Table Of ContentAgrarianMonitor 03.02.2010 11:45 Page 2
УДК 6315 : 50206
ББК 20.1
ББК Г58
Рекомендовано к опубликованию Ученым советом
Всероссийского научно-ис сле довательского института информатизации
агрономии и экологии «ВНИИ Аг ро экоинформ»
Допущено Учебно-методической комиссией факультета почвоведения
МГУ имени М.В. Ломоносова в качестве учебного пособия для студентов
высших учебных заведений, обучающихся по специальности 013000 (020701)
и направлению 510700 (020700) — «Почвоведение»
Под общей редакцией профессора Д.М. Хомякова
Рецензенты:
доктор биологических наук, профессор П.Н. Балабко,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н.П. Кузнецов
Гогмачадзе Г.Д.
Г58 Агроэкологический мониторинг почв и земельных ресурсов Россий-
ской Федерации / Предисл. и общ. ред. Д.М. Хомякова. — М.: Изд-во Моск.
ун-та, 2010. — 592 с.
ISBN978-5-211-05751-7
В работе представлены результаты многолетнего агроэкологического мониторинга
состояния земельных ресурсов России: динамика изменения агрохимических и физико-
химических показателей, содержания органического вещества и элементов минерального
питания растений в почвах; характеризуются агротехнологии, использующиеся в земледе-
лии и растениеводстве; продуктивность сельскохозяйственных культур; загрязнение почв
и продукции остаточными количествами пестицидов, нефтью и нефтепродуктами, тяже-
лыми металлами, нитратами, радионуклидами; освещены проблемы эрозии и мелиорации
сельскохозяйственных земель.
Всесторонняя и комплексная информация может быть использована органами госу-
дарственного и регионального управления, специалистами АПК, а также научными
работниками, студентами и аспирантами университетов, академий и сельскохозяйствен-
ных высших учебных заведений.
УДК 6315 : 50206
ББК 20.1
© Д.М. Хомяков, предисловие, 2010
© Г.Д. Гогмачадзе, 2010
ISBN978-5-211-05751-7 © Издательство Московского университета, 2010
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 4
UDC 6315: 50206
BBK 20.1
ББК G58
Recommended to publication by the Academic council
of the All-Russia scientific research institute for informatization of agronomics
and ecology «VNII AgroEcoInform»
Admitted by the Training-methodical commission of Soil Science Faculty of Lomonosov
Moscow State University as a training handbook for students
of the higher educational institutions studying on 013000 (020701) specialty
and 510700 (020700) trend — «Soil science»
Under the general edition of professor D.M. Homiakov
Reviewers:
Dr. Sci. Biol., professor P.N. Balabko,
Dr. Sci. Agricult., professor N.P. Kuznetsov
Gogmachadze G.D.
G58 Agroecological monitoring of soils and land resources of Russian Federation /
preface and general edit. of D.M. Homiakov. — М.: Moscow University Press,
2010. — 592 p.
ISBN978-5-211-05751-7
Results of long-term agroecological monitoring of land resources of Russia are presented in
the work: dynamics of change of agrochemical and physicochemical indicators, content of organic
substance and elements of mineral nutrition of plants in soils; the agrotechnologies used in agri-
culture and plant growing are characterized; productivity of agricultural crops; pollution of soils
and production by residual quantities of pesticides, oil and mineral oil, heavy metals, nitrates,
radionuclides; problems of erosion and melioration of agricultural lands are covered.
The all-round and complex information can be used by organs of state and regional govern-
ment, experts of agrarian and industrial complex, and also science researchers, students and post-
graduate students of universities, academies and agricultural high schools.
UDC 6315: 50206
BBK 20.1
© D.M. Homiakov, preface, 2010
© G.D. Gogmachadze, 2010
ISBN978-5-211-05751-7 © Moscow University Press, 2010
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Последние двадцать лет войдут в историю науки как период
начала «информационной революции», уже четвертой, связанной с
бурным развитием и интенсивным использованием вычислитель-
ной техники, информационных и телекоммуникационных техно-
логий. Она затронула методологическую и методическую базу всех
без исключения исследований. Использование новых подходов —
необходимое условие оперативного, эффективного и низкозатратно-
го получения значимых результатов, быстрого и полномасштабного
применения инновационных разработок в практике и хозяй-
ственной деятельности. Зачастую качественно новые результаты
достигаются без организации нового, дополнительного, широко-
масштабного, долговременного и дорогостоящего мониторинга,
поскольку синтез превалирует над анализом и восстанавливается
целостность научного знания.
Не менее 95% потребляемого продовольствия человечество
получает в процессе агропроизводства, используя почвенные и
земельные ресурсы. При постоянном росте потребности в сель-
скохозяйственном сырье, увеличивающейся стоимости продуктов
питания, ограниченности ресурсов для их производства особое
значение имеет информационная поддержка принятия решений
при эксплуатации (управлении) значительным природно-ресурс-
ным потенциалом России. В стране происходят кардинальные
изменения социально-экономических и земельных отношений.
Развитие и государственная поддержка агропромышленного ком-
плекса (АПК) заявлены и должны оставаться в числе приоритет-
ных направлений при реализации стратегии устойчивого развития
общества и экономики.
Сейчас у почвоведения, как и в момент его становления в каче-
стве самостоятельной естественно-исторической науки в 60-х гг.
XIX в., появилась реальная возможность стать катализатором объ-
единения накопленных данных (знаний) целого ряда смежных
наук, и прежде всего экологии.
Информатика — это наука, изучающая все аспекты получения,
хранения, преобразования, передачи и использования информации,
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 6
Предисловие
6
она включает ряд научных направлений, исследующих разные сто-
роны одного и того же объекта. Появление вычислительных машин
и компьютерных технологий для накопления, анализа и перера-
ботки информации способствовало окончательному выделению
информатики в самостоятельную область знания.
Агроинформатика (ранее ее иногда называли сельскохозяй-
ственная кибернетика) исследует информационные процессы, про-
текающие в агроэкосистемах, а также возможности и алгоритмы
получения новых и использования накопленных знаний при оп-
тимизации функционирования территориальных комплексов раз-
личного уровня. В ее задачи входят: прогноз эффективности ис-
пользования природных ресурсов (в том числе почвенных,
земельных, агроклиматических); информационная поддержка
управления отраслями АПК, обеспечивающая «устойчивое»(сба-
лансированное, постоянно поддерживаемое) развитие сельского
хозяйства; разработка адаптивных почвосберегающих агротехно-
логий; оптимизация применения средств химизации земледелия;
агроэкологическая экспертиза и оценка воздействия на окружаю-
щую среду; инновационная деятельность.
Учитывая важность рассматриваемых вопросов, в соответст-
вии с решением Ученого cовета МГУ имени М.В. Ломоносова от
29.04.2002 г. Приказом ректора от 19.06.2002 г. № 488 на факультете
почвоведения была создана кафедра агроинформатики.
Информация сама по себе, затраты на ее приобретение и сред-
ства хранения будут иметь смысл лишь тогда, когда мы готовы и
можем с помощью интеллектуального базиса, имеющихся знаний
и гипотез, методов анализа, технических средств оперативно ис -
пользовать ее для решения научных и практических задач. Нево -
стребованность информации ведет к ее утрате (частичной или пол-
ной) и необходимости новых значительных капитальных вложений
на ее восстановление в будущем.
На кафедре сформулированоновое понимание агроинформа-
тики — это инновационная агрикультура и рациональное приро-
допользование. Вышесказанное определяет неразрывное един-
ство теоретических и практических задач данной науки, возмож-
ные направления ее развития, а также направления деятельности
кафедры агроинформатики в Московском государственном уни-
верситете.
1.Любой конкретный агрономический эксперимент (в агро-
химии, земледелии, селекции, растениеводстве и других разделах
сельскохозяйственной науки) не может являться основой для
создания адекватных имитационных моделей и принятия хозяй-
ственных решений в силу своей специфики, отсутствия должного
набора данных и измеряемых характеристик. Для получения
качественно новых знаний целесообразно обобщение накоплен-
ных результатов большого количества длительных стационарных
(полевых) опытов, привлечение достижений почвоведения и смеж-
ных естественных наук (географии, геологии, биологии, приклад-
ной математики), а также результатов существующих сетей мони-
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 7
Предисловие
7
торинга с последующей обработкой их в едином информацион-
ном массиве, в том числе и с использованием компьютерных тех-
нологий.
2.Методологической и методической основой агроинформа-
тики является системный анализ и системный подход. Сущест вует
иерархия природных экологических систем. Агро экосистемы (или
их совокупность в регионе) — это подсистема(ы) природ но-тер -
риториального комплекса соответствующего уровня. С этих по зи -
ций должны рассматриваться и изучаться их системообразующие
свойства и особенности функционирования.
3.Агроэкологический прогноз — основа оптимизации про-
изводственной деятельности АПК. Он базируется на результатах
моделирования и прогнозирования поведения агроэкосистем раз-
личного уровня, динамики средообразующих факторов и исполь-
зовании существующих методов поддержки принятия решений.
4.Модели природных территориальных комплексов могут быть
классифицированы по уровню описываемых объектов (поле, во-
досбор, регион) и времени прогноза. В целях реализации принципа
устойчивого развития АПК особо важен среднесрочный и долго-
срочный (свыше 10 лет) прогноз изменений окружающей среды в
результате хозяйственной деятельности.
5.Для совершенствования информационного обеспечения этой
деятельности необходимо наличие соответствующих рядов наблю-
дений и данных почвенно-экологического и агроэкологического
мониторинга состояния земельных ресурсов, а также методик по
рациональному планированию агрономических экспериментов,
экспресс-методов получения результатов, способов сбора, проверки
и обобщения информации длительных и краткосрочных полевых
опытов, ее хранения и обмена. В конечном итоге должно быть соз-
дано единое информационное пространство агрономических и поч-
венно-экологических исследований.
6.Одним из направлений агроинформатики является ком-
плексная оценка воздействия экономики (промышленности, энер-
гетики, лесного, водного, сельского хозяйства и других отраслей)
на состояние почвенного покрова, продуктивность агроэкосистем
и эффективность агротехнологий, анализ и расчет возникающих
экологических рисков.
7.Основной целью научных исследований является разра-
ботка систем информационной поддержки управления отрасля-
ми АПК, развитие информационно-консультационной службы
(ИКС). Эти разработки будут способствовать рациональному ис-
пользованию природных (в том числе почвенных и земельных),
материально-технических и финансовых ресурсов, а также сба-
лансированному «устойчивому» развитию аграрного сектора эко-
номики страны, практической реализации концепции «sustainab-
le agriculture».
В условиях постоянно растущей диверсификации и зрелости
информационных систем стала очевидна необходимость разделить
цели ИТ-образования «профильных» и «непрофильных» обучаю-
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 8
Предисловие
8
щих центров, сделать определяющим «компетентностный» подход
к разработке стандартов программ по информатике. Этот подход
универсален. Каждая выделяемая компетенция обеспечивается
набором модульных курсов, обеспечивающих заданный в ней уро-
вень. В качестве одной из главных компетенций всегда остается
оценка возможности и адекватности результатов использования
информационных технологий (в широком смысле) и их содержа-
тельная интерпретация специалистами в рассматриваемой пред-
метной области.
В своей деятельности кафедра агроинформатики осуществляет
контакты с рядом профильных комитетов Совета Федерации и
Государственной Думы Федерального Собрания РФ; структурами
и учреждениями Министерства сельского хозяйства РФ, Пра -
вительства Москвы; институтами РАН и Россельхозакадемии, а
также с общественными объединениями ученых и практиков АПК
в регионах. Особо надо отметить долговременное и весьма продук-
тивное сотрудничество с ФГУП «Всероссийский научно-исследова -
тельский институт информатизации агрономии и экологии “ВНИИ
Агроэкоинформ”». Примером этой работы является представлен-
ная книга, содержащая всесторонний и глубокий анализ результа-
тов агроэкологического мониторинга почв и земельных ресурсов
Российской Федерации.
Заведующий кафедрой агроинформатики
факультета почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова,
профессорД.М. Хомяков
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 9
Посвящается моим дорогим родителям
Тине Александровне
и Джемалу Скендеровичу
и любимой сестре Ноне
Введение
Сохранение и восстановление сельскохозяйственных угодий, изменение и
потеря которых происходят вследствие интенсификации сельского хозяйства
и промышленной деятельности, ведущей к деградации почв, — одна из совре-
менных задач человечества. В Российской Федерации в последние 10–15 лет
происходил процесс дезинтенсификации сельского хозяйства, что также при-
вело к ухудшению структуры земель сельскохозяйственных угодий за счет
сокращения пашни, которая стала источником экологической опасности для
посевов.
Анализ динамики площадей пашни показывает устойчивое снижение ее
доли в сельскохозяйственных угодьях регионов по всем округам. В период с
2000 г. оно составило в целом по России 1,5%, при этом наибольшее снижение
произошло в регионах Северо-Западного (2,5%) и Дальневосточного (3,1%)
округов.
Как известно, ключевой задачей земледелия является увеличение урожай-
ности культурных растений. Для этого в сельском хозяйстве используют тех-
нологии, предусматривающие интенсивное применение минеральных удоб-
рений, пестицидов, многократную обработку почвы, превращение на обшир-
ных территориях естественных биоценозов в искусственные. Ориентация на
индустриально-технологические системы земледелия позволила многим раз-
витым странам в относительно короткий исторический отрезок времени
значительно увеличить объемы производства продуктов питания.
Однако на фоне имеющихся достижений сельского хозяйства к концу XX в.
обозначились и значительные проблемы. В пахотных почвах наблюдается по-
стоянное снижение содержания гумуса, питательных веществ, ухудшаются фи-
зические, химические и биологические свойства. Нерегулируемое применение
средств химизации стало причиной накопления в почвах и грунтовых водах
остатков минеральных удобрений и пестицидов, изменения биохимических по-
токов и загрязнения природных объектов, а также ухудшения качества продукции
сельского хозяйства (в ней стали обнаруживать нитраты, химические элементы,
содержащиеся в удобрениях, и другие вредные вещества). Снизилась биологи-
ческая полноценность продукции. Это проявляется в неблагоприятных изме-
AgrarianMonitor 02.02.2010 19:12 Page 10
Агроэкологический мониторинг почв и земельных ресурсов РФ
10
нениях в аминокислотном составе, уменьшении содержания витаминов, сахаров,
различных биологически активных веществ. Употребление населением таких
продуктов питания снижает устойчивость организма к действию неблагопри-
ятных факторов. Свой негативный вклад в ухудшение состояния окружающей
среды постоянно вносит и техногенная деятельность человека, а также чрезвы-
чайные ситуации, такие, как выброс нефти и нефтепродуктов, радионуклидов,
увеличение содержания тяжелых металлов и др.
В сложившихся условиях необходимо безотлагательно начать поиски прин-
ципиально новых способов ведения земледелия и выращивания культурных
растений, которые обеспечивали бы высокую продуктивность пахотных земель,
получение биологически полноценной сельскохозяйственной продукции и не
наносили ущерб биосфере и, более того, способствовали решению глобальных
экологических проблем.
Необходимость решения этих вопросов остро стоит в России. Настало
время обратить особое внимание на изменение состояния природной среды и в
агропромышленном комплексе, если учесть, что около 30% загрязнения ее и до
40% всех (по данным Минприроды) загрязненных вод, сбрасываемых без очи-
стки, приходится на счет сельского хозяйства. Поэтому необходим переход к
экологизированным технологиям возделывания сельскохозяйственных куль-
тур и введение в животноводство элементов биологизации и менее затратных
приемов.
При этом предусматривается гармоничное развитие и взаимодействие всех
основных факторов интенсификации — природных, биологических, техноген-
ных, организационно-экономических, информационных. Однако ра ди кальн ый
отказ от использования средств химизации, в том числе от минеральных удоб-
рений и пестицидов, — это другая крайность, которая может привести к серьез-
ным экономическим последствиям.
Становится невозможным реализовать задачу сельского хозяйства — обес-
печить в полном объеме высококачественными продуктами население, чтобы
не попасть в зависимость от других государств, а также избежать загрязнения
и деградации окружающей природной среды.
Справедливости ради следует сказать, что на сегодня в сельском хозяйстве
используется около 10% (~ 1,5 млн. т) производимых в стране минеральных
удобрений (16 млн т), т.е. около 25 кг в расчете на 1 га посевной площади, что
явно недостаточно. Развивается и промышленное производство, поэтому во -
просам изменения экологического состояния окружающей природной среды
необходимо уделять должное внимание. Значительную роль в этом направле-
нии должны играть новые исследования в агроэкологии, а также новые рос-
сийские и международные экологические программы.
Для того чтобы своевременно и квалифицированно реагировать на изме-
нение экологической обстановки в стране или в отдельном регионе и прини-
мать эффективные меры по ее исправлению, в том числе в АПК, необходим
хорошо налаженный и эффективно работающий агроэкологический монито-
ринг почв и земельных ресурсов.
