1. Агроекологічна оцінка сільськогосподарських культур. Два напрями аналізу: ступінь адаптивності до агроекологічним ресурсів середовища, вплив культури і технології її обробітку на процеси відтворення ресурсів ландшафту, перш за все - родючості орних грунтів
Агроекологічна оцінка сільськогосподарських культур тісно пов'язана з біологічними особливостями сільськогосподарських рослин, перш за все з їх вимогами до основних факторів життя - світла, їжі, воді, повітрю, з одного боку, і з можливостями їх задоволення в конкретних грунтово-кліматичних, екологічних та інших умовах, з іншого боку.
Ці можливості пов'язані, перш за все, з агрокліматичними умовами, які істотно розрізняються по основних регіонах країни і є основними при визначенні набору сортів, гібридів, різновидів тих чи інших сільськогосподарських культур. Оброблювані культури могли б бути придатні і адаптовані по потреби в тривалості вегетації рослини, за сумою активних середньодобових температур, за скоростиглістю, стійкості до несприятливих погодних умов та інших агрокліматичних показниками. Вимоги та особливості використання факторів життя рослин відображені в основних законах наукового землеробства. Проте прояв дії цих законів у системі «грунт - рослина - навколишнє середовище» багатогранно і знаходиться у великій залежності від того, якими властивостями володіє рослина.
Будь-яке сільськогосподарське рослина може добре рости, розвиватися і давати високий урожай лише в досить певному діапазоні значень факторів життя, якими їх забезпечує навколишнє середовище. Кожна рослина має свої вимоги до температурного, водного, повітряного, грунтовому, світловому, харчового режимам. Будь-який природно-екологічний чинник може позитивно впливати на ріст і розвиток рослин лише при достатній наявності всіх інших факторів.
Але відповідно до закону мінімуму, оптимуму і максимуму ріст рослин і накопичення врожаю знижуватимуться пропорційно відхиленню від оптимуму в бік мінімуму або максимуму будь-якого фактора навколишнього середовища. У зв'язку з цим виділяють лімітуючі фактори зовнішнього середовища, які мають найбільший вплив на продуктивність агроценозів. У кожному регіоні є свої специфічні лімітуючі фактори. Наприклад, в умовах як посушливих, так і надмірно зволожених районів таким фактором є вода, на малородючих або засолених грунтах - недолік або надлишок грунтових солей і т.д.
Відхилення умов життя від оптимуму, який для кожного виду, сорту, гібриду і по кожному фактору має своє значення, викликають у відповідь реакцію рослин - екологічний стрес. Такий стрес є сукупністю захисних фізіологічних реакцій, що виникають в організмі рослин у відповідь на вплив холоду, зневоднення, нестачі поживних речовин, пестицидів, опромінення та інших несприятливих чинників.
Ставлення сільськогосподарських рослин до стресу, їх поведінка в стресових ситуаціях - один з найважливіших показників їх агроекологічної оцінки. Воно пов'язане, перш за все, з їх адаптивним потенціалом, який вивчає адаптивне рослинництво. Під адаптивним потенціалом вищих рослин розуміють їх здатність до виживання, відтворення і саморозвитку в постійно мінливих умовах зовнішнього середовища. Завдяки адаптивному потенціалу рослин практична селекція тільки за останнє сторіччя сприяла багаторазового збільшення врожайності сільськогосподарських культур.
Адаптація (пристосування до умов існування) - дуже важлива властивість сільськогосподарських рослин, яке відображає велике різноманіття їх відносин з навколишнім середовищем. Незліченна безліч варіацій в біологічні властивості сільськогосподарських рослин, з одного боку, і настільки ж велике різноманіття умов навколишнього середовища, з іншого боку, визначають необхідність агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур за їх основними адаптивним властивостями і ознаками. Це дозволяє знайти найбільш оптимальне рішення у визначенні науково обгрунтованої перспективної структури посівних площ, адаптованої до конкретних грунтово-кліматичних та інших умов господарства.
Агроекологічна оцінка сільськогосподарських культур тісно пов'язана з результатами цілеспрямованої селекції їх основних видів, яка дала велике розмаїття сортів і гібридів сільськогосподарських культур, і кількість їх постійно зростає. В даний час Державний реєстр селекційних досягнень, допущених до використання в Російській Федерації, нараховує більше 8 тис. сортів і гібридів сільськогосподарських культур. І кожен з них відрізняється від інших рівнем урожайності та якістю продукції, тривалістю життя, скоростиглістю, ставленням до довжини світлового дня, споживанням води, тепла, поживних речовин та інших факторів життя не тільки сумарно за весь період їх життя, але й у різні періоди їх росту і розвитку.
Сільськогосподарські культури володіють різною стійкістю до засухи або перезволоження, заморозків, хвороб, шкідників і бур'янів, рівнем залягання грунтових вод, кислотності або засоленості грунтів та інших умов навколишнього середовища.
За допомогою зональної селекції рослин регіональне землеробство забезпечується необхідним асортиментом районованих сортів і гібридів, що відповідають вимогам оптимізації структури посівних площ. Це дозволяє досить точно визначати агроекологічні ареали вирощування сільськогосподарських культур, вибирати такі сорти та гібриди, яким найбільше відповідають умови зростання в даному господарстві.
Всім сортам і гібридам сільськогосподарських культур після сортовипробування і реєстрації дають детальну характеристику за їх біологічним особливостям і відношенню до умов зростання. На цій основі місцеві науково-дослідні установи розробляють сортову агротехніку конкретного районовані сорти або гібрида тієї чи іншої сільськогосподарської культури в даних грунтово-кліматичних умовах. Це і лежить в основі принципу адаптивності при оптимізації структури посівних площ.
У залежності від місцевих грунтово-кліматичних умов, особливостей технології обробітку культур агроекологічна оцінка різних сортів і гібридів тих чи інших сільськогосподарських культур може відрізнятися і за якістю врожаю - вмістом білка, клейковини, крохмалю, цукру, жиру і т.д. Однак при агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур в конкретних грунтово-кліматичних умовах необхідно використовувати регіональні довідкові матеріали, що дозволить звести до мінімуму помилки в оптимізації структури посівних площ в конкретному господарстві. При цьому необхідно домогтися найбільшої відповідності агробіологічних властивостей рослин агроекологічних умов конкретного господарства.
Відношення рослин до температурного та світлового режимів. Ареали походження культурних рослин визначають генетично закладену в них потребу в теплі і ставлення до світла. Потреба кожної рослини в теплі виражається як у сумі середньодобових температур, так і в його ставленні до температурного режиму під час проростання й появи сходів і протягом всього періоду життя аж до фізіологічної стиглості насіння.
Вихідці з жарких країн - кукурудза, просо, соя, квасоля, сорго, рис та інші рослини - проростають і дають сходи при температурі не нижче 10-15 ° С, тоді як культури помірного поясу - жито, пшениця, ячмінь, овес, конюшина, горох, вика та ін - починають проростати і давати сходи вже при температурі від 1 до 3 ° С. Однак для теплолюбних культур, які мають, як правило, низькою холодостійкістю і чутливі до низьких температур, термін посіву навесні повинен бути приурочений до досягнення грунтом оптимальної температури. Це дозволить отримати дружні сходи в період, коли ймовірність повернення весняних заморозків мінімальна або виключена.
Таким чином, крім загальної потреби в теплі велике значення має оцінка сільськогосподарських культур за рівнем мінімальних температур, необхідних для проростання їх насіння і появи сходів. І тут встановлено ряд параметрів і закономірностей, що визначають поведінку тих чи інших видів, різновидів, сортів і гібридів сільськогосподарських культур в конкретних умовах і дозволяють правильно оптимізувати структуру посівних площ. Відповідно до законів наукового землеробства для всіх культур є свої мінімуми, оптимуми і максимуми. Температурний оптимум забезпечує швидке проростання насіння і появу дружних сходів рослин, тоді як при мінімальних і максимальних температурах у більшості рослин йде повільне проростання насіння при значному изреживанию сходів через загибель проростків.
Але і на подальших етапах життя рослин їх ставлення до температурного режиму має велике значення, що часто пов'язано з можливістю не тільки нормального росту і розвитку, але і їх існування. Це визначається насамперед морозостійкістю рослин, пороги якої істотно розрізняються як у різних видів сільськогосподарських рослин, так і на різних етапах розвитку одного й того ж виду. Ці відмінності дозволили основні види сільськогосподарських культур розділити по стійкості до заморозків на найбільш стійкі, стійкі, малостійкі і нестійкі. Ступінь стійкості до негативних температур у різних рослин визначається температурою замерзання клітинного соку, яка тісно пов'язана з його концентрацією, і у більшості стійких рослин підвищується в період сходів. Це генетично обумовлена властивість рослин витримувати негативні температури відіграє велику роль у їх самозбереженні насамперед у період короткочасних весняних заморозків, які для більшості районів нашої країни - звичайне явище. Воно грає рятівну роль і під час ранніх осінніх заморозків, коли ще вегетують пізні ярові культури, дають сходи і кущаться озимі, ростуть пожнивні та інші проміжні культури.
Серед культурних рослин є «рекордсмени» по стійкості до багаторазових заморозків в осінній період. Це
, Перш за все, рослини із сімейства капустяних. Наприклад, капуста білокачанна в Нечорноземної зоні у вересні-жовтні може багаторазово витримувати заморозки до -5 ... - 6 ° С і з поверненням теплих днів продовжувати вегетацію, інтенсивно нарощуючи велику масу врожаю.
У зв'язку з цим важливо таку властивість, як жаростійкість - здатність рослин переносити спеку без незворотного їх пошкодження.
Стійкість рослин проти перегріву обумовлена цілою системою фізіологічних і морфологічних пристосувань. Серед них велику роль відіграють особливі властивості протоплазми знешкоджувати накопичується в тканинах аміак, посилення транспірації, підвищення відбивної здатності листя, їх складання, опускання, скручування, розташування в площині падаючого променя світла і т.д. Жаростійкість рослин можна підвищити правильним розташуванням рядків, внесенням цинку. Це властивість рослин має велике агроекологічний значення в районах з високими температурами в літній період, з грунтової та атмосферної посухою, з суховіями, що викликають захоплення, запали і навіть загибель зернових та інших сільськогосподарських культур.
Світло має пряме фізіологічний вплив на рослину, і від інтенсивності і тривалості світлового потоку залежать продуктивність фотосинтезу, ріст і розвиток рослин. У той же час в процесі еволюції рослини набули різні властивості, пов'язані з реакцією на світло. Це реакції, пов'язані з пристосуванням рослин до сезонних змін режиму освітлення - цвітіння, формування репродуктивних органів та ін
Встановлено, що рослини довгого дня добре ростуть, цвітуть і плодоносять при тривалості світлового дня не менше 12 ч. Ці рослини походять з середніх широт з довгим літнім днем. Рослини короткого дня відбуваються з тропічного і субтропічного поясів з коротким світловим днем, де тривалість дня близька до тривалості ночі.
Відношення рослин до водного режиму. Вода має величезне фізіологічне і екологічне значення в житті рослин: вона є найважливішим вихідним, проміжним і кінцевим продуктом багатьох перетворень і середовищем, у якій протікають обміни речовин. По відношенню до водного режиму всі сільськогосподарські культури є мезофіти - рослинами, добре пристосованими до водного режиму помірних кліматичних зон.
Однак більша частина площі орних земель нашої країни знаходиться в районах недостатнього зволоження або вкрай посушливого клімату. Навіть у Нечорноземної зоні, що вважається зоною достатнього зволоження, рослини часто страждають від нестачі вологи в окремі періоди (травнево-червневі посухи). Тому посухостійкість рослин має велике значення при агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур.
Посухостійкість - це здатність рослин переносити атмосферну і грунтову посуху завдяки наявності фізіологічних і морфологічних механізмів, що дозволяють добувати і економно витрачати воду. Посухостійкість - спадкове властивість, що сформувалося у рослин на генетичному рівні в результаті тривалого еволюційного процесу в певних умовах.
Найбільшою посухостійкістю володіють культури - вихідці з жарких країн. Великий посухостійкістю відрізняються, як правило, культури з порівняно низьким Транспіраціонний коефіцієнтом, який свідчить про більш продуктивному та економному використанні вологи цими рослинами.
Проте складні процеси водоспоживання та оптимізація водного режиму в системі «грунт - рослина - атмосфера» залежать від багатьох факторів. І ця залежність виражається у водному балансі, який може неоднозначно впливати на життя живої рослини. Для оптимізації водного режиму особливе значення мають водно-фізичні властивості грунту - її вологоємність і водоутримуюча здатність, водопроникність і водопідйомна здатність, максимальна гігроскопічність і ін Найчастіше для агроекологічної характеристики рослин по їх відношенню до водного режиму призводять оптимальні для них показники вологості кореневмісного шару грунту , виражені у відсотках від найменшої вологоємкості (НВ).
Наприклад, для пшениці, жита, ячменю, цукрових буряків, соняшнику, люцерни цей показник становить 60-70%, для вівса, картоплі, гречки, гороху, конюшини, кукурудзи, конопель, сої - 70 - 80, для огірка, м'яти перцевої, чаю - 80-100, для рису більше 100%.
Ці показники дозволяють давати агроекологічну оцінку сільськогосподарським культурам по їх відношенню як до нестачі, так і до надлишку вологи. При перенасичення грунту вологою понад зазначені меж більшість польових культур відчуває пригнічення в результаті порушення повітряного режиму та отруєння коренів рослин токсинами, що накопичуються в грунті в умовах анаеробіозіса. З цієї ж причини більшість польових культур не витримує тривалого затоплення. У той же час деякі багаторічні трави з лугового рослинного співтовариства, такі, як канаркової трави тростніковідний, вівсяниця висока, лисохвіст, стоколос безостий, можуть витримувати тривале затоплення.
У районах надлишкового зволоження і при близькому заляганні грунтових вод для агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур велике значення має їх ставлення до підтоплення, до глибини залягання грунтових вод. Граючи велику позитивну роль у забезпеченні рослин грунтовою вологою, грунтові води при їх близькому заляганні в зоні розвитку кореневої системи можуть створювати загрозу життю рослин через заболочування (у гумідної умовах) або надмірного засолення грунту (в аридних умовах). Це починає виявлятися при критичному рівні грунтових вод, коли рослини пригнічуються і гинуть. Критичний рівень грунтових вод визначається капілярним струмом води в грунті, утворює зону капілярної кайми, у верхній частині якої створюється оптимальний для рослин водно-повітряний режим. Глибина залягання верхньої частини капілярної кайми, яка є зоною масового розповсюдження коренів рослин, є оптимальною глибиною залягання грунтових вод. Для різних сільськогосподарських культур оптимальна глибина залягання прісних грунтових вод неоднакова.
Відношення рослин до основних властивостей грунту. Агроекологічне відповідність основних властивостей грунту вимогам рослин до умов зростання передбачає реалізацію принципу адаптивності при оптимізації структури посівних площ.
Агроекологічна оцінка сільськогосподарських культур тісно пов'язана з біологічними особливостями сільськогосподарських рослин, перш за все з їх вимогами до основних факторів життя - світла, їжі, воді, повітрю, з одного боку, і з можливостями їх задоволення в конкретних грунтово-кліматичних, екологічних та інших умовах, з іншого боку.
Ці можливості пов'язані, перш за все, з агрокліматичними умовами, які істотно розрізняються по основних регіонах країни і є основними при визначенні набору сортів, гібридів, різновидів тих чи інших сільськогосподарських культур. Оброблювані культури могли б бути придатні і адаптовані по потреби в тривалості вегетації рослини, за сумою активних середньодобових температур, за скоростиглістю, стійкості до несприятливих погодних умов та інших агрокліматичних показниками. Вимоги та особливості використання факторів життя рослин відображені в основних законах наукового землеробства. Проте прояв дії цих законів у системі «грунт - рослина - навколишнє середовище» багатогранно і знаходиться у великій залежності від того, якими властивостями володіє рослина.
Будь-яке сільськогосподарське рослина може добре рости, розвиватися і давати високий урожай лише в досить певному діапазоні значень факторів життя, якими їх забезпечує навколишнє середовище. Кожна рослина має свої вимоги до температурного, водного, повітряного, грунтовому, світловому, харчового режимам. Будь-який природно-екологічний чинник може позитивно впливати на ріст і розвиток рослин лише при достатній наявності всіх інших факторів.
Але відповідно до закону мінімуму, оптимуму і максимуму ріст рослин і накопичення врожаю знижуватимуться пропорційно відхиленню від оптимуму в бік мінімуму або максимуму будь-якого фактора навколишнього середовища. У зв'язку з цим виділяють лімітуючі фактори зовнішнього середовища, які мають найбільший вплив на продуктивність агроценозів. У кожному регіоні є свої специфічні лімітуючі фактори. Наприклад, в умовах як посушливих, так і надмірно зволожених районів таким фактором є вода, на малородючих або засолених грунтах - недолік або надлишок грунтових солей і т.д.
Відхилення умов життя від оптимуму, який для кожного виду, сорту, гібриду і по кожному фактору має своє значення, викликають у відповідь реакцію рослин - екологічний стрес. Такий стрес є сукупністю захисних фізіологічних реакцій, що виникають в організмі рослин у відповідь на вплив холоду, зневоднення, нестачі поживних речовин, пестицидів, опромінення та інших несприятливих чинників.
Ставлення сільськогосподарських рослин до стресу, їх поведінка в стресових ситуаціях - один з найважливіших показників їх агроекологічної оцінки. Воно пов'язане, перш за все, з їх адаптивним потенціалом, який вивчає адаптивне рослинництво. Під адаптивним потенціалом вищих рослин розуміють їх здатність до виживання, відтворення і саморозвитку в постійно мінливих умовах зовнішнього середовища. Завдяки адаптивному потенціалу рослин практична селекція тільки за останнє сторіччя сприяла багаторазового збільшення врожайності сільськогосподарських культур.
Адаптація (пристосування до умов існування) - дуже важлива властивість сільськогосподарських рослин, яке відображає велике різноманіття їх відносин з навколишнім середовищем. Незліченна безліч варіацій в біологічні властивості сільськогосподарських рослин, з одного боку, і настільки ж велике різноманіття умов навколишнього середовища, з іншого боку, визначають необхідність агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур за їх основними адаптивним властивостями і ознаками. Це дозволяє знайти найбільш оптимальне рішення у визначенні науково обгрунтованої перспективної структури посівних площ, адаптованої до конкретних грунтово-кліматичних та інших умов господарства.
Агроекологічна оцінка сільськогосподарських культур тісно пов'язана з результатами цілеспрямованої селекції їх основних видів, яка дала велике розмаїття сортів і гібридів сільськогосподарських культур, і кількість їх постійно зростає. В даний час Державний реєстр селекційних досягнень, допущених до використання в Російській Федерації, нараховує більше 8 тис. сортів і гібридів сільськогосподарських культур. І кожен з них відрізняється від інших рівнем урожайності та якістю продукції, тривалістю життя, скоростиглістю, ставленням до довжини світлового дня, споживанням води, тепла, поживних речовин та інших факторів життя не тільки сумарно за весь період їх життя, але й у різні періоди їх росту і розвитку.
Сільськогосподарські культури володіють різною стійкістю до засухи або перезволоження, заморозків, хвороб, шкідників і бур'янів, рівнем залягання грунтових вод, кислотності або засоленості грунтів та інших умов навколишнього середовища.
За допомогою зональної селекції рослин регіональне землеробство забезпечується необхідним асортиментом районованих сортів і гібридів, що відповідають вимогам оптимізації структури посівних площ. Це дозволяє досить точно визначати агроекологічні ареали вирощування сільськогосподарських культур, вибирати такі сорти та гібриди, яким найбільше відповідають умови зростання в даному господарстві.
Всім сортам і гібридам сільськогосподарських культур після сортовипробування і реєстрації дають детальну характеристику за їх біологічним особливостям і відношенню до умов зростання. На цій основі місцеві науково-дослідні установи розробляють сортову агротехніку конкретного районовані сорти або гібрида тієї чи іншої сільськогосподарської культури в даних грунтово-кліматичних умовах. Це і лежить в основі принципу адаптивності при оптимізації структури посівних площ.
У залежності від місцевих грунтово-кліматичних умов, особливостей технології обробітку культур агроекологічна оцінка різних сортів і гібридів тих чи інших сільськогосподарських культур може відрізнятися і за якістю врожаю - вмістом білка, клейковини, крохмалю, цукру, жиру і т.д. Однак при агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур в конкретних грунтово-кліматичних умовах необхідно використовувати регіональні довідкові матеріали, що дозволить звести до мінімуму помилки в оптимізації структури посівних площ в конкретному господарстві. При цьому необхідно домогтися найбільшої відповідності агробіологічних властивостей рослин агроекологічних умов конкретного господарства.
Відношення рослин до температурного та світлового режимів. Ареали походження культурних рослин визначають генетично закладену в них потребу в теплі і ставлення до світла. Потреба кожної рослини в теплі виражається як у сумі середньодобових температур, так і в його ставленні до температурного режиму під час проростання й появи сходів і протягом всього періоду життя аж до фізіологічної стиглості насіння.
Вихідці з жарких країн - кукурудза, просо, соя, квасоля, сорго, рис та інші рослини - проростають і дають сходи при температурі не нижче 10-15 ° С, тоді як культури помірного поясу - жито, пшениця, ячмінь, овес, конюшина, горох, вика та ін - починають проростати і давати сходи вже при температурі від 1 до 3 ° С. Однак для теплолюбних культур, які мають, як правило, низькою холодостійкістю і чутливі до низьких температур, термін посіву навесні повинен бути приурочений до досягнення грунтом оптимальної температури. Це дозволить отримати дружні сходи в період, коли ймовірність повернення весняних заморозків мінімальна або виключена.
Таким чином, крім загальної потреби в теплі велике значення має оцінка сільськогосподарських культур за рівнем мінімальних температур, необхідних для проростання їх насіння і появи сходів. І тут встановлено ряд параметрів і закономірностей, що визначають поведінку тих чи інших видів, різновидів, сортів і гібридів сільськогосподарських культур в конкретних умовах і дозволяють правильно оптимізувати структуру посівних площ. Відповідно до законів наукового землеробства для всіх культур є свої мінімуми, оптимуми і максимуми. Температурний оптимум забезпечує швидке проростання насіння і появу дружних сходів рослин, тоді як при мінімальних і максимальних температурах у більшості рослин йде повільне проростання насіння при значному изреживанию сходів через загибель проростків.
Але і на подальших етапах життя рослин їх ставлення до температурного режиму має велике значення, що часто пов'язано з можливістю не тільки нормального росту і розвитку, але і їх існування. Це визначається насамперед морозостійкістю рослин, пороги якої істотно розрізняються як у різних видів сільськогосподарських рослин, так і на різних етапах розвитку одного й того ж виду. Ці відмінності дозволили основні види сільськогосподарських культур розділити по стійкості до заморозків на найбільш стійкі, стійкі, малостійкі і нестійкі. Ступінь стійкості до негативних температур у різних рослин визначається температурою замерзання клітинного соку, яка тісно пов'язана з його концентрацією, і у більшості стійких рослин підвищується в період сходів. Це генетично обумовлена властивість рослин витримувати негативні температури відіграє велику роль у їх самозбереженні насамперед у період короткочасних весняних заморозків, які для більшості районів нашої країни - звичайне явище. Воно грає рятівну роль і під час ранніх осінніх заморозків, коли ще вегетують пізні ярові культури, дають сходи і кущаться озимі, ростуть пожнивні та інші проміжні культури.
Серед культурних рослин є «рекордсмени» по стійкості до багаторазових заморозків в осінній період. Це
У зв'язку з цим важливо таку властивість, як жаростійкість - здатність рослин переносити спеку без незворотного їх пошкодження.
Стійкість рослин проти перегріву обумовлена цілою системою фізіологічних і морфологічних пристосувань. Серед них велику роль відіграють особливі властивості протоплазми знешкоджувати накопичується в тканинах аміак, посилення транспірації, підвищення відбивної здатності листя, їх складання, опускання, скручування, розташування в площині падаючого променя світла і т.д. Жаростійкість рослин можна підвищити правильним розташуванням рядків, внесенням цинку. Це властивість рослин має велике агроекологічний значення в районах з високими температурами в літній період, з грунтової та атмосферної посухою, з суховіями, що викликають захоплення, запали і навіть загибель зернових та інших сільськогосподарських культур.
Світло має пряме фізіологічний вплив на рослину, і від інтенсивності і тривалості світлового потоку залежать продуктивність фотосинтезу, ріст і розвиток рослин. У той же час в процесі еволюції рослини набули різні властивості, пов'язані з реакцією на світло. Це реакції, пов'язані з пристосуванням рослин до сезонних змін режиму освітлення - цвітіння, формування репродуктивних органів та ін
Встановлено, що рослини довгого дня добре ростуть, цвітуть і плодоносять при тривалості світлового дня не менше 12 ч. Ці рослини походять з середніх широт з довгим літнім днем. Рослини короткого дня відбуваються з тропічного і субтропічного поясів з коротким світловим днем, де тривалість дня близька до тривалості ночі.
Однак більша частина площі орних земель нашої країни знаходиться в районах недостатнього зволоження або вкрай посушливого клімату. Навіть у Нечорноземної зоні, що вважається зоною достатнього зволоження, рослини часто страждають від нестачі вологи в окремі періоди (травнево-червневі посухи). Тому посухостійкість рослин має велике значення при агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур.
Посухостійкість - це здатність рослин переносити атмосферну і грунтову посуху завдяки наявності фізіологічних і морфологічних механізмів, що дозволяють добувати і економно витрачати воду. Посухостійкість - спадкове властивість, що сформувалося у рослин на генетичному рівні в результаті тривалого еволюційного процесу в певних умовах.
Найбільшою посухостійкістю володіють культури - вихідці з жарких країн. Великий посухостійкістю відрізняються, як правило, культури з порівняно низьким Транспіраціонний коефіцієнтом, який свідчить про більш продуктивному та економному використанні вологи цими рослинами.
Проте складні процеси водоспоживання та оптимізація водного режиму в системі «грунт - рослина - атмосфера» залежать від багатьох факторів. І ця залежність виражається у водному балансі, який може неоднозначно впливати на життя живої рослини. Для оптимізації водного режиму особливе значення мають водно-фізичні властивості грунту - її вологоємність і водоутримуюча здатність, водопроникність і водопідйомна здатність, максимальна гігроскопічність і ін Найчастіше для агроекологічної характеристики рослин по їх відношенню до водного режиму призводять оптимальні для них показники вологості кореневмісного шару грунту , виражені у відсотках від найменшої вологоємкості (НВ).
Наприклад, для пшениці, жита, ячменю, цукрових буряків, соняшнику, люцерни цей показник становить 60-70%, для вівса, картоплі, гречки, гороху, конюшини, кукурудзи, конопель, сої - 70 - 80, для огірка, м'яти перцевої, чаю - 80-100, для рису більше 100%.
Ці показники дозволяють давати агроекологічну оцінку сільськогосподарським культурам по їх відношенню як до нестачі, так і до надлишку вологи. При перенасичення грунту вологою понад зазначені меж більшість польових культур відчуває пригнічення в результаті порушення повітряного режиму та отруєння коренів рослин токсинами, що накопичуються в грунті в умовах анаеробіозіса. З цієї ж причини більшість польових культур не витримує тривалого затоплення. У той же час деякі багаторічні трави з лугового рослинного співтовариства, такі, як канаркової трави тростніковідний, вівсяниця висока, лисохвіст, стоколос безостий, можуть витримувати тривале затоплення.
У районах надлишкового зволоження і при близькому заляганні грунтових вод для агроекологічної оцінки сільськогосподарських культур велике значення має їх ставлення до підтоплення, до глибини залягання грунтових вод. Граючи велику позитивну роль у забезпеченні рослин грунтовою вологою, грунтові води при їх близькому заляганні в зоні розвитку кореневої системи можуть створювати загрозу життю рослин через заболочування (у гумідної умовах) або надмірного засолення грунту (в аридних умовах). Це починає виявлятися при критичному рівні грунтових вод, коли рослини пригнічуються і гинуть. Критичний рівень грунтових вод визначається капілярним струмом води в грунті, утворює зону капілярної кайми, у верхній частині якої створюється оптимальний для рослин водно-повітряний режим. Глибина залягання верхньої частини капілярної кайми, яка є зоною масового розповсюдження коренів рослин, є оптимальною глибиною залягання грунтових вод. Для різних сільськогосподарських культур оптимальна глибина залягання прісних грунтових вод неоднакова.
Відношення рослин до основних властивостей грунту. Агроекологічне відповідність основних властивостей грунту вимогам рослин до умов зростання передбачає реалізацію принципу адаптивності при оптимізації структури посівних площ.
Грунт як основний носій земних факторів життя рослин і середовище, в якій здійснюються численні обмінні процеси між грунтом і рослинами, повинна відповідати високим вимогам споживачів, що сприяють оптимізації умов життя рослин, і в яких збирацько виявляється головна її властивість - родючість. До таких властивостей відносяться перш за все генетичну будову та гранулометричний склад грунту, від яких багато в чому залежать процеси її водного, повітряного, теплового та харчового режимів. Потужність гумусового та ілювіально горизонтів, властивості материнської породи, наявність підзолистого або карбонатного горизонту, їх гранулометричний склад зумовлюють весь комплекс фізичних, хімічних та біологічних показників родючості грунту і агроекологічес-мічні умови, що відповідають вимогам тих чи інших сільськогосподарських рослин.
Відомо, що на піщаних і супіщаних в достатній кількості удобрених грунтах добре ростуть і дають високі врожаї озиме жито, картопля, кавун, диня, гарбуз, сераделлу, еспарцет, люцерна жовта, житняк сибірський, овес піщаний. На середньо-і легкосуглинистих грунтах краще вдаються посіви вівса, гороху, гречки, ячменю, соняшнику, сорго, сої, квасолі, рицини. Структурні суглинні і глинисті грунти більше підходять для обробітку пшениці, кукурудзи, льону, конопель, цукрових буряків, вики, конюшини, цукрового очерету, коріандру.
Безструктурні і злиті важкосуглинисті і глинисті грунти мало придатні для більшості сільськогосподарських культур, але на них можливо вирощування рису, кукурудзи, цукрового очерету, люцерни сінегібрідной, буркуну та деяких інших культур.
Для більшості сільськогосподарських культур сприятлива слабокисла і близька до нейтральної реакція грунтового розчину. Однак серед них є рослини, які можуть рости, розвиватися і давати хороший урожай тільки при нейтральній або слабощелочной реакції (цукрова, їдальня та кормовий буряк, капуста, люцерна, еспарцет та ін.) У той же час люпин, сераделлу добре ростуть на кислих грунтах з рН 4,5-5,0 і негативно реагують на лужну і навіть нейтральну реакцію грунтового розчину.
Значна частина орних угідь на півдні та сході нашої країни має підвищену концентрацію солей у грунтовому розчині, що викликає засолення грунту різного ступеня. На цих грунтах велике значення має солестійкість рослин - їх здатність здійснювати повний цикл розвитку на засоленою грунті і давати задовільний урожай. За солестійкості рослини ділять на нестійкі, Середньостійкі і стійкі.
Більшість сільськогосподарських рослин среднеустоічіви до засолення грунту, але особливо великою стійкістю до високої концентрації солей в грунті мають цукровий та столовий буряк, ячмінь, ріпак, бавовник, пирій бескорневіщний, волоснец сибірський, буркун жовтий, житняк, вівсяниця висока, лядвенець рогатий. У зв'язку з високим споживанням з грунту натрієвих та інших солей ці рослини називають натрофіламі, і деякі з них, головним чином кормові трави, використовують для розсолення та біологічного окультурення засолених грунтів.
Чутливі і нестійкі до засолення грунту квасоля, різні види конюшини, лисохвіст, редис, селера і деякі інші культури.
Така реакція рослин пов'язана з рівнем родючості грунту і насамперед з наявністю в ній елементів живлення в доступній для рослин формі - оксидів азоту, фосфору, калію, кальцію та ін
Запаси поживних речовин у грунті в умовах бездефіцитного балансу повинні відповідати потреби рослин, в основі якої лежить винос поживних речовин з урожаєм.
Відомо, що з урожаєм сільськогосподарських культур з грунту відчужується велику кількість поживних речовин, і їх винос істотно різниться за видами сільськогосподарських культур як за співвідношенням, так і за загальним їх кількості. З цією обставиною тісно пов'язані агрохімічні причини чергування культур у сівозмінах.
Але навіть на добре окультурених родючих грунтах запасів доступних для рослин поживних речовин не вистачає для отримання високих врожаїв. Такі врожаї повинні бути забезпечені за рахунок внесення органічних і мінеральних добрив з розрахунку на запланований рівень врожайності. У грунті є великі запаси поживних речовин в недоступній для рослин формі, і завдяки взаємодії рослин з грунтом вони можуть бути переведені в розчинні форми. Винесення поживних речовин з урожаєм є не тільки показником споживання земних факторів життя, а й важливим чинником впливу рослин на грунт.
Вплив сільськогосподарських культур на грунт і інші елементи агроландшафту. При агроекологічному обгрунтуванні структури посівних площ сільськогосподарські рослини необхідно розглядати як об'єкти, що не тільки вимагають задоволення їх потреб в основних фактори життя, але й надають з урахуванням особливостей біології та технології їх обробітку багатостороннє екологічний вплив на грунт , атмосферу, гідрологію та інші елементи навколишнього середовища. До того ж прийоми оптимізації умов життя рослин - водного, теплового, світлового, повітряного, харчового режимів - в сучасному землеробстві носять комплексний характер і впливають на всю систему «грунт - рослина - навколишнє середовище».
Чуйно реагуючи на зміну умов життя, рослини постійно змінюють характер свого впливу на навколишнє середовище. Споживання води і поживних елементів, особливості процесів фотосинтезу, дихання рослин, їх росту та розвитку, морфологія рослин, глибина проникнення, будова і маса кореневої системи, інтенсивність і характер впливу кореневих виділень на грунт, симбіотична і асоціативна фіксація азоту атмосфери і багато інші процеси і явища, пов'язані з життєдіяльністю рослин, викликають суттєві зміни в грунті, атмосфері і в інших елементах навколишнього середовища.
Ці зміни можуть знайти відображення в динаміці інтенсивності та якісного складу повітрообміну між грунтом і атмосферою, хімічного складу грунтового поглинального комплексу, фізичного стану і біоти грунту, в ступені її стійкості проти ерозії і в кінцевому підсумку в агроекологічної функції агроландшафту, в його здатності зберігати тривалий екологічне рівновагу.
У всьому різноманітті взаємодії сільськогосподарських рослин з навколишнім середовищем необхідно виділити їх головну функцію - природоохоронну (екологічну). Вона тісно пов'язана з реалізацією принципу зелено-білого килима.
Відомо, що в природних умовах грунт надійно захищена від руйнування за допомогою лісової, луговий або степової рослинності, а в зимовий час - сніговим покривом. Як і в природних фітоценозах, в агроландшафтах зелений покрив оброблюваних рослин повинен захищати грунт від ерозії і від її згубних для екології наслідків протягом усього теплого періоду року.
Сільськогосподарські культури розрізняються за грунтозахисної функції. Вона визначається особливостями біології і морфології їх надземних і підземних органів, початком і тривалістю періоду вегетації, технологією Обробляючи
ня культур і пов'язаної з ними тривалістю і площею проективного покриття грунту рослинами в ерозійно небезпечні періоди - під час сніготанення і зливових дощів.
Посіви багаторічних трав у теплий період року надійно вкривають поля своїм зеленим покровом, а потужна дернина цементує і захищає грунт від водної та вітрової ерозії круглий рік. Дещо меншою, але досить високої грунтозахисної функцією володіють посіви озимих, а також проміжних культур. У той же час встановлені повна беззахисність проти водної ерозії і дефляції полів чистого пара, а також дуже слабка захищеність полів з просапними культурами. Ці поля, як і поля з посівами всіх ярих культур, абсолютно беззахисні в ерозійно-небезпечний період.
Угруповання сільськогосподарських культур по грунтозахисної функції має велике значення для їх агроекологічної оцінки і розміщення по відповідним елементам агроландшафту. Керуючись цими даними, можна зробити висновок про неприпустимість розміщення на ерозійно-небезпечних схилах чистих парів і посівів просапних культур, і про необхідність посіву багаторічних трав для захисту грунту від водної ерозії.
Для біологізації та екологізації землеробства велике значення має наявність у структурі посівних площ посівів сільськогосподарських культур з родини бобових, здатних фіксувати і накопичувати в грунті атмосферний азот.
Люцерна, конюшина та інші багаторічні бобові трави за високого врожаю надземної маси можуть щорічно фіксувати по 200-400 кг / га екологічно чистого атмосферного азоту, що може бути прирівняне до внесення в грунт від 0,5 до 1 т / га дорогої аміачної селітри. Дещо меншою, але досить високою азотофіксації - 100-250 кг / га - мають різні види люпину, кормові боби, соя, буркун, сераделлу. Горох, квасоля, нут, чина, сочевиця в залежності від рівня врожайності можуть фіксувати від 50 до 180 кг / га атмосферного азоту.
За даними Г.С. Посипанова, розширення площі посівів бобових культур у структурі посівних площ Росії до оптимальних розмірів дозволило б включати в обіг землеробства країни понад 5 млн т біологічного азоту, видобутого рослинами-азотфиксаторами з атмосфери.
Важливу роль біологічного азоту в землеробстві відзначав ще Д.М. Прянішніков, широко пропагуючи в першій половині XX ст. ідею люпінізаціі - збагачення грунту органічною азотом. З люпином, його здатністю фіксувати атмосферний азот, рости на кислих грунтах і давати велику вегетативну масу пов'язана технологія окультурення піщаних і супіщаних грунтів Нечорноземної зони. Ці грунти, розташовані, як правило, в зоні промивного водного режиму, мають високу кислотність, малий вміст гумусу і низьку поглинальну здатність. Всі види люпину крім здатності фіксувати атмосферний азот і накопичувати його в грунті можуть засвоювати фосфор важкодоступних фосфатів грунту і покращувати фосфорне живлення культур, наступних за ними в сівозміні.
Володіючи високим геотропізм, люпин після проростання швидко проникає своїм стрижневим коренем через верхній шар безплідного піску в підстилаючу його глинисту морену і утворює там добре розгалужену кореневу систему. Завдяки цьому він використовує вологу й розчинені в ній поживні речовини, вимиті з верхніх шарів грунту, і формує велику надземну масу (40-50 т / га), яка багата азотом, фосфором, калієм та іншими поживними речовинами і використовується в якості зеленого добрива.
Крім джерела азотного живлення рослин біологічний азот має велике екологічне значення. Перебуваючи в грунті у складі органічної речовини, він не вимивається і не забруднює грунт і грунтові води нітратами, як це часто відбувається з мінеральним азотом. А період найбільш активно
го розкладання кореневих залишків і бульбочок з виділенням у грунт аміаку, нітратів та інших доступних для рослин поживних речовин збігається з періодом інтенсивного зростання більшості сільськогосподарських культур (травень-червень), коли ці сполуки азоту можуть бути поглинені рослинами у великих кількостях.
З важливою агроекологічної функцією сільськогосподарських культур пов'язане і поповнення запасів органічної речовини в грунті за рахунок кореневих, пожнивних або післяукісної залишків рослин. Тут знову на першому місці виявляються посіви багаторічних трав, особливо їх злакобобовие суміші. В умовах Московської області після збирання конюшини-тімофеечной суміші 2-го року користування в дерново-підзолистого грунті залишається 7 - 8 т / га сухих кореневих і післяукісної залишків, що і за кількістю, і за якістю рівноцінно внесенню 30-35 т / га хорошого гною. У той же час після озимої пшениці та озимого жита залишається 3-4 т / га, після ячменю і вівса -2-3 т / га рослинних залишків.
За накопиченню рослинних залишків у грунті основні польові культури можна розмістити в наступний спадаючий ряд: багаторічні трави - кукурудза на силос - озимі зернові - ярі зернові - зернові бобові - цукровий та кормовий буряк - картопля - льон-довгунець. Однак ця послідовність може змінюватися в залежності від місцевих грунтово-кліматичних умов, добрив, обробки грунту, зрошення та інших факторів.
З накопиченням рослинних залишків у грунті пов'язано і вплив сільськогосподарських культур на фізичний стан грунту-її будову, структуру, щільність, водопроникність та ін Але особливу агроекологічний значення має вплив сільськогосподарських рослин на структуру грунту, на вміст у ній водопрочной агрегатів. Це пов'язано з тим, що водопрочной агрегати не руйнуються водою, і між їх кількістю і водопроникністю грунту існує тісний прямий зв'язок. На добре оструктуренних грунтах з їх високою водопроникністю можна швидко перевести поверхневий стік у внутрішній і усунути загрозу змиву і руйнування грунту. Велике агроекологічний значення має й та обставина, що структурні агрегати розміром більше 1 мм не піддаються видування і перешкоджають розвитку дефляції.
Відомо, що у формуванні водопрочной структури грунту велику участь бере грунтовий гумус. Тому рослинні залишки, різні види органічних добрив або інший спосіб збагачення грунту органічною речовиною підвищують структурність і покращують інші агрофізичні властивості грунту. Добре відомо позитивний вплив на структуру грунту посівів багаторічних трав. Їх наявність в структурі посівних площ відповідає завданням екологізації сучасних систем землеробства і має велике значення для розробки системи сівозмін, особливо в районах з сприятливими умовами обробітку багаторічних трав.
2. Агробіоценотіческіе основи землеробства. Структура агробіоценозу. Компоненти, трофічні зв'язки
Агробіоценозі - це сукупність різних груп грунтових організмів (бактерій, грибів, актиноміцетів, водоростей, лишайників, найпростіших, безхребетних, комах, хребетних).
Чисельність і активність різних груп грунтових організмів по-різному змінюється в залежності від угіддя, культури, інтенсивності та способу механічної обробки грунту, застосування органічних і мінеральних добрив, меліорантів, пестицидів, забруднення важкими металами та іншими токсикантами.
Прояв біологічної активності грунтів в першу чергу
пов'язано з мікрофлорою завдяки її високої чисельності, загальної поверхні і активності. Кількість мікроорганізмів у всіх грунтах зростає після оранки. Наприклад, чисельність бактерій в вилужених чорноземах за усередненими даними збільшується з 3 млн. у 1 г грунту на цілині до 5 млн. у 1 г грунту після освоєння, чисельність актиноміцетів - з 1,5 млн. до 3 млн. в 1 г грунту. У виорати чорноземах спостерігається зменшення мікронаселенія.
Биогенное лісових грунтів сильно зростає при внесенні вапна і гною. Наприклад, загальна чисельність мікробів при окультуренні дерново-підзолистих грунтів збільшується з 2 - 3 млн. / г на горизонті А1 до 6-7 млн. / г в орному шарі. При цьому посилюються процеси амоніфікація, нітрифікації, азотфіксації.
Інтенсивність грунтово-біологічних процесів залежить крім вмісту гумусу і особливо детриту від якісного їх стану. У степовій зоні, наприклад, чітко простежується збільшення чисельності бактерій і актиноміцетів (переважаючих в микробоценоз) від чорноземів південних до солонцюваті чорноземи і солонців у міру підвищення дисперсності гумусу при зниженні загального його вмісту в цьому ряду. Після оранки дана закономірність посилюється. Найбільш висока інтенсивність мінералізаціонних процесів, підтверджується високою швидкістю розкладання целюлози, нітрифікації, збільшенням чисельності мікроорганізмів, засвоюючи мінеральні форми азоту, спостерігається в солонцях у зв'язку з підвищеною доступністю для мікроорганізмів їх органічної речовини. Цим процесам сприяють карбонатність та лужність середовища.
За дефіциту вологи, який обмежує врожай рослин в степовій зоні, а отже, використання елементів живлення, висока інтенсивність мінералізаціонних процесів в карбонатних і солонцюватих грунтах призводить до непродуктивної витраті органічної речовини, втрат мінерального азоту внаслідок низхідній міграції надлишку нітратів. Запобігання цих процесів досягається, як уже зазначалося, за рахунок біологічної акумуляції азоту при залишенні соломи і зниженні темпів мінералізації органічної речовини при мінімізації обробітку грунту.
Поряд з мікроскопічними грибами та бактеріями певний агрономічний інтерес представляють грунтові водорості. Тим більше, що у функціональному відношенні вони як фототрофні організми є продукують компонентом, який виконує певну роль в утворенні первинної продукції, служать додатковим чинником акумуляції енергії. Важливою стороною життєдіяльності грунтових водоростей є також фіксація молекулярного азоту. Найбільш істотний внесок у накопичення пов'язаного азоту вони вносять на грунтах степових і пустельних біогеоценозів, де широко поширені азотфіксуючі синьозелені водорості, що утворюють значну біомасу.
В агроценозах під впливом зміни рослин та агротехнічних заходів склад грунтових водоростей зазнає істотні зміни, характер яких неоднаковий у різних природних зонах. Так, у грунтах лісової зони, що мають достатнє зволоження, але відносно низьку біологічну активність, роль грунтових водоростей під впливом культури посилюється, особливо азотфіксуючих видів з синьозелених, нерідко утворюють видимі розростання на поверхні грунту.
Раніше вже згадувалося про вплив різних культур, сівозмін, систем обробки на грунтову мікрофлору і біологічну активність грунтів. Велика інформація з цього приводу, накопичена для більшості регіонів, дозволяє використовувати дані прийоми для регулювання мікробіологічних процесів в грунті.
Істотний вплив на ці процеси є мінеральні добрива. Збагачуючи грунт елементами мінерального живлення та стимулюючи розвиток рослин, вони сприяють підвищенню біологічної активності грунту, збільшують чисельність і активізують діяльність грунтових мікроорганізмів. Цим пояснюється, зокрема, посилення мінералізації органічної речовини. Додатково поглинений рослинами азот, що вивільняється з грунтового гумусу під впливом азотних добрив, називають екстраазотом. Питання про кількісну сторону цього процесу дискутується. Є дані про те, що під впливом азотних добрив посилюється мінералізація тільки бідних азотом (СГІ більше 40) рослинних залишків.
Серйозну агрономічну і екологічну проблему представляє регулювання процесу нітрифікації в грунтах. Доводиться вирішувати її як в плані інтенсифікації цього процесу, так і в протилежному, враховуючи втрати найдорожчих добрив і наслідки забруднення навколишнього середовища нітратами і проміжними продуктами нітрифікації.
Нітрифікація в грунтах може протікати двома шляхами. Автотрофна нітрифікація здійснюється специфічними нитрифицирующие бактеріями. Найбільш ефективно вона відбувається у грунтах при гарній аерації, оптимальною для рослин вологості, нейтральної реакції середовища, в результаті чого утворюються нітрати і нітрити з можливим проміжним утворенням газоподібних сполук азоту. Останнім часом встановлено, що процес нітрифікації можуть здійснювати і гетеротрофні грунтові мікроорганізми (бактерії, гриби). Це відбувається при підвищеному вмісті органічної речовини, слабокислою реакції і дефіциті кисню.
Крім розглянутих вище агротехнічних засобів регулювання нітрифікації, якими не завжди досягається вирішення цього завдання, особливо в інтенсивних технологіях, застосовуються інгібітори нітрифікації (органічні сполуки з класу хлорпірідінов, піримідинів та ін.)
Застосування високих незбалансованих доз мінеральних добрив, особливо азотних, призводить до появи низки негативних для грунтової біоти ефектів. У кислих грунтах відбувається активний розвиток грибів і зниження числа бактерій, підвищується частка видів, здатних виділяти токсичні речовини, які можуть негативно впливати не тільки на рослини, а й на безхребетних.
Азотні добрива надають двояко впливає на процеси фіксації атмосферного азоту в грунтах. У невеликих дозах (до 60-70 кг / га) вони сприяють підвищенню активності азотфіксації, а у високих дозах знижують як симбіотичну, так і несімбіотіческую азотфіксації.
Особливу проблему представляє взаємодію грунтової біоти з пестицидами. Воно має два аспекти: вплив пестицидів на біоту і деградація пестицидів під впливом грунтової біоти. І та і інша сторони проблеми поки що далекі від вичерпних оцінок. Нерідко мають місце суперечливі тлумачення, що пов'язано з великою різноманітністю пестицидів, умов їх застосування і перетворення, нестачею інформації.
При підвищенні пестицидного навантаження грунтовий мікробний комплекс може зазнавати чотири стадії зміни:
в зоні гомеостазу Біоцид не викликає істотних змін, спостерігається стійке коливання чисельності окремих груп мікроорганізмів або активності метаболічних процесів близько певного середнього рівня;
в зоні стресу спостерігаються кількісні зміни на рівні тимчасового пригнічення життєдіяльності, оборотна депресія;
в зоні зміни резистентності відбуваються стійкі зрушення, що індукують зміну домінантних форм;
в зоні репресії відбувається руйнування мікробного комплексу.
Реакція мікробопеноза вважається оборотної, якщо мікробіологічна діяльність (чисельність і видовий склад) відновлюється протягом 60 діб після впливу, і незворотною, якщо інгібування окремих форм мікроорганізмів більш ніж на 50% зберігається до кінця вегетаційного періоду.
Порушення циклу у розвитку окремих груп мікроорганізмів протягом 30 днів за будь-яких стресових ситуаціях розцінюється як нормальне, природне явище.
Розглядаючи з цих позицій дані про вплив на грунтові микробоценоз інтенсивних технологій обробітку польових культур з тривалим (5-8 років) і систематичним застосуванням сучасних пестицидів, можна відзначити, що зміни чисельності та активності основних груп мікроорганізмів знаходяться в основному в межах гомеостазу, рідше - виходять в зону стресу. Проте є й інша точка зору, згідно з якою наслідки застосування пестицидів характеризуються випаданням найбільш чутливих видів.
Небезпечні порушення рівноваги мікробних ценозів виникають через високі концентрацій пестицидів внаслідок порушення технологій. Найбільш чутливі до впливу пестицидів мікроводорості, нитрификаторов, азотфіксаторів, деструктори целюлози, симбіонти. Ці організми можна розглядати в якості індикаторів.
Інший аспект проблеми пов'язаний з інтенсифікацією всеочисній здатності грунтової біоти по відношенню до пестицидів, більшість яких є ксенобіотиками, тобто чужорідними сполуками, раніше не були присутні в біосфері. Вони можуть бути зруйновані тільки мікроорганізмами.
Здатність до трансформації і детоксикації пестицидів показана для багатьох форм мікроорганізмів. Найбільш велика в цьому плані роль бактерій, потім актиноміцетів і грибів. Особливе значення належить мікроорганізмам різоплан. Сполуки, які в умовах чистої культури мікробів не піддаються деградації, в природі все-таки деструктуруючих мікробіологічними шляхом внаслідок кооперативного впливу. З усіх груп пестицидів найбільш легко розкладаються гербіциди, з найменшою швидкістю - фунгіциди.
При необхідності залишкове токсичну дію пестицидів у грунті можна продовжити, якщо одночасно з ними вносити інгібітори мікробіологічної активності.
Для розкладання пестицидів у грунті потрібне поєднання певних екологічних умов (аерації, температури, реакції середовища, наявності органічної речовини та ін.) Нерідкі випадки, коли необхідне втручання людини у природні процеси очищення грунту. Це досягається в основному шляхом створення оптимальних умов для мікроорганізмів-деструкторів. В особливих випадках можлива інокуляція грунту деякими їх видами. Пошук мікроорганізмів-деструкторів ведеться давно, їх виділяють із природного середовища або конструюють генно-інженерними методами. Технології ліквідації високого рівня забруднення грунту пестицидами в результаті різних екстремальних ситуацій за допомогою мікроорганізмів-деструкторів поки ще не розроблені, але успішні приклади їх застосування є.
Велике і різноманітний вплив на розвиток мікробів можуть надавати важкі метали. Низькі їх дози часто активізують життєдіяльність грунтових мікроорганізмів і інтенсивність біологічних процесів, а високі дози пригнічують. Під впливом забруднення важкими металами змінюється структура співтовариств мікроорганізмів, зокрема збільшується різноманітність грибів, підвищується роль видів з вираженим фітотоксичної дії на проростання насіння і розвиток рослин. Зазначені зміни найбільш істотно виявляються на мало-гумусних малобуферних грунтах.
З інших груп грунтових організмів, що грають важливу роль у формуванні грунтового родючості, на особливу увагу заслуговують дощові черв'яки. В умовах достатнього зволоження їх внесок у грунтоутворення порівняємо з діяльністю грунтової мікрофлори. Вплив дощових черв'яків на продуктивність агроценозів вивчено досить широко. Вони складають найбільшу частку в біомасі грунтового зоонаселенія і виділяються серед інших видів розмірами, тривалим циклом життя і активністю. У гумідної районах від тундри до лісостепу 30-90% зоомасси складають дощові черв'яки. Чисельність дощових черв'яків коливається від декількох десятків до декількох сотень на 1 м 2. Вони живуть 3-5 років, а деякі види - до 10 років. При високій активності вони мігрують глибше багатьох інших грунтових тварин, деякі види проникають на глибину 1,5-2,0 м. Дощові черв'яки перемішують шари грунту, прокладають багато ходів діаметром 3-7 мм, що сприяють аерації грунту, проникненню в неї вологи і коренів .
Пропускаючи крізь свій кишечник велику кількість грунту, що вимірюється сотнями тонн на 1 га , Дощові черв'яки прискорюють розкладання органічних речовин, сприяють розмноженню мікроорганізмів, збільшення кількості ферментів, рухомих поживних речовин, у результаті істотно зростає врожайність сільськогосподарських культур. Однак ефективне використання дощових черв'яків на практиці вимагає відповідної екологізації технологій.
Інтенсивна обробка грунту, повторне обробіток зернових, внесення пестицидів збіднюють мезофауни грунтів. Порушуються або випадають повністю ланки нормальних харчових ланцюгів і біохімічних циклів. Тому, наприклад, у ріллі біомаса дощових черв'яків коливається в межах 50-500 кг / га, у той час як на луках вона становить 1-4 т / га.
Оптимізація сівозмін, мінімізація обробітку грунту, застосування рослинної мульчі, органічних добрив, зрошення дозволяють істотно збільшити чисельність та активність цих організмів.
У тих районах, де дощових хробаків немає, а проживання певних видів, можливо, практикується їх інтродукція. Такий досвід є в Росії, Нідерландах, Австрії та інших країнах.
Дощові черв'яки можуть бути використані в якості тестоб'екта для оцінки забрудненості грунту певними токсикантами. Фірмою «Байєр», зокрема, розроблено метод визначення токсичності пестицидів із застосуванням деяких видів дощових черв'яків. Зміна їх чисельності та стану живих особин в грунтовій пробі, в яку їх поміщають на певний час, дозволяє досить точно судити про ступінь забруднення грунту. У всякому разі, оптимальний стан черв'яків у грунті, як і бджіл в агроценозах, певною мірою можна розцінити як ознаку екологічного благополуччя.
Література
1. В.І. Кирюшин «Екологічні основи землеробства»
2. Підручник «Системи землеробства»
Відомо, що на піщаних і супіщаних в достатній кількості удобрених грунтах добре ростуть і дають високі врожаї озиме жито, картопля, кавун, диня, гарбуз, сераделлу, еспарцет, люцерна жовта, житняк сибірський, овес піщаний. На середньо-і легкосуглинистих грунтах краще вдаються посіви вівса, гороху, гречки, ячменю, соняшнику, сорго, сої, квасолі, рицини. Структурні суглинні і глинисті грунти більше підходять для обробітку пшениці, кукурудзи, льону, конопель, цукрових буряків, вики, конюшини, цукрового очерету, коріандру.
Безструктурні і злиті важкосуглинисті і глинисті грунти мало придатні для більшості сільськогосподарських культур, але на них можливо вирощування рису, кукурудзи, цукрового очерету, люцерни сінегібрідной, буркуну та деяких інших культур.
Для більшості сільськогосподарських культур сприятлива слабокисла і близька до нейтральної реакція грунтового розчину. Однак серед них є рослини, які можуть рости, розвиватися і давати хороший урожай тільки при нейтральній або слабощелочной реакції (цукрова, їдальня та кормовий буряк, капуста, люцерна, еспарцет та ін.) У той же час люпин, сераделлу добре ростуть на кислих грунтах з рН 4,5-5,0 і негативно реагують на лужну і навіть нейтральну реакцію грунтового розчину.
Значна частина орних угідь на півдні та сході нашої країни має підвищену концентрацію солей у грунтовому розчині, що викликає засолення грунту різного ступеня. На цих грунтах велике значення має солестійкість рослин - їх здатність здійснювати повний цикл розвитку на засоленою грунті і давати задовільний урожай. За солестійкості рослини ділять на нестійкі, Середньостійкі і стійкі.
Більшість сільськогосподарських рослин среднеустоічіви до засолення грунту, але особливо великою стійкістю до високої концентрації солей в грунті мають цукровий та столовий буряк, ячмінь, ріпак, бавовник, пирій бескорневіщний, волоснец сибірський, буркун жовтий, житняк, вівсяниця висока, лядвенець рогатий. У зв'язку з високим споживанням з грунту натрієвих та інших солей ці рослини називають натрофіламі, і деякі з них, головним чином кормові трави, використовують для розсолення та біологічного окультурення засолених грунтів.
Чутливі і нестійкі до засолення грунту квасоля, різні види конюшини, лисохвіст, редис, селера і деякі інші культури.
Така реакція рослин пов'язана з рівнем родючості грунту і насамперед з наявністю в ній елементів живлення в доступній для рослин формі - оксидів азоту, фосфору, калію, кальцію та ін
Запаси поживних речовин у грунті в умовах бездефіцитного балансу повинні відповідати потреби рослин, в основі якої лежить винос поживних речовин з урожаєм.
Але навіть на добре окультурених родючих грунтах запасів доступних для рослин поживних речовин не вистачає для отримання високих врожаїв. Такі врожаї повинні бути забезпечені за рахунок внесення органічних і мінеральних добрив з розрахунку на запланований рівень врожайності. У грунті є великі запаси поживних речовин в недоступній для рослин формі, і завдяки взаємодії рослин з грунтом вони можуть бути переведені в розчинні форми. Винесення поживних речовин з урожаєм є не тільки показником споживання земних факторів життя, а й важливим чинником впливу рослин на грунт.
Вплив сільськогосподарських культур на грунт і інші елементи агроландшафту. При агроекологічному обгрунтуванні структури посівних площ сільськогосподарські рослини необхідно розглядати як об'єкти, що не тільки вимагають задоволення їх потреб в основних фактори життя, але й надають з урахуванням особливостей біології та технології їх обробітку багатостороннє екологічний вплив на грунт , атмосферу, гідрологію та інші елементи навколишнього середовища. До того ж прийоми оптимізації умов життя рослин - водного, теплового, світлового, повітряного, харчового режимів - в сучасному землеробстві носять комплексний характер і впливають на всю систему «грунт - рослина - навколишнє середовище».
Чуйно реагуючи на зміну умов життя, рослини постійно змінюють характер свого впливу на навколишнє середовище. Споживання води і поживних елементів, особливості процесів фотосинтезу, дихання рослин, їх росту та розвитку, морфологія рослин, глибина проникнення, будова і маса кореневої системи, інтенсивність і характер впливу кореневих виділень на грунт, симбіотична і асоціативна фіксація азоту атмосфери і багато інші процеси і явища, пов'язані з життєдіяльністю рослин, викликають суттєві зміни в грунті, атмосфері і в інших елементах навколишнього середовища.
Ці зміни можуть знайти відображення в динаміці інтенсивності та якісного складу повітрообміну між грунтом і атмосферою, хімічного складу грунтового поглинального комплексу, фізичного стану і біоти грунту, в ступені її стійкості проти ерозії і в кінцевому підсумку в агроекологічної функції агроландшафту, в його здатності зберігати тривалий екологічне рівновагу.
У всьому різноманітті взаємодії сільськогосподарських рослин з навколишнім середовищем необхідно виділити їх головну функцію - природоохоронну (екологічну). Вона тісно пов'язана з реалізацією принципу зелено-білого килима.
Відомо, що в природних умовах грунт надійно захищена від руйнування за допомогою лісової, луговий або степової рослинності, а в зимовий час - сніговим покривом. Як і в природних фітоценозах, в агроландшафтах зелений покрив оброблюваних рослин повинен захищати грунт від ерозії і від її згубних для екології наслідків протягом усього теплого періоду року.
Сільськогосподарські культури розрізняються за грунтозахисної функції. Вона визначається особливостями біології і морфології їх надземних і підземних органів, початком і тривалістю періоду вегетації, технологією Обробляючи
Посіви багаторічних трав у теплий період року надійно вкривають поля своїм зеленим покровом, а потужна дернина цементує і захищає грунт від водної та вітрової ерозії круглий рік. Дещо меншою, але досить високої грунтозахисної функцією володіють посіви озимих, а також проміжних культур. У той же час встановлені повна беззахисність проти водної ерозії і дефляції полів чистого пара, а також дуже слабка захищеність полів з просапними культурами. Ці поля, як і поля з посівами всіх ярих культур, абсолютно беззахисні в ерозійно-небезпечний період.
Угруповання сільськогосподарських культур по грунтозахисної функції має велике значення для їх агроекологічної оцінки і розміщення по відповідним елементам агроландшафту. Керуючись цими даними, можна зробити висновок про неприпустимість розміщення на ерозійно-небезпечних схилах чистих парів і посівів просапних культур, і про необхідність посіву багаторічних трав для захисту грунту від водної ерозії.
Для біологізації та екологізації землеробства велике значення має наявність у структурі посівних площ посівів сільськогосподарських культур з родини бобових, здатних фіксувати і накопичувати в грунті атмосферний азот.
Люцерна, конюшина та інші багаторічні бобові трави за високого врожаю надземної маси можуть щорічно фіксувати по 200-400 кг / га екологічно чистого атмосферного азоту, що може бути прирівняне до внесення в грунт від 0,5 до 1 т / га дорогої аміачної селітри. Дещо меншою, але досить високою азотофіксації - 100-250 кг / га - мають різні види люпину, кормові боби, соя, буркун, сераделлу. Горох, квасоля, нут, чина, сочевиця в залежності від рівня врожайності можуть фіксувати від 50 до 180 кг / га атмосферного азоту.
За даними Г.С. Посипанова, розширення площі посівів бобових культур у структурі посівних площ Росії до оптимальних розмірів дозволило б включати в обіг землеробства країни понад 5 млн т біологічного азоту, видобутого рослинами-азотфиксаторами з атмосфери.
Важливу роль біологічного азоту в землеробстві відзначав ще Д.М. Прянішніков, широко пропагуючи в першій половині XX ст. ідею люпінізаціі - збагачення грунту органічною азотом. З люпином, його здатністю фіксувати атмосферний азот, рости на кислих грунтах і давати велику вегетативну масу пов'язана технологія окультурення піщаних і супіщаних грунтів Нечорноземної зони. Ці грунти, розташовані, як правило, в зоні промивного водного режиму, мають високу кислотність, малий вміст гумусу і низьку поглинальну здатність. Всі види люпину крім здатності фіксувати атмосферний азот і накопичувати його в грунті можуть засвоювати фосфор важкодоступних фосфатів грунту і покращувати фосфорне живлення культур, наступних за ними в сівозміні.
Володіючи високим геотропізм, люпин після проростання швидко проникає своїм стрижневим коренем через верхній шар безплідного піску в підстилаючу його глинисту морену і утворює там добре розгалужену кореневу систему. Завдяки цьому він використовує вологу й розчинені в ній поживні речовини, вимиті з верхніх шарів грунту, і формує велику надземну масу (40-50 т / га), яка багата азотом, фосфором, калієм та іншими поживними речовинами і використовується в якості зеленого добрива.
Крім джерела азотного живлення рослин біологічний азот має велике екологічне значення. Перебуваючи в грунті у складі органічної речовини, він не вимивається і не забруднює грунт і грунтові води нітратами, як це часто відбувається з мінеральним азотом. А період найбільш активно
З важливою агроекологічної функцією сільськогосподарських культур пов'язане і поповнення запасів органічної речовини в грунті за рахунок кореневих, пожнивних або післяукісної залишків рослин. Тут знову на першому місці виявляються посіви багаторічних трав, особливо їх злакобобовие суміші. В умовах Московської області після збирання конюшини-тімофеечной суміші 2-го року користування в дерново-підзолистого грунті залишається 7 - 8 т / га сухих кореневих і післяукісної залишків, що і за кількістю, і за якістю рівноцінно внесенню 30-35 т / га хорошого гною. У той же час після озимої пшениці та озимого жита залишається 3-4 т / га, після ячменю і вівса -2-3 т / га рослинних залишків.
За накопиченню рослинних залишків у грунті основні польові культури можна розмістити в наступний спадаючий ряд: багаторічні трави - кукурудза на силос - озимі зернові - ярі зернові - зернові бобові - цукровий та кормовий буряк - картопля - льон-довгунець. Однак ця послідовність може змінюватися в залежності від місцевих грунтово-кліматичних умов, добрив, обробки грунту, зрошення та інших факторів.
З накопиченням рослинних залишків у грунті пов'язано і вплив сільськогосподарських культур на фізичний стан грунту-її будову, структуру, щільність, водопроникність та ін Але особливу агроекологічний значення має вплив сільськогосподарських рослин на структуру грунту, на вміст у ній водопрочной агрегатів. Це пов'язано з тим, що водопрочной агрегати не руйнуються водою, і між їх кількістю і водопроникністю грунту існує тісний прямий зв'язок. На добре оструктуренних грунтах з їх високою водопроникністю можна швидко перевести поверхневий стік у внутрішній і усунути загрозу змиву і руйнування грунту. Велике агроекологічний значення має й та обставина, що структурні агрегати розміром більше 1 мм не піддаються видування і перешкоджають розвитку дефляції.
Відомо, що у формуванні водопрочной структури грунту велику участь бере грунтовий гумус. Тому рослинні залишки, різні види органічних добрив або інший спосіб збагачення грунту органічною речовиною підвищують структурність і покращують інші агрофізичні властивості грунту. Добре відомо позитивний вплив на структуру грунту посівів багаторічних трав. Їх наявність в структурі посівних площ відповідає завданням екологізації сучасних систем землеробства і має велике значення для розробки системи сівозмін, особливо в районах з сприятливими умовами обробітку багаторічних трав.
2. Агробіоценотіческіе основи землеробства. Структура агробіоценозу. Компоненти, трофічні зв'язки
Агробіоценозі - це сукупність різних груп грунтових організмів (бактерій, грибів, актиноміцетів, водоростей, лишайників, найпростіших, безхребетних, комах, хребетних).
Чисельність і активність різних груп грунтових організмів по-різному змінюється в залежності від угіддя, культури, інтенсивності та способу механічної обробки грунту, застосування органічних і мінеральних добрив, меліорантів, пестицидів, забруднення важкими металами та іншими токсикантами.
Прояв біологічної активності грунтів в першу чергу
Биогенное лісових грунтів сильно зростає при внесенні вапна і гною. Наприклад, загальна чисельність мікробів при окультуренні дерново-підзолистих грунтів збільшується з 2 - 3 млн. / г на горизонті А1 до 6-7 млн. / г в орному шарі. При цьому посилюються процеси амоніфікація, нітрифікації, азотфіксації.
Інтенсивність грунтово-біологічних процесів залежить крім вмісту гумусу і особливо детриту від якісного їх стану. У степовій зоні, наприклад, чітко простежується збільшення чисельності бактерій і актиноміцетів (переважаючих в микробоценоз) від чорноземів південних до солонцюваті чорноземи і солонців у міру підвищення дисперсності гумусу при зниженні загального його вмісту в цьому ряду. Після оранки дана закономірність посилюється. Найбільш висока інтенсивність мінералізаціонних процесів, підтверджується високою швидкістю розкладання целюлози, нітрифікації, збільшенням чисельності мікроорганізмів, засвоюючи мінеральні форми азоту, спостерігається в солонцях у зв'язку з підвищеною доступністю для мікроорганізмів їх органічної речовини. Цим процесам сприяють карбонатність та лужність середовища.
За дефіциту вологи, який обмежує врожай рослин в степовій зоні, а отже, використання елементів живлення, висока інтенсивність мінералізаціонних процесів в карбонатних і солонцюватих грунтах призводить до непродуктивної витраті органічної речовини, втрат мінерального азоту внаслідок низхідній міграції надлишку нітратів. Запобігання цих процесів досягається, як уже зазначалося, за рахунок біологічної акумуляції азоту при залишенні соломи і зниженні темпів мінералізації органічної речовини при мінімізації обробітку грунту.
Поряд з мікроскопічними грибами та бактеріями певний агрономічний інтерес представляють грунтові водорості. Тим більше, що у функціональному відношенні вони як фототрофні організми є продукують компонентом, який виконує певну роль в утворенні первинної продукції, служать додатковим чинником акумуляції енергії. Важливою стороною життєдіяльності грунтових водоростей є також фіксація молекулярного азоту. Найбільш істотний внесок у накопичення пов'язаного азоту вони вносять на грунтах степових і пустельних біогеоценозів, де широко поширені азотфіксуючі синьозелені водорості, що утворюють значну біомасу.
В агроценозах під впливом зміни рослин та агротехнічних заходів склад грунтових водоростей зазнає істотні зміни, характер яких неоднаковий у різних природних зонах. Так, у грунтах лісової зони, що мають достатнє зволоження, але відносно низьку біологічну активність, роль грунтових водоростей під впливом культури посилюється, особливо азотфіксуючих видів з синьозелених, нерідко утворюють видимі розростання на поверхні грунту.
Раніше вже згадувалося про вплив різних культур, сівозмін, систем обробки на грунтову мікрофлору і біологічну активність грунтів. Велика інформація з цього приводу, накопичена для більшості регіонів, дозволяє використовувати дані прийоми для регулювання мікробіологічних процесів в грунті.
Істотний вплив на ці процеси є мінеральні добрива. Збагачуючи грунт елементами мінерального живлення та стимулюючи розвиток рослин, вони сприяють підвищенню біологічної активності грунту, збільшують чисельність і активізують діяльність грунтових мікроорганізмів. Цим пояснюється, зокрема, посилення мінералізації органічної речовини. Додатково поглинений рослинами азот, що вивільняється з грунтового гумусу під впливом азотних добрив, називають екстраазотом. Питання про кількісну сторону цього процесу дискутується. Є дані про те, що під впливом азотних добрив посилюється мінералізація тільки бідних азотом (СГІ більше 40) рослинних залишків.
Серйозну агрономічну і екологічну проблему представляє регулювання процесу нітрифікації в грунтах. Доводиться вирішувати її як в плані інтенсифікації цього процесу, так і в протилежному, враховуючи втрати найдорожчих добрив і наслідки забруднення навколишнього середовища нітратами і проміжними продуктами нітрифікації.
Нітрифікація в грунтах може протікати двома шляхами. Автотрофна нітрифікація здійснюється специфічними нитрифицирующие бактеріями. Найбільш ефективно вона відбувається у грунтах при гарній аерації, оптимальною для рослин вологості, нейтральної реакції середовища, в результаті чого утворюються нітрати і нітрити з можливим проміжним утворенням газоподібних сполук азоту. Останнім часом встановлено, що процес нітрифікації можуть здійснювати і гетеротрофні грунтові мікроорганізми (бактерії, гриби). Це відбувається при підвищеному вмісті органічної речовини, слабокислою реакції і дефіциті кисню.
Крім розглянутих вище агротехнічних засобів регулювання нітрифікації, якими не завжди досягається вирішення цього завдання, особливо в інтенсивних технологіях, застосовуються інгібітори нітрифікації (органічні сполуки з класу хлорпірідінов, піримідинів та ін.)
Застосування високих незбалансованих доз мінеральних добрив, особливо азотних, призводить до появи низки негативних для грунтової біоти ефектів. У кислих грунтах відбувається активний розвиток грибів і зниження числа бактерій, підвищується частка видів, здатних виділяти токсичні речовини, які можуть негативно впливати не тільки на рослини, а й на безхребетних.
Азотні добрива надають двояко впливає на процеси фіксації атмосферного азоту в грунтах. У невеликих дозах (до 60-70 кг / га) вони сприяють підвищенню активності азотфіксації, а у високих дозах знижують як симбіотичну, так і несімбіотіческую азотфіксації.
Особливу проблему представляє взаємодію грунтової біоти з пестицидами. Воно має два аспекти: вплив пестицидів на біоту і деградація пестицидів під впливом грунтової біоти. І та і інша сторони проблеми поки що далекі від вичерпних оцінок. Нерідко мають місце суперечливі тлумачення, що пов'язано з великою різноманітністю пестицидів, умов їх застосування і перетворення, нестачею інформації.
При підвищенні пестицидного навантаження грунтовий мікробний комплекс може зазнавати чотири стадії зміни:
в зоні гомеостазу Біоцид не викликає істотних змін, спостерігається стійке коливання чисельності окремих груп мікроорганізмів або активності метаболічних процесів близько певного середнього рівня;
в зоні стресу спостерігаються кількісні зміни на рівні тимчасового пригнічення життєдіяльності, оборотна депресія;
в зоні зміни резистентності відбуваються стійкі зрушення, що індукують зміну домінантних форм;
в зоні репресії відбувається руйнування мікробного комплексу.
Реакція мікробопеноза вважається оборотної, якщо мікробіологічна діяльність (чисельність і видовий склад) відновлюється протягом 60 діб після впливу, і незворотною, якщо інгібування окремих форм мікроорганізмів більш ніж на 50% зберігається до кінця вегетаційного періоду.
Порушення циклу у розвитку окремих груп мікроорганізмів протягом 30 днів за будь-яких стресових ситуаціях розцінюється як нормальне, природне явище.
Розглядаючи з цих позицій дані про вплив на грунтові микробоценоз інтенсивних технологій обробітку польових культур з тривалим (5-8 років) і систематичним застосуванням сучасних пестицидів, можна відзначити, що зміни чисельності та активності основних груп мікроорганізмів знаходяться в основному в межах гомеостазу, рідше - виходять в зону стресу. Проте є й інша точка зору, згідно з якою наслідки застосування пестицидів характеризуються випаданням найбільш чутливих видів.
Небезпечні порушення рівноваги мікробних ценозів виникають через високі концентрацій пестицидів внаслідок порушення технологій. Найбільш чутливі до впливу пестицидів мікроводорості, нитрификаторов, азотфіксаторів, деструктори целюлози, симбіонти. Ці організми можна розглядати в якості індикаторів.
Інший аспект проблеми пов'язаний з інтенсифікацією всеочисній здатності грунтової біоти по відношенню до пестицидів, більшість яких є ксенобіотиками, тобто чужорідними сполуками, раніше не були присутні в біосфері. Вони можуть бути зруйновані тільки мікроорганізмами.
Здатність до трансформації і детоксикації пестицидів показана для багатьох форм мікроорганізмів. Найбільш велика в цьому плані роль бактерій, потім актиноміцетів і грибів. Особливе значення належить мікроорганізмам різоплан. Сполуки, які в умовах чистої культури мікробів не піддаються деградації, в природі все-таки деструктуруючих мікробіологічними шляхом внаслідок кооперативного впливу. З усіх груп пестицидів найбільш легко розкладаються гербіциди, з найменшою швидкістю - фунгіциди.
При необхідності залишкове токсичну дію пестицидів у грунті можна продовжити, якщо одночасно з ними вносити інгібітори мікробіологічної активності.
Для розкладання пестицидів у грунті потрібне поєднання певних екологічних умов (аерації, температури, реакції середовища, наявності органічної речовини та ін.) Нерідкі випадки, коли необхідне втручання людини у природні процеси очищення грунту. Це досягається в основному шляхом створення оптимальних умов для мікроорганізмів-деструкторів. В особливих випадках можлива інокуляція грунту деякими їх видами. Пошук мікроорганізмів-деструкторів ведеться давно, їх виділяють із природного середовища або конструюють генно-інженерними методами. Технології ліквідації високого рівня забруднення грунту пестицидами в результаті різних екстремальних ситуацій за допомогою мікроорганізмів-деструкторів поки ще не розроблені, але успішні приклади їх застосування є.
Велике і різноманітний вплив на розвиток мікробів можуть надавати важкі метали. Низькі їх дози часто активізують життєдіяльність грунтових мікроорганізмів і інтенсивність біологічних процесів, а високі дози пригнічують. Під впливом забруднення важкими металами змінюється структура співтовариств мікроорганізмів, зокрема збільшується різноманітність грибів, підвищується роль видів з вираженим фітотоксичної дії на проростання насіння і розвиток рослин. Зазначені зміни найбільш істотно виявляються на мало-гумусних малобуферних грунтах.
З інших груп грунтових організмів, що грають важливу роль у формуванні грунтового родючості, на особливу увагу заслуговують дощові черв'яки. В умовах достатнього зволоження їх внесок у грунтоутворення порівняємо з діяльністю грунтової мікрофлори. Вплив дощових черв'яків на продуктивність агроценозів вивчено досить широко. Вони складають найбільшу частку в біомасі грунтового зоонаселенія і виділяються серед інших видів розмірами, тривалим циклом життя і активністю. У гумідної районах від тундри до лісостепу 30-90% зоомасси складають дощові черв'яки. Чисельність дощових черв'яків коливається від декількох десятків до декількох сотень на 1 м 2. Вони живуть 3-5 років, а деякі види - до 10 років. При високій активності вони мігрують глибше багатьох інших грунтових тварин, деякі види проникають на глибину 1,5-2,0 м. Дощові черв'яки перемішують шари грунту, прокладають багато ходів діаметром 3-7 мм, що сприяють аерації грунту, проникненню в неї вологи і коренів .
Пропускаючи крізь свій кишечник велику кількість грунту, що вимірюється сотнями тонн на
Інтенсивна обробка грунту, повторне обробіток зернових, внесення пестицидів збіднюють мезофауни грунтів. Порушуються або випадають повністю ланки нормальних харчових ланцюгів і біохімічних циклів. Тому, наприклад, у ріллі біомаса дощових черв'яків коливається в межах 50-500 кг / га, у той час як на луках вона становить 1-4 т / га.
Оптимізація сівозмін, мінімізація обробітку грунту, застосування рослинної мульчі, органічних добрив, зрошення дозволяють істотно збільшити чисельність та активність цих організмів.
У тих районах, де дощових хробаків немає, а проживання певних видів, можливо, практикується їх інтродукція. Такий досвід є в Росії, Нідерландах, Австрії та інших країнах.
Дощові черв'яки можуть бути використані в якості тестоб'екта для оцінки забрудненості грунту певними токсикантами. Фірмою «Байєр», зокрема, розроблено метод визначення токсичності пестицидів із застосуванням деяких видів дощових черв'яків. Зміна їх чисельності та стану живих особин в грунтовій пробі, в яку їх поміщають на певний час, дозволяє досить точно судити про ступінь забруднення грунту. У всякому разі, оптимальний стан черв'яків у грунті, як і бджіл в агроценозах, певною мірою можна розцінити як ознаку екологічного благополуччя.
Література
1. В.І. Кирюшин «Екологічні основи землеробства»
2. Підручник «Системи землеробства»