WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

НИЖЕГОРОДСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

В.И. ТИТОВА, М.В. ДАБАХОВ, Е.В.

ДАБАХОВА

АГРОЭКОСИСТЕМЫ:

ПРОБЛЕМЫ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

И СОХРАНЕНИЯ

УСТОЙЧИВОСТИ

(теория и практика

агронома-эколога)

Учебное пособие

НИЖЕГОРОДСКАЯ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В.

АГРОЭКОСИСТЕМЫ:

ПРОБЛЕМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

И СОХРАНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

(теория и практика агронома-эколога) Учебное пособие Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов по специальности «Агроэкология»

Нижний Новгород - УДК – 631.95 (075) ББК – 40. Т Титова В.И., Дабахов М.В., Дабахова Е.В. Агроэкосистемы: проблемы функционирования и сохранения устойчивости (теория и практика агронома эколога). – Учебное пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – Н. Новгород: НГСХА, 2002. – 205 с.

Работа представляет собою практическое руководство по оценке экологического состояния агроэкосистемы, основанное на теоретическом знании и научно-исследовательском опыте, выраженном в виде инструкций, методик, систем оценок и рекомендаций для использования в сельскохозяйственном производстве.

Рекомендуется к использованию студентами, обучающимися по специальности «Агроэкология» очной и заочной форм обучения, а также специалистами сельского хозяйства агрономического профиля, имеющими целью экологическую оценку сельскохозяйственного производства.

Печатается по решению методического совета Нижегородской государственной сельскохозяйственной академии.

Рецензенты:

- Э.А. Муравин, доктор биол. наук, профессор кафедры агрономической и биологической химии Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева;

- О.Д. Шафронов, канд. с.-х. наук, профессор кафедры агрохимии и агроэкологии НГСХА, директор Центра агрохимической службы «Нижегородский»

© Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия,

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………….. Глава 1. Понятие об агроэкосистемах ………………………... 1.1. Агроэкосистема и агробиогеоценоз: определение и терминология ……………………………………………… 1.2. Структура агробиогеоценоза ………………………………. 1.2.1. Характеристика агробиотопа ………………………….. 1.2.2. Характеристика агроэкотопа …………………………… 1.3. Основные отличия природных и сельскохозяйственных 1.4. Понятие об агроландшафтах ………………………………. Глава 2. Условия и факторы функционирования 2.1. Средообразующие факторы, обеспечивающие функционирование агробиогеоценоза ……………………. 2.2. Ресурсные факторы, обеспечивающие функционирование агробиогеоценоза ……………………. Глава 3. Энергетический баланс агроэкосистем ……………. 3.1. Структура энергетических потоков природных 3.2. Понятие об энергетических субсидиях …………………… 3.3. Проблемы, связанные с применением субсидий ………….. 3.4. Расчет энергетической эффективности Глава 4. Оценка устойчивости агроэкосистем ……………… 4.1. Характеристика основных принципов стабильности существования агробиогеоценозов …………………………. 4.2. Оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию ………………………………………………….. 4.2.1. Показатели устойчивости почв к техногенезу ………… 4.2.2. Оценка устойчивости почв хозяйства …………………. 4.3. Оценка степени загрязнения почв и экологического неблагополучия агроэкосистемы ………………………….. 4.3.1. Биогенные элементы в почвах ………………………... 4.3.2. Тяжелые металлы в почвах и растениях ……………... 4.3.3. Биологическая активность почв ………………………. Глава 5. Оценка степени деградации почв …………………. 5.1. Основные понятия и термины ……………………………... 5.2. Методология определения степени деградации почв ……. 5.3. Определение степени физической деградации почв …….. 5.4. Определение степени химической деградации почв …….. 5.5. Определение степени биологической деградации почв …. 5.6. Примеры расчета периода и степени деградации почв ….. Глава 6. Оценка продуктивности агроэкосистем ………….. 6.1. Расчет величины потенциального урожая ………………… 6.2. Определение климатически обеспеченного урожая по влагообеспеченности посевов ………………………….. 6.3. Определение действительно возможного урожая, получаемого за счет эффективного плодородия почвы ….. 6.4. Определение ДВУ, получаемого за счет вносимых удобрений ……………………………………….. Глава 7. Основные направления оптимизации 7.1. Оптимизация агробиоценоза на уровне популяции ……… 7.2. Оптимизация функционирования агрофитоценоза ……… 7.3. Оптимизация функционирования агробиогеоценоза ……. Литература ………………………………………………………… Приложения ………………………………………………………..

ВВЕДЕНИЕ

Экологический кризис, существование и развитие которого прак тически не подвергается сомнению, в настоящий момент является фак тором, влияющим на все сферы человеческой деятельности. Одной из них, причем наиважнейшей, является сельскохозяйственное производ ство, методологической и руководящей основой которого является ком плекс сельскохозяйственных наук, включающий агрохимию, земледе лие, растениеводство и ряд других дисциплин.

Кризисная ситуация развивается в тот момент, когда уровень научного знания, являющегося основой какой-либо деятельности, ста новится недостаточным, чтобы адекватно отражать направленность и интенсивность взаимодействий в определенной системе. Это может происходить, когда антропогенное воздействие на окружающую среду становится настолько интенсивным, что факторы, ранее не принимае мые во внимание из-за своей инертности (климат, водный режим терри тории, биогеохимические циклы химических элементов и т.д.), изменя ются, что серьезно влияет на результаты хозяйственной деятельности человека и уровень его благосостояния.





Рассмотрим конкретный пример. На протяжении длительного времени практически во всех учебниках агрохимии рассматривается схема, характеризующая вмешательство человека в круговорот биоген ных элементов - «треугольник Прянишникова» (рис.1).

Данная схема предполагает, что для достижения необходимой це ли – эффективного применения удобрений, позволяющего при мини мальных затратах получить максимально возможную отдачу в виде продукции растениеводства – следует учесть взаимодействия в приве денной системе. Однако при более тщательном рассмотрении можно выделить и ряд других элементов, не нашедших отражения в схеме.

Например:

1. Оставлен без внимания ряд важных составляющих среды обита ния человека (на благо которого эта деятельность направлена), в част ности, природные воды (поверхностные и грунтовые).

Так, в ряде стран Европы, Северной Америки и некоторых других регионов используются очень высокие дозы минеральных удобрений, достигающие в среднем 700 кг на 1 гектар действующего вещества. При этом высокоразвитая агротехника позволяет получать значительные урожаи и поддерживать высокий уровень почвенного плодородия. Од нако в тех же странах одной из наиболее серьезных проблем является повышение концентрации в природных водах ряда соединений, особен но нитрат- и фосфат- ионов. Это ведет к ограничению использования за грязненных вод в питьевых целях, а также к деградации водных экоси стем и прилегающих к ним местообитаний в результате эвтрофизации.

2. Как правило, в стоимость удобрений и, соответственно, в стои мость полученного урожая в недостаточном объеме заложены затраты на их производство. При должном расчете необходим учет стоимости не только энергоносителей, использованных при производстве удобрений (природный газ, нефть, уголь) и минерального сырья, а также учет ущерба окружающей среде, нанесенный при разработке месторождений и транспортировке минеральных ресурсов. В настоящее же время ущерб окружающей среде не является фактором, влияющим на ценообразова ние на рынке энергоносителей и других полезных ископаемых и, чаще всего, не компенсируется.

Таким образом, можно прийти к выводу, что высокие урожаи полу чают за счет деградации окружающей среды, хотя непосредственные результаты этого не всегда видны – они находятся за пределами сель скохозяйственных территорий, а иногда и за пределами данного госу дарства.

Аналогичные примеры можно привести и в отношении других сель скохозяйственных дисциплин.

Каков должен быть выход из вышесказанного? Очевидно, что под ходы к описанию взаимодействий в системе «человек - окружающая среда», развиваемые вплоть до недавнего времени, устарели. Един ственным выходом из сложившейся ситуации является разработка ново го, экосистемного подхода, основанного на интеграции традиционных научных дисциплин и экологии – дисциплины, предметом изучения ко торой являются взаимоотношения живых организмов между собой и с окружающей средой.

Целью данной работы является рассмотрение взаимодействия чело века и природы в ходе его сельскохозяйственной деятельности в кон тексте процессов, протекающих в окружающей среде. При этом сель скохозяйственные угодья представлены как искусственные экосистемы, характеризующиеся специфическим набором протекающих в них про цессов и являющиеся компонентом более крупной единицы – ландшаф та.

Глава 1. ПОНЯТИЕ ОБ АГРОЭКОСИСТЕМАХ 1.1. Агроэкосистема и агробиогеоценоз:

определение и терминология Понятие «агроэкосистема» появилось в научной терминологии сравнительно недавно как производное от более раннего термина «эко система», введенного английским ботаником А. Тэнсли (1935).

Экосистема – основная функциональная единица в экологии, вклю чающая все совместно функционирующие организмы (биотическое со общество) на данном участке и взаимодействующая с физической сре дой таким образом, что поток энергии создает четко определенные биотические структуры и круговорот веществ между живой и нежи вой частями.

В состав экосистемы входят как организмы, так и окружающая их неживая среда. Эти компоненты взаимно влияют друг на друга и созда ют условия для поддержания жизни.

Признавая, что агроэкосистема в сфере сельского хозяйства явля ется первичным структурным звеном, большинство авторов дают свою трактовку сути содержания «агроэкосистемы» (Одум Ю, Миркин Б.М., Реймерс Н.Ф. и др.). Так, например, авторы учебного пособия «Сель скохозяйственная экология» (Уразаев и др., 1996) под сельскохозяй ственной экологический системой понимают природный комплекс, пре образованный деятельностью человека [37]. В.А. Черников с соавтора ми [1] представляют агроэкосистемы (агробиогеоценозы) как вторич ные, измененные человеком биогеоценозы. В то же время, по их мне нию, при ранжировании экосистем можно пользоваться схемой, осно ванной на типизации структур земледелия, применяемой ФАО.

Агроэкосистема – это искусственно созданная или измененная че ловеком экосистема, предназначенная для удовлетворения его потреб ностей. Являясь разновидностью экосистем, агроэкосистемы обладают многими их свойствами, которые необходимо учитывать в сельскохо зяйственной практике.

В русской научной школе до недавнего времени чаще использова лось понятие «биогеоценоз», введенное в экологическую практику В.Н.

Сукачевым (1940).

Биогеоценоз (БГЦ) - совокупность на известном протяжении зем ной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, растительности, животного мира и мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий), имеющая свою особенную специфику взаимодействий слагающих ее компонентов и определенный тип обме на веществом и энергией между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутренне противоречивое единство, находя щееся в постоянном движении, развитии.

В предложенном определении можно подчеркнуть, что:

а) биогеоценоз связан с определенным участком земной поверхно сти;

б) составными частями БГЦ являются материальные тела: живые (растения, животные и микроорганизмы), слагающие биотоп;

косные (атмосфера, горная порода, вода) и биокосные (почва, донные осадки), слагающие экотоп;

в) связанность компонентов БГЦ основана на обмене веществом и энергией как между ними, так и с окружающей внешней средой.

Можно заметить, что все сказанное позволяет назвать биогеоценоз экосистемой, так как в нем присутствуют все ее атрибуты (связь живых и неживых компонентов, обмен веществом и энергией, открытость си стемы и т.п.). Однако экологи настойчиво подчеркивают, что эти два термина неравнозначны. Каковы отличия?

1. Биогеоценоз - вполне определенная целостная ландшафтная еди ница, которая имеет свой определенный набор свойств, определенные границы (жесткие), особый характер взаимосвязей между компонента ми. Различные виды БГЦ более доступны для систематизации, чем эко системы (к систематике экосистем единый подход в настоящее время отсутствует, в то время как в отношении БГЦ ситуация более ясна).

2. Границы экосистем варьируют по своим масштабам от пробирки с культурой микроорганизмов до биосферы в целом. БГЦ имеет более строго определенные размеры.

3. Пространственная и функциональная структура БГЦ разнообраз на и завершена, экосистема же может быть неполной (стабильность не полной экосистемы поддерживается энергетическими дотациями).

4. Основным организующим компонентом БГЦ чаще всего является доминирующий тип растительности (растения - эдификаторы), на осно вании чего и строится систематика БГЦ. Хотя в то же время признается важность значения всех остальных их компонентов. В экосистеме все компоненты признаются равноправными.

Переходя к понятию «агробиогеоценоз», можно отметить, что этим термином можно обозначить одно или несколько полей определенного севооборота с характерной для данного участка агротехникой. В данном случае мы имеем полный набор компонентов, складывающих, по опре делению, биогеоценоз: экотоп (земельное угодье с прилегающими участками, занятыми более или менее естественными растительными сообществами и водоемами;

атмосфера) и биотоп (организующим рас тительным компонентом которого является культура севооборота, со провождаемая некоторым количеством сорной растительности).

Следует заметить, что агробиогеоценоз является менее полноцен ной ландшафтной единицей, чем биогеоценоз. Это связано, главным об разом, с тем, что в естественных условиях организующим растительным компонентом биогеоценоза является вид, наиболее приспособленный к данным условиям на данном этапе эволюции сообщества. При этом он имеет большую конкурентоспособность и, соответственно, устойчи вость в окружающей его среде.

В случае агробиогеоценоза сельскохозяйственную культуру, возде лываемую на определенной территории, лишь условно можно обозна чить, как организующий растительный компонент, поскольку он может достаточно устойчиво развиваться лишь в условиях постоянных энерге тических дотаций в виде вносимых удобрений, обработки почвы, при менения средств защиты растений и пр.

Итак, агробиогеоценоз – это биоценоз, искусственно созданный или измененный человеком с целью создания растительной продукции сель скохозяйственного назначения. Он может устойчиво функционировать в неизменном виде лишь при условии постоянных энергетических затрат, а также их оптимизации. При несоблюдении этих условий происходит разрушение агробиогеоценоза, причем разрушение может быть услов ным (когда происходит замещение неустойчивого растительного сооб щества в ходе естественной эволюции – сукцессии) или катастрофиче ским (когда разрушение биотопа сопровождается деградацией компо нентов экотопа – эрозия, переувлажнение, дегумификация, почвоутом ление, загрязнение токсикантами органического и неорганического происхождения и т.п.).

Таким образом, понятие «агробиоценоз» может быть расшифровано как объединение живых организмов, располагающееся (или населяю щее) на поле, а, учитывая агрономическую терминологию, сближаю щую понятия «поле» и «земля», трансформировано в понятие «агробио геоценоз». Дополняя эту структуру влиянием человека, можно перейти к понятию «агроэкосистема», приведенному А.С. Кольцовым [23]: это динамическая совокупность, составленная человеческим обществом и сельскохозяйственными ценозами.

Понятие «экосистема» и, соответственно, «агроэкосистема», как можно было заметить, несколько шире по значению и включает в себя понятия «биогеоценоз» и «агробиогеоценоз». Однако очевидно, что биогеоценоз является более автономной ландшафтной единицей, спо собной в условиях постоянного поступления необходимого количества солнечной энергии существовать очень длительный промежуток време ни. Данное обстоятельство обусловлено тем, что эта единица обладает полным набором биокомпонентов – продуцентов, консументов, де структоров, которые обеспечивают достаточную завершенность биоло гического круговорота.

В то же время понятие «экосистема» включает в себя и неполно членные биосистемы, не имеющие, в частности, продуцентов. К тако вым можно отнести, например, устричную банку, являющуюся сапро трофным сообществом, устойчивость функционирования которого пол ностью зависит от других экосистем, в состав которых входят проду центы.

Термином «агроэкосистема» можно обозначить, в частности, пред приятия промышленного животноводства, птицеводства, рыбоводства.

Такие системы в гораздо большей степени регулируются человеком. Их устойчивое функционирование зависит, в первую очередь, от намного более значительных энергетических дотаций, которые мы упомянули при рассмотрении термина «агробиогеоценоз» и, кроме того, более эф фективного управления и регулирования данной системы, что требует высокого уровня научного знания и технологии. Такая система в прин ципе не способна существовать без участия человека и при его устране нии разрушается, в отличие от агробиогеоценоза, практически мгновен но.

1.2. Структура агробиогеоценоза В структуре агробиогеоценоза выделяют несколько составных ча стей, не имеющих строгого обособления между собой:

Агробиотоп:

- агрофитоценоз - растительное сообщество, представленное куль турными и сорными растениями и выполняющее функцию проду - зооценоз и микробоценоз – сообщества, выполняющие функцию разрушителей (деструкторов органического вещества агробиогео Агроэкотоп:

- группа абиотических факторов, среди которых ведущую роль иг рает почва в составе почвенно-биотического комплекса (ПБК).

1.2.1. Характеристика агробиотопа В соответствии с существующими взглядами на строение биогео ценоза главным звеном в структуре агробиогеоценоза следует признать популяцию культурных растений, которая характеризуются определен ным сопровождением сорных растений и насекомых-вредителей, оби лие которых зависит как от местных природных условий, так и от эф фективности сельскохозяйственной деятельности человека.

Показатели, характеризующие популяцию, можно разделить на:

- статические;

- динамические.

К статическим показателям относят численность и плотность попу ляции. В условиях сельскохозяйственного производства оценка их важ ности проявляется в тщательности определения нормы высева и опре делении всхожести посевного материала.

Каждая культура имеет установленную оптимальную норму высе ва. Верхний ее предел (максимальная плотность) ограничивается внут рипопуляционной конкуренцией за ресурсы среды: элементы питания, влагу, солнечную энергию. В загущенных посевах растения значительно слабее, чем в изреженных, поглощают меньше элементов питания. Так, в опытах с райграсом многолетним было показано, что особь райграса, произрастающая в условиях конкуренции, поглощает в 9 раз меньше элементов питания, чем растение, не имеющее конкурентов. В результа те конкуренции включаются механизмы, ограничивающие численность популяции. В загущенных посевах это выражается в виде «самоизрежи вания», подчиняющегося эмпирическому правилу «3/2» – при увеличе нии массы особей в три раза их численность уменьшается в два раза.

Однако следует заметить, что при различных условиях произрастания (например, при ослаблении освещения) данное соотношение может из меняться.

В опытах В.Н. Сукачева показано, что конкуренция в загущенных посевах на удобренных почвах ведет к большему самоизреживанию, чем на неудобренных. Это связано с тем, что при хорошем обеспечении элементами питания вырастают более мощные особи, которые в боль шей степени конкурируют за другие ресурсы. Так, у лесоводов давно установлена закономерность, названная эффектом Сукачева: по мере улучшения условий произрастания древостоя происходит снижение его численности.

Изреживание популяции, в свою очередь, также неблагоприятно действует на ее устойчивость, поскольку провоцирует размножение по пуляций сорных растений. Кроме того, при уменьшении густоты посева по сравнению с оптимальной возрастает отмирание особей из-за слу чайных причин, поскольку в таких посевах до определенного возраста меньше устойчивость к поломке ветром, животными и т.п.

Популяции культурных растений в агробиогеоценозах (АБГЦ) имеют следующие отличия от популяций подобных видов в природе:

1) плотность растений в АБГЦ, как правило, выше, чем в есте ственных условиях, что обусловлено их резким доминированием (обес печенным технологией сельскохозяйственного производства) над дру гими видами;

2) культурные сорта ряда видов растений имеют меньшую кусти стость (ячмень в природных условиях дает 5-6 стеблей, а в сельскохо зяйственных – чаще всего 2 стебля). Эта особенность обусловлена, прежде всего, высокой плотностью посева. В свою очередь, это приво дит к тому, что любое снижение плотности посева (например, по при чине нарушения нормы высева) приводит к резкому и необратимому снижению числа особей в популяции и провоцирует размножение дру гих популяций, например, сорняков.

К динамическим показателям относят свойства популяций, харак теризующие их изменения во времени: рождаемость и смертность, со став, возрастное распределение особей и жизнеспособность популяции в целом. В агробиогеоценозе эта группа показателей с большим или меньшим успехом контролируется человеком.

Растение, как правило, производит значительно больше семян, чем может прорасти в начале ближайшего вегетационного периода. Данное явление обусловлено механизмами, выработанными растениями в ходе эволюции как результат адаптации к внешним факторам.

К таковым можно отнести:

- биотические – межпопуляционные взаимодействия;

- абиотические – неблагоприятные погодные условия.

Первая группа факторов является постоянно действующей, хотя ин тенсивность воздействия на отдельную популяцию со стороны сообще ства может меняться. Одной из форм приспособительных реакций у ря да видов является образование большого количества семян, в результате чего повышается вероятность прорастания некоторой их части и выжи вания популяции. Такая стратегия характерна для большинства видов сорных растений. Так, одно растение осота полевого может дать 35 тыс.

семян, щирица запрокинутая – 500 тыс., дескурения Софьи – 730 тыс.

семян. Если учесть, что хлебные злаки в среднем дают 50-80 зерен и лишь при самых благоприятных условиях могут давать до 2000 семян с одного растения, то очевидно превосходство сорных растений по пло довитости над культурными.

Неблагоприятное состояние абиотических факторов является пери одическим явлением. Популяции адаптируются к ним путем задержки прорастания у большей части созревающих семян и сохранения ими жизнеспособности в течение длительного времени. По наблюдениям П.А. Костычева, из 400 семян пастушьей сумки за 1173 дня проросло лишь 75. Остальные не проросли, хотя и сохранили свою жизнеспособ ность. До 60 лет не теряют всхожесть семена щирицы и подорожника, до 70 – семена донника белого.

Культурные растения стоят особняком от других (сорных) видов, слагающих агрофитоценоз. Набор их свойств, обусловленный преды дущей селекцией, включает в себя: 1) значительно большую массу се мени (и, соответственно, их меньшее количество);

2) прорастание сразу после наступления благоприятных условий;

3) короткий период, в те чение которого сохраняется всхожесть. В результате этого начало и ко нец жизненного цикла культурных растений связан со вполне опреде ленными сроками, характерными для определенной культуры. Для дру гих видов, входящих в состав агрофитоценоза, свойственен более рас тянутый жизненный цикл.

Особенность сельскохозяйственных популяций – низкий процент старых и даже зрелых особей, что приводит к снижению жизнеспособ ности популяции, выражаемой отношением числа особей, имеющих (или не потерявших) генеративную функцию, к общему числу особей в популяции. В таких условиях ранняя уборка (т.е. удаление особей, не достигших зрелости), как, например, бывает при уборке кукурузы на зе леную массу, или выращивание растений по технологии однолетней культуры, хотя для полного развития особи должно пройти 2 года, что происходит, например, с картофелем и сахарной свеклой (двухлетними культурами), естественно приводит к снижению жизнеспособности по пуляции культурных растений и бурному развитию сорняков. Именно по этой причине в смешанных посевах разных видов культурных расте ний всегда меньше сорняков (например, в посевах подсолнечника с ку курузой, подсолнечника с горохом и пр.).

Популяции культурных сельскохозяйственных растений объединя ются в сообщества, в зависимости от состава которых агрофитоценозы различают по ассоциациям, формациям, типу растительности и пр.

Ассоциации – самая мелкая единица агрофитоценоза, состоящая из доминанта и субдомината (второй по численности популяции).

Формация – это объединение ассоциаций по нескольким доминан там, принадлежащим к одному роду или биологической группе (напри мер, озимые посевы, злаковый луг и пр.).

Иногда формации выделяют не по наличию доминанта, а по эдифи каторности, т.е. способности влиять на среду. Эта способность имеет очень большое значение при составлении прогнозов развития сорняков в поле, основанных на следующем. Известно, что на 1 м2 поверхности почвы может сосуществовать примерно 800-1000 особей растительного царства, представленных как культурными, так и сорными растениями.

Поэтому, если по какой-либо причине площадь посева не заполнена культурными растениями, обладающими достаточно выраженными свойствами эдификаторности, то она будет легко заполнена сорняками до отмеченного выше предела.

По эдификаторности (Уразаев Н.А. и др., 1996) выделяют 3 груп пы культурных растений:

- сильноэдификаторные. Сюда включают растения сплошного се ва, образующие травостой с проективным покрытием в 100%;

высокорослые (до 3 м) растения;

среднерослые, но быстро раз вивающиеся с весны растения (озимая рожь, рапс, вика, подсол - среднеэдификаторные – растения сплошного сева и рядкового весеннего сева с проективным покрытием 70-80%, быстро разви вающиеся после всходов (яровая пшеница, овес, кукуруза, гре - слабоэдификаторные, т.е. культуры, медленно развивающиеся после всходов, проективное покрытие которых не превышает 50% (овощи, горох, бахчи).

Возможно деление агрофитоценозов и по другим признакам, например, по характеру получаемой продукции (технические культуры, кормовые и пр.), по целям культивирования (почвозащитные культуры, декоративные и пр.) и т.д.

1.2.2. Характеристика агроэкотопа Почва (почвенно-биотический комплекс, или ПБК) – это вторая со ставная часть агробиогеоценоза, неразрывно связанная с агрофитоцено зом и во многом обеспечивающая его жизнь.

Определение почвы как почвенно-биотического комплекса связано с ее многоплановой экологической функциональностью. Почвенно биотический комплекс есть совокупность почвы как среды обитания для растений и животных и живого вещества всех составных частей агроэкосистемы.

Биогеоценотические функции почв во всем своем разнообразии широко рассматриваются лишь в последние несколько десятков лет.

Основной причиной недостаточного внимания в столь важной проблеме до сих пор можно считать господство упрощенного понимания эколо гического значения почвы, сводимого, как правило, к трактовке почвы как источника элементов питания и механической опоры растений.

В настоящее время выделено достаточно много почвенных функ ций, объединенных в отдельные группы по контролируемым ими свой ствам и параметрам. Наиболее значимые публикации на эту тему при надлежат Г. В. Добровольскому и Е.Д. Никитину (1986, 1990), выде ливших две большие группы экологических функций почв: глобальные и биогеоценотические (табл. 1.1, 1.2).

(Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., 1990) Литосферные Гидросферные Атмосферные Общебиосферные 1.Биохимическое 1.Трансформация 1.Поглощение и 1.Среда обитания, преобразование поверхностных отражение сол- аккумулятор и верхних слоев вод в грунтовые нечной радиации источник веще 2.Источник веще- 2.Участие в фор- 2.Регулирование 2.Связующее зве ства для образо- мировании реч- влагооборота ат- но биологическо 3.Передача акку- 3.Фактор биопро- 3.Источник твер- 3.Защитный ба мулированной дуктивности во- дого вещества и рьер и условие солнечной энер- доемов за счет микроорганиз- нормального гии в глубокие приносимых поч- мов, поступаю- функционирова части литосферы венных соедине- щих в атмосферу ния биосферы 4.Защита лито- 4.Сорбционный 4.Поглощение и 4.Фактор биоло сферы от чрез- защищающий от удержание неко- гической эволю мерной эрозии и загрязнений ба- торых газов от ции условие ее нор- рьер акваторий ухода в космиче Почва является одним из компонентов биосферы и выполняет в ней ряд глобальных функций, среди которых выделяют литосферные, гид росферные, атмосферные функции, а также ряд общебиосферных.

Осуществление почвой литосферных функций ведет к биохимиче скому преобразованию верхних слоев литосферы, результатом чего явилось создание условий для биогеохимической миграции и перерас пределения химических элементов и соединений и формирование новых минералов, пород, полезных ископаемых. При этом следует обратить внимание на роль почвы в аккумуляции и захоронении в глубоких слоях атмосферы аккумулированной солнечной энергии и органического ве щества. Солнечная энергия вносит вклад в стимуляцию внутриземных процессов.

Органическое вещество является фондом углерода, обеспечиваю щим сохранение баланса основных газов в атмосфере.

Как известно, в природе существует некоторый дисбаланс между образованием органического вещества в ходе фотосинтеза и его разло жением (Одум Ю., 1986). В результате захоронения органики баланс (СН2О)+Н2О+О2 энергия, потребляемая гетеротрофами СО2 + 2Н2О (2) смещен в сторону реакции (1), ведущей к обогащению атмосферы сво бодным кислородом. Таким образом, захоронение каждого атома орга нического углерода обеспечивает существование в атмосфере одной молекулы кислорода (а если заглянуть в стратосферу – то и некоторого количества озона).

К числу литосферных функций почвы относят также защиту лито сферы от чрезмерной эрозии и обеспечение ее нормального развития.

Атмосферная функция почвы осуществляется благодаря высокой ее пористости (40-60% объема), плотной заселенности организмами и наличию органического субстрата, вследствие чего идет непрерывный газообмен между почвой и атмосферой. Почва постоянно поставляет в атмосферу различные газы, в том числе и парниковые - СО2, СН4, а так же много микрогазов. Одновременно почва поглощает кислород из ат мосферы. Таким образом, в системе почва-атмосфера почва является генератором одних газов и стоком для других.

Большое значение имеет и цвет почвы, в значительной мере вли яющий на отражательную способность земной поверхности (альбедо) и вносящий вклад в температурный и, следовательно, водный режим местности.

К гидросферным функциям почвенного покрова относят регулиро вание состава грунтовых и поверхностных вод, а также обеспечение водных экосистем биогенными элементами. Как известно, почвы явля ются практически единственным источником биогенов для водных ор ганизмов, в связи с чем при прочих равных условиях наибольшая ин тенсивность фотосинтеза наблюдается в мелких водоемах, где имеется прямая связь между почвенным покровом местности и донными отло жениями, и в устьях крупных рек (дельтах и эстуариях) – зонах концен трированного выноса биогенных элементов с крупных водосборных бассейнов. Следует также обратить внимание на сорбционную способ ность почв, благодаря которой значительное количество экотоксикантов различного происхождения теряют подвижность, трансформируются и не попадают в водные экосистемы.

Кроме того, среди гидросферных функций почвы можно назвать участие в формировании речного стока, который в значительной мере зависит от ее гранулометрического состава, сложения и сформировав шихся на ней растительных сообществ.

С точки зрения геолога почва представляет из себя поверхностную пленку литосферы. Однако наличие этой пленки, за счет происходящих в ней биохимических реакций, обеспечивает высокую интенсивность выветривания горных пород и минералов и, следовательно, значитель ную скорость высвобождения химических элементов. При этом ряд элементов - фосфор, калий, магний и другие биофильные элементы вовлекаются в биологический круговорот (почва – растения – животные – почва) и аккумулируются на поверхности в легко доступном для рас тений состоянии. За счет биологической фиксации в почвенном покрове в биологический круговорот включается атмосферный азот. При этом почва является основным поставщиком минерального азота живым ор ганизмам.

Другим процессом, на который почва оказывает прямое регулиру ющее воздействие, является вынос элементов и соединений в поверх ностные и грунтовые воды, следствием которого является отложение значительной их части в донных осадках и выход из биологического круговорота.

Все биохимические циклы элементов, включая циклы таких важ нейших биофилов, как углерод, азот, кислород, а также циклы воды осуществляются именно через почву при ее регулирующем участии в качестве геомембраны с одной стороны, и в качестве аккумулятора - с другой. Почва регулирует взаимодействие большого геологического и малого биологического круговоротов (циклов) вещества на земной по верхности.

Рассмотрим группу биоценотических функций почвенного покрова.

В группе функций, контролируемых в основном физическими поч венными параметрами, почва играет роль жизненного пространства, жилища и убежища, механической опоры и хранилища многочисленных видов семян и наземных микроорганизмов.

(Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., 1990) Категории и типы биогеоценотических функций почвы Физические Химические и фи- Информационные Целостные био Жизненное про- Источник элемен- «Память» био- Санитарная Жилище и убе- Стимулятор и ин- Сигнал для ряда Аккумуляция и жище гибитор биохими- сезонных и дру- трансформация Механическая Депо влаги, эле- Регуляция чис- Буферный и за опора ментов питания и ленности, состава щитный биогео Депо семян и Сорбция веществ и Пусковой меха- Условия суще других зачатков микроорганизмов низм некоторых ствования и эво Почва предохраняет живые организмы от переохлаждения и пере грева, защищает от хищников, обитающих на поверхности. Как среду обитания ее используют растения, микроорганизмы, бактерии, а также многие животные, подчинясь при этом внутрипрофильной дифференци ации по вертикали с концентрацией всего живого ближе к поверхности почвы. Существенной особенностью почвенно-биотического комплекса является количественная изменчивость, например, сезонная динамика численности микроорганизмов, смена горизонтов их активности в тече ние года и пр. Благодаря опорной функции, растения могут сохранять вертикальное положение и противодействовать силе тяжести.

Почва – идеальное место для сохранения зачатков организма в жиз неспособном состоянии, немаловажное значение в чем имеют изолиро ванность и защищенность ее от резких изменений внешней среды, а также пониженное в сравнении с атмосферой содержание кислорода в почвенном воздухе. На поверхности почвы и в свежем опаде перезимо вывают семена высших растений, цисты, споры многих организмов и яйца беспозвоночных. При этом срок хранения семян достигает десят ков, а иногда и сотен лет. Особенно длительно сохраняются микроорга низмы в состоянии анабиоза в условиях мерзлотных почв и грунтов.

Исключительно важное значение имеет наличие в большинстве почв избыточного пула (запаса) микробов, не обеспеченных органическим веществом и другими элементами питания, что делает их мало- или не деятельными. В то же время, частичное сохранение физиологической активности почвенного пула микроорганизмов позволяет им при нали чии благоприятных условий (например, поступлении свежего органиче ского вещества) быстро включаться в процессы жизнедеятельности и осуществлять свои почвенно-экологические функции.

Существенным является и то, что микробный пул оказывается бо гатым по видовому разнообразию, что очень важно для успешного функционирования почв и экосистем. По микробному генофонду почва, вероятно, самый богатый субстрат. Недаром в поисках микроорганиз мов - продуцентов определенных ценных веществ (антибиотиков, вита минов, ферментов, аминокислот и др.) в большинстве случаев обраща ются к почве как наиболее надежному источнику разнообразных мик робов.

Среди биогеоценотических функций почвы, обусловленных ее физи ко-химическими и химическими свойствами, можно выделить способ ность почвы к сорбции веществ и микроорганизмов, сохранению эле ментов питания, а также стимулированию и ингибированию многих биохимических процессов.

Именно благодаря существованию сорбционной функции почвы от выноса за пределы ее профиля защищены растворимые в почвенном растворе как исконно почвенные химические вещества, так и вносимые в почву органические и минеральные соединения, а также микроорга низмы. Основной механизм данной функции - удержание коллоидами почвы (или их совокупностью - почвенным поглощающим комплексом = ППК) газов, воды, молекул и ионов веществ, т.е. поглотительная спо собность почв, которая зависит от дисперсности мелкозема и состава почвенных коллоидов.

Сорбционная функция оказывает двойственное (как положитель ное, так и отрицательное) влияние на снабжение растений элементами питания в культурных агроценозах.

Положительное влияние обусловлено следующим:

- она предохраняет элементы питания от быстрого вымывания из пахотного слоя;

- обеспечивает постепенное высвобождение элементов, необхо димых для корневого питания;

- связывает токсичные элементы и соединения в малоподвижные формы, снижая их доступность растениям.

Отрицательное влияние выражается:

- связыванием элементов в труднодоступные формы (актуально для фосфора, воды);

- избыточной аккумуляцией токсичных элементов и соединений, включая тяжелые металлы, радионуклиды, органические поллю танты, с последующим вовлечением их в трофическую цепь (ак туально для территорий с интенсивным техногенным воздей Сорбционная способность почв определяется:

- гранулометрическим составом: по мере его утяжеления сорбци онная способность возрастает;

- минералогическим составом: наибольшей сорбционной способ ностью обладают трехслойные глинистые минералы группы монтмориллонита, наименьшей – двухслойные минералы типа каолинита;

- содержанием гумуса, а также его групповым и фракционным составом: гумус, и особенно его высокомолекулярные фракции, связанные с кальцием и магнием, обладает гораздо более значи тельной сорбционной способностью по сравнению с глинистыми минералами;

- реакцией среды: наибольшая сорбционная способность харак терна для почв с нейтральной реакцией среды в диапазоне рН 7, причем при отклонении рН как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения, сорбционная способность почв снижается.

Формирование оптимального состава ППК, которое для большин ства растений, выращиваемых в России, характеризуется такими циф рами: 60-70% от емкости поглощения - кальций, 10-15% - магний, 3-5% - калий, аммоний, водород и др., является первостепенной задачей зем ледельца. Среди способов оптимизации почвенного поглощающего комплекса чаще всего называют известкование, гипсование и внесение органических удобрений.

Функция почвы как источника элементов питания имеет огромное значение для растений, тем более – для сельскохозяйственных культур.

Дело в том, что в естественных экосистемах в ходе длительной эволю ции произошла взаимная подгонка почв и поселяющихся на них фито ценозов. В агрофитоценозах же – совсем другая картина, причиной чего является отчуждение элементов из почвы с большей частью биомассы или даже возделывание на почве таких культур, которые здесь раньше никогда не произрастали. В таких случаях пахотные земли при отсут ствии специальных агротехнических приемов по поддержанию их пло дородия перестают справляться со снабжением посевов необходимыми элементами. В качестве выхода предлагается постоянное регулирова ние почвенного плодородия и оптимизация минерального питания рас тений. Первоочередной задачей здесь является увеличение содержания основных дефицитных для культурных растений элементов - азота, фосфора, калия. На следующем этапе возможно поддержание запасов кальция, магния, серы, ряда других элементов, а также снижение со держания или токсичности тех элементов, которые обладают отрица тельным влиянием на количество или качество урожая.

В целом, различия почв по запасам элементов питания очень вели ки. Так, по данным Ринькиса (1972) почвы СССР по валовому содержа нию азота различаются в 12 раз, калия - в 11 раз, фосфора - в 176 раз, а кальция - в 1310 раз. Соответственно, и способность почв к проявлению роли буфера, помогающего устранять перебои в снабжении растений элементами питания и влагой, а также противостоять изменению реак ции среды (например, при внесении больших доз удобрений) у разных почв разная.

Функция стимулятора и ингибитора биохимических процессов обу словлена тем, что поступающие в почву разнообразные продукты мета болизма растений, микробов и животных могут стимулировать или угнетать жизнедеятельность живых организмов, в том числе и в зависи мости от концентрации выделений. Проявляться такая функция может, например, в виде почвоутомления, когда почвы снижают свою произво дительную способность, несмотря на достаточное количество в них элементов питания и благоприятные климатические условия. Обычно это происходит на пахотных землях при монокультуре. Почвоутомление может быть вызвано развитием специфических патогенных микроорга низмов, паразитирующих на определенных видах растений, увеличени ем засоренности посевов и ухудшением водно-воздушного режима поч вы. Нередко отмечается угнетение отдельных растений под действием собственных корневых выделений (самоугнетение), что свойственно, например, кострецу безостому.

Однако необходимо признать, что косвенная оценка рассматривае мой функции почв только на основании учета особенностей видового состава биоценоза далеко не всегда возможна. Поэтому все большее значение приобретает прямое определение биологически активных со единений самой почвы, в том числе и видового состава микробоценоза.

При этом стараются вычленить как непосредственное действие самих продуктов выделения на живые организмы, так и опосредованное влия ние метаболитов на изменение концентрации и доступности элементов питания и реакции среды. Например, за счет кислых корневых выделе ний растений увеличивается растворяющая способность почвы по от ношению к фосфору, а ферменты растений и микроорганизмов способ ствуют минерализации органического вещества почвы. Особенно ярко выраженной биохимической активностью обладают гумусовые веще ства почвы. При этом наблюдается двухстороннее влияние гумусовых веществ - стимулирующее и сдерживающее в зависимости от конкрет ных свойств почв и особенностей вида растений.

Практическим следствием знания изменчивости активаторно ингибиторной почвенной функции может быть учет ее при оптимизации структуры посевов и перспективность смешанных посевов.

Информационные функции почвы в значительной мере проявляют ся посредством регуляции численности, состава и структуры биоцено зов (прежде всего – высших растений и их корневых систем), часто определяя направленность сукцессионных процессов.

Одной из форм проявления воздействия почвы на состав и структу ру биоценоза является воздействие почвы на развитие попадающих в нее семян, из которых прорастает лишь небольшая их часть. Освоение земель и внесение в них удобрений также сказывается на рассматривае мой функции. Например, в ряде окультуренных почв северных широт наблюдается активное развитие термофильных микроорганизмов, что не в последнюю очередь связано с внесением органических удобрений.

Тесная зависимость функционирования и динамики наземных био ценозов от свойств почв приводит к тому, что при последовательной трансформации этих свойств биоценозы также начинают испытывать направленные изменения, например, в результате засоления или забола чивания. Причиной смены растительных группировок может быть так же биохимическое влияние растений за счет поступающих в почву кор невых выделений. Так, водные экстракты из тканей ряда видов растений (амброзия, молочай, подсолнечник, костер безостый) являются, напри мер, сильными ингибиторами для азотфиксирующих бактерий почвы (азотобактера и нескольких видов ризобиума), что приводит к слабому накоплению азота в почве, продлевает существование в биоценозе рас тительных видов, способных расти на бедных азотом почвах. Тем са мым замедляется наступление новой стадии сукцессии.

В целом, способность почвы оказывать регулирующее воздействие на состав и структуру биоценоза приобретает все большее значение при решении практических задач по восстановлению нарушенного расти тельного покрова. Очевидно, что на почвах, в меньшей степени постра давших от антропогенного воздействия, восстановление зональных биоценозов пройдет более успешно.

Почва осуществляет ряд общих (целостных) биогеоценотических функций, среди которых можно выделить аккумуляцию и трансформа цию вещества и энергии, буферную и санитарную функции.

Почвы по сравнению с горными породами всегда имеют больший запас доступных растениям соединений азота, фосфора, калия и других элементов, из которых строятся ткани живых организмов. Это происхо дит за счет интенсивной работы живого вещества почвы по трансфор мации косной материнской породы и органического вещества, образу ющегося в результате его деятельности. Итогом этой деятельности яв ляется высвобождение из кристаллических решеток минералов необхо димых растениям элементов минерального питания, а также энергии, аккумулированной надземными частями растений в ходе фотосинтеза.

Эта энергия является движущей силой практически всех почвенных процессов, в том числе разрушения минералов, формирования почвен ного профиля, микробиологической деятельности (например, азотфик сации) и пр.

В проявлении санитарной функции почвы можно выделить два ос новных аспекта. Первый связан в основном с деструкцией поступающих на поверхность почвы растительных остатков. Таким образом не просто освобождается содержащееся в опаде вещество и энергия, но ландшаф ты предохраняются от самозагрязнения, отравления и в конечном счете от гибели. Деструкция осуществляется микробами и почвенными беспо звоночными. При отсутствии почвенных животных-сапрофагов проис ходит ускоренное накопление мощных слоев торфообразных отложе ний. В такой ситуации при освоении земель может оказаться целесооб разной интродукция почвенных животных, которые ускоряют освобож дение поверхности почвы от слаборазложившегося растительного опа да. Второй важный аспект санитарной функции связан с ее антисепти ческими свойствами, лимитирующими развитие в ней болезнетворных микробов.

Сущностью проявления буферной функции почв является ее спо собность нивелировать резкие колебания входных потоков вещества и энергии, что весьма существенно, так как состав, структура и функцио нирование биоценозов сохраняются при условии, если варьирование этих потоков не выходит за определенные пределы - пределы толерант ности. Так, именно почва обладает уникальной возможностью регули ровать водный режим верхнего слоя земли и приземного слоя воздуха, что достигается, с одной стороны, впитыванием и аккумуляцией в поч ве атмосферной влаги, а с другой, ее выделением в атмосферу во время засух. Огромное значение имеет способность почв к связыванию посту пающих в нее токсичных веществ, снижение их подвижности и перевод в недеятельное состояние.

В этой совокупности функций присутствует одна обобщающая функция – почвенное плодородие, равноправно сопряженная со всеми параметрами и свойствами почв, определяющаяся их взаимодействием и имеющая особое значение для агроэкосистем. Именно она обеспечи вает получение растениеводческой продукции, а также стабильность и устойчивость функционирования агробиогеоценоза в целом.

Г.В. Добровольский и Е.Д. Никитин (1990) подчеркивают, что пло дородие почв – интегральная экологическая функция почв, обеспечива ющая формирование биомассы растений, имеющая относительный ха рактер, отличающаяся сильной пространственной изменчивостью и обусловленная взаимодействием различных свойств и функций [16].

Некоторые трактовки определения понятия «плодородие почвы»

приведены в таблице 1.3.

Эвристические понятия определения плодородия почв Способность почв обеспечивать растения на всех этапах Глазовская, их роста и развития необходимыми элементами минераль ного питания, влагой и воздухом Способность ежегодно (циклически) обеспечивать урожай Розанов, (годичную продукцию) растений, обусловленная специ фическим комплексом свойств почвы как природного тела и особенностями ее годовых (сезонных) режимов Количество энергии, которое при данном почвообразова- Белолипский и тельном процессе (заключающемся в биогеохимическом обмене веществом, энергией и информацией) может быть использовано человеком без снижения устойчивости агро экосистем Оптимальное сочетание таких свойств почвы, как ее пита- Соколов М.С. и тельный, водно-воздушный и температурный режимы, а также супрессивность (в отношении фитопатогенных мик ромицетов), обеспечивающих создание благоприятной среды для нормального роста и оптимального размещения растений Плодородие почвы обусловлено многими ее свойствами, среди ко торых всегда, а в последнее время - особенно, важны следующие поч венные характеристики: содержание гумуса;

обеспеченность подвиж ными (т.е. доступными растениям) соединениями фосфора и калия;

кис лотность почвы (рНкс1). Часто эти показатели называют агрохимически ми и, обсуждая их количественное содержание, делают заключение по агрохимической характеристике почвы. Однако эти данные дают пред ставление не только о физико-химических свойствах, химическом со ставе почв (что, безусловно, исключительно важно), но позволяют иметь доказательное суждение о возможности сохранения, а часто и по вышения, достигнутого почвой потенциала продуктивности.

Непосредственно оценку почв делают по комплексу показателей, характеризующих физические (гранулометрический состав, структура), физико-химические (сорбционная емкость почв, кислотность), химиче ские (содержание гумуса, основных элементов питания и микроэлемен тов), микробиологические (биологическая активность, фитотоксич ность, почвоутомление) и другие свойства почв.

1.3. Основные отличия природных и сельскохозяйственных экосистем Основные отличия природных и искусственных экосистем, позво ляющие определить их продуктивность и продолжительность суще ствования, приведены в таблице 1.4.

Некоторые из них требуют расшифровки и дополнительного пояс нения следующего характера.

Прежде всего, необходимо отметить, что в процессе длительной эволюции природные биогеоценозы приобрели особые свойства, назы ваемые экологической устойчивостью и надежностью.

Экологическая устойчивость выражается в способности системы сохранять свою структуру и функции в условиях внешних воздействий.

Отличительные особенности агроэкосистем, влияющие на их экологическую устойчивость и надежность* Источник Солнечная энергия Солнечная энергия и Солнечная энергия, Степень за- Высокая;

доля выноси- Невысокая, отток Низкая, вынос ве мкнутости мых с урожаем элемен- элементов питания с ществ из экосистем циклов мине- тов, особенно при се- урожаем значителен очень высок ральных эле- нокосном использо ментов вании, возрастает Возможность Низкая;

потери могут Умеренная, но может Высокая, выносится оттока (по- возрастать при нару- возрастать при разо- до 50% элементов терь) веще- шении целостности вом внесении повы- удобрений, теряются ства из эко- напочвенного покрова шенных доз удобре- гумус и минеральные системы за счет эрозионных ний (миграция, газо- вещества почвы, вы Трофическая Основным консументом являются домашние Доля консументов структура животные. Их масса достигает 10% общей может превышать Соотношение надземной к подземной Роль частей Гумус формируется в Накопление гумуса Накопление гумуса за растений в основном за счет кор- идет за счет корне- счет растительных Роль живот- Значительная Менее значительная Малая ных в почво образовании фильтрации стока, эрозия Растительный Значительный Менее значительный Малый покров, опад на испарение коллоиды почвы разнообразие * С небольшими изменениями и дополнениями по Уразаеву Н.А. и др.

«Сельскохозяйственная экология», 1996.

Экологическая надежность – понятие более общее, чем устойчи вость. Учитывая то, что универсальным принципом обеспечения надежности биогеоценоза выступает гетерогенность их пространствен ной и функциональной структуры, следует признать, что агроэкосисте мы, чаще всего, обладают меньшей экологической устойчивостью и надежностью.

Наиболее значимым отличием аграрных экосистем от природных является характер их регуляции и управления: здесь человек выполняет роль и внутреннего, и внешнего регулятора, в отличие от естественных экосистем, являющихся авторегуляторными.

Агроэкосистемы находятся вне сферы естественного отбора, так как создаются и поддерживаются человеком. Они малокомпонентны, информативно обеднены, неспособны к самовозобновлению и саморе гулированию, требовательны к почве и прочим факторам получения урожая, которые чаще всего не соответствуют их требованиям.

Все это приводит к снижению устойчивости искусственных экоси стем, которую необходимо поддерживать, видоизменяя свойства при родных факторов и приводя их в соответствие с высокими требования ми культурных растений.

В аграрных ландшафтах изменен поток энергии. В них наряду с солнечной энергией используют дополнительные энергетические ресур сы (наблюдаются энергетические субсидии – вспомогательный поток энергии). Особенно велики субсидии энергии в агроэкосистемы закры того грунта: сжигание топлива, производство и применение удобрений, охрана от заболеваний и т.д. Более того, поощряется искусственный от бор и селекция энергоемких растений и животных (которые используют дополнительную энергию не столько на саморегуляцию и самосохране ние, сколько на синтез органического вещества живой массы своих тел).

Не менее важны микробиологические параметры эко- и агроэкоси стем. Однако строгих закономерностей относительно изменения видо вого и численного состава микробоценоза при переходе от естествен ных к сельскохозяйственным экосистемам установить пока не удается.

Чаще всего авторами отмечается снижение видового разнообразия и увеличение численности термофильной микрофлоры. Значительно сни жается и биомасса почвенной фауны, что свидетельствует об изменении функционирования зоокомпонета агроэкосистемы.

Сельскохозяйственные экосистемы характеризуются явной разо мкнутостью биотического круговорота. За пределы системы мигри руют химические элементы, содержащиеся не только в фитомассе (зер но, фрукты и др.), но и в зоомассе (телах сельскохозяйственных живот ных и птиц, молоке, шерсти, яйцах и т.д.). При этом снижение времени взаимодействия агрорастительности с другими компонентами окружа ющей среды как следствие непродолжительного периода вегетации культурных растений (рост растений, как правило, одновременен, а по следовательность стадий развития в значительной степени синхронизи рована), приводит к резкому повышению интенсивности обменных процессов в системе и расшатывает ее. Особенно это значимо для кру говорота биофильных элементов. Так, интенсификация продуционного процесса сообщества культурных растений в агроценозах приводит к увеличению потерь почвенных запасов азота за счет дегумификации, нитрификации и денитрификации органических веществ почвы и по ступающих в нее растительных остатков. Разомкнутости биологическо го круговорота фосфора способствуют активно протекающие в почве процессы его хемосорбции, а также его миграционные потери при де фляции и водной эрозии. Отрицательный баланс калия в почве усугуб ляется с насыщением севооборотов калиелюбивыми культурами и куль турами, выращиваемыми на зеленую массу.

В целом, для эффективного, исторически длительного функциони рования созданных человеком экосистем необходимо применять все меры сохранения биологического круговорота, т.е. различные типы се вооборотов;

внесение органических и минеральных удобрений;

способы обработки почвы, улучшающие ее свойства и пр. Регулирование круго ворота веществ должно стать краеугольным камнем интенсивного зем леделия, экологическим базисом разработки и развития его систем.

1.4. Понятие об агроландшафтах В соответствии с ГОСТом под ландшафтом понимается террито риальная система, состоящая из взаимодействующих природных или природных и антропогенных компонентов и комплексов более низкого таксономического ранга (ГОСТ 17.8.1.01-86).

Термином «агроландшафт», или сельскохозяйственный ландшафт, принято называть земную поверхность, преобразованную сельским хо зяйством. В соответствии с ГОСТом 17.8.1.02-88, сельскохозяйствен ным ландшафтом называют ландшафт, используемый для целей сель скохозяйственного производства и формирующийся и функционирую щий под его влиянием. В структуру агроландшафта входят как природ ные компоненты (воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, растительный и животный мир), так и антропогенные (все объекты про изводственной и непроизводственной деятельности человека). Из этого следует важный вывод: агроландшафт базируется не только на системе земледелия, но и на системе ведения хозяйства в целом.

По устойчивости к антропогенным факторам (способности сохра нять структуру и свойства в условиях антропогенных воздействий) ландшафты классифицируют на высокоустойчивые, среднеустойчивые, слабоустойчивые и неустойчивые.

Полной системы конструирования экологически устойчивых агро ландшафтов на сегодняшний день пока не разработано, хотя ланд шафтные принципы при изучении сельскохозяйственных земель и раз работке подходов к их использованию применяются многими исследо вателями, среди которых можно назвать А.А. Жученко, А.Н. Каштано ва, В.И. Кирюшина и др.

Целью ландшафтно-экологической организации сельскохозяй ственной территории является создание соответствующих условий для высокодоходного сельскохозяйственного производства и эффективного использования земли, а также стабилизация природопользования путем формирования экологически устойчивых агроландшафтных систем, способных противостоять деградации и загрязнению земель и почв и обеспечивающих экологическую безопасность питания населения.

Достижение указанной цели возможно при соблюдении общих принципов и правил создания и функционирования агроландшафтов, среди которых в первую очередь следует назвать принципы адекватно сти, совместимости и соответствия фитоценоза местообитанию;



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 


Похожие материалы:

«Томас Лимончелли Тайм-менеджмент для системных администраторов Перевод С. Иноземцева Главный редактор А. Галунов Зав. редакцией Н. Макарова Научный редактор О. Цилюрик Редактор А. Кузнецов Корректор О. Макарова Верстка Д. Орлова Лимончелли Т. Тайм-менеджмент для системных администраторов. - Пер. с англ. - СПб: Символ-Плюс, 2007. - 240 с, ил. ISBN 5-93286-090-1 По тайм-менеджменту изданы сотни книг, но только эта написана сисадмином для сисадминов. Автор учитывает специфику их труда: работая над ...»

«С.Л. Кузьмин СКРЫТЫЙ ТИБЕТ История независимости и оккупации Нартанг Narthang Изд-е А.Терентьева Санкт-Петербург 2010 ББК 63.3(5) К89 Публикация осуществлена при поддержке фонда Сохраним Тибет Ответственный редактор А. Терентьев К89 Кузьмин С.Л. Скрытый Тибет. История независимости и оккупации. — СПб.: издание А.Терентьева, 2010. – 544 с., илл. ISBN 978–5-901941-23-2 Тибет – земля тайн. Они не только в религии и мистике – многое остается скры тым и в его истории. В книге прослеживается история ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова РАН Научно-образовательный центр БИН РАН Совет молодых ученых БИН РАН Русское Ботаническое общество Тезисы докладов II (X) Международной Ботанической Конференции молодых ученых в Санкт-Петербурге 11–16 ноября 2012 года RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES Komarov Botanical Institute BIN RAS Scientific Educational Center Consulate of Young Scientists of BIN RAS Russian Botanical Society ...»

«БЛЮДА иэлии шмшмм mm® М#ШЖА ББК 36.992 Б86 У В А Ж А Е М Ы Й ЧИТАТЕЛЬ! Р е ц е н з е н т — канд. техн. наук В . Д . Андросова В предлагаемой Вашему вниманию книге (Научно-исследовательский институт о б щ е с т в е н н о г о питания) собраны наиболее интересные рецептуры б л ю д из яиц и блюд, в которые добавлены яйца. Р е д а к т о р Е . С . ПОЛЯК Яйцо — это в основном белковый п р о ­ дукт. По питательности яйцо м о ж н о п р и ­ равнять к 40 г мяса или 200 г молока. И вот что еще важно: белки ...»

«• о о н p § н ооЗя 3 Ja PS- 1 ft Азбука ББК 36.991 Ч Б 71 рациональной УДК 641.55(083.12) кухни Р е ц е н з е н т ы : В. П. Сталевская (Управление общественного питания Мингорисполкома); Н. Г. Лось, Н. А. Таращкевич (Мин­ ский техникум советской торговли); В. И. Новак (Главное управле­ ние кооперативной промышленности Белкоопсоюза). В нашей стране уделяется неослабное внимание росту благосостояния и укреплению здоровья трудя­ щихся. В Основных направлениях экономического и социального развития ...»

«Сельскохозяйственное и техническое развитие Текущие научные проблемы Восточной Европы Редакторы: Васа Лашло Мацей Ласковски Lublin 2013 Сельскохозяйственное и техническое развитие Текущие научные проблемы Восточной Европы Monografie – Politechnika Lubelska Politechnika Lubelska Wydzia Elektrotechniki i Informatyki ul. Nadbystrzycka 38A 20-618 Lublin Сельскохозяйственное и техническое развитие Текущие научные проблемы Восточной Европы Редакторы: Васа Лашло Ласковси Мацей Politechnika Lubelska ...»

«В.Н. Минаев Л.С. Ветров ВЫЖИВАНИЕ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ Учебное пособие САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2013 Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова Кафедра лесной таксации, лесоустройства и геоинформационных систем В. Н. Минаев, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент Л. С. Ветров, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ Учреждение образования БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АГРОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ КАФЕДРА РАСТЕНИЕВОДСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Сборник статей по материалам III студенческой научно-практической конференции (г. Горки, 19–20 февраля 2014 г.) Горки БГСХА 2014 1 УДК 631.5(063) ББК 41.4 я Т ...»

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПЧЕЛОВОЖДЕНИЯ РЕДАКТО Р: КФ МН В.Л. Миллер Электронное издат ельство ВШБ ТГУ Томск 2013 УДК 638.1 Рецен зент: доцент Есаулов Владимир Николаевич Систематизация методов пчеловожден ия Гага В.А. -систематизатор Орипов М.С. -экспериментатор 2 Систематизация методов пчеловожден ия-Томск: Электронное издательство ВШ Б ТГУ,2013 В работе систематизированы при меняемые на практике и рекомендуемые в теории методы ...»

«ФИТОТЕРАПИЯ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ С ПОЗИЦИЙ ДОКАЗАТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ Е.П. Свищенко, Л.А. Мищенко Киев 2009 ФИТОТЕРАПИЯ АРТЕРИАЛЬНОЙ ГИПЕРТЕНЗИИ С ПОЗИЦИЙ ДОКАЗАТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЫ Е.П. Свищенко, Л.А. Мищенко Киев 2009 ББК 53.52 Ф 64 Рецензент: профессор Т.П. Гарник Свищенко Е.П., Мищенко Л.А. Фитотерапия артериальной гипертензии с позиций до- казательной медицины. — K.: МОРИОН, 2009. — 112 с. ISBN 978–966–2066–18–0 Представлена краткая история развития фитотерапии и гомео патии, основные ...»

«УДК 635.9 ББК 42.37 Ц27 Серия Приусадебное хозяйство основана в 2000 году Подписано в печать 6.08.04. Формат 84х1081/32- Усл. печ. л. 5,88. Тираж 5000 экз. Заказ № 2435. Цветник на крыше / Авт.-сост. Н.А Шпак. — М.: ООО Ц27 Издательство ACT; Донецк: Сталкер, 2004. — 110, [2] с: ил. — (Приусадебное хозяйство). ISBN 5-17-026566-2 (ООО Издательство ACT) ISBN 966-696-616-6 (Сталкер) Представлена технология создания цветников на крыше: укреп ление основания крыши, подбор почв и субстратов, выбор ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина С.А. Суворова К.И. Дагаргулия Опытническая работа школьников с растениями Учебное пособие Рекомендовано УМО по специальностям педагогического образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 032400 (050102) — биология Рязань 2006 УДК 57.07 ББК 74.264.4 С 89 ...»

«ФГБОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет ГНУ Краснодарский НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии СУБ – И СВЕРХКРИТИЧЕСКИЕ ФЛЮИДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ Материалы международной научно-технической Интернет-конференции, 10-15 октября 2012 г. Краснодар 2012 FSBEI HPE Kuban State Technological University SSI Krasnodar Research Institute of Agricultural Products Storage and Processing SUB- AND SUPERCRITICAL FLUIDIC ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Министерство образования Республики Башкортостан Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Башкирский государственный аграрный университет Совет молодых ученых университета СТУДЕНТ И АГРАРНАЯ НАУКА Материалы III Всероссийской студенческой конференции (23-24 апреля 2009 г.) Часть 1 Уфа 2009 УДК 63 ББК 4 С 75 Ответственные за выпуск: заведующий научно-исследовательским отделом, д-р с.-х. наук ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ ВПО ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МАТЕРИАЛЫ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ ЗА 2013 ГОД ВОРОНЕЖ 2013 1 УДК 378:001.891(04) ББК Ч 481(2)+Ч 214(2)70 М34 Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я: С.Т. Антипов д.т.н., профессор (науч. редактор); М.А. Шаров ассистент (зам. науч. редактора); В.В. Пойманов к.т.н., доцент; Ю.В. Пятаков к.ф-м.н., доцент; М.В. Попова к.ф.н., доцент; И.М. Жаркова к.т.н., доцент; Л.В. Молоканова ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ-ФИЛИАЛ ФГБОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ИМЕНИ П.А.СТОЛЫПИНА МАТЕРИАЛЫ XI СТУДЕНЧЕСКОЙ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО- ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ 09 апреля 2013 г. Димитровград 2013 1 УДК 631 ББК 94.3 М 34 Редакционная коллегия Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор И.И. Шигапов Технический ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 16 марта, 17 мая 2012 года) В ДВУХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 2 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ Гродно ГГАУ 2012 УДК 63 (06) ББК 40 М 34 Материалы ХІІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2012. – Издательско-полиграфический ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 26 апреля 2012 года) В ДВУХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 1 ЭКОНОМИКА БУХГАЛТЕРСКИЙ УЧЕТ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ Гродно ГГАУ 2012 УДК 63 (06) ББК 40 М 34 Материалы ХІІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2012. – Издательско-полиграфический отдел УО ГГАУ. – 514 с. УДК 63 (06) ББК ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ УНИВЕРСИТЕТА СТУДЕНТ И АГРАРНАЯ НАУКА МАТЕРИАЛЫ IV ВСЕРОССИЙСКОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (31 марта – 1 апреля 2010 г.) Уфа Башкирский ГАУ 2010 УДК 63 ББК 4 С 75 Ответственные за выпуск: председатель Совета молодых ученых, канд. экон. ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.