
- •Апм или а,) в зависимости от влажности. Почвы:
- •9.1. Видовой состав бацилл в почвах разных типов, % (горизонт а1 или Апах)
- •9.2. Биогеоценотическая деятельность микробного комплекса
- •9.3. Численность бактерий (%), способных синтезировать биологически активные вещества (Локхед, 1972)
- •9.4. Микробная продуктивность почв под древесными насаждениями Лесной опытной дачи мсха в верхнем 10-сантиметровом слое
- •(Для верхнего 10-сантиметрового слоя):
- •9.17. Взаимодействие между макро- и микроэлементами в растениях (Кабата-Пецдиас, Пендиас, 1989)
- •9.18. Принципиальная схема оценки почв сельскохозяйственного использования по степени загрязнения химическими веществами (Госкомприрода ссср, 1990)
- •9.19. Шкала экологаческого нормирования содержания тяжелых металлов (мг/кг) для геохимической ассоциации почв со слабокислой и кислой реакцией (Обухов, Ефремова, 1991)
- •9.21. Оценка состояния экосистем
- •9.23. Фоновое содержание элементов в почве, мг/кг
- •Глава 10
- •10.1. Химические элементы, аккумулируемые водными растениями
- •Ряс. 10.7. Зависимость среднегодового выноса фосфора от густоты гидрографической сети залесенных водосборов (Хрисанов, Осипов, 1993)
- •10.2. Экологические и санитарно-гигиенические последствия эвтрофирования
- •10.2. Значения пдк биогенных веществ, мг/л
- •10.3. Сельскохозяйственные источники биогенной нагрузки
- •10.4. Вероятностный вынос биогенных веществ в водоеодл с селитебных территорий агроландшафта
- •10.6. Среднегодовое поступление минеральных азота и фосфора с атмосферными осадками на земную новерхностъ
- •10.7. Коэффициенты поверхностного стока в зависимости от вида угодий и гранулометрического составе почв
- •10.8. Среднегодомя кояадипрацня фосфора ва ю-досборах с различнымраспределением лесной растительности
- •10.4. Определение выноса биогенных элементов с сельскохозяйственных
- •10.9. Коэффициенты выноса биогенных веществ
- •10.10. Вынос биогено* из почвы с урожаем сельскохозяйственных кулыур, кг/т
- •10.11. Среднее содержание биогенных веществ в удобрениях, %
- •10.14. Средаее значение основных показателей формулы (11) для зяби
- •10.15. Коэффициент дешевого стока (аж)
- •10.19. Ширим прирусловых лесяых насаждений в водоохранных зонах малых рек, м
- •Глава 11 экологические проблемы химизации
- •11.2. Вынос азота из почв, занятых различными культурами, кг/га
- •11.3. Экологические ограничения при фосфоритовании почв
- •11.2. Применение химических средств защиты растений
- •Также включаются в наземную и пресноводную биомассу (Rudd, 1971, цит. По Рамад, 1981)
- •11.8. Балльная система экотоксикологической
- •Морских организмов (Рамад, 1981)
- •11.9. Некоторые примеры положительных результатов применения комплексной борьбы с
- •От вредных организмов) (Соколов и др., 1994):
- •11.3. Экологические аспекты известкования почв
- •11.10. Экологические ограничения при известковании кислых почв
- •11.11. Содержание тяжелых металлов в почве и ивзестковых материалах
- •Глава 12 экологические проблемы орошения и осушения почв
- •12.1. Сводная таблица некоторых основных видов и способов мелиорации
- •12.1. Экологические последствия орошения
- •12.2. Классификация почв по степени и качеству засоления
- •12.2. Экологические последствия осушения*
- •Глава 13 животноводческие комплексы и охрана природы
- •13.1. Отрицательное влияние
- •Отходов животноводства
- •На окружающую природную
- •13.2. Методы очистки и утилизации навозных стоков
- •13.1. Выход навозной массы и расход технологической воды для молочного комплекса на 1000 коров
- •13.3. Схема трубно-рециркуляционной системы уборки навоза:
- •13.2. Ширина санитарно-защитных зон до границы жилой зоны
- •Глава 14
- •Картофеля (б) при увеличении плотности почвы (Курочкин, 1989)
- •14.1. Содержание вредных веществ в отработанных газах двигателей внутреннего сгорания (двс), % (Боева, 1982)
- •14.2. Образование токсичных веществ при сжигании органического топлива, г/кг (Боева, 1982)
- •15.1. Содержание важнейших естественных радионуклидов в некоторых объектах агросферы, Бк/кг (Алексахнн, 1992)
- •15.3. Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам
- •15.2. Коэффициенты накопления радионуклидов растениями (Санжарова и др., 1992)
- •15.5. Тип распределения радионуклидов в организме сельскохозяйственных животных
- •15.6. Коэффициенты перехода радионуклидов из рациона крупного рогатого скота в мышцы
- •15.7. Коэффициенты перехода радионуклидов в условиях их длительного поступления из рациона
- •В молоко коров (равновесное накопление
- •И выведение), % суточного поступления в 1 л удоя
- •(Романов, 1993)
- •15.8. Накопление 90Sr и i37Cs озимой пшеницей в богарных и орошаемых условиях, % (Алексахин и др.,
- •15.4. Действие ионизирующих излучений на растения, животных и агроценозы
- •15.9. Стимулирующие дозы облучения семян некоторых видов сельскохозяйственных культур (Филипас и др., 1992)
- •15.11. Полулетальные дозы у-излучения для сельскохозяйственных животных (Кругляков и др., 1992)
- •15.12. Радиоэкологические последствия аварии на Чернобыльской аэс (Алексахин, 1993)
- •15.5. Радиационный мониторинг сферы сельскохозяйственного производства
- •15.13. Характеристика выбросов радионуклидов в окружающую среду при тяжелых радиационных авариях
- •15.14. Эффективность мелиоративных сельскохозяйственных мероприятий при радиоактивном загрязнении
- •15.15. Радиологическая эффективность и социально-экономические последствия изменения характера землепользования на загрязненных территориях (Алексахин, Фриссел, 1993)
- •Глава 16
- •16.1. Общие положения
- •16.2. Развитие альтернативного земледелия
- •16.2. Выход клубней картофеля при разных способах подготовки семенного материала
- •16.3. Сравнение феноменологических моделей агроэкосистем «зеленой революции» и «зеленой эволюции» (по б. М. Миркину, р. М. Хазиахметову)
- •Глава 17
- •17.1. Характеристика вермикультуры
- •17.2. Биогумус и его агроэкологическая оценка
- •17.1. Влияние биогумуса на содержание витамина с, мг/100 г, в различной сельскохозяйственной продукции по сравнению с применением навоза и
- •Мониторинг окружающей природной среды. Научные, методические и организационные основы его проведения
- •18.1. Основные задачи и схема мониторинга
- •18.3. Особенности проведения экологического мониторинга дистанционными методами
- •Глава 19
- •19.1. Агроэкологический мониторинг в интенсивном земледелии
- •19.2. Компоненты агроэкологического мониторинга
- •19.1. Контролируемые параметры, подлежащие мониторингу при всех ввдах предварительного обследования (преимущественно при маршрутных формах его реализации)
- •19.2. Примерный перечень контролируемых параметров для участках мониторинга
- •19.3. Перечень обязательных показателей качества продукции растениеводства для исследований в агроэкологическом мониторинге
- •19.3.Эколого- токсикологическая оценка агроэкосистем
- •19.4. Степень деградации гумусовых кислот дерново-подзолистых почв, % к гумусовым кислотам недеградированных почв
- •19.5. Поправочные коэффициенты для оценки степени деградации гумусовых соединений почв
- •Разного гранулометрического состава
- •19.5. Экологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами
- •Глава 20
- •20.1. Общие положения
- •20.1. Ранжирование состояния экосистем по ботаническим нарушениям
- •20.2. Ранжирование состояния экосистем по биохимическим нарушениям
- •20.3. Ранжирование состояния экосистем по почвенным нарушениям
- •20.4. Выделение нарушенных зон экосистем в зависимости от глубины экологического нарушения и его площади
- •20.5. Классификация зон с учетом степени нарушенности площадей
- •20.3. Оценка загрязнения атмосферного воздуха
- •20.6. Критерии оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по максимальным разовым концентрациям
- •20.7. Критерий оценки степени загрязнения атмосферного воздуха по среднесуточным концентрациям
- •20.8. Критерии оценки среднегодового загрязнения атмосферного воздуха
- •20.9. Критерии оценки состояния загрязнения атмосферы по комплексному индексу (киза)
- •20.10. Критерии загрязнения атмосферного воздуха по веществам, влияющим на наземную растительность и водные экосистемы
- •20.11. Показатели для оценки степени химического загрязнения поверхностных вод*
- •20.5. Индикационные критерии оценки
- •20.12. Оценка состояния поверхностных и сточных вод на основе биотестов (по состоянию тест-объекта)
- •20.13. Ранжирование состояния поверхностных вод по ресурсному критерию
- •20.6. Подземные воды
- •20.7. Загрязнение и деградация почв
- •20.8. Изменения геологической среды
- •Глава 21 экология селитебных территорий
- •21.1. Особенности современной экологической среды мест расселения человека
- •21.1. Группы поселений в зависимости от их численности
- •21.2. Ориентировочный баланс компонентов природной среды города с населением 1 млн жителей
- •21.3. Основные показатели, характеризующие воздействие жилищно-коммунального хозяйства
- •21.4. Медико-демографические критерии здоровья населения для оценки экологического состояния территорий
- •21.2. Проблемы физического загрязнения селитебной зоны
- •21.5. Производство тбо в различных странах
- •21.6. Утилизация мусора в некоторых странах
- •21А оптимизация экологического состояния сельских поселений
- •Глава 22
- •22.1. Общие положения
- •22.2. Устойчивость и изменчивость агроэкосистем
- •Некоторой системы во времени h(t) при различных нагрузках (Израэль, 1979):
- •22.3. Основные принципы организации агроэкосистем
- •22.1. Урожайность основных сельскохозяйственных культур в зависимости от условий рельефа, т/га (Варламов и Волков, 1991)
- •22.3. Сравнительная пригодность антропогенно- обусловленных участков для возделывания сельскохозяйственных культур с учетом природноохранных ограничений (Варламов и Волков, 1991)
- •22.4. Оптимизация структурно-функциональной организации
- •Агроэкосистем — основа
- •Повышения их продуктивности
- •И устойчивости
- •22.5. Методологические основы экологической оценки агроландшафтов
- •22.6. Устойчивость агроэкосистем
- •22.7. Реакция микробного сообщества на антропогенное воздействие
- •22.4. Адаптивные зоны изменчивости микробного сообщества в зависимости от уровня антропогенной
- •Нагрузки
- •22.8. Типы реакции агрофитоценоза на антропогенные воздействия
- •22.5. Использование азота удобрений растениями и его потери при различных способах внесения азотных удобрений, % от внесенной дозы
- •22.9. Устойчивость агроэкосистем при разных системах земледелия
- •22.10. Условия реконструкции и создания устойчивых агроэкосистем
- •Глава 23 производство экологически безопасной продукции
- •23.1. Эколого-токсико-логические нормативы
- •23.2. Вещества, загрязняющие продукты питания и корма
- •23.1. Распределение свинца в кочане различных сортов капусты белокочанной, м/кг сухого вещества
- •23.2. Распределение свинца в разных органах растений, мг/кг сухого вещества
- •Белокочанной (б) тяжелых металлов (мг/кг сухого вещества) и нитратов — цифры в кружочках (nOa, мг/кг сырой массы)
- •23.3. Предельно допустимые концентрации тяжелых металлов в пищевых продуктах и продовольственном сырье, мг/кг (Кольцов, 1995)
- •23.4. Допустимые остаточные количества тяжелых металлов в пищевых продуктах, мг/кг (Найштейн и др., 1987)
- •23.9. Снижение содержания нитратов в продукции при хранении, % исходного количества
- •23.10. Снижение содержания нитратов в различных продуктах в процессе варки
- •23.11. Содержание нитратов в соке из некоторых овощей
- •Для многих канцерогенных веществ
- •23.12. Содержание пхб в органах и тканях рыб из реки Оки, мкг/кг
- •23.13. Предельно допустимые нормы содержания антибиотиков в животноводческих продуктах, мкг/г или мкг/мл (Кольцов, 1995)
- •23.3. Способы исключения или минимизации негативных воздействий загрязнений
- •23.4. Сертификация пищевой продукции
- •И потребления (Киприянов, 1997)
- •Продуктов:
- •Глава 24
- •24.1. Организация охраны природы
- •24.2. Законы экологии б. Коммонера
- •24.3. Основные направления природоохранной деятельности
- •24.4. Опыт охраны природы в сельском хозяйстве
- •Заключение
Глава 17
ВЕРМИКУЛЬТУРА И БИОГУМУС. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОДГОТОВКИ И ПРИМЕНЕНИЯ
17.1. Характеристика вермикультуры
Среди ключевых задач, стоящих перед сельскохозяйственной экологией, важное значение принадлежит конструированию оптимальных схем гармоничного развития биогеоценотического покрова, неотъемлемой составной частью которого являются агроэкосистемы (продукт процессов трансформации первичной биосферы в биотехносферу). Если объективно оценивать итоги пос-
ледних 15...20 лет, то нетрудно убедиться, что попытки повышения продуктивности сельскохозяйственного производства на сугубо технократической основе оказались в значительной степени тупиковыми. И первопричина тому — глубокий разрыв между антропогенными технологиями и законами функционирования экологических (в том числе и агро-экологических) систем, отсутствие оценки возможных последствий применяемых технологий для тех или иных природных комплексов. В свое время о
330
такой недальновидности по отношению к почве было сказано, что всякий прогресс в повышении ее плодородия на данный срок есть в то же время прогресс в разрушении постоянных источников этого плодородия. Нельзя не признать, что этот тезис не только не потерял своего смысла в наши дни, а, наоборот, получил достаточно масштабное подтверждение, реализующееся в многоплановых негативных экологических проявлениях, которые повсеместно наблюдаются в аграрном секторе экономики. И прежде всего это относится к естественному базису сельскохозяйственного производства.
Вышесказанное дает весомые предпосылки говорить о необходимости системного управления продукционными процессами в агроэкосистемах. Основополагающим при этом является надлежащий учет природных (биотических и абиотических) системообразователей, грамотная оценка особенностей их функционирования и развития. Продукционный процесс, разумеется, — весьма сложная динамическая система, формирующаяся из отдельных взаимосвязанных подсистем (блоков). Полученные научные обобщения и имеющиеся практические результаты позволяют обнадеживающе оценивать перспективы конструирования и управления в агроэкосистемах. Наглядным примером тому может служить вермикультивирование.
В последние годы во многих странах довольно широкое распространение получило одно из новых направлений биотехнологии — вермикультивирование, заключающееся в промышленном разведении некоторых форм дождевых червей (от Vermes — червь).
Формирование и развитие данного направления обусловлено возможностью решения на биологической основе ряда актуальных экологических задач (утилизация органических отходов, повышение плодородия почвы, получение высококачественного чистого органического удобрения, выращивание безопасной сельскохозяйственной продукции и др.).
Метод вермикультуры существенно ограничивает либо исключает опасность загрязнения среды различными поллютантами.
Особый интерес к вермикультивиро-ванию проявляют сторонники так называемого альтернативного земледелия, ратующие за отказ от применения минеральных удобрений и пестицидов и призывающие к широкому использованию компостов, способных поддерживать на высоком уровне биологическую активность почвы.
Первые хозяйства по искусственному разведению червей на отходах были созданы более полувека тому назад в США. (Червей разводили с целью получения наживки для рыбной ловли.)
В настоящее же время практика применения заметно расширилась, распространившись как в сельском хозяйстве, так и в других отраслях производства.
Биологическая характеристика вермикультуры. Вермикультура — это компостные черви в органическом субстрате. Нередко под этим термином подразумевают исключительно червей или, наоборот, только субстрат. Вермикультуру можно представить как сложное биоце-нотическое сообщество, ограниченное определенным биотопом в составе культурного ландшафта.
Черви объединяют несколько типов групп беспозвоночных, среди которых коловратки, нематоды, энхитреиды, кольчатые и дождевые черви. Именно последние имеют большое значение в почвообразовательном процессе, в формировании и поддержании плодородия почв.
Дождевые (земляные) черви — самые крупные обитатели почв среди беспозвоночных, входящие в состав почвенной макрофауны, на их долю приходится не менее половины всей биомассы почвы. Например, в лесных экосистемах масса червей составляет от 50 до 72 % всей почвенной биомассы.
Большинство дождевых червей, распространенных на территории нынешнего СНГ, относится к семейству люмб-рицид (Lumbricidae), которое включает около 180 видов.
В целом же наиболее массовыми являются 15... 16 видов, среди которых заметно доминирует вид Nicodrilus caliginosus. Обитает он обычно в распаханных почвах. Отсюда и название «пашенный червь».
Средний размер дождевого червя
331
9... 13 см в длину (на Кавказе обитают черви длиной 45 см, а самый крупный червь в мире — Megascolides australia — имеет длину 2,5 м).
Плотность дождевых червей достигает в среднем 120 особей на 1 м2, а биомасса — 50 г на 1 м2 (при массе тела одного червя 0,5...1,5 г). В благоприятные периоды плотность пашенного червя может составить 400...500 экз. на 1 м2.
Главный источник питания червя — растительные остатки. Не случайно присутствие его можно рассматривать как тест на обогащенность почвы органическим веществом. Дождевые черви, роясь в почве, значительно влияют на ее свойства. Они способствуют перемешиванию и разрыхлению земли, накоплению органических веществ, образующих гумус. Для гумификации особо важны два фактора — воздух и влажность. Дождевые черви улучшают аэрацию почвы, облегчают доступ влаги, усиливают процессы гумусообразова-ния, нитрификации и аммонификации.
В зависимости от места обитания червей делят на 3 группы: поверхностно-живущие (подстилочные); почвен-но-подстилочные; третьянорники, которые прокладывают глубинные ходы в почве.
Например, пашенный червь живет на глубине 10... 15 см. В сухую погоду он мигрирует на глубину 0,5 м и более, строит там капсулу и временно впадает /в спячку (диапауза).
В природной обстановке в размножении люмбрицид отмечается сезонность. Максимум в интенсивности этого процесса наблюдается весной и осенью.
Черви могут голодать 2,5 мес. При низких температурах (0...5 °С) период голодания увеличивается до 3...4 мес.
Они влаголюбивы, умеренно теплолюбивы. Оптимальная температура для питания 20...25°С, для размножения 12...17 °С. Нуждаются в аэрации.
Непригодны для культивирования червей песчаные и глинистые, кислые и засоленные почвы. Оптимальной реакцией среды является нейтральная или слабокислая. Черви очень боятся ветра.
В естественных условиях обитания черви не болеют и не подвергаются каким-либо эпидемиям.
Гибель дождевых червей в природ-
ных условиях довольно часто вызывает чрезмерная химизация почв.
Достаточно велико значение червей в облагораживании почв. Осознание этого предопределило большой интерес к искусственному их культивированию. Так, в результате многолетней селекционной работы, проведенной американскими исследователями, в 1959 г. в Калифорнии была выведена новая разновидность дождевого червя, получившая название «калифорнийский гибрид красного червя» или просто «калифорнийский красный червь». С 1979 г. его стали размножать в Западной Европе, в Японии.
По плодовитости и активности гибрид существенно превосходит обычного дождевого червя и в отличие от него хорошо поддается выращиванию в искусственных условиях.
В отличие от своих диких сородичей калифорнийский гибрид является «домоседом». При наличии пищи он не расползается и потребляет в день ее примерно столько же, сколько весит сам. Селекционеры генетически запрограммировали гибрид на круглосуточную переработку отходов с высоким коэффициентом полезного действия (40 % потребляемой пищи расходуется в процессе жизнедеятельности, а 60 % после переваривания выделяется в виде экскрементов — копролитов, т. е. продуцируемого биогумуса).
Значение дождевых червей в агроэко-системах. В научной литературе на положительное влияние дождевых червей в почвообразовании впервые обратил внимание английский натуралист Г. Уайт. В книге, опубликованной в 1789 г., он пишет, что земля без дождевых червей была бы «холодной и непитательной». Основными же исследованиями по этому вопросу являются работы Ч. Дарвина (1881), который говорил о значении дождевых червей в формировании плодородия почв, что плуг принадлежит к числу древнейших изобретений человека, но еще задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями и всегда будет обрабатываться ими.
Дождевые черви благоприятно влияют на почву. В основном в результате их деятельности сотворены знаменитые черноземы — национальное богатство России.
332
Заглатывая кусочки органического вещества, черви трансформируют его в кишечной полости и выделяют в виде копролитов — «каменных» экскрементов. Копролиты улучшают почвенную структуру в результате обволакивания стенок почвы слизью, что предохраняет ее, например, даже от размывания водой. Под действием копролитов меняется также биохимический состав почвы. Копролиты содержат в 5 раз больше биологического азота; они в 7 раз богаче фосфором и в 11 раз калием по сравнению с поверхностным слоем плодородной огородной почвы. В копролитах сосредоточивается значительное количество кальция, что обеспечивает хорошую водопрочную структуру и высокую водоудерживающую способность. Наряду с этим кальций снижает кислотность среды и создает условия, затрудняющие развитие болезней растений, например фузариоза, ржавчины, бактериоза и др.
Возле копролитов энергично развивается полезная микрофлора. Все это в итоге улучшает условия жизни растений. Дождевые черви, как и другие живые организмы, обогащают почву макро- и микроэлементами, ростовыми веществами, антибиотиками. Фермент протеаза, входящий в состав биомассы червя, обладает биостимулирующим действием, улучшает усвояемость пищи животным, способствует ускорению их роста, активизирует физиолого-биохи-мические процессы в организме.
Общая длина ходов червей превышает 1 км под 1 м2 поверхности почвы. Приняв среднюю массу червя за 0,5 г, а число их на 1 м2 50 особей (500 000 экземпляров на 1 га), нетрудно подсчитать, что за 1 сут через кишечник червей на площади 1 га проходит 250 000 г (0,25 т) земли. Если предположить далее, что активная деятельность червей продолжается 200 дней в году, то количество земли, прошедшее через их кишечник, составит 50 т на 1 га (0,25 х 200). Учитывая же, что в 1 м2 почвы обитает 400...600 особей, получается, что за год черви перерабатывают от 400 до 600 т/га земли.
Масса копролитов, ежегодно образуемая червями в природных условиях, огромна. В Подмосковье, например, на
поле многолетних трав на дерново-подзолистой почве (180 червей на 1 м2) образуется за год 53 т/га копролитов. В Средней Азии на поливных землях согласно Н. А. Димо при численности червей более 150 особей на 1 м2 ежегодная продукция копролитов достигала более 120 т/га.