Тема 3. «Основні принципи опрацювання концептуальних моделей грунтоохоронних агроландшафтів»

1. Поняття і структура грунтоохоронного агроландшафту

В ідеалі наукові терміни, поняття і дефініції повинні мати однозначне тлумачення, тобто вони повинні бути коректними в математичному виразі. Безперечно, по цьому показнику можна в певній мірі судити про зрілість наукової дисципліни. В такому контексті недостатньо опрацьовані поняття, які відносяться до ландшафтів і, відповідно, до агроландшафтів. Це об’єкт дослідження фізичної географії, і тому буде логічно, якщо для підтвердження наведемо деякі думки провідних фізико-географів щодо визначення ландшафту.

Німецький географ І.Є. Неєф (1974) вважає, що в географії занадто часто припускаються визначення (терміни), мала ступінь точності яких не дозволяє звіритися на їх прогностичну надійність. Термін ландшафт запозичений з німецької мови (Land - земля; scaht - суфікс, який означає взаємозв`язок). В науковій літературі він був запропонований у 1805 році німецьким географом А. Гоммейером. Тому Є. Неєф вважає, що слово ландшафт означає, перед усе, взаємозалежність явищ в географічному просторі, але воно не несе ніякої інформації про те, що саме взаємопов`язане, і, головне, яким чином здійснюється цей зв`язок. Цей недолік створює найбільші труднощі в питаннях дефініції. Неєф вважає, що поняття "ландшафт" не можна передати за допомогою такого чинника як межа ландшафту. Географічна реальність, географічний контініум цього не припускає. Ландшафту, як об`єкту, який відокремлений від довкілля, не існує. Тому безперспективні усі зусилля "безпомилково" провести межі ландшафту.

Ф.И. Мільков (1990) представив найбільш вичерпне зведення розбіжностей тлумачення географічного ландшафту:

1. Ландшафт - територіально відокремлена ділянка земної поверхні, яка характеризується єдністю і тісним взаємозв`язком складових його компонентів (А.А. Григор`єв, Н.О. Солнцев, С.В, Колеснік, О.Г. Усаченко та інші). В вузькому регіональному тлумаченні ландшафт наближається до того, що інші автори розуміють під конкретним фізико-географічним районом.

2. Ландшафт - узагальнене типологічне поняття фізико-географічних комплексів (Б.Б. Полипов, Н.О. Гвоздецький, Е.М. Мурзаєв, М.О. Кочай, О.Є. Федіна).

3. Ландшафт - загальне поняття, синонім регіональних і типологічних комплексів таксономічного рангу. Його можна порівнювати з такими поняттями як клімат, грунт, рельєф, при визначенні яких не маються на увазі конкретні території. З цих позицій ландшафт визначається як сукупність взаємообумовлених і взаємопов`язаних предметів і явищ природи, які стають перед нами в образі тих чи інших історично створених географічних комплексів, які безперервно розвиваються (Ф.М. Мільков, Д.Л. Арманд, Ю.К. Єфремов). В ДОСТі (ДОСТ 17.8.01. - 86 "Охорона природи. Ландшафти. Терміни і визначення") передбачено використання терміну "ландшафт" тільки як загального поняття: "Територіальна система, яка складається із взаємодіючих природних або природних і антропогенних компонентів і комплексів більш низького таксономічного рангу".

Дефініція антропогенного агроландшафту (як і його різновиду - агроландшафту) несе ще більш невизначений характер, що логічно, бо воно похідне від терміну "ландшафт". Відповідно вищезгаданого ДОСТу під терміном "Антропогенний ландшафт" мається ландшафт, який складений із взаємодіючих природних і антропогенних компонентів, які формуються під впливом діяльності людини і натурних процесів. Аналогічне визначення АЛ наводить Ф.М.Мільков (1990, с.198). Він визначає класи АЛ: промисловий, дорожній, сільськогосподарський, лісний, рекреаційний та інші.

Але, на жаль, в Україні практично не збереглися недоторкані природні ландшафти. Для підтвердження цієї думки можна навести цілу низку публікацій, наприклад, роботу Г.І. Швебса (1988), яка має узагальнюючий інтегральний характер. Виходить, що природний ландшафт після втручання людини автоматично переходить у ранг АЛ, з чим погодитися не можна. Якщо ми використовуємо слово "антропогенний", воно повинно бути еквівалентним розумності і раціональності через те, що з`являється це поняття після втручання Homo sapiens. Тому не можна будь-який сільськогосподарський ландшафт, який у більшості випадків у нашій країні створювався стихійно без достатнього наукового обгрунтування, переводити у ранг антропогенного. Не можна варварське відношення до природних ландшафтів, від яких залишилися лише руїни, назвати розумним. Не виправляє положення і добавка слова “культурний” АЛ, що рекомендують Г.П. Дубінський і В.І. Бураков (1985, с. 15), тому що це слово носить ще більш неоднозначний характер, ніж термін "ландшафт".

Таким чином, антропогенний - означає розумний, науково обгрунтований, екологічно безпечний. Дамо антропогенному сільськогосподарському ландшафту назву “агроландшафт” (термін вже устоявся, але теж використовується безсистемно) і залишимо абревіатуру агроландшафту, як і антропогенного агроландшафту - АЛ. Слід зазначити, що в цьому підручнику мова йде тільки про агроландшафт.

Пошуки визначення АЛ виявили, на наш погляд, найбільш придатне формулювання, яке запропонував В.І. Бураков (1988, с. 4): “АЛ - це інтегрована антропогенно-природна територіальна система, яка спеціально проектується і створюється для цілей екологічно раціонального і економічно ефективного ведення сільськогосподарського виробництва, охорони і неухильної прогресуючої оптимізації його природних підвалин”. Фактично вперше ставиться питання не тільки про адаптацію сільськогосподарського виробництва до ландшафтних умов, а і про можливість істотного його покращення в умовах АЛ у порівнянні з природними. Це принциповий момент підіймає на більш високий щабель теорію формування грунтоохоронно- і меліоративно упорядкованих агроландшафтів у порівнянні зі стратегією адаптивного землеробства.

Слід погодитися з В.І. Бураковим (1988) в тому, що базовий етап створення АЛ - грунтоохоронно- і меліоративне упорядкування території. На цьому етапі формується ландшафтно стабільна грунтоохоронно-меліоративна (ГОМ) структура АЛ шляхом раціональної організації всієї території сільськогосподарських угідь і введення в ландшафт ГОМ заходів постійної дії (ЗПД). саме система ЗПД являється несучою ("нульовим" циклом) конструкцією АЛ.

Грунтоохоронний АЛ складається з двох основних блоків:

1. Система ЗПД, яка включає агролісомеліоративні насадження, гідротехнічні протиерозійні споруди, інфраструктуру для безпечного скиду поверхневого стоку в екстремальні моменти водовіддачі і систему транспортної інфраструктури;

2. Технологічний блок, який включає грунтоохоронні технології вирощування сільськогосподарських культур і високоефективного використання сінокосів і пасовищ; науково обгрунтовану структуру земельних угідь і посівних площ і інші складові технологічного процесу сільськогосподарського виробництва.

Другий блок не може гарантовано виконувати регулярно і постійно протиерозійні функції, тому основне грунтоохоронне навантаження лягає на систему ЗПД. Саме вона забезпечує “неухильно прогресуючу оптимізацію його природних підвалин”.

Таким чином, поняття АЛ вміщує в собі і перекриває поняття грунтоохоронної системи землеробства. АЛ, як антропогенно-природна система, повинен проектуватися, конструюватися і управлятися переважно інженерними методами на розрахунковій кількісній основі. Найважливішою функцією АЛ, крім різкого збільшення ефективності сільськогосподарського виробництва, є надійний захист грунтового покриву від деградації і, насамперед, від ерозійних процесів.

2. Потенційна небезпека водної ерозії для грунтового покриву

Проблема ерозії грунтів має як мінімум два рівні: стратегічний (концептуальний) і тактичний (проектно-конструкторський). Рішення проблеми на першому рівні передбачає диференційовану кількісну оцінку розвитку ерозійних процесів та небезпеки і ступеня реалізації ерозії на всій території країни. Це дозволяє науково обгрунтовано визначатися із пріоритетами щодо здійснення протиерозійних робіт за регіонами, опрацювати відповідну інвестиційну політику. Крім того, стратегічне планування протиерозійного захисту передбачає наявність концептуальних моделей грунтоохоронно і меліоративно упорядкованих агроландшафтів (АЛ) і сценаріїв “бізнесових ігор” у відповідності з гостротою проблеми ерозії і забезпеченістю ресурсами і кадрами. Реалізація стратегічних рішень і планів виконується через Національні програми і Генеральні схеми протиерозійного упорядкування АЛ, які мають силу законів і часовий проміжок планування на рівні 20-30 років.

Розробка і реалізація проектів протиерозійного упорядкування складають суть тактики протиерозійних робіт. Тут не може бути загальних схем, бо всі роботи виконуються інженерними методами на кількісній розрахунковій основі з урахуванням імовірності проявлення ерозійних процесів та з відповідним ступенем надійності створювальної конструкції протиерозійного захисту.

Інженерне конструювання протиерозійного захисту на певній території теж передбачає наявність концептуальних моделей АЛ. Необхідно визначити рівень небезпеки ерозії та інші складові, які обумовлюють напрямок розвитку ландшафту і сільськогосподарського виробництва.

Якісна оцінка ерозійної небезпеки може розглядатися як друга система координат для обгрунтування Генеральної схеми протиерозійних заходів на найближчі 30-50 років, стратегії захисту грунтів від ерозії, а також відповідних Національних програм і інвестиційної політики. Кількісна оцінка ерозійної небезпеки є основою безпосереднього протиерозійного упорядкування сільськогосподарських угідь. При цьому, тут проблема проектування має два рівні: перший - для конкретної території; другий - для крупних землеробських регіонів.

Ерозійну небезпеку пропонується оцінювати за зазначенням індексу збереження грунтів (ІЗГ), якій дорівнює співвідношенню потужності гумусового генетичного горизонту Н (т/га) до імовірного змиву грунту 10%-ої забезпеченості за рік. Він характеризує термін можливих втрат цього найбільш родючого генетичного горизонту (роки).

Опрацьована якісна п`ятибальна шкала ерозійної небезпеки за значенням ІЗГ. Перший ступінь (ІЗГ>300) характеризує фактичну відсутність ерозійної небезпеки, що визначається природними факторами; п`ятий ступінь (ІЗГ<50) відбиває дуже сильну ерозійну небезпеку, коли імовірна втрата грунту на протязі життя одного покоління.

Українське Полісся в цілому характеризується слабкою ерозійною небезпекою або її відсутністю. Винятком є території з виразним рельєфом, де грунти утворилися на лесах. Всього в Поліссі визначено 6 грунтово-ерозійних районів у відповідності з агрогрунтовим районуванням.

Грунтово-кліматична зона Лісостепу також розподіляється на три агрогрунтові провінції. Західний Лісостеп характеризується дуже сильною і сильною ерозійною небезпекою - 7 ЛЗ. Такий же рівень ерозійної небезпеки має місце і в Вінницькій області та в лісостеповій частині території Одеської області - 8 ЛП. В Правобережному Лісостепу слід виділити Канівський район - 9 ЛП, який характеризується дуже сильною ерозійною небезпекою. Лівобережний Лісостеп характеризується помітною ерозійною небезпекою - 11 ЛЛ. Винятком являється Глухівський район, де має місце дуже сильна ерозійна небезпека (50<ІЗГ<100) - 12 ЛЛ.

Грунтово-кліматична зона Степу розподіляється на три підзони: Північну, Південну і Суху. Північний Степ, в свою чергу, розподіляється на п`ять агрогрунтових провінції: правобережну, лівобережну, південно-західну, задонецьку і донецьку. Південно-західна провінція характеризується сильною ерозійною небезпекою - 13 СПнПдЗ. Правобережний північний Степ в цілому має помітну небезпеку - 14 СПнП. Південний Степ не розподіляється на окремі грунтово-ерозійні райони і має в цілому помітну ерозійну небезпеку - 24 СПд.

Сухий Степ характеризується слабкою ерозійною небезпекою (25 СС) або її відсутністю.

Таким чином, територія України (без урахування гірських районів) за ступенем ерозійної небезпеки розподіляється на 25 грунтово-ерозійних регіонів.  

3. Концептуальні моделі агроландшафту для захисту від водної ерозії

Цілком природно, що концептуальні моделі АЛ повинні відповідати ступеню ерозійної небезпеки.

Блоки концептуальних моделей АЛ, які відповідають за захист грунтового покриву від процесів водної ерозії мають такий вигляд:

І. В грунтово-ерозійних районах, де відсутня небезпека прояву водної ерозії (ІЗГ>300), конструкція АЛ може не мати протиерозійної спрямованості. Тому, у Західному Поліссі і Сухому Степу планувати заходи захисту грунтів від водно-ерозійних процесів немає необхідності.

ІІ. При другому (слабкому) ступені (200<ІЗГ<300) ерозійної небезпеки з`являється імовірність еродування грунтів. Слід пам`ятати, що до цього блоку відносяться грунтово-ерозійні райони з високою фактичною еродованістю сільськогосподарських угідь.

Водно-ерозійний блок АЛ для другого ступеня небезпеки має такі характеристики:

1. Розораність загальної території не перебільшує 45%.

2. Основні обробітки виконуються за контуром.

3. Напрямок посівів культур - за контуром.

4. Довжина лінії стоку не більше 600 метрів.

5. Вирощування просапних культур після культур суцільного посіву виконується за безполицевими технологіями обробітку грунту.

6. В екстремальних випадках можливе проектування найпростіших земляних гідротехнічних споруд (ГТС).

Тобто, в основу покладений спрощений варіант застосування протиерозійних агротехнічних заходів. Надамо цьому блоку ім`я “Агротехніка”.

ІІІ. Третій ступінь (помітної) небезпеки (100<ІЗГ<200) водно-ерозійних процесів характеризується такими особливостями:

1. Розораність загальної території не перевищує 40% (співвідношення ріллі до природних угідь не перевищує одиниці).

2. Технологічний блок АЛ проектується на кількісній розрахунковій основі переважно інженерними методами. Для цього люба технологічна операція повинна мати кількісну характеристику її протиерозійної ефективності. Крім того, обов`язкова процедура грунтово-екологічної експертизи цих операцій.

3. Співвідношення і розміщення сівозмін, розміри робочих ділянок, максимально допустима довжина лінії стоку визначаються тільки інженерними методами на підставі математичних моделей ерозії.

4. В окремих випадках проектується ГТС.

5. Створюється дієва система полезахисних дерево-чагарникових смуг (розташуванні одна від одної на відстані не більше 10-15 височин), яка окрім істотного покращання мікроклімату приземного шару повітря і діяльності поверхні грунту виконує роль постійних напрямних виконання технологічних операцій при вирощуванні культур тільки поперек схилу.

Таким чином, передбачається використання усіх можливостей технологічного блоку, який підсилюється системою полезахисних смуг. Надамо цьому водно-ерозійному блоку АЛ ім`я “Інженерна агротехніка”.

За своєю суттю він наближається до моделей контурно-меліоративного землеробства (Тараріко О.Г. та інш., 1990). Цей блок АЛ повинен відповідати першому ступеню надійності протиерозійного захисту: розрахунки робляться на середньорічний змив з 1 га сівозмінної площі (Булигін С.Ю. та інш., 1990).

IV. Для четвертого ступеня (сильної) небезпеки водно-ерозійного процесу:

1. Розораність загальної території не перевищує 40%. Співвідношення ріллі і природних угідь не перебільшує одиниці. Малорозвинені грунти, водоохоронні зони виводяться з ріллі без винятку. Ці площі підлягають суцільному облісненню.

2. Технологічний блок створюється аналогічно блоку “Інженерна агротехніка”. Його протиерозійний ефект враховується (принциповий момент).

3. Проектується система заходів постійної дії (ЗПД). Розрахунки виконуються на змив 10-ої забезпеченості з гектара сівозмінної площі (друга ступінь надійності) на основі математичної моделі ерозії. При опрацюванні проекту системи ЗПД враховується грунтоохоронна дія технологічного блоку.

4. Створюється дійсна система полезахисних смуг, яка поєднується з іншими елементами системи ЗПД і інфраструктура для безпечного відводу поверхневого стоку в екстремальні періоди водовіддачі.

Розробка проекту агроландшафтного упорядкування конкретної території на підставі цього блоку концептуальної моделі АЛ являє собою вже повністю інженерний процес, який може кваліфіковано виконуватись лише спеціальними установами. Надамо цьому блоку ім`я “Зелений вал”.

V. Для п`ятого ступеня небезпеки водно-ерозійних процесів (ерозія дуже сильна - катастрофічна)  враховуються такі особливості (при цьому беруться до уваги і характеристики блоку IV):

1. Система ЗПД розробляється без урахування протиерозійної ефективності технологічного блоку, який не має регулярної інженерної надійності. Вона повинна забезпечувати захист грунтового покриву від ерозії без застосування протиерозійної агротехніки і при відсутності рослинного покриву чи рослинних решток. У випадку неможливості надійного захисту грунту, що обробляється, земельна ділянка виводиться з обробітку під залуження чи суцільне обліснення.

2. Технологічний блок проектується, наперед усе, для реалізації усіх переваг агроландшафтної меліорації приземного шару повітря і діяльної поверхні грунту (покращання забезпеченості вологою, підвищення концентрації вуглекислого газу (СО₂), зменшення втрат продукції від шкідників і хвороб тощо). Його протиерозійна характеристика не є домінантною, а тільки бажаною, навіть якщо вона досить істотна.

Надамо цьому блоку концептуальної моделі АЛ ім`я “Інженерна будова”. Вона повинна відповідати найбільшому ступеню надійності протиерозійного захисту (розрахунки проводяться на імовірний змив 10%-ої забезпеченості в полі чорного пару без протиерозійної агротехніки).

Таким чином, для кожного із п`яти ступенів водно-ерозійної небезпеки визначені відповідні блоки концептуальних моделей АЛ.

4. Контрольні питання для самоперевірки

1. Що таке грунтоохоронний агроладшафт і з яких блоків він складається?

2. За яким показником оцінюється рівень ерозійної небезпеки для грунтового покриву?

3. Які компоненти входять до складу технологічного блоку агроландшафту?

4. Розкрийте зміст концептуального блоку агроландшафту «Інженерна агротехніка».

5. Яка концептуальна модель агроландшафту відповідає сильному ступеню ерозійної небезпеки?

5. Список рекомендованої літератури

1. Закон України від 16.02.2017 "Про державний контроль за використанням та охороною земель" [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/963-15
2.    Закон України "Про охорону земель" від 27.06.2015 [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу http://zakon2.rada.gov.ua/laws/show/962-15?test=qY4Mfbtc78fVbabUZizauODBHI4V2s80msh8Ie6
3. Закономірності поширення еродованих грунтів на території України [Електронний ресурс] Режим доступу до ресурсу https://studfiles.net/preview/5342226/page:37/
4. Булигін С.Ю. Формування екологічно сталих агроландшафтів: Навчальний посібник. Харків: Вид-во ХДАУ, 2001.-118 с.
5. Булигін С.Ю., Бураков В.І., Котова М.М., Новак Б.І., Ачасов А.Б., Барвінський А.В. Проектування ґрунтозахисних та меліоративних заходів в агроландшафтах: Навчальний посібник. -Київ:НАУ, 2004.-114 с.