Модель ландшафтного растениеводства

Ландшафтное растениеводство предусматривает создание агроэкосистем с оптимальной структурно-временной органи­зацией, многокомпонентными сообществами организмов, вы­сокой стабильностью эколого-ландшафтной пространственной структуры и входящих в нее экосистем, оптимальных в био­логическом и агротехнологическом аспектах, экологически и экономически обоснованных.

Исследователи отмечают, что основой оптимизации эко­систем является разработка структурно-функциональной орга­низации ландшафтов, изучения механизмов их саморегулиро­вания.

Нарушение соотношения между экосистемами приводит к дестабилизации экологического равновесия и снижает их при­родный биоэнергетический потенциал. В этой связи для по­вышения биоэнергетики структурированных экосистем необ­ходимо построить модель ландшафтного растениеводства и определить биоэнергетический потенциал экосистем (природ­ных и антропогенных), их структурирование по агроэкологи- ческим зонам.

Ландшафт это единая биоструктура, состоящая из компо­нентов (экосистем) и комплексов, с присущими им динамич­ными дифференциацией и интеграцией. Ландшафт не биокос­ная, а биоэдафоэкоинформационная система и, следователь­но, ему необходимо биоэкологическое обоснование.

Эколого-ландшафтная пространственная структура, в ос­нове которой находится ландшафтная ячейка (оптимальный комплекс или сочетание экосистем), будет активизировать ста­билизационные биоэнергетические процессы, впрочем, так же, как и ландшафтная организация территории, оптимизирую­щая соотношение экосистем (пашни, лесов, лугов, пастбищ и т.д.). Для повышения биоэнергетических процессов необхо­димо проведение ландшафтного (биологического вместо тех­нологического) землеустройства, обозначение агроценозных провинций, определение модели ландшафтного растениевод­ства, а также внедрение биоэдафоконтурно-корреляционной организационно-технологической агросистемы ландшафтных агротехнологий.

Эколого-ландшафтная пространственная структура - это конструкционная схема, на которой создается ландшафтное растениеводство. Поэтому определяющее значение имеет обо­значение и параметрирование процессов и потоков, определе­ние направления потоков энергии стабилизации эколого-лан­дшафтной пространственной структуры. При этом обязатель­но не только хозяйственный, но и биоэнергетический учет про­цессов взаимодействия структурированных экосистем. Важное значение имеет структурное ббоснование ландшафтного расте­ниеводства.

Модель ландшафтного растениеводства

A.M. Изотов, Б.А. Тарасенко и A.B. Рогозенко (2008 г.), считают, что разработанные и внедренные в последние деся­тилетия XX века так называемые «интенсивные технологии» выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе и главной продовольственной культуры - озимой пшеницы, несмотря на некоторое повышение ее урожайности, оказались весьма энерго- и ресурсозатратными, а также экологически небезопасными. Они вобрали в себя, преимущественно, наи­более простые, доступные и легкие приемы, способы повы­шения урожайности и качества зерна - повышенные дозы удоб­рения, орошение, пестициды и некоторые другие. Их созда­ние явилось вершиной движения растениеводческой науки в ложном направлении - по пути покорения, подчинения и пре­образования природы. При этом напрочь было потеряно и пре­дано забвению изначальное, правильно выбранное сельскохо­зяйственным производством направление - направление адап­тивности. В конечном итоге растениеводство в своем стремле­нии полнее обеспечить потребности человеческого общества в продуктах питания и перерабатывающей промышленности в сырье, стало наносить окружающей среде ощутимый ущерб, расточительно расходуя невосполнимые природные богатства, что сделало его в определенных ситуациях не только эконо­мически невыгодным, но и довольно небезопасным для су­ществования самого человека. В тоже время, бесконечное уве­личение норм внесения минеральных удобрений, пестицидов, оросительных норм и т.п., которые в этих технологиях оказа­лись уже практически максимально предельными, перестало сопровождаться адекватным ростом продуктивности пшени­цы и других сельскохозяйственных культур. В конечном сче­те, нерациональное расходование средств и ресурсов, наряду с другими объективными и субъективными причинами, приве­ло к тому, что государство попало в затяжной социально-эко­номический и энергетический кризис.

Создавшаяся ситуация порождает объективную необходи­мость скорейшего возврата нашего сельскохозяйственного про­изводства на путь более полного использования «всемогуще­ства приспособляемости» всех биологических компонентов аг- роэкосистем и факторов, приемов воздействия на них, что даст возможность вывести растениеводство из того тупика, в кото­ром оно находится, позволит полнее использовать смежные с ним науки для дальнейшего совершенствования технологий возделывания сельскохозяйственных культур.

Предпосылкой для этого служит более глубокое понима­ние биологии культуры и довольно высокий современный уровень развития компьютерной техники, ее математического обеспечения, позволяющих на данном этапе своевременно по­лучать и оперативно анализировать информацию о состоянии основных факторов жизни растений, с высокой точностью и достоверностью определять для конкретных, а не средне го­довых (на которые ориентированы интенсивные технологии и которых в природе практически не бывает) условий вегетации оптимальные параметры комплексов взаимосвязанных элемен­тов технологии выращивания сельскохозяйственных культур, в том числе и озимой пшеницы.

Оперативное управление технологией выращивания ози­мой пшеницы позволяет адаптировать к фактически склады­вающимся условиям (прежде всего погодным, почвенным, экономическим, хозяйственным и др.) и тем самым не только более полно удовлетворять потребности пшеницы на различ­ных этапах ее роста и развития, но и более рационально расхо­довать материальные и энергетические ресурсы, получая при этом максимально возможный для них по величине и количе­ству урожай зерна, а, значит, и наибольший экономический эффект, что является главной задачей производства в услови­ях рыночной экономики.

Неблагоприятные тенденции в современном растениевод­стве - рост затрат невосполнимой энергии, нарушение эколо­гического равновесия в агроэкосистемах, загрязнение и разру­шение природной среды, опасность для здоровья человека, рост вариабельности величины и качества урожая от нерегу­лируемых абиотических и биотических факторов, водная и вет­ровая эрозия и другие делают разработку основ управления агротехническими приемами технологий выращивания сельс­кохозяйственных культур, особенно озимой пшеницы, весьма актуальной.

Но особенно важно, то обстоятельство, что природные фак­торы определяющие формирование величины и качества уро­жая постоянно варьируют, а растения в филогенезе и онтоге­незе выработали к этому приспособляемость. Присущая расте­ниям способность к адаптации лежит в основе формирования.

Отсюда технология возделывания культуры должна это учи­тывать, быть адекватной этим изменениям, то есть адаптив­ной. Ее элементы, их параметры с помощью оперативного управления, основанного на математическом моделировании и информационных технологиях, должны быть приспосабли­ваемы к изменяющейся среде произрастания, дифференциро­ваны по периодам вегетации в соответствии со складывающи­мися метеорологическими и хозяйственными условиями, с состоянием агрофитоценоза и обеспеченностью его элемента­ми минерального питания.

В связи с тем, что урожай является результатом взаимо­действия множества факторов, как поддающихся, так и пока еще не поддающихся регулированию человеком, большое зна­чение приобретают комплексность и систематичность в управ­лении адаптивными реакциями культивируемых растений, их агрофитоценозов, применение для этой цели современной ком­пьютерной техники. Обойтись без нее при оперативном управ­лении параметрами элементов технологии практически невоз­можно, так как для принятия рационального агрономического решения необходимо учитывать очень большое количество показателей.

На факультете землеустройства Политехнического инсти­тута восточного Лондона (Англия) разработана лазерно-ком- пьютерная система «Лазартрак», которая руководит движени­ем трактора по полю и определяет его положение с точностью до 25 см. Эта система предназначена для обработки почвы, посева, сбора урожая, дозированного внесения минеральных удобрений и пестицидов с учетом конкретных, определенных почвенных точек с датчиками на поле. Пучок лазерного света посылается из прибора, размещенного на крыше трактора, на угловые призмоотражатели, которые находятся по краям поля. Отраженный свет воспринимается фотоприемником, сигнал передается на бортовой компьютер, который определяет поло­жение трактора на поле и сравнивает его с «электронной кар­той» поля, находящейся в его памяти, или в памяти централь­ного компьютера фермы. На картах записана необходимая для каждого вида работ информация о содержании влаги в почве, химическом составе и прочие особенности. Компьютер опре­деляет также точное количество семян или препаратов, кото­рые необходимо внести на каждый дюйм поля. Как установи­ли канадские исследователи, подобные системы могут более чем вдвое сократить затраты фермеров на производство сельс­кохозяйственной продукции. Уменьшаются затраты семян, удобрений и пестицидов, а главное создается более выровнен­ный технологический фон, сокращаются проходы трактора по полю, уменьшается отрицательное влияние сельскохозяйствен­ных машин и орудий на почву и растения, экономится горю­чее; при более точном и полном использовании влаги в почве, удобрений и пестицидов увеличивается урожайность сельско­хозяйственных растений.

Применение «Лазертрака» позволяет, благодаря уменьше­нию количества и равномерности внесения пестицидов и ми­неральных удобрений (в особенности азотных и фосфорных), загрязняющих почву и водохранилища, предохранять окружа­ющую среду и получать экологически чистую продукцию.

Считают, что система «Лазертрак» - шаг на пути создания автоматических сельскохозяйственных машин, которые будут работать без участия человека. Дальнейшее развитие «точное растениеводство» получило в США, где вместо лазеров ис­пользуют спутники. Здесь также применяют «электронные кар­ты» полей, позволяющие, используя точные данные о запасах влаги в почве, ее химическом составе, дифференцировать нор­му высева семян, дозы внесения удобрений, проводить сбор урожая в оптимальные сроки.

Представляет интерес «крановое растениеводство», которое интенсивно изучается уже более 50 лет. Оно позволяет диф­ференцировать применение удобрений и пестицидов, нормы высева семян, без уплотнения почвы, поскольку сельскохо­зяйственные орудия прикрепляются на кран, двигающийся по рельсам или колее.

Безусловно, повышению качества выполнения технологи­ческих операций (применения удобрений, посев и составление электронной карты полей) будет оказывать содействие «био­логическое землеустройство», которое приведет к выравнива­нию и оптимизации технологического фона новых полей.

В США при разработке современных устойчивых точных агротехнологий применяют дозированное внесение семян, удоб­рений, орошение в соответствии с потребностями растений и качеством почв.

Обязателен при этом регулярный отбор почвенных проб, для анализов не только в целом для поля, но и на отдельных его частях. Эта агротехнология предлагает использование трак­торов и сельскохозяйственных машин крупных размеров, мно­горядных, широкозахватных сеялок и т.д., оборудованных компьютерами, сенсорами и другими совершенными механиз­мами. Эти устойчивые агротехнологии уже успешно применя­ются во Франции, Германии, Великобритании. В США своев­ременность и точность выполнения сельскохозяйственных операций контролируется из космоса.

Раньше эта агротехнология внедрялась лишь на очень круп­ных фермах, а сейчас уже широко распространена, поскольку обеспечивает снижение трудовых и энергетических ресурсов, повышение урожайности сельскохозяйственных культур и эффективности производства.