О необходимости трансформации парадигмы научных исследований в области земледелия (сообщение первое)

Представлен анализ направлений научных исследований в области земледелия, связанных с преобладающей современной парадигмой. С опорой на теорию Т. Куна описано понятие «парадигма», которая, согласно представлениям ученого, формирует мировоззрение исследователей в определенной предметной области, является основой для выбора подходов и методов научных исследований в любой научной дисциплине. Показаны методологические основания изучения систем земледелия, подчеркнута зависимость агрономических исследований от логического позитивизма и инструментализма с редукционистским подходом. Обосновано применение системного мышления при разработке программ исследований в области земледелия, анализе и интерпретации результатов полевых экспериментов, в том числе с использованием искусственного интеллекта. Подчеркнута необходимость развития исследований по географии систем земледелия и их масштабированию в пространстве и во времени с помощью формирования архетипов на основе результатов полевых опытов научных и учебных учреждений, полученных на «небольших участках». С целью развития подходов к масштабированию архетипов систем земледелия предложено использовать концепцию «geons» (геонов) как одного из перспективных направлений в геоинформатике, а также материалов дистанционного зондирования. Для преодоления негативного воздействия на природу химико-техногенной интенсификации одним из основных подходов может быть увеличение биоразнообразия, в частности диверсификация. Стратегии диверсификации систем земледелия реализуются за счет севооборотов, ассоциированных видов растений (покровные культуры, культуры-ловушки, культуры-репелленты, буферные культуры), смеси сортов и культур, агролесомелиорации и формирования неоднородности агроландшафтов. В рамках адаптации систем земледелия к возможному изменению климата целесообразно интегрировать знания, полученные из количественных климатических моделей и моделей архетипов систем земледелия, для использования их в цифровых системах управления земледелием «на местах». Следует направить усилия на развитие имитационного моделирования. Механистические модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур, разработанные для однородной единицы в определенной точке пространства, необходимо масштабировать для различных сценариев окружающей среды.

1. Кирюшин В.И. Развитие парадигмы сельскохозяйственного природопользования (к 175-летию В.В. Докучаева) // Бюллетень Почвенного института им. В.В. Докучаева. 2021. Спец. выпуск. С. 5–26. DOI: 10.19047/0136-1694-2021-D-5-26.

2. Апарин Б.Ф., Сухачева Е.Ю. Земледелие – прошлое, настоящее, будущее // Биосфера. 2019. Т. 11. № 3. С. 109–119. DOI: 10.24855/ biosfera.v11i3.507.

3. Иванов Д.А. Теоретические аспекты агрогеографии // Вестник Российской академии наук. 2018. Т. 88. № 9. С. 804–810. DOI: 10.31857/ S086958730001693-0.

4. Старожилов В.Т. Новая концепция ландшафтной адаптации земледелия геосистем нооландшафтосферы // Тенденции развития науки и образования. 2022. № 83-2. С. 117–122. DOI: 10.18411/trnio-03-2022-75.

5. Кирюшин В.И. Система научно-инновационного обеспечения технологий адаптивно-ландшафтного земледелия // Земледелие. 2022. № 2. С. 3–7. DOI: 10.24412/0044-39132022-2-3-7.

6. Washington H., Piccolo J., Gomez-Baggethun E., Kopnina H., Alberro H. The trouble with anthropocentric hubris, with examples from conservation // Conservation. 2021. Vol. 1. N 4. Р. 285–298. DOI: 10.3390/conservation1040022.

7. Якушев В.П., Петрушин А.Ф., Матвеенко Д.А., Блохина С.Ю., Канаш Е.В., Якушев В.В. Новый метод количественной оценки внутриполевой изменчивости по оптическим характеристикам посевов для точного земледелия // Вестник российской сельскохозяйственной науки. 2020. № 2. С. 4–10. DOI: 10.30850/vrsn/2020/2/4-10.

8. Reyes F., Casa R., Tolomio M., Dalponte M., Mzid N. Soil properties zoning of agricultural fields based on a climate-driven spatial clustering of remote sensing time series data // European Journal of Agronomy. 2023. Vol. 150. Р. 126930. DOI: 10.1016/j.eja.2023.126930.

9. Носонов А.М. Современные методы моделирования развития сельского хозяйства // Географическая среда и живые системы. 2018. № 3. С. 62–74. DOI: 10.18384/2310-71892018-3-62-74.

10. Rizzo D., Debolini M., Thenail C., Lardon S., Marraccini E. Agriculture at the landscape level: scientific background and literature overview // Landscape Agronomy. Springer; Cham, 2022. Р. 1–23. DOI: 10.1007/978-3-031-052637_1.

11. Morrone J.J. The spectre of biogeographical regionalization // Journal of Biogeography. 2018. Vol. 45. N 2. Р. 282–288. DOI: 10.1111/jbi.13135.

12. Каличкин В.К., Максимович К.Ю. Методология формирования цифровой системы управления земледелием // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2024. Т. 54. № 3. С. 5–20. DOI: 10.26898/0370-8799-2024-3-1.

13. Beckmann M., Didenko G., Bullock J.M., Cord A.F., Paulus A., Ziv G., Václavík T. Archetypes of agri-environmental potential: a multiscale typology for spatial stratification and upscaling in Europe // Environmental Research Letters. 2022. Vol. 17. N 11. Р. 115008. DOI: 10.1088/1748-9326/ac9cf5.

14. Amin M.E.S., Mohamed E.S., Belal A.A., Jalhoum M.E.M., Abdellatif M.A., Nady D., Ali A.M., Mahmoud A.G. Developing spatial model to assess agro-ecological zones for sustainable agriculture development in MENA region: Case study Northern Western Coast, Egypt // The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science. 2022. Vol. 25. N 1. Р. 301–311. DOI: 10.1016/j.ejrs.2022.01.014.

15. Кирюшин В.И. Состояние и проблемы развития адаптивно-ландшафтного земледелия // Земледелие. 2021. № 2. С. 3–7. DOI: 10.24411/0044-3913-2021-10201.

16. Савин И.Ю. Пространственная адаптация систем земледелия к пестроте полей // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Агрономия и животноводство. 2021. Т. 16. № 4. С. 362–369. DOI: 10.22363/2312797X-2021-16-4-362-369.

17. Brooker R.W., Hawes C., Iannetta P.P.M., Karley A.J., Renard D. Plant diversity and Ecological Intensification in crop production systems // Journal of Plant Ecology. 2023. Vol. 16. N 6. Р. rtad015. DOI: 10.1093/jpe/rtad015.

18. Tamburini G., Bommarco R., Wanger T.C., Kremen C., van der Heijden M.G.A., Liebman M., Hallin S. Agricultural diversification promotes multiple ecosystem services without compromising yield // Science advances. 2020. Vol. 6. N 45. Р. 1715. DOI: 10.1126/sciadv. aba1715.

19. Hufnagel J., Reckling M., Ewert F. Diverse approaches to crop diversification in agricultural research: а review // Agronomy for Sustainable Development. 2020. Vol. 40. Р. 1–17. DOI: 10.1007/s13593-020-00617-4.

20. Beillouin D., Ben-Ari T., Makowski D. A dataset of meta-analyses on crop diversification at the global scale // Data in Brief. 2019. Vol. 24. Р. 103898. DOI: 10.1016/j.dib.2019.103898.

21. Finger R., Möhring N. The emergence of pesticide-free crop production systems in Europe // Nature Plants. 2024. Vol. 10. Р. 360–366. DOI: 10.1038/s41477-024-01650-x.

22. Siders A.R., Pierce A.L. Deciding how to make climate change adaptation decisions // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2021. Vol. 52. Р. 1–8. DOI: 10.1016/j.cosust.2021.03.017.

23. Jewell J., Cherp A. The feasibility of climate action: Bridging the inside and the outside view through feasibility spaces // Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. 2023. Vol. 14. N 5. Р. e838. DOI: 10.1002/wcc.838.

24. Stern P.C., Wolske K.S., Dietz T. Design principles for climate change decisions // Current Opinion in Environmental Sustainability. 2021. Vol. 52. Р. 9–18. DOI: 10.1016/j.cosust.2021.05.002.