Новости
08.12.2018


08.12.2018


07.12.2018


04.12.2018


30.11.2018


30.11.2018


30.11.2018


30.11.2018


30.11.2018


30.11.2018


28.11.2018


28.11.2018


28.11.2018


27.11.2018


27.11.2018


27.11.2018


22.11.2018


22.11.2018


17.11.2018


16.11.2018


16.11.2018


16.11.2018


15.11.2018



18.12.2015

Термином «агроэкосистема» обычно обозначают совокупность естественных и антропогенных компонентов территории, занятой сельскохозяйственными растениями. В зависимости от целевого использования различают пашенные, садовые, луговые, пастбищные и другие агроэкосистемы. Выделение разных типов агроэкосистем проводится с учетом: размеров используемой площади - от парцельных до крупномасштабных; технологии возделывания - полевые (богарные - орошаемые) и защищенного грунта; доминирующих видов растений - зерновые, садовые, овощные, кормовые и др.; способа использования фитомассы - пастбищные, сенокосные и др.; влияния на окружающую среду - природодеградационные, природоохранные, ресурсовосстанавливающие и средоулучшающие; специализации-животноводческие и комплексные; приоритета используемых факторов интенсификации землепользования - преимущественно химико-техногенные, альтернативные (биодинамические, биоорганические) и адаптивные.
Очевидно, что особенности агроэкосистем во многом определяют и типы агроландшафта. Между тем предлагаемые классификации функционирующих в настоящее время агроландшафтов, учитывающие характер и степень их антропогенного изменения (деградированные, загрязненные, противоэрозионноорганизованные, освоенные, целинные и др.) или род человеческой деятельности (полевые, садовые, лугопастбищные и др.), в большей степени, как уже отмечалось, типизируют «прихоти» самонадеянного земледельца и их последствия, чем естественно-научные закономерности и принципы, которые следовало бы использовать при адаптивном подходе к конструированию агроэкосистем и «встраиванию» их в естественные ландшафты. Иными словами, существующие агроландшафтные, как впрочем, и агроэкосистемные классификации, базирующиеся лишь на типе сельскохозяйственного использования земель, являются чрезмерно упрощенными и не раскрывают геосистемной, экосистемной и биоценотической сущности объекта. В то же время особенности агроэкосистем и агроландшафтов обусловлены как абиотическими, так и биотическими компонентами. Последние, наряду с культивируемыми растениями, включают и другие виды биоты (животных, водоросли, грибы, бактерии и пр.).
С учетом биологической сущности агроэкосистем и агроландшафтов ошибочно классифицировать их только с позиции антропогенных ландшафтов, т.е. полностью трансформированной природы. Любая агроэкосистема - это сочетание естественных (биологических, геохимических и др.) и антропогенных процессов. Резкое снижение биотического разнообразия агроэкосистем, т.е. их биотическое упрощение (доминирующая культура и сопутствующие только ей биотические компоненты - почвенная биота, энтомо- и орнитофауна и др.) нередко превращает ее из динамично равновесной в неравновесную. Ответные реакции таких систем на антропогенные воздействия оказываются более прямыми (линейными) и быстрыми, что в общем соответствует целевым и экономическим задачам хозяйственной эксплуатации. Так, при внесении минеральных удобрений ставится задача их максимального использования растениями для получения высокого урожая. Причем речь идет не о биомассе вообще, а только об используемой человеком ее части. Между тем применение пестицидов, мелиорантов и минеральных удобрений в действительности редко оказывается целевым (адресным), поскольку их потери при современных агротехнологиях составляют от 50 до 90%, что приводит к загрязнению природной среды и разрушению многих механизмов и структур саморегуляции агробиогеоценоза. При этом место обратных отрицательных связей замещают прямые связи, т.е. происходит упрощение ответных реакций, а следовательно, и кибернетических свойств агроэкосистем. Последнее, кстати, и является одной из главных причин все большей зависимости агроэкосистем и агроландшафтов от применения техногенных факторов, а также постоянного снижения экологической емкости и порога допустимой антропогенной нагрузки. Заметим, что отсутствие интегрированной оценки последствий использования техногенных факторов не только сдерживает переход к адаптивной интенсификации растениеводства, но и не позволяет объективно определить его научные приоритеты в долговременной перспективе.
Бесспорно, принципиальное отличие агроэкосистем от естественных природных комплексов заключается в регулярном изъятии человеком большей части биопродукции первых, чем нарушается естественная система трофических связей. Однако происходящие при этом разрушения механизмов и структур саморегуляции обусловлены не только, а нередко и не столько количеством изымаемой биомассы, сколько динамикой и качеством самого процесса (что, когда, зачем). Учитывая именно с этих позиций кризисные аспекты современного растениеводства, удается более верно обозначить и основные факторы повышения продуктивности, ресурсоэнергоэкономичности и природоохранности агроэкосистем. Очевидно, что в их числе должно быть повышение КПД фотосинтетической производительности агрофитоценозов и снижение их затрат на защитно-компенсаторные реакции в течение всей вегетации; увеличение не только продукционных, но и средоулучшающих, а также ресурсовосстанавливающих функций агроэкосистем и агроландшафтов; более полное использование механизмов и структур саморегуляции в агроландшафтах; конструирование их по принципу большей замкнутости биогеохимического круговорота и т.д. Иными словами, должно быть обеспечено неистощительное использование природных ресурсов и биомассы в сфере сельскохозяйственного производства.
По мере вовлечения в продукционный и средоулучшающий процессы агроэкосистем «даровых сил природы», в т.ч. «ландшафтных», и замещения техногенных средств биологическими, а невосполнимых ресурсов неисчерпаемыми и возобновляемыми будут коренным образом изменяться структура, тип и внешний облик агроэкосистем и агроландшафтов, приближая их по уровню продуктивности, экологической безопасности и устойчивости, а также эстетичности к лучшим природным аналогам. В этой связи целесообразна разработка принципов конструирования «агроландшафтов будущего», соответствующих требованиям «высших систем растениеводства» и отличающихся от современных своей «вписываемостью» в природные ландшафты и соответствием требованиям адаптивного природопользования. Причем типология существующих, а тем более «агроландшафтов будущего» должна базироваться не столько на внешних различиях (хотя и описательный этап необходим), сколько на познанных особенностях пространственной, геолого-геоморфологической и гидроклиматической дифференциации, функционирования механизмов и структур саморегуляции (природных и антропогенных), формирования вещественно-энергетических и информационных связей, в т.ч. биогеохимического круговорота, биоэнергетического баланса продукционного и средообразующего процессов и т.д. Общеизвестным примером важности обеспечения биологического разнообразия агроэкосистем в истории растениеводства является переход от сохранявшейся в течение столетий трехпольной системы земледелия к плодосменной, основанной на значительном увеличении числа культивируемых видов растений.
Недооценка роли сохранения биологического разнообразия, а также закономерностей свободно протекающих процессов в растениях, почве и агробиогеоценозах приводит к снижению биогенности почвы, разрушению механизмов и структур саморегуляции, замене стабилизирующего естественного отбора движущим, нарушению экологического равновесия и, как следствие, к снижению продукционных, средоулучшающих и ресурсовозобновляющих функций агроэкосистем. Абсолютизация «искусственности» агроэкосистем и якобы полной их зависимости только от «постоянного потока антропогенной энергии» не позволяет раскрыть главные причины экспоненциального роста затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу растениеводческой продукции, а главное - кардинально изменить парадоксальную ситуацию, состоящую в том, что важнейшая отрасль жизнеобеспечения человечества, базирующаяся на использовании растениями практически неисчерпаемых и экологически безопасных ресурсов Солнца и атмосферы, оказалась в числе наиболее ресурсоэнергорасточительных, природоопасных и не обеспечивающих всевозрастающие потребности населения Земли в продуктах питания.
Каждый из типов агроэкосистем обладает разным уровнем саморегуляции входящих в их состав механизмов и структур. Так, для преимущественно химико-техногенных агроэкосистем характерны высокая потенциальная продуктивность («физиологический предел» проявления хозяйственно ценных признаков) при одновременном снижении их устойчивости к действию абиотических и биотических стрессоров, переход к короткой ротации в севооборотах и даже монокультуре, доминирование ограниченного числа культивируемых видов и сортов растений при увеличении их экологической уязвимости, широкое использование пестицидов для уничтожения вредных видов, разрушение механизмов и структур биоценотической саморегуляции, отношение к почве как к субстрату, требующему полного возврата питательных веществ, все большая зависимость продуктивности агроэкосистем от применения антропогенной энергии, унификация агроландшафтов и потеря ими психолого-эстетической привлекательности, разрушение и загрязнение природной среды. В то же время при конструировании адаптивных агроэкосистем предпочтение отдается сортам и гибридам, сочетающим высокую потенциальную урожайность с экологической устойчивостью, обеспечивается адаптивная «встроенность» в естественные ландшафты, используется большее разнообразие культур и сортов, в т.ч. многовидовые и многосортовые (смешанные) посевы, синтетические и многолинейные сорта. Одновременно достигается поддержание экологического равновесия за счет сохранения и создания новых механизмов и структур саморегуляции, позволяющих управлять динамикой численности популяций полезной и вредной фауны и флоры, а также увеличить долю биоценотической составляющей в продукционных, средообразующих и ресурсовосстанавливающих функциях агроландшафтов. При этом почва рассматривается как живой организм, в котором формирование ризосферной среды и симбиотических связей должно усиливать мобилизацию труднодоступных элементов минерального питания и детоксикацию вредных соединений. В результате исключается загрязнение и разрушение природной среды, а также происходит воспроизводство основных ресурсов (гумуса, почвенного покрова, запасов подпочвенных вод и др.). В целом же устойчивость адаптивных агроэкосистем может быть обеспечена в основном за счет биологического разнообразия, в т.ч. большей видовой и сортовой гетерогенности агрофитоценозов, формирования большего числа структур и механизмов биоценотической саморегуляции, систем полезных симбиотических связей, повышения роли бактерий в биологической азотфиксации, конструирования адаптивных агроландшафтов, широкого использования возможностей фитомелиорации и т.д.
В растениеводстве севооборот традиционно рассматривается как важнейшее средство не только восстановления и поддержания плодородия почвы, но и борьбы с сорняками, возбудителями болезней (грибными, бактериальными) и вредителями. Однако с переходом к преимущественно химико-техногенной системе интенсификации земледелия сложилось убеждение, что использование многовидовых севооборотов и средоулучшающих возможностей культивируемых растений присуще лишь экстенсивному способу ведения сельского хозяйства. Между тем негативная роль сокращения видового разнообразия агроэкосистем и перехода к монокультуре в земледелии известна давно. Еще в начале XX в. было показано, что истощение почвы при монокультуре связано с выделением некоторыми видами растений в почву ингибиторов роста. Поэтому такие культуры, как клевер, лен, мангольд и др., в непрерывных посевах вообще перестают давать урожай.
Конструирование адаптивных агроэкосистем и агроландшафтов базируется на эволюционно-аналоговом подходе, в соответствии с которым биологическое разнообразие обеспечивает их экологическое равновесие, в т.ч. в системе триотрофа «растение - фитофаг - энтомофаг», активизирует средоулучшающие и ресурсовосстанавливающие сукцессии, улучшает микроклимат, повышает число трофических связей, пищевых цепей, замкнутость биогеохимического цикла биофильных элементов и улучшение рекреационных функций. Вышеприведенные и другие различия между техногенными и адаптивными агроэкосистемами, в конечном счете, являются следствием разного уровня их наукоемкости. Если за пределами первых остается использование достижений эволюционной теории, биоценологии, экологической генетики, агроэкологии и других направлений, то для вторых характерна технологизация не только прикладных, но и фундаментальных знаний. Что же касается альтернативных систем, то они не используют ни достижения химического синтеза пестицидов и биологически активных веществ, ни системный подход к природопользованию, в т.ч. оптимальную организацию пространственной структуры агроландшафтов, дифференцированную утилизацию лимитирующих величину и качество урожая природных, биологических, техногенных и других ресурсов. Последнее особенно важно, поскольку, наряду с необходимостью экологически ориентированного управления продуктивностью агроэкосистем, а также воспроизводством таких ресурсов, как гумус, биоразнообразие, запасы почвенных вод и др., долговременное функционирование этих процессов зависит от возмещения потерь фосфора, калия и микроэлементов в почве.
В условиях преимущественно химико-техногенной интенсификации растениеводства выделяют экстенсивные и интенсивные агроэкосистемы, различающиеся по затратам техногенной энергии на единицу площади. К концу XX столетия количество антропогенной энергии, приходящейся на единицу растениеводческой продукции в техногенно-интенсивных агроэкосистемах, увеличилось в 10-25 раз. При этом теряется от 50 до 90% вносимых удобрений, мелиорантов, пестицидов и поливной воды, резко возрастают темпы деградации природной среды. Альтернативные системы, игнорируя роль потоков антропогенной энергии, пока не обеспечивают необходимого роста продуктивности агроценозов, а их доля в валовом производстве сельскохозяйственной продукции не превышает 2-3%. Главная особенность адаптивных (симбиотических) агроэкосистем состоит в их наукоемкости, лежащей в основе реализации высоких продукционных, средоулучшающих и ресурсовосстанавливающих функций агроландшафтов. Адаптивные агроэкосистемы обеспечивают сохранение среды обитания и повышение качества жизни человека на основе широкого использования экологически безопасных неисчерпаемых и воспроизводимых ресурсов, в т.ч. биологического разнообразия. Степень «интенсивности» агроэкосистем определяется не величиной антропогенных субсидий, как таковых, а их влиянием на фотосинтетическую производительность агрофитоценозов и, в первую очередь, снижение затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу общей и используемой биомассы.
Уже сам адаптивный подход к конструированию и эксплуатации агроэкосистем предопределяет многовариантность, динамичность и наукоемкость соответствующего процесса, а следовательно, и его способность интегрировать, более того - технологизировать достижения прикладных и фундаментальных знаний. Реальность такого подхода подтверждается как многочисленными примерами из истории земледельческой культуры, так и использованием наукоемких технологий в современном сельском хозяйстве. В условиях адаптивной интенсификации сельскохозяйственного производства стратегии развития природы и управления функциями агроэкосистем должны не расходиться, как это утверждает Ю. Одум, а, наоборот, взаимодействуя, дополнять и обогащать друг друга, обеспечивая устойчивый рост величины и качества урожая агроэкосистемы и агроландшафта, а также их способность к непрерывному адаптивному реагированию и ресурсовосстановлению. Очевидно, что именно стратегия перехода к адаптивной интенсификации АПК должна выступать в качестве естественно-научной базы формирования рыночных механизмов экономики и регуляторных функций государства.
Особенность стратегии адаптивной интенсификации растениеводства в условиях России, основные положения которой были сформулированы нами еще в 1980-1985 гг., состоит и в том, что она ориентирует на расширение не только продукционной, но и средоулучшающей, в т.ч. ресурсовосстанавливающей, функции агроэкосистем и агроландшафтов, всестороннюю биологизацию и экологизацию интенсификационных процессов, более дифференцированное (высокоточное, прецизионное) использование природных, биологических, техногенных, трудовых, экономических и других ресурсов. Только при смене парадигм природопользования стратегия интенсификации сельскохозяйственного производства может быть экономически обоснованной, социально приемлемой и жизнеспособной в долговременной перспективе. При этом центральное место занимает повышение наукоемкости всей системы сельскохозяйственного природопользования на основе технологизации фундаментальных и прикладных знаний.
В отличие от безранговости естественных экосистем, агроэкосистема имеет определенные границы, которые в хозяйственной практике обычно совпадают с границами сельскохозяйственного предприятия. При таком подходе к определению территории и границ агроэкосистем практически невозможно обеспечить дифференцированное использование природных, биологических, техногенных и других ресурсов, что, кстати, является одним из важнейших критериев уровня адаптивности любой агроэкосистемы. В этой связи мы считаем, что границами конструируемой адаптивной агроэкосистемы должны быть границы АОТ, объединяющих сравнительно однородные по геоморфологии, литологии, типу почвы, микроклимату и другим показателям участки. При таком эволюционно-аналоговом подходе агроэкосистема становится не только хозяйственной, но и естественно-природной единицей, элементы которой объединены не по произволу («прихоти»), а по принципу обеспечения наиболее дифференцированного (высокоточного) и одновременно комплексного (системного), а значит, и эффективного использования природных и антропогенных ресурсов той или иной группой культур. Именно на основе выделения AOT может быть обеспечен переход к адаптивно-ландшафтным системам земледелия, а также формирование такого набора культивируемых видов растений и их размещение во времени и пространстве, при которых агрофитоценозы утилизируют благоприятные факторы окружающей среды, избегают действия абиотических и биотических стрессоров и в итоге достигается максимизация синтеза биомассы в течение вегетационного периода на каждую единицу как солнечной, так и техногенной энергии.
Выделение AOT с целью конструирования соответствующих адаптивных агроэкосистем, по существу, и лежит в основе адаптивности агроэкосистем. В то же время произвольное формирование границ агроэкосистем, т.е. по принципу хозяйственных единиц, в условиях неравномерного (во времени и пространстве) распределения природных ресурсов в большинстве случаев будет неадаптивным (уравнительным), а следовательно, ресурсоэнергорасточительным и природоопасным. Только при выделении агроэкологически однотипных территорий и конструировании на них адаптивных агроэкосистем (набор культур, схемы ротации и пр.) может быть достигнуто наибольшее использование дифференцированной земельной ренты I и II, а значит, и рентабельность растениеводства. Разумеется, в зависимости от адаптивных особенностей групп культур, а также уровня техногенной обеспеченности границы AOT и соответствующих агроэкосистем оказываются динамичными. Однако при этом должен быть реализован принцип соответствия потенциала онтогенетической адаптации культивируемых видов и сортов растений условиям местообитания, сохранения биологического разнообразия как основы биотической саморегуляции и экологического равновесия, оптимизации сельскохозяйственных и естественных угодий, повышения как продукционных, так и ресурсовосстанавливающих функций агроэкосистем.
Чем хуже почвенно-климатические условия в земледельческих зонах, чем ниже уровень техногенной оснащенности хозяйств и уровень дотационности растениеводческой продукции, тем выше роль адаптивности агроэкосистем, характеризующихся оптимальным размещением во времени и пространстве, а также большим набором культивируемых видов и сортов. В основе эффективного использования и сохранения биоразнообразия агроэкосистем лежит высокий уровень приспособленности к условиям внешней среды их важнейших биотических компонентов. Важная роль отводится не только сохранению генетических ресурсов культурных видов растений, но и зеленого каркаса самих агроэкосистем (лесов, лесополос, залежей и пр.), а также механизмов и структур биоценотической саморегуляции. Заметим, что исследования в области сохранения биоразнообразия в экстенсивно используемых экосистемах координируются международной неправительственной организацией «Европейский форум охраны природы и пастбищного хозяйства», разработавшей международную программу Agenda 2000.


Имя:*
E-Mail:
Комментарий: