Введение Сельское хозяйство районов Зауралья РБ в настоящее время испытывает тяжелейший экологический кризис. Сложившаяся в регионе экологическая ситуация вызвана чрезмерными антропогенными нагрузками на агроэкосистемы. Пастбищные нагрузки превышают норматив в 10-20 раз, во всех хозяйствах имеет место антиэкологичная структура поголовья скота с завышенной долей овец и КРС и низким участием лошадей, площадь пашни в степной зоне доходит до 90% от общей площади равнинной части хозяйства (экологический норматив - не более 75%), доля трав в севооборотах снижена или таковые полностью отсутствуют. В результате в районе происходит активная деградация агроресурсов: все основные пастбищные массивы деградированы, на пашне развивается эрозия почв и формируется дефицит минеральных элементов. Как итог в последние годы намечается тенденция снижения урожайности зерновых культур и выхода животноводческой продукции. Учеными Башкортостана впервые в России начаты научные исследования по разработке программ оптимизации и нормирования нагрузок на агроэкосистемы. Исследования проводятся на базе лабораторий геоботаники БГУ и ИБУфНЦ РАН. В ходе исследований особое внимание уделяется районам Зауралья с целью сохранения окружающей среды коренного этноса республики. Исследования финансируются Министерством чрезвычайных ситуаций и экологической безопасности Республики Башкортостан. Данная дипломная работа является частью этих исследований. Автор ее участвует в выполнении данной программы начиная с третьего курса и принимая участие в обследованиях и разработке проектов для Абзелиловского и Баймакского районов РБ. Цель работы: разработать проект оптимизации структуры землепользования и поголовья скота для обеспечения устойчивого развития сельского хозяйства на примере колхозов Баймакского района. В соответствии с этой целью перед автором были поставлены следующие задачи: 1) проанализировать литературу и выявить те теоретические работы, которые могут быть полезны для разработки рекомендаций по оптимизации агроэкосистем района; 2) изучить современное состояние агроэкосистем Баймакского района; 3) показать возможности оптимизации агроэкосистем с использованием программы, разработанной в лаборатории геоботаники БГУ; Работа выполнялась в течении 2-х лет в лаборатории геоботаники БГУ. Автор выражает благодарность научному руководителю доктору биологических наук, заслуженному деятелю науки РБ и РФ, профессору Б.М. Миркину, а также кандидатам биологических наук Р.М. Хазиахметову, Л.М. Абрамовой, М.С. Саитову за постоянные консультации и всем сотрудникам лабораторий геоботаники БГУ и ИБ УНЦ. Глава 1. Оптимизация структуры агроэкосистем 1.1. Предпосылки агроэкологии Конец ХХ века ознаменовался глобальным экологическим кризисом в биосфере. Наряду с промышленностью и атомной энергетикой, в чашу экологических проблем внес свой вклад и кризис в сельском хозяйстве (Карпачевский, 1987; Одум, 1987; Реймерс, 1987; Жученко, 1988; Кант, 1988; Букштынов, 1989; Яблоков, 1990; Розанов, Розанов, 1990; Миркин и др., 1991; Небел, 1993; Миркин, Хазиахметов, 1995). Экологическая несостоятельность интенсивных технологий явилась предпосылкой для зарождения агроэкологии. Из имеющейся литературы по этой теме можно выделить 4 основных блока экологических проблем: деградация агроресурсов, экологический дисбаланс функциональных связей в агроэкосистемах, энергетический кризис и ухудшение качества сельскохозяйственной продукции. В лексикон экологии недавно вошли еще два термина, обозначающие понятия, которые имеют особую важность для разработки программы выживания человечества на планете. Это понятия "продовольственная безопасность" - (F.S.) food security (Braun, 1994) и “емкость выживания” - (C.C.) carrying capacity, буквально - емкость поддержания (Postel, 1994). Оба понятия входят в число параметров общества устойчивого развития, в котором гармонично сочетаются интересы ныне живущих поколений с интересами тех, кому предстоит жить в будущем на той же территории. F.S. - это система, обеспечивающая производство продуктов питания отдельной страны или всего мирового сообщества в целом, количество которых достаточно для того, чтобы не возникало проблемы голода, а C.C. - предельно допустимая численность народонаселения (опять-таки на территории отдельно взятой страны или всей планеты в целом), которая соответствует экологическим нормативам рационального природопользования и охраны природы. Деградация агроресурсов. Агросфера сегодня занимает около 1/3 площади суши, в том числе около 10% агросферы занято под пашней, остальное - пастбища (Одум, 1986). В сельскохозяйственное использование вовлечена часть лесов, где пасется скот или производится заготовка кормов (Миркин, 1991). Общий расклад современного использования суши приведен на таблице 1. Таблица 1. Динамика земельных ресурсов мира (в млн. га) (Розанов, Розанов, 1990) Категория Год
земель 1966 1980 1989
Пахотные земли 1381 1452 1473
Пастбища 1122 3117 3110
Леса и кустарники 4236 4093 4053
Прочие земли 4340 4417 4443
По этим данным легко прослеживается динамика соотношения земельных ресурсов мира. Можно видеть, что скорость приращения площади пашни за последнее время резко сократилась, поскольку дальнейшее освоение целины уже невозможно. Резко возросшие площади пастбищ с 80-х годов начинают убывать за счет перевода их в пашню. Использование земельных угодий человеком всегда сопровождалось потерей продуктивных земель. По данным Б.Г. Розанова и др. (1989), за последние десять тысяч лет было потеряно 2000 млн. га (в среднем 0.2 млн. га в год). На последние 300 лет приходится потеря 700 млн. га (2.3 млн. га в год). За последние 50 лет выпали из использования 300 млн. га (6 млн. га в год). Таким образом, за период существования земледелия скорость потери возросла в 50 раз. Темпы потерь плодородных земель представлены на рис 1.
Почвы являются центральным элементом агроэкосистем, и "отрицательная энергия" от антиэкологических энергетических субсидий действует, в первую очередь, именно на этот компонент. В большом числе как отечественных, так и зарубежных работ эрозия почв рассматривается как самый опасный результат сельскохозяйственного производства (Заславский, 1987; Карпачевский, 1987; Кузнецов, 1989; Котлярова, 1990; Толчельников, 1990). На территории бывшего СССР было эродировано уже 68% пахотных почв (Никонов, 1986), причем ежегодно эрозия уносит сегодня 3.6 млн. га. По данным В.Г. Минеева (1988), недобор урожая на слабосмытых почвах составляет 10-20%, на среднесмытых - 30-50%, а на сильносмытых - 60-80% от урожая с неэродированных земель. В Республике Башкортостан количество эродированных земель составляет 48% от общей площади сельскохозяйственных угодий. Пахотный фонд республики эродирован на 60% площади (Комплексная программа..., 1990). Деградация сельскохозяйственных ресурсов происходит и в результате накопления тяжелых металлов, пестицидов и других токсических веществ. С каждой тонной вносимого в почву фосфор
