Чутко реагируя на изменение условий жизни, растения постоянно изменяют характер своего воздействия на окружающую среду. Потребление воды и питательных элементов, особенности процессов фотосинтеза, дыхания растений, их роста и развития, морфология растений, глубина проникновения, строение и масса корневой системы, интенсивность и характер воздействия корневых выделений на почву, симбиотическая и ассоциативная фиксация азота атмосферы и многие другие процессы и явления, связанные с жизнедеятельностью растений, вызывают существенные изменения в почве, атмосфере и в других элементах окружающей среды.
Эти изменения могут найти отражение в динамике интенсивности и качественного состава воздухообмена между почвой и атмосферой, химического состава почвенного поглотительного комплекса, физического состояния и биоты почвы, в степени ее устойчивости против эрозии и в конечном итоге в агроэкологической функции агроландшафта, в его способности сохранять длительное экологическое равновесие.
Во всем многообразии взаимодействия сельскохозяйственных растений с окружающей средой необходимо выделить их главную функцию - природоохранную (экологическую). Она тесно связана с реализацией принципа зелено-белого ковра.
Известно, что в естественных условиях почва надежно защищена от разрушения с помощью лесной, луговой или степной растительности, а в зимнее время - снежным покровом. Как и в естественном фитоценозе, в агроландшафте зеленый покров возделываемых растений должен защищать почву от эрозии и от ее пагубных для экологии последствий в течение всего теплого периода года.
Сельскохозяйственные культуры различаются по почвозащитной функции. Она определяется особенностями биологии и морфологии их надземных и подземных органов, началом и продолжительностью периода вегетации, технологией возделывания культур и связанной с ними продолжительностью и площадью проективного покрытия почвы растениями в эрозионно опасные периоды - во время снеготаяния и ливневых дождей.
Посевы многолетних трав в теплый период года надежно укрывают поля своим зеленым покровом, а мощная дернина цементирует и защищает почву от водной и ветровой эрозии круглый год. Несколько меньшей, но достаточно высокой почвозащитной функцией обладают посевы озимых, а также промежуточных культур. В то же время установлены полная беззащитность против водной эрозии и дефляции полей чистого пара, а также очень слабая защищенность полей с пропашными культурами. Эти поля, как и поля с посевами всех яровых культур, совершенно беззащитны в эрозионно-опасный период.
Группировка сельскохозяйственных культур по почвозащитной функции имеет большое значение для их агроэкологической оценки и размещения по соответствующим элементам агроландшафта. Руководствуясь этими данными, можно сделать вывод о недопустимости размещения на эрозионно-опасных склонах чистых паров и посевов пропашных культур, и о необходимости посева многолетних трав для защиты почвы от водной эрозии.
Для биологизации и экологизации земледелия большое значение имеет наличие в структуре посевных площадей посевов сельскохозяйственных культур из семейства бобовых, способных фиксировать и накапливать в почве атмосферный азот.
Люцерна, клевер и другие многолетние бобовые травы при высоком урожае надземной массы могут ежегодно фиксировать по 200-400 кг/га экологически чистого атмосферного азота, что может быть приравнено к внесению в почву от 0,5 до 1 т/га дорогостоящей аммиачной селитры. Несколько меньшей, но достаточно высокой азотофиксацией - 100-250 кг/га - обладают различные виды люпина, кормовые бобы, соя, донник, сераделла. Горох, фасоль, нут, чина, чечевица в зависимости от уровня урожайности могут фиксировать от 50 до 180 кг/га атмосферного азота.
По данным Г.С. Посыпанова, расширение площади посевов бобовых культур в структуре посевных площадей России до оптимальных размеров позволило бы включать в оборот земледелия страны свыше 5 млн т биологического азота, добытого растениями-азотфиксаторами из атмосферы.
Важную роль биологического азота в земледелии отмечал еще Д.Н. Прянишников, широко пропагандируя в первой половине XX в. идею люпинизации - обогащения почвы органическим азотом. С люпином, его способностью фиксировать атмосферный азот, расти на кислых почвах и давать большую вегетативную массу связана технология окультуривания песчаных и супесчаных почв Нечерноземной зоны. Эти почвы, расположенные, как правило, в зоне промывного водного режима, имеют высокую кислотность, малое содержание гумуса и низкую поглотительную способность. Все виды люпина помимо способности фиксировать атмосферный азот и накапливать его в почве могут усваивать фосфор труднодоступных фосфатов почвы и улучшать фосфорное питание культур, следующих за ними в севообороте.
Обладая высоким геотропизмом, люпин после прорастания быстро проникает своим стержневым корнем через верхний слой бесплодного песка в подстилающую его глинистую морену и образует там хорошо разветвленную корневую систему. Благодаря этому он использует влагу и растворенные в ней питательные вещества, вымытые из верхних слоев почвы, и формирует большую надземную массу (40-50 т/га), которая богата азотом, фосфором, калием и другими питательными веществами и используется в качестве зеленого удобрения.
Помимо источника азотного питания растений биологический азот имеет большое экологическое значение. Находясь в почве в составе органического вещества, он не вымывается и не загрязняет почву и грунтовые воды нитратами, как это часто происходит с минеральным азотом. А период наиболее активного разложения корневых остатков и клубеньков с выделением в почву аммиака, нитратов и других доступных для растений питательных веществ совпадает с периодом интенсивного роста большинства сельскохозяйственных культур (май-июнь), когда эти соединения азота могут быть поглощены растениями в больших количествах.
С важной агроэкологической функцией сельскохозяйственных культур связано и пополнение запасов органического вещества в почве за счет корневых, пожнивных или поукосных остатков растений. Здесь опять на первом месте оказываются посевы многолетних трав, особенно их злакобобовые смеси. В условиях Московской области после уборки клеверо-тимофеечной смеси 2_го года пользования в дерново-подзолистой почве остается 7- 8 т/га сухих корневых и поукосных остатков, что и по количеству, и по качеству равноценно внесению 30-35 т/га хорошего навоза. В то же время после озимой пшеницы и озимой ржи остается 3-4 т/га, после ячменя и овса -2-3 т/га растительных остатков.
По накоплению растительных остатков в почве основные полевые культуры можно разместить в следующий убывающий ряд: многолетние травы - кукуруза на силос - озимые зерновые - яровые зерновые - зерновые бобовые - сахарная и кормовая свекла - картофель - лен-долгунец. Однако эта последовательность может изменяться в зависимости от местных почвенно-климатических условий, удобрений, обработки почвы, орошения и других факторов.
С накоплением растительных остатков в почве связано и влияние сельскохозяйственных культур на физическое состояние почвы-ее строение, структуру, плотность, водопроницаемость и др. Но особое агроэкологическое значение имеет воздействие сельскохозяйственных растений на структуру почвы, на содержание в ней водопрочных агрегатов. Это связано с тем, что водопрочные агрегаты не разрушаются водой, и между их количеством и водопроницаемостью почвы существует тесная прямая связь. На хорошо оструктуренных почвах с их высокой водопроницаемостью можно быстро перевести поверхностный сток во внутренний и устранить угрозу смыва и разрушения почвы. Большое агроэкологическое значение имеет и то обстоятельство, что структурные агрегаты размером больше 1 мм не подвергаются выдуванию и препятствуют развитию дефляции.
Известно, что в формировании водопрочной структуры почвы большое участие принимает почвенный гумус. Поэтому растительные остатки, различные виды органических удобрений или другой способ обогащения почвы органическим веществом повышают структурность и улучшают другие агрофизические свойства почвы. Хорошо известно положительное влияние на структуру почвы посевов многолетних трав. Их наличие в структуре посевных площадей отвечает задачам экологизации современных систем земледелия и имеет большое значение для разработки системы севооборотов, особенно в районах с благоприятными условиями возделывания многолетних трав.
2. Агробиоценотические основы земледелия. Структура агробиоценоза. Компоненты, трофические связи
Агробиоценоз - это совокупность различных групп почвенных организмов (бактерий, грибов, актиномицетов, водорослей, лишайников, простейших, беспозвоночных, насекомых, позвоночных).
Численность и активность различных групп почвенных организмов по-разному изменяется в зависимости от угодья, культуры, интенсивности и способа механической обработки почвы, применения органических и минеральных удобрений, мелиорантов, пестицидов, загрязнения тяжелыми металлами и другими токсикантами.
Проявление биологической активности почв в первую очередь связано с микрофлорой благодаря ее высокой численности, общей поверхности и активности. Количество микроорганизмов во всех почвах возрастает после распашки. Например, численность бактерий в выщелоченных черноземах по усредненным данным увеличивается с 3 млн. в 1 г почвы на целине до 5 млн. в 1 г почвы после освоения, численность актиномицетов - с 1,5 млн. до 3 млн в 1 г почвы. В выпаханных черноземах наблюдается уменьшение микронаселения.
Биогенность лесных почв сильно возрастает при внесении извести и навоза. Например, общая численность микробов при окультуривании дерново-подзолистых почв увеличивается с 2- 3 млн./г в горизонте А1 до 6-7 млн./г в пахотном слое. При этом усиливаются процессы аммонификации, нитрификации, азотофиксации.
Интенсивность почвенно-биологических процессов зависит помимо содержания гумуса и особенно детрита от качественного их состояния. В степной зоне, например, отчетливо прослеживается увеличение численности бактерий и актиномицетов (преобладающих в микробоценозе) от черноземов южных к солонцеватым черноземам и солонцам по мере повышения дисперсности гумуса при снижении общего его содержания в этом ряду. После распашки данная закономерность усиливается. Наиболее высокая интенсивность минерализационных процессов, подтверждаемая высокой скоростью разложения целлюлозы, нитрификации, увеличением численности микроорганизмов, усваивающих минеральные формы азота, наблюдается в солонцах в связи с повышенной доступностью для микроорганизмов их органического вещества. Этим процессам способствуют карбонатность и щелочность среды.
Страницы: 1, 2, 3, 4
