 0,99. Высокое его значение свидетельствует о тесной связи в трофической цепи хищник - жертва.
Результаты трехлетних исследований позволяют также утверждать, что энтомоценозы агроландшафтов - это довольно мобильные сообщества и являются трансполевыми комплексами. Об этом свидетельствует высокие значения коэффициента корреляции r = 0,98-0,99 между вредными и полезными видами насекомых как в лесных полосах, так и на межполосном пространстве. Но если размещение фитофагов на полях в большинстве случаев зависело от вида возделываемой культуры, то энтомофаги распределялись по посевам культур равномернее фитофагов. Это может свидетельствовать о том, что пространство полигона для полезных видов является единым.
Большинство паразитов и хищников, выявленных нами в результате энтомологических сборов - многоядны. По этой причине, а также вследствие различного отношения насекомых к агроэкологическим условиям оценивался суммарный эффект всех взаимодействующих видов.
Обращает на себя внимание то, что соотношение фитофаг : энтомофаг намного, в среднем в 12 раз, шире в межполосном пространстве, чем в лесополосе (табл. 8). Так, в лесной полосе это соотношение 2,7 : 1, а на поле - 32,2 : 1. Эта тенденция верна как для южного склона (в 12 раз), так и для северного (в 18 раз). Причем сравнение данных по склонам разных экспозиций показывает, что это соотношение для лесополос на южном склоне в 1,2 раза меньше, чем на северном. Такие территориальные отличия наблюдаются и для агроценозов культур, но уже с разницей в 1,8 раз. Это позволяет сделать вывод, что на склонах южной экспозиции складываются более благоприятные условия для естественного регулирования численности вредных организмов.
Таблица 8 - Соотношение фитофагов и энтомофагов в зависимости от структурных элементов агроландшафта (в среднем за 2007-2009 гг.)
Элементы агроландшафта | Южный склон | Северный склон | Водосбор | |
есные полосы | 1. южная опушка | 3,1 | 2,9 | 2,8 |
2. внутри | 2,8 | 2,8 | 2,8 | |
3. северная опушка | 2,2 | 3,7 | 2,5 | |
Среднее | 2,7 | 3,2 | 2,7 | |
Агро-ценозы | 1. 15 м от южной границы поля | 21,7 | 94,1 | 21,2 |
2. центр поля | 57,4 | 110,4 | 61,7 | |
3.15 м от северн. границы поля | 28,8 | 37,1 | 29,1 | |
Среднее | 31,8 | 57,0 | 32,2 | |
Анализ соотношения вредных и полезных видов по разным частям поля показывает, что оно больше в центре поля, чем в шлейфовых зонах в среднем в 2,1-2,9 раз. Причем напряженность отношений в энтомокомплексе центральной части агроценозов южного склона выше, чем северного. Прессинг со стороны энтомофагов в центре полей на склоне северной экспозиции ослабевает в 1,9 раз.
Оценивая соотношение фитофагов и энтомофагов в приопушечных зоннах полей южного склона и вблизи южной опушки лесных полос на северном склоне, можно заключить, что уровень эффективности энтомофагов в них донвольно высок. Очевидно, что около лесных полос создаются лучшие условия для естественного контроля численности популяций вредителей. Это может служить основой для корректировки химических обработок. Для некоторых виндов фитофагов даже при численности вредителей близкой к традиционно иснпользуемым экономическим порогам вредоносности может быть нецелесообнразным краевое опрыскивание посевов. То есть ландшафтные системы земленделия при всех своих положительных эффектах могут обеспечивать еще и опнределенное повышение экологической безопасности при проведении защитных мероприятий на основе использования химических средств защиты растений.
Полученная количественная оценка взаимоотношений в энтомокомплексе обследованной территории является прямым следствием влияния активности трипсов - самых мелких, но многочисленных среди фитофагов - для которых существует необходимость применения дополнительных защитных мероприянтий. Максимальное соотношение между вредными (без учета трипсов) и полезнными насекомыми составляет в среднем - 4,8:1. Это свидетельствует в пользу того, что на территории полигона между вредными видами, кроме трипсов, и их естественными врагами сложились равновесные взаимоотношения.
5 ВИДОВОЕ РАЗНООБРАЗИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ В ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМАХ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
До сих пор не существует единого мнения, в какой степени видовое разнонобразие определяет устойчивость экосистемы. Однако большинство исследонвателей показывают положительную связь между разнообразием сообществ и стабильностью их экологических функций. При ведении интенсивного сельсконхозяйственного производства, при котором выращивается ограниченное колинчество сельскохозяйственных культур, имеющих коммерческую ценность, мы стоим перед необходимостью решения острой проблемы сохранения агроландншафтов в целом и сохранения биоразнообразия в частности.
Видовое разнообразие растительности антропогенно сформированных агнроландшафтов. Для изучения влияния ЛСЗ на биоразнообразие растительности преобразованных территорий был выбран модельный комплекс - Красногварндейский стационар, включающий практически все элементы экологического каркаса ландшафтных систем: разновозрастные лесные полосы (1947 г. и 1983-1985 гг. закладки) и межполосное пространство, занятое полями севооборотов, а также участки овражно-балочных комплексов и сплошного облесения, явнляющихся основным резерватом видов, которые потенциально могут внендряться на участках с интенсивным ведением сельскохозяйственного производнства (поля, лесополосы, участки залужения и др.).
До начала освоения ЛСЗ видовое разнообразие растительности стационара соответствовало уровню видового разнообразия пашни с прилегающей к ней территорией пастбищных угодий с ограниченным набором сельскохозяйственных культур и сопутствующих им видов травянистой растительности. Посадка контурных лесополос, мероприятия по сплошному облесению участков, наиболее опасных в эрозионном отношении, привели к значительному изменению видового разнообразия растительности стационара. Отмечена ее дифференциация в зависимости от ландшафтных условий и сформированных сообществ.
В ходе исследований флористического разнообразия было выявлено 264 вида из 173 родов и 59 семейств. Сравнительный анализ изучаемых сообществ показал, что ведущие места в ранжировке по количеству видов занимают семейства Fabaceae (30), Asteraceae (29), Poaceae (24), Lamiaceae (18), Rosaceae (14), Brassicaceae (13), Apiaceae (13), Caryophyllaceae (11). На их долю приходится 57,3 % от общего числа видов. Остальные семейства имеют небольшое число видов, а 25 из них представлены одним видом. В целом набор ведущих семейств, особенно первых десяти, совпадает, в основном, с таковым в Центральном Черноземье (Камышев, 1978). Черты своеобразия систематической структуры исследуемой флоры проявляются в заметно более высоком положении в спектре семейства Fabaceae и более низком семейства Brassicaceae.
Структура флоры и типы растительности агроландшафта. Одним из важнейших показателей растительного покрова является состав и соотношение разных жизненных форм растений в фитоценозах. Самой многочисленной из жизненных форм стационара является травянистая флора (235 вида), включающая одно-двулетники - 28 % от общего числа видов и многолетники (61 %). Травянистая растительность относится к 46 семействам однодольных и двудольных растений. Наиболее многочисленными по видовому составу семействами у однодольных оказались мятликовые (24 вида), у двудольных - бобовые (30) и астровые (29). Доля древесной и кустарниковой растительности составляет 6 и 5 %, соответственно.
Специфику растительного покрова определяют 9 основных фитоценотических групп, которые представлены типично степными видами - их 57, лугово-степными - 45 видов, лесными - 40, сорно-сегетальными и сорно-рудеральными видами - 69, луговыми - 25, опушечно-лесными - 23, адвинтивными - 4 вида и 1 вид следует отнести к кальцефильной группе. На долю сорных растений приходится 26,1 %. Сравнительно большое число видов сорных растений является показателем существенной антропогенной трансформации ландшафта.
При анализе видового состава сообществ с точки зрения отношения растений к влаге выделены две основные группы - мезофиты и ксерофиты, а также промежуточные между ними категории. Доля участия мезофитов (включая ксеромезофиты) достаточно велика - 67 %. Очевидно это является следствием влияния относительно влажного мезоклимата, сформированного лесной формацией данной территории.
есополосы и примыкающие к ним агроценозы являются единым биоценотическим комплексом, где существует определенная система пространственно-временных отношений между флорой, фауной и окружающей их средой. Немаловажное значение для стабилизации фитосанитарного состояния агроценозов имеет наличие энтомофильных растений. Среди изучаемой флоры энтомофильные растения преобладают - 218 видов, или 82,6 % от общей численности видов.
Ядовитые растения составляют около 5,3 % от общего видового состава. Некоторые из них являются лекарственными. В целом лекарственных растений насчитывается 165 видов - это более 60 % всего видового состава.
На исследуемой территории особое внимание уделялось выявлению во флористическом составе редких, исчезающих и эндемичных видов флоры. Из установленных нами видов растений на Красногвардейском полигоне одинадцать входят в Красную книгу Белгородской области: тюльпан Биберштейна, осока низкая, любка двулистная, дремлик морозниковый, первоцвет весенний, лен желтый, лен украинский, лен многолетний, триния многостебельная, синюха голубая, синяк русский или Румянка. А также четыре вида кандидата на включение в Красную книгу Белгородской области: лук медвежий, или черемша, шиповник Юндзилла, ракитник австрийский и колокольчик персиколистный.
В общее достаточно высокое разнообразие изучаемого стационара вносят вклад сообщества, формирующие различные элементы агроландшафта (пашня, естественные кормовые угодья, залежь, защитные лесные насаждения, лесные массивы). Однако участие этих растительных сообществ неравнозначно.
Наибольшее видовое разнообразие отмечено в овражно-балочном комплексе (182 вида), прилегающем вплотную к участку байрачного леса, и в лесной полосе закладки 1947 года (133 вида). Остальные компоненты данного агроландшафта имеют значительно меньшее видовое богатство и располагаются в следующем порядке по мере его убывания: залежь (105 видов), молодые лесные полосы (90) и поля севооборотов (83 вида).
Вследствие отмечаемого сходства растительных сообществ молодых лесных полос (особенно их доминантных видов), очевидно вызванного их сходным возрастом (1983-1985 гг. закладки), было принято решение учитывать их под одним названием молодые лесные полосы. Поля севооборотов, где происходит перемещение комплексов организмов вслед за движением по территории соответствующей сельскохозяйственной культуры, мы рассматриваем, как единое сообщество и их флористические списки объединяем в один.
Особый интерес для агроэкосистем представляет анализ процессов, происходящих на участках с наибольшей динамикой почвенно-растительной системы.
По соотношению эколого-ценотических групп видов в составе растительного покрова возможно получение одной из оценок структурного разнообразия растительности (рис. 3).
В старовозрастной лесной полосе, также как и в молодых лесных насаждениях отмечается значительное превосходство лесной и опушечно-лесной флоры по видовому богатству и по степени ее участия в растительных сообществах по сравнению с фитоценозами поля и залежи. Если в лесных полосах доля этой фитоценотической группы составляет более 32 %, то для поля и залежи она равна 6 и 11 %, соответственно. Следует отметить, однако, что по количеству лесных видов растительности 63-летняя лесополоса в 2 раза превосходит молодые лесополосы.
Примечание - обозначение эколого-ценотических групп:
Рисунок 3 - Эколого-ценотические спектры видового богатства в сообществах
Красногвардейского полигона, %
Обращает на себя внимание и предсказуемое отличие этих типов фитоценозов по наличию сорного компонента, который преобладает в растительных сообществах поля (54 %) и залежи (41 %). Здесь доля сегетальной и рудеральной флоры в 1,5-2,0 раза выше, чем в лесополосах.
Степная эколого-ценотическая группа, включающая собственно степную, лугово-степную и луговую формации, довольно широко представлена во всех компонентах Красногвардейского полигона. Это связано с тем, что виды этой группы имеют широкий экологический оптимум обитания. Наименьшая ее доля в молодых насаждениях (33 %) и максимальная во флоре залежи (48 %). Однако в 63-летней лесной полосе большая часть этой группы приходится на луговые и лугово-степные виды, тогда как на залежи преобладают степные виды.
На рисунке 4 показано распределение видов по экологическим группам в различных сообществах.
А Б
В Г
Рисунок 4 - Распределение видового богатства растительных сообществ Красногвардейского стационара по экологическим группам: А - старовозрастная лесополоса, Б - молодые лесополосы, В - поле, Г - залежь.
Определяющим фактором было влияние лесополос. В системе защитных насаждений увеличивается влажность прилегающих территорий (полей) и это отражается на экологической структуре флоры. Наибольшей мезофитностью обладала растительность старовозрастной лесополосы и молодых защитных насаждений. Под дубовой лесополосой доля мезофитных видов составляет две трети от общего их количества. В молодых лесополосах она была на 11 % меньше, хотя тоже значительна. Совокупное участие мезофитов и ксеромезофитов в этих двух флорокомплексах было примерно одинаковым и составляло 74-78 %. Наибольшая доля ксерофитов отмечалась на поле и залежных участках - 36 %. Однако и в межполосном пространстве мезофиты (40 %) совместно с ксеромезофитами (24 %), занимали большую долю в общем видовом разнообразии поля и залежи.
Таким образом, на данной территории отчетливо отразилось влияние лесной формации на формировании экологической структуры всей растительности, выразившееся в преобладании мезофитных, более влаголюбивых видов.
Изучение жизненных форм, их динамики исключительно важно для познания закономерностей приспособления популяций и организмов к тем или иным условиям среды. Распределение растений по жизненным формам может служить показателем направленности сукцессионных процессов в каждом сообществе и в пределах всего изучаемого полигона (рис. 5).
А
Б
Рисунок 5 - Жизненные формы растений Красногвардейского полигона.
А - общее число видов по жизненным формам и сообществам.
Б - то же в процентах.
Анализ жизненных форм показал, что для всех типов ценозов характерно преобладание травянистой растительности - от 83 % в молодых лесных полосах до 100 % на поле. По видовому богатству она максимальная в 63-летней лесной полосе (117 видов). Из травянистой флоры самыми многовидовыми являются многолетники. Это типично для всех компонентов данного комплекса. Однако для растительных сообществ поля и залежи существенная роль принадлежит малолетникам. Доля одно- и двулетников на поле составляет 50 %, тогда как в старовозрастной лесной полосе только 15 %. Молодые лесополосы и залежь по участию малолетников занимают промежуточное положение - 31 и 36 %, соответственно. Наибольшим разнообразием древесной растительности, определяемым как видовым сортиментом высаженных пород, так и внедренных видов, естественно обладают защитные лесные насаждения.
В целом различия между изучаемыми компонентами Красногвардейского полигона довольно значительны, о чем свидетельствует коэффициент Жаккара, изменяющийся в пределах от 0,20 до 0,35. Это проявляется за счет расширения видового обилия, особенно в 63-летней лесополосе, увеличения лесных и опушечно-лесных видов в защитных насаждениях, а также сокращения в них видов сорной растительности. Снижение доли однолетних и двулетних растений в лесополосах существенно, особенно по сравнению с полем.
Трансформация травянистой флоры под влиянием древесных пород. До сих пор не существует четкого представления о количественных характеристиках биоценотических связей между компонентами агроландшафта, протекающих в нем процессов и явлений, их взаимовлияния и взаимодействия, определяющего, в том числе фитосанитарное состояние агроэкосистемы в целом.
С целью прогнозирования влияния лесных полос на засоренность прилегающих полей севооборотов, необходимо учитывать происходящие во времени процессы трансформации растительности, особенно наиболее динамичной травянистой. Растительный покров Красногвардейского полигона многообразен. Травостой различных составляющих его ценоэлементов отличается сложной неоднородной морфологической структурой. Фитоценотическая роль отдельных видов неравноценна.
Растительность поля представляет собой многокомпонентное сообщество, в которое помимо культурного растения в зависимости от его вида и технологии возделывания входят виды естественной растительности. Наши исследования произрастающих на полях севооборотов видов показали, что больше половины из них - это сорная флора. Малолетние растения обильно представлены именно в этом флорокомплексе - 50 % видового состава. Фитоценозы поля при исключении культурного компонента (это хорошо видно на плохо обрабатываемом поле пара) характеризуются случайным сочетанием растений, слабым их взаимовлиянием, отсутствием сомкнутого растительного покрова и хорошо подходят под описание, данное А.Г. Вороновым (1973), группировки начальной стадии восстановительной сукцессии. Здесь имеют преимущество так называемые эксплеренты, способные быстро захватывать освобождающуюся территорию.
Наши исследования показали, что в травянистом сообществе 7-8-летних контурных лесных полос в ЗАО Должанское Вейделевского района растительный покров в надземной части не сомкнут (проективное покрытие 75-80 %), однако растения располагаются значительно теснее - обычен групповой характер распределения растений: вокруг особи, давшей семена, развивается ее потомство. Такой фитоценоз характерен для бурьянистой стадии залежи.
Накопленный в прежние годы в пахотном слое банк семян позволяет сохранить представительство сегетальных и рудеральных видов на залежном участке Красногвардейского полигона. Тем не менее, характерным для растительного покрова залежи является сокращение доли сорной флоры до 41%, а доли однолетних и двулетних видов до 36 % по сравнению с полями севооборота. Травостой густой и высокий. Проективное покрытие - 100 %. Здесь наблюдается более сложная растительная группировка. Наряду со злаково-бобово-разнотравными сообществами нами выделяются разнотравно-злаковые растительные сообщества, в которых фон составляют пырей ползучий и мятлик луговой. Очевидно, это связано с бльшим возрастом залежи - 12 лет.
В 25-27-летних контурных лесных полосах Красногвардейского полигона наблюдаются характерные признаки (все пространство лесополос занято разнотравно-пырейными, чисто пырейными и мятликовыми ассоциациями) для стадии длиннокорневищных и рыхлодерновинных злаков восстановительной сукцессии. Доминирующая роль в составе растительных сообществ остается на протяжении довольно длительного периода за двумя злаками - мятлик (доминант) и пырей (содоминант). Сходные сообщества мы отмечали при обследовании в соседних районах (Алексеевском, Валуйском, Вейделевском) лесных полос и другого породного состава (например, ясень, вяз), но того же или близкого возраста.
Особенностью 63-летней лесной полосы является большое разнообразие травянистых сообществ. Встречаются сообщества характерные как для ранних этапов сукцессии (пырейно-разнотравные, разнотравно-злаковые, пырейно-мятликовые), так и характерные для лесных климаксовых стадий. На видовой состав старовозрастной лесной полосы, несомненно, оказал влияние прилегающий к ней дубовый лес. Однако видовое разнообразие полосы несравнимо богаче, чем видовое богатство леса.
Кроме того, наши исследования показали, что в старовозрастных лесных полосах, особенно в тех, которые имеют значительную ширину и, самое главное, высокую степень сомкнутости крон, очень часто реализуется другой сценарий развития травяного покрова. В многорядных с сомкнутым пологом полосах различного породного состава травянистая флора отсутствует вообще или произрастает разрежено, единичными экземплярами.
Метод трансформации пространственных рядов во временные позволил рассматривать растительные сообщества Красногвардейского полигона (поля севооборотов, участки залежи, 25-27-летние лесные насаждения и 63-летняя дубовая лесополоса) как стадии единого динамического процесса - восстановительной сукцессии.
Именно агроценозы с механической обработкой почвы, которая удерживает их на первой стадии сукцессии, являются источником возобновления сорной флоры в агроландшафтах. Тогда как в лесных полосах через определенный период времени травяная флора проходит сукцессионное развитие и достигает климаксовой стадии, растительные сообщества которой не угрожают ухудшением фитосанитарного состояния агроценоза. Поскольку виды, входящие в эти сообщества характеризуются теневыносливостью, медленным ростом, низкой плодовитостью и не способны выживать в условиях поля. Это, очевидно, прогнозируемая перспектива развития флористического состава экологического каркаса ландшафтных систем земледелия. Контроль за численностью сорняков во многом зависит от культуры земледелия, а не от прилегающих лесных насаждений.
6 ВЛИЯНИЕ ЛАНДШАФТНЫХ СИСТЕМ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ
Основным критерием устойчивого развития является качество среды обитания, то есть такое ее состояние, которое обеспечивает здоровье человека и других видов живых существ.
Повышение стабильности развития растений березы повислой (Betula pendula Roth.) как показателя улучшения качества среды при освоении ландшафтных систем земледелия. Статистически существенные отличия значений показателей флуктуирующей ассиметрии (ФА) листьев растений березы между Красногвардейским и двумя соседними юго-восточными районами отмечаются и в относительно благоприятном 2008 г., и в крайне неблагоприятные по погодным условиям (жара, засуха) 2009-2010 годы, что свидетельствует о преимуществах ландшафтных систем земледелия в обеспечении экологической устойчивости агроэкосистем (табл. 9).
В целом за три года исследований 2008-2010 гг. интегральный показатель ФА в Красногвардейском районе был достоверно ниже, чем в соседних Валуйском и Вейделевском районах. Причем в Красногвардейском районе он характеризовал состояние здоровья среды как незначительные отклонения от нормы, тогда как в Валуйском и Вейделевском районах - как средний уровень отклонений от нормы.
Таблица 9 - Интегральный показатель флуктуирующей асимметрии листев растений березы повислой в Валуйском, Вейделевском и Красногвардейском районах
Район | Год наблюдений | В среднем за 2008-2010 гг. | ||
2008 | 2009 | 2010 | ||
Красногвардейский | 0,030 | 0,050 | 0,048 | 0,043 |
Валуйский | 0,034 | 0,055 | 0,053 | 0,048 |
Вейделевский | 0,037 | 0,054 | 0,055 | 0,049 |
НСР05 | 0,004 | 0,004 | 0,004 | 0,003 |
Снижение заболеваний органов дыхания населения территорий, преобразованных на ландшафтной основе. Предшествующими исследованиями было установлено, что влияние промышленности на заболеваемость органов дыхания в сравниваемых нами так называемых сельских районах (Валуйском, Вейделевском и Красногвардейском) не имеет решающего значения (Яницкий, 2009). Кроме того, Красногвардейский район по условиям загрязнения автотранспортом атмосферного воздуха вредными веществами не имеет никаких преимуществ перед соседними районами. Опасность отрицательного воздействия сельскохозяйственного производства на загрязнение воздуха в Белгородской области велико вследствие высокой степени распаханности территории и интенсивного развития эрозионных процессов. Характерной особенностью ландшафта области являются меловые обнажения в виде меловых гор, склонов, бугров, плешин, что повышает такую опасность.
Поскольку в системе защитных лесных насаждений, своего рода аэродинамических барьеров, меняется ветровой режим, снижается риск возникновения и развития дефляционных процессов и, как следствие, снижается содержание в воздухе нежелательных для человека пылевых взвесей вредных веществ, то это должно положительно сказаться на здоровье людей и повлечь снижение заболеваемости как минимум по классу болезней органов дыхания.
Все установленные отличия по уровню общей и первичной заболеваемости органов дыхания различных возрастных групп населения трех изучаемых районов статистически значимы. Наименьшие значения этих показателей зарегистрированы среди населения Красногвардейского района. Причем разница в общей заболеваемости всего населения по сравнению с Валуйским районом составила в 1,5 раза и с Вейделевским - в 1,7 раз. Снижение по впервые зарегистрированной заболеваемости еще более значительны - с Валуйским в 1,7 раз, с Вейделевским в 2,0 раза (рис. 6). В отдельных возрастных группах разница еще больше - до 4 раз (рис. 7).
А
Б
Рисунок 6 Ц Общая (А) и первичная (Б) заболеваемость всего населения и их тренды в Валуйском, Вейделевском и Красногвардейском районах
А
Б
В
Рисунок 7 - Общая и первичная заболеваемость населения различных
возрастных групп: А - 18 лет и старше, Б - 15-17 лет, В - 0-14 лет
в среднем за 2000-2008 гг.
Показатели первичной заболеваемости населения, в большей степени отражающие влияние окружающей среды на здоровье, подчеркивают ее большую экологическую безопасность в Красногвардейском районе, где ее доля в общей заболеваемости среди всех групп населения ниже на 3-30% по сравнению с соседними районами.
инии трендов динамики заболеваемости (рис. 6) свидетельствуют, что и в Валуйском и в Вейделевском районах наблюдается тенденция ее увеличения, хотя и проявляющаяся в разной степени, тогда как в Красногвардейском районе можно констатировать стабилизацию общей заболеваемости на уровне 194 заболеваний на 1000 населения, а по первичной заболеваемости четко выражена отрицательно направленная тенденция.
Определяющим фактором, как показал корреляционный анализ, в снижении уровня заболеваемости респираторной системы является экологический каркас ландшафтных систем земледелия - система защитных лесных насаждений. Изменчивость изучаемого показателя до 85-100 % зависит от степени облесенности территории.
7 ЭКОЛОГО-экономическая эффективность ландшафтных систем земледелия
Оценка экономической эффективности ландшафтных систем земледелия складывается из стоимости работ (12,8 тыс. руб./га) по восстановлению плодородия (через его интегральный показатель - содержание гумуса), утрата которого наблюдается в традиционных системах земледелия, стоимости новообразованного гумуса (9,1 тыс. руб./га) и дополнительной продукции растениеводства (3,6 тыс. руб./га).
В условиях Красногвардейского района Белгородской области ежегодный экономический эффект освоения ландшафтных систем земледелия составляет 25,5 тыс. руб. /га. Исходя из этого срок окупаемости наиболее затратных работ по освоению ЛСЗ - создание защитных лесных насаждений - составляет 1,0-2,8 лет, а для всего комплекса противоэрозионных мероприятий - 4 года. Положительный эффект достигается уже в первые 5 лет.
Организация территории на ландшафтной основе повышает адаптивность возделывания сельскохозяйственных культур, а, следовательно, исключает потери урожайности при их неоптимальном размещении. При этом, как показал сравнительный анализ состояния системы севооборотов до и после освоения ландшафтных систем земледелия, происходит почти 2-кратное уменьшение количества полей с одновременным увеличением среднего размера поля с 52 га до 100 га, доводя его до близкой к оптимальной величине.
Кроме того, длина гона при контурной организации территории равна или больше по сравнению с традиционной прямолинейной организацией (в среднем в 1,5 раза). Это приводит к снижению затрат времени и топлива на работу сельскохозяйственной техники в неэффективном режиме (на поворотах) и значительной экономии в целом по хозяйству энергозатрат, амортизационных и эксплуатационных расходов, затрат на оплату труда.
Решение важнейшей экологической проблемы - защиты земель от деградации и восстановления плодородия почв - при освоении ландшафтных систем земледелия способствует решению других не менее значимых для биосферы проблем - сохранения видового разнообразия и оптимизации биоценотических связей, следствием чего в том числе является создание сбалансированной фитосанитарной обстановки. Кроме того, преобразование на ландшафтной основе территории приводит к повышению ее биологической емкости и биоэнергетического потенциала, что в свою очередь интенсифицирует круговорот веществ, повышая эффективность использования ФАР, органического вещества почвы, совокупной антропогенной энергии, денежных и трудовых затрат. Увеличение ассимиляционного потенциала агроэкосистемы влечет повышение здоровья среды обитания и, как следствие, здоровья населения. Улучшение экономических показателей, а также состояния окружающей среды и человека, которые являются критериями качества жизни людей, однозначно свидетельствует о значимости ландшафтных систем земледелия в его повышении.
ВЫВОДЫ
1. Ландшафтные системы земледелия являются фактором положительного антропогенного влияния на плодородие почв, продуктивность агроценозов, видовое разнообразие, биологическую емкость и энергопотенциал агроэкосистем.
2. Ландшафтные системы земледелия способствуют не только прекращению интенсивного развития эрозионных процессов, но и восстановлению плодородия почв. Установлены средние темпы увеличения содержания гумуса - 0,02-0,05 % (абс.) в год, а в отдельных случаях эта величина еще более значительна - до 0,1 % (абс.) в год.
3. На фоне оптимизации режима органического вещества установлено улучшение агрохимических показателей плодородия почв. Щелочная или близкая к ней реакция эродированных карбонатных почв меняется на нейтральную. Динамика фосфорного и калийного режимов почв проявляет положительную тенденцию. В условиях Красногвардейского полигона - за 24 года содержание Р2О5 в пахотном слое увеличилось на 87,7 мг/кг, что способствовало переходу почвы на два класса выше по обеспеченности подвижным фосфором; содержание К2О - на 33,1 мг/кг, что обеспечило перевод почвы по его содержанию на качественную градацию выше. Аналогичные результаты получены в целом по Красногвардейскому району.
4. Ландшафтные системы земледелия повышают продуктивность сельскохозяйственных культур за счет создания лучших для их роста и развития агроэкологических условий и адаптивного их размещения. Ежегодная разница в урожайности по зерновым культурам в среднем за 25 лет между Красногвардейским районом с полным освоением ландшафтных систем земледелия и двумя соседними районами, где ландшафтные системы земледелия осваивались фрагментарно, лишь в отдельных хозяйствах, составила 0,2-0,4 т/га, в отдельные периоды она достигала 0,6 т/га. В целом ежегодный выход сухого вещества основной продукции выше на 0,56 т/га или на 24,8 %.
5. Усиление процессов аккумуляции и интенсификации обмена веществ при освоении ландшафтных систем земледелия повышает эффективность производства растениеводческой продукции. Коэффициенты использования ФАР, органического вещества почвы и совокупной антропогенной энергии возрастают на 43,2 %, 34,5 и 33,3 %, соответственно. Производительность агроэкосистемы на единицу денежных затрат увеличивается на 31,7 %, а на единицу трудовых затрат - на 14,0 %.
6. Повышение в 2,2 раза продукционного потенциала агроландшафтов в ландшафтных системах земледелия складывается за счет возросшего выхода органической массы агроценозов, а также фитомассы древесной и травянистой растительности защитных лесных насаждений. Это способствует увеличению обменной биологической емкости агроэкосистемы на 32 %.
7. Повышение ассимиляционного потенциала преобразованных на ландшафтной основе агроэкосистем позволяет рассматривать их, в отличие от традиционных, не как источник СО2 в атмосфере, а в качестве резервуара депонированного углерода, емкость которого может достигать 0,71 т/га в год, что ненамного уступает наиболее эффективным лесным системам (1 т /га в год).
8. Ландшафтные системы земледелия приводят к большей стабильности энтомофаунистических сообществ и, в результате, обеспечению сбалансированного фитосанитарного состояния агроэкосистем. За период исследований экономически опасного уровня достигали только трипсы, относительное обилие которых составило в среднем 79-93 %. Между всеми остальными компонентами энтомокомплекса сложились равновесные взаимоотношения. Максимальное соотношение между вредными (без учета трипсов) и полезными насекомыми составляет в среднем - 4,8:1, что позволяет сдерживать численность вредителей на экономически безопасном уровне.
9. В условиях сложного рельефа наблюдается пространственная дифференциация энтомоценоза. Суммарная плотность фитофагов в центре полей выше, чем в 15-метровых приопушечных зонах на 29-35 %. Энтомофаги, наоборот, предпочитали селиться на участках, прилегающих к лесным полосам (больше на 57-123 %). В результате, соотношение между вредными и полезными видами в краевых зонах было ниже, чем в центре межполосного пространства в среднем в 2,1-2,9 раз. Причем напряженность отношений в энтомокомплексе центральных частей агроценозов южного склона выше, чем северного в 1,9 раз.
10. В результате инвентаризации флоры фитоценозов преобразованной агроэкосистемы Красногвардейского стационара выявлено 264 вида из 173 родов и 59 семейств. Важнейшим фактором, влияющим на расширение видового разнообразия модельной агроэкосистемы Красногвардейского стационара, является система лесополос и участков сплошного облесения. Лесные насаждения повышают общую влагообеспеченность (это подтверждено значительной долей мезофитных видов - 67 %), что позволяет произрастать в агроландшафте большому разнообразию видов растений, включая редкие. Из установленных нами видов растений пятнадцать входят в Красную книгу Белгородской области.
11. Растительные сообщества компонентов изучаемой агроэкосистемы по своему вкладу в видовое разнообразие имеют значительные различия (коэффициент Жаккара изменяется от 0,20 до 0,35). Это проявляется за счет расширения видового обилия, особенно в старовозрастной лесной полосе (на 21-38 %), увеличения доли лесных и опушечно-лесных видов в защитных насаждениях (до 32 %) по сравнению с полем и залежью (6 и 11 %, соответственно), а также сокращения в лесных полосах сорной растительности (в 1,5-2 раза) и доли малолетников до 15-31 % в сравнении с 50 % в поле. Трансформация травянистой флоры в защитных лесных насаждениях в результате сукцессионного развития приводит к формированию растительных сообществ, которые не угрожают увеличением засоренности полей.
12. Экономическая оценка эффективности ландшафтных систем земледелия показала, что стоимость предотвращенного ущерба плодородию почвы, прироста содержания гумуса в почвах и продуктивности сельскохозяйственных угодий соответствует величине, равной 25,5 тысяч руб. /га в год. Срок окупаемости создания защитных лесных насаждений - наиболее затратной статьи расходов по освоению ландшафтных систем земледелия - 1,0-2,8 года, а для всего комплекса противоэрозионных мероприятий - 4 года.
13. Преобразование территории землепользования на ландшафтной основе с контурной организацией территории и адаптивным размещением культур привело к снижению количества полей по сравнению с традиционной организацией территории почти в 2 раза, одновременно, во столько же раз увеличив их средний размер - до 100 га, доводя его до близкой к оптимальной величине.
При контурной организации территории создается почвозащитная конфигурация участка для работы агрегатов, приводящая к увеличению длины гона, и в результате более производительного использования сельскохозяйственной техники за счет существенного сокращения времени работы агрегата в неэффективном режиме снижаются энергозатраты, сокращается время работы агрегатов на выполнение технологических операций, снижаются амортизационные и эксплуатационные расходы, уменьшаются затраты хозяйства на оплату труда.
14. В ландшафтных системах земледелия происходит улучшение состояния среды обитания в целом, о чем свидетельствуют исследования по изучению стабильности развития растений березы повислой (Betula pendula Roth.). В преобразованных агроландшафтах Красногвардейского района показатель флуктуирующей ассиметрии листьев характеризует состояние его среды как незначительные отклонения от нормы и равен 0,043 - это существенно ниже, чем в соседних Валуйском (0,048) и Вейделевском (0,049) районах, где качество среды оценивается классом хуже, как средний уровень отклонений от нормы.
15. Состояние среды во многом определяет благополучие и здоровье человека. Данный эффект подтвержден не только существенным снижением среднего значения заболеваемости органов дыхания населения района с освоенной ЛСЗ - в 1,5-2 раза (а отдельных возрастных групп еще больше), но и положительной тенденцией ее динамики в последние годы. Определяющим фактором, как показал корреляционный анализ, в снижении уровня заболеваемости респираторной системы является экологический каркас ландшафтных систем земледелия - система защитных лесных насаждений.
ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ
1. Рекомендуется проектирование и освоение ландшафтных систем земледелия в сельхозпредприятиях Центрального Черноземья для повышения устойчивости функционирования агроландшафтов, повышения плодородия почв, снижения экологической напряженности, увеличения биологической емкости и флористического разнообразия территорий, снижения заболеваемости органов дыхания населения.
2. Для обеспечения в условиях Центрального Черноземья устойчивого ведения сельскохозяйственного производства целесообразны ландшафтные системы земледелия, включающие весь комплекс противоэрозионных мероприятий (противоэрозионная организация территории, агротехнические почвозащитные мероприятия, агролесомелиорация, простейшие гидротехнические сооружения и лугомелиорация) с учетом агроэкологических условий земель.
3. При проведении фитосанитарного мониторинга для совершенствования тактики управления численности вредителей целесообразно использовать установленные в работе особенности распределения насекомых в системе лесополос и межполосных пространствах в сложных рельефных условиях. Необходимо учитывать, что на склонах южной экспозиции складываются более благоприятные условия для естественного регулирования численности вредных организмов. Для некоторых видов фитофагов даже при численности вредителей близкой к экономическим порогам вредоносности может быть нецелесообразным краевое опрыскивание посевов.
СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК:
- Котлярова, О.Г. Продуктивность клевера красного, как медоноса, в зависимости от систем обработки почвы и удобрений на склонах/ О.Г. Котлярова, Н.Д. Хаддад, Е.Г. Котлярова // Вестник РАСХН. - 2002. - № 3. - С.33-35.
- Котлярова, О.Г. Урожайность и кормовые качества клевера красного в зависимости от обработки почвы и удобрений на склонах / О.Г. Котлярова, Н.Д. Хаддад, Е.Г. Котлярова // Доклады РАСХН. - 2002. - № 3. - С.24-26.
- Котлярова, О.Г. Влияние тяжелых металлов на урожай и качество картофеля / О.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Достижения науки и техники АПК. - 2003. - № 8. - С. 10-12.
- ицуков, С.Д. Влияние средств химизации на поступление тяжелых металлов в клубни картофеля / С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - 2003. - № 4. - С. 145-150.
- Котлярова О.Г. Четверть века на страже плодородия/ О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова // Земледелие, 2006. - № 4. - С. 2-4.
- Котлярова О.Г. Разработка и освоение ландшафтных систем земледелия в хозяйствах Белгородской области / Котлярова О.Г., Котлярова Е.Г. // Достижения науки и техники АПК. - 2008. - № 6. - С. 36-38.
- Котлярова Е.Г. Расширение биологического разнообразия в ландшафтных системах / Е.Г. Котлярова, В.И Чернявских // Вестник РАСХН. - 2008. - № 4. - С. 21-24.
- Котлярова О.Г. Влияние ландшафтных систем земледелия на расширение биологической емкости и разнообразия агроландшафтов / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова, С.А. Линков // Земледелие. - 2008. - № 6. - С. 11-12.
- Котлярова Е.Г. Сохранение почвенного плодородия - задача комплексная / Е.Г. Котлярова, С.М. Ягуткин // Земледелие. - 2008. - № 7. - С. 12-14.
- Котлярова Е.Г. Особенности распределения энтомофауны по структурным элементам агроландшафта / Е.Г. Котлярова, А.Б. Лаптиев // Вестник РАСХН. - 2009. - № 1. - С.40-42.
- Чернявских В.И. Однолетние многокомпонентные смеси с промежуточными культурами в звене кормовых севооборотов на склоновых землях Белгородской области / В.И. Чернявских, Е.Г. Котлярова // Земледелие. - 2009. - № 8. - С. 42-44.
- Котлярова, Е.Г. Заболевание органов дыхания населения в антропогенно сформированных ландшафтах / Е.Г. Котлярова // Доклады РАСХН. - 2010. - № 5. - С. 28-30.
- Котлярова, О.Г. Экологическая эффективность антропогенно преобразованных агроландшафтов / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова // Проблемы агрохимии и экологии. - 2010. - № 2. - С. 34-37.
- Котлярова, Е.Г. Влияние компонентов агроэкосистем нового типа на засоренность полей / Е.Г. Котлярова // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. - 2010. - № 8. - С. 12-16.
- Котлярова, О.Г. Видовое разнообразие растительности антропогенно сформированных агроландшафтов / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова, В.И. Чернявских, О.В. Дегтярь // Нива Поволжья. - 2010. - № 3. - С 82-85.
- Котлярова, Е.Г. Взаимоотношения между компонентами энтомоценоза в антропогенно сформированных агроландшафтах / Е.Г. Котлярова, А.Б. Лаптиев // Земледелие. - 2010. - № 7. - С 45-47.
- Котлярова, Е.Г. Содержание гумуса в почвах при освоении ландшафтных систем земледелия / Е.Г. Котлярова // Плодородие. - 2010. - № 6. - С 26-28.
Монографии:
- Котлярова, О.Г. Плодородие агроландшафтов Центрально-Черноземной зоны: Монография / О.Г. Котлярова, Г.И. Уваров, Е.Г. КотляроваЦ Белгород: Изд-во БеГСХА, 2004. - 277 с.
- Экологические и технологические основы растениеводства: Монография / Турьянский А.В., Наумкин В.Н., Шевченко В.А., Рыбакова М.И., Хмельницкий А.А.. Мальцев В.Ф.. Лопачев Н.А., Уваров Г.И., Ковалев Н.Г.. Малинин Б.М., Котлярова Е.Г. и др. - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2005. - 294 с.
Работы, опубликованные в других изданиях:
- Котлярова, О.Г. Ландшафтная система земледелия - основа повышения плодородия почв / О.Г. Котлярова, Л.М. Колесников, Е.Г. Котлярова. Ц Белгород, 2000. - 44 с.
- Котлярова, О.Г. Лесомелиорация в ландшафтных системах земледелия / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова // Агролесомелиорация: проблемы, пути их решения, перспективы. Матер. межд. науч.-практ. конф.Ц Волгоград, ВНИАЛМИ, 2001. - С. 118-120.
- Котлярова, О.Г. Эффективность ландшафтных систем земледелия в Центрально-Черноземной зоне России / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова // Экологические основы повышения продуктивности и устойчивости агроландшафтных систем. Сборник научных трудов. - Орел: Изд-во ОреГАУ, 2001. - С. 151-159.
- Котлярова, О.Г. Динамика агрохимических показателей почв за последние 30 лет в Белгородской области / О.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Системы воспроизводства плодородия почв в ландшафтном земледелии. Материалы Всероссийской науч.-практ. конференции. Изд-во "Крестьянское дело". - Белгород, 2001. - С. 108-110.
- Котлярова, Е.Г. Эффективность использования сидератов / Е.Г. Котлярова // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения. Матер. VI межд. науч.-практ. конф. - Ч.I: Агрономия, Ветеринария, Животноводство. - Белгород, 2002. - С. 12 - 13.
- Котлярова, Е.Г. Использование малозатратных технологий в хозяйствах Белгородской области / Е.Г. Котлярова // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения. Матер. VI межд. науч.-практ. конф. - Ч.I: Агрономия, Ветеринария, Животноводство. - Белгород, 2002. - С. 19 - 20.
- Котлярова, Е.Г. Эффективность использования многолетних трав в Белгородской области / Е.Г. Котлярова // Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения. Матер. VI межд. науч.-практ. конф. - Ч.I: Агрономия, Ветеринария, Животноводство. - Белгород, 2002. - С. 96.
- Котлярова, О.Г. Научные основы почвозащитных севооборотов: Лекция / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова. - Белгород: Изд-во БГСХА, 2002. - 25 с.
- Котлярова, Е.Г. О значении лесных насаждений в ландшафтных системах земледелия / Е.Г. Котлярова // Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем. Сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции. II часть. - Казань, 2002. - С. 54-55.
- Котлярова, Е.Г. Элементы биологизации систем земледелия на адаптивно-ландшафтной основе / Е.Г. Котлярова // Агроэкологические проблемы сельскохозяйственного производства в условиях техногенного загрязнения агроэкосистем. Сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции. II часть. - Казань, 2002. - С. 55-57.
- Котлярова, Е.Г. Проектирование систем земледелия хозяйств. Учебно-методическое пособие / Е.Г. Котлярова, В.И. Чернявских. - Белгород: Изд-во БГСХА, 2002 - 58 с.
- Котлярова,Е.Г. Утилизация органических отходов сельскохозяйственного производства методом биоконверсии / Е.Г. Котлярова // Белгородский агромир. - 2004. - № 3 (15). - С. 18-21.
- Рабинович, Г.Ю.,. Теоретические и практические аспекты биоконверсии органических отходов / Г.Ю. Рабинович, Н.Г.Ковалев, Э.М. Сульман, О.Г. Котлярова, А.В. Турьянский, Е.Г. Котлярова, Б.М Малинин - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2004. - 80 с.
- Котлярова, Е.Г. Биоконверсия органических отходов в Белгородской области / Е.Г. Котлярова // Решение экологических проблем при производстве сельскохозяйственной продукции. Матер. научн.-практ. конф. - БеГСХА. 2004. - С. 39-41.
- ицуков, С.Д. Влияние средств химизации на поступление кадмия в клубни картофеля/ С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Решение экологических проблем при производстве сельскохозяйственной продукции. Матер. научн.-практ. конф. - БеГСХА. 2004. - С. 58-60.
- Котлярова, Е.Г. Использование биоконверсии органических отходов при решении экологических и экономических проблем сельскохозяйственного производства/ Экономические проблемы вступления России в ВТО. Матер. научн.-практ. конф. - Белгород: Изд-во БГУ, 2004.- С. 342-346. (380)
- Котлярова, О.Г. Анализ изменения плодородия почв под влиянием различных систем земледелия и удобрений в хозяйствах восточной зоны Белгородской области за 1967-1993 гг./ О.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Проблемы борьбы с засухой: Сб. научн. тр. Т. 1. - Ставрополь: Изд-во Ст ГАУ "АГРУС", 2005. - С. 82 -86.
- Котлярова, О.Г. Агрономическая эффективность минеральных удобрений под влиянием различных систем земледелия в условиях Белгородской области / О.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Агроэкологические проблемы в сельском хозяйстве. Сборник научных трудов (в 2 частях). - Ворогнеж, 2005. - С. 10-13.
- Котлярова, Е.Г. Использование нового органического удобрения и отходов строительной промышленности при производстве сельскохозяйственной продукции / Е.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков // Агроэкологические проблемы в сельском хозяйстве. Сборник научных трудов (в 2 частях). - Ворогнеж, 2005. - С. 13-16.
- Котлярова, О.Г. Возделывание картофеля на почвах, загрязненных тяжелыми металлами/ О.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков, Е.Г. Котлярова // Бюллетень научных работ. Выпуск 2. - Белгород. - Издательство БеГСХА, 2005. - С. 25-30.
- Севообороты Центрально-Черноземной зоны. Учебное пособие / Коллектив авторов. - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2005. - 101 с.
- Котлярова, Е.Г. Влияние способов основной обработки и удобрений на водный режим почвы под яровым ячменем/ Е.Г. Котлярова, Л.Н. Кузнецова, А.В. Акинчин // Энтузиасты аграрной науки: тр. КубГАУ. - Краснодар, 2005. - Вып. 4. - С. 200-203.
- Котлярова, О.Г. Освоение ландшафтных систем земледелия. Учебное пособие / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова. - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2006. - 126 с.
- Котлярова, О.Г. Разработка систем земледелия на ландшафтной основе в Центрально-Черноземной зоне. Учебное пособие / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова, С.Д. Лицуков. - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2006. - 127 с.
- Котлярова, Е.Г. Биоконверсия органического сырья в биологическом земледелии/ Е.Г. Котлярова // Белгородский агромир. - 2006. - № 7 (33). - С. 15-18.
- Котлярова, Е.Г. Разработка системы земледелия хозяйства. Рабочая тетрадь для выполнения лабораторно-практических занятий по курсу "Системы земледелия" для студентов специальности 3120 - Агрономия / Е.Г. Котлярова // - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2006. - 60 с.
- Котлярова, О.Г. Ландшафтное земледелие. Учебное пособие по проведению лабораторно-практических занятий / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова. - Белгород: Изд-во БеГСХА, 2007. - 54 с.
- Котлярова, Е.Г. Влияние системы лесополос на соотношение полезных и вредных видов насекомых / Е.Г. Котлярова // Агротехнологии XXI века: сб. трудов межд. науч.-практ. конф. - Москва, 2007. - С. 78-81.
- Котлярова, Е.Г. Особенности распределения энтомофауны в ландшафтных системах земледелия / Е.Г. Котлярова, В.И. Чернявских // Успехи современного естествознания, 2007. - № 12. - С. 341. Материалы научной международной конференции "Природопользование и охрана окружающей среды". 26ноября- 4 декабря 2007 г Китай (Пекин).
- Котлярова, Е.Г. Возможности использования компостов в условиях защищенного грунта / Е.Г. Котлярова //Агрохимия и экология: история и современность. Материалы международной научно-практической конференции. Том 2/ Нижегородская гос. с.-х. академия. - Н. Новгород: Изд-во ВВАГС, 2008.- С. 116-118.
- Котлярова, Е.Г. Влияние системы лесополос на биоразнообразие и засоренность посевов / Е.Г. Котлярова, В.И. Чернявских // Материалы XII международной научно-производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения". - Белгород, 2008. - Издательство Белгородской ГСХА. - С. 53.
- Котлярова Е.Г. К вопросу об экономической эффективности ландшафтных систем земледелия / Е.Г. Котлярова // Материалы XII международной научно-производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения". - Белгород, 2008. - Издательство Белгородской ГСХА.- С. 54.
- Котлярова Е.Г. Производительность агрегатов в ландшафтном земледелии / Е.Г. Котлярова, С.А. Линков // Материалы XII международной научно- производственной конференции "Проблемы сельскохозяйственного производства на современном этапе и пути их решения". - Белгород, 2008. - Издательство Белгородской ГСХА.- С. 55.
- Котлярова Е.Г. Распространение энтомофауны в зависимости от структурных элементов агроландшафта / Е.Г. Котлярова, А.Б. Лаптиев // Энтузиасты аграрной науки: Труды Куб.ГАУ. - Краснодар, 2008. - Вып. 7. - С. 248-258.
- Котлярова О.Г. Увеличение производства белка в ландшафтных системах земледелия / О.Г. Котлярова, И.Н. Шмаков, Е.Г. Котлярова // Бюллетень научных работ. Выпуск 13. ЦБелгород, 2008. - С. 18-22.
- Котлярова Е.Г. Производительность агрегатов при контурной организации территории / Е.Г. Котлярова, С.А. Линков //Интенсификация, ресурсосбережение и охрана почв в адаптивно-ландшафтных системах земледелия: сб. докладов междунар. научно-практ. конф. / ГНУ ВНИИЗиЗПЭ РАСХН. - Курск, 2008. - С. 289-290.
- Котлярова Е.Г. Значение ландшафтного земледелия в повышение биоразнообразие аграрных регионов / Е.Г. Котлярова //Защитное лесоразведение, мелиорация земель и проблемы земледелия в Российской Федерации: материалы науч.-практ. конф., Волгоград, 23-26 сент. 2008 г. / ВНИАЛМИ. - Волгоград, 2008. - С. 270-272.
- Котлярова Е.Г. Производительность сельскохозяйственных агрегатов в антропогенно преобразованных агроландшафтах / Е.Г. Котлярова // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: материалы III межд. науч. конф.20-24 октября 2008 г. - М.; Белгород: ИПЦ "Политерра", 2008. - В 3 ч. - Ч. 1. С. 90.
- Котлярова Е.Г. Биоразнообразие в системе ландшафтного земледелия / Е.Г. Котлярова, В.И. Чернявских // Проблемы природопользования и экологическая ситуация в Европейской России и сопредельных странах: материалы III межд. науч. конф.20-24 октября 2008 г. - М.; Белгород: ИПЦ "Политерра", 2008. - В 3 ч. - Ч. 1. С. 90-91.
- Котлярова Е.Г. Можно ли остановить деградацию почв / Е.Г. Котлярова // Научно-практические основы сохранения и воспроизводства плодородия почв ЦЧЗ: матер. науч.-практ. конф. 25-26 июня 2008 г. - ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, 2008. - С. 100-102.
- Котлярова Е.Г. Динамика плодородия почв при освоении ландшафтных систем земледелия / Е.Г. Котлярова // Матер. VI межд. науч.-практ. конф. Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК - Брянск, Издательство Брянской ГСХА, 2009. - С. 81-83.
- Котлярова Е.Г. Снижение заболеваний органов дыхания в ландшафтных системах земледелия / Е.Г. Котлярова // Пути сохранения плодородия почвы и повышения продуктивности сельскохозяйственных культур в адаптивно-ландшафтном земледелии Центрального Черноземья: матер. координационного совета. 29 мая 2009 г. - Каменная Степь, 2009. - С. 32-33.
- Котлярова Е.Г. Влияние ландшафтных систем земледелия на заболевание органов дыхания детей и подростков/ Е.Г. Котлярова // Эрозия почв: Проблемы и пути повышения эффективности растениеводства : матер. межд. науч.-практ. конф. 3-5 июня 2009 г. - Ульяновск, 2009. - С. 102-105.
- Котлярова Е.Г. Здоровье среды - здоровье населения / Е.Г. Котлярова / Леса России в ХХI веке: международная науч.-практ. интернет-конференция. - С.-Петербург, 2009. - С. 28-32.
- Котлярова О.Г. Проектирование элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия для хозяйств малых форм собственности. Методическое пособие / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова. - Белгород: Изд-во. БеГСХА, 2009.- 50 с.
- Котлярова, О.Г. Повышение видового разнообразия растительности в агроэкосистемах ЦЧР / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова, О.В. Дегтярь, В.И. Чернявских // Теоретические и прикладные проблемы использования, сохранения и восстановления биологического разнообразия травяных экосистем : материалы Международной научной конференции (г. Михайловск, 16Ц17 июня 2010 г.) / ГНУ Ставропольский НИИСХ Россельхозакадемии. - Ставрополь: АГРУС, 2010. - С. 199-200.
- Котлярова, О.Г. Изменение показателей плодородия почвы в ландшафтных системах земледелия / О.Г. Котлярова, Е.Г. Котлярова, С.А. Линков // Курск:ВНИИЗиЗПЭ, 2010. - С. 188-191.
- Kotlyarova, E.G. Respiratory Disease of the Population in Anthropogenically Formed Landscapes / E.G. Kotlyarova // Russian Agricultural Sciences, 2010. - Vol. 36. - No. 5. - pp. 356Ц358.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по сельскому хозяйству