Тема 1. Агроекологія – теоретична основа раціонального природокористування

1.1. Предмет, метод і завдання агроекології

Усе людство в цілому і кожна людина зокрема є частиною природи. Елементи природи, які використовуються у виробництві для задоволення потреб людини у сировині та енергії, становлять природні ресурси. Розрізняють відновлювані (ґрунт, рослини, тварини), невідновлювані (вугілля, нафта, газ, руди) та невичерпні (сонячна, ядерна, геотермальна, вітрова енергія, повітря, вода) природні ресурси.

Нині на взаємовідносини природи і суспільства активно впливають процеси індустріалізації, урбанізації, а також інтенсифікації сільського та лісового господарства, розвиток транспорту, енергетики, туризму.

Всі елементи живої і неживої природи, які прямо чи побічно впливають на стан і життєдіяльність біологічних видів, у тому числі й на людину, називаються природними умовами. Всі види впливу людини на природу і всі зміни в природі, які зумовлюються ними, називаються антропогенними.

Питаннями охорони ґрунту і раціонального використання земельних ресурсів займається агроекологія – наука про агроценози. Вона також досліджує зв'язки між організмами в агроценозах, вплив на них зовнішніх умов, роль організмів у створенні певного біоценозного середовища, а також структуру, продуктивність, типи агроценозів та їх районування. Загальна мета агроекології – підвищення та відтворення родючості грунту, використання біоценотичних закономірностей культурної рослинності для підвищення її продуктивності та якості.

Агроекологія – це комплексна наукова дисципліна, яка вивчає взаємодію людини з навколишнім середовищем у процесі сільськогосподарського виробництва , вплив сільського господарства на природні комплекси та їх компоненти, взаємодію між компонентами агросистем і специфіку колообігу в них речовин, перенесення енергії, характер функціонування агроекосистем в умовах техногенних навантажень.

Предметом вивчення агроекології є штучні фітоеосистеми (посіви і насадження сільськогосподарських культур, тваринницькі ферми та комплекси, а також аграрні ландшафти у взаємозв’язку з середовищем проживання). Агроекологія розглядає системи землеробства і технології вирощування сільськогосподарських культур, виробництва продукції тваринництва з погляду витрачення відтворення природних ресурсів, оцінює обґрунтованість екологічних рішень. Вона має розробляти теоретичні основи для екологічно безвідходного і нешкідливого виробництва продукції рослинництва і тваринництва, таке формування агроландшафтів, щоб вони зберігали гармонійну рівновагу з біосферою.

Екосистема – це єдиний комплекс живих організмів, насамперед рослин, і абіотичних умов, приурочених до території, зайнятої фітоценозом.

Існування будь-якого організму або групи організмів залежить від комплексу певних умов або факторів. Екологічним фактором називають будь-який елемент середовища, здатний безпосередньо впливати на живі організми, а також на характер їх взаємовідносин. Кількість екологічних факторів безмежна, однак значення їх різне, тому виділяють основні фактори, кожен з яких може бути критичним. В агроекології основними факторами є кліматичні, грунтові, біотичні та антропогенні.

Сонячна енергія на Землі зумовлює два кругообіги речовин у природі: великий, або геологічний, і малий, або біологічний, який розвивається на основі великого і завершується коловою циркуляцією речовин між ґрунтом, рослинами, мікроорганізмами і тваринами. Обидва кругообіги пов'язані між собою і є ніби єдиним процесом. Біологічний кругообіг включає кілька циклів, зв'язаних із кругообігом вуглецю, кисню, азоту, фосфору, сірки та інших хімічних елементів.

Популяції всіх видів, що займають певний простір, становлять біоценоз, який при взаємодії з середовищем існування утворює екосистему, або біогеоценоз.

У сільському господарстві формуються агроекосистеми трьох рівнів організації: перший – поле, зайняте культурою; другий – територія сівозміни з набором культур; третій – сільськогосподарський ландшафт – природно-економічний район з вираженою спеціалізацією.

Агроекосистема в рослинництві існує протягом року: від появи сходів до збирання врожаю. Основна мета управління сільськогосподарською екосистемою – отримання максимальної кількості сільськогосподарської продукції. Вплив хімізації на продуктивність агроекосистеми обмежений природними умовами. Межа позитивного ефекту використання добрив – це повне забезпечення сільськогосподарських культур елементами живлення з максимальним коефіцієнтом їх використання.

Цілі агроекосистем: забезпечення стійкого виробництва якісної продукції, максимальне використання пиродного біоенергетичного потенціалу агроекосистем, збереження і відтворення природно-ресурсної бази аграрного сектору, виключення і мінімізація негативного впливу на навколишнє середовище.

Зв'язок між різними структурними одиницями біосфери, біогеоценозів і ґрунтом здійснюється через біогеохімічні кругообіги.

А.Д. Фокін (1986) подав біогеохімічний кругообіг так: 1) хімічні форми елементів у ґрунті; 2) надходження доступних форм елементів у рослину; 3) біологічна міграція, тобто перерозподіл елементів між надземними органами та кореневою системою; 4) повернення елементів у ґрунт у трансформованій формі; 5) утилізація і трансформація рослинних решток ґрунтовою біотою в поєднанні з абіогенними процесами трансформації і міграції речовин до початкового стану.

Знання біогеохімічного кругообігу органічної речовини і хімічних елементів дає змогу регулювати поживний, водний, повітряний режими ґрунту, розробляти та ефективно використовувати різні прийоми, які захищають ґрунт та інші природні об'єкти від забруднення токсичними речовинами.

Добрива – найдієвіший засіб втручання людини в кругообіг речовин у землеробстві. Агрохімія вже не може використовувати традиційні методи досліджень. Необхідно вивчати дію добрив у ландшафті з використанням біогеохімічних методів досліджень. Тому виникають нові напрями досліджень – агрогеохімія й агроекологія.

Зміна кругообігу речовин залежить від багатьох причин. Так, речовини можуть вимиватися водою з верхніх шарів ґрунту в глибинні або підґрунтові води, у вигляді газів надходити в атмосферу, а також втрачатися внаслідок водної та вітрової ерозії ґрунту.

Агроекологія є біологічною, хімічною і сільськогосподарською наукою.

У дослідженнях вона використовує різні методи: польові, вегетаційні, лабораторні, хімічні, біохімічні, агрохімічні, фізіологічні, фізико-хімічні та радіобіологічні.

Зміст агроекології в інтенсивному землеробстві полягає у взаємодії системи ґрунт – рослина – засоби хімізації – вода – тварина – людина.

На основі зональних систем землеробства В.Д. Панніков та В.Г. Мінєев сформулювали основні умови й екологічні принципи підвищення ефективності засобів хімізації й охорони навколишнього середовища:

• проведення комплексу заходів, які забезпечують зберігання та розширене відтворення родючості ґрунту;

• утримання та збільшення частки гумусу як основного регулятора родючості ґрунту, захист ґрунтів від ерозії;

• оптимізація структури посівних площ;

• управління родючістю та ліквідація втрат хімічних засобів і добрив, використання їх на основі досягнень науки;

• освоєння інтегрованих систем захисту рослин;

• вирощування інтенсивних сортів культур;

• підвищення якості сільськогосподарських культур;

• облік погодних умов для забезпечення високої ефективності засобів хімізації;

• охорона навколишнього середовища від можливого негативного впливу засобів хімізації та інших антропогенних факторів;

• довгостроковий прогноз змін вмісту та дії токсикантів у ґрунті й екосистемах.