3.4 Современные представления об устойчивости агроэкосистем

Устойчивость агроэкосистем – это свойство систем сохранять и поддерживать значение своих параметров и структуры в пространстве и во времени, качественно не изменяя характер функционирования.

Параметрами устойчивости агроэкосистемы являются функции, режимы и свойства почвы; структура, организация и продуктивность агрофитоценоза; структура и организация микробного сообщества; интенсивность и сбалансированность биогеохимического круговорота.

Для количественной оценки устойчивости экосистемы учитывают связь воздействующих факторов (тип, интенсивность, длительность, количество возмущений и др.), а также связь экосистем с основными параметрами, ответственными за ее устойчивость, и областями (зонами) устойчивого состояния.

Таких зон может быть от одной до нескольких. Изменение структуры экосистемы или переход ее параметров в область неустойчивого состояния обусловливают потерю устойчивости. Если переход от одной области устойчивого равновесия в другую сопровождается сохранением внутренних связей экосистемы, то проявляется свойство ее упругости, т.е. при переходе из одной области устойчивого равновесия в другую внутренние связи экосистемы сохраняются.

Способность экосистемы вернуться в прежнюю область устойчивого равновесия после временного воздействия природного или антропогенного фактора характеризует ее стабильность.

Несомненно, что в ряду параметров, ответственных за устойчивость и стабильность агроэкосистемы, первостепенное значение имеет продуктивность агроценозов, падение которой по самым разным причинам (например, дефицит или избыток элементов минерального питания, засуха или переувлажнение, деградация почвы и т.п.) ниже заданного уровня свидетельствует о переходе агроэкосистемы в неустойчивую область. Однако снижение урожайности – это уже конечная фаза реакции агроэкосистемы на имеющиеся возмущения, которой предшествуют изменения других параметров, таких, как активность микробного сообщества, сбалансированность биогеохимических циклов элементов, уровень плодородия почвы.

Контроль за названными параметрами позволяет выявить скрытые формы нарушений устойчивости и достаточно оперативно поддерживать стабильность агроэкосистемы, т.е. сохранять заданные характеристики параметров в течение определенного промежутка времени.

Более объективную оценку могут дать комплексные почвенно-агрохимические, эколого-физиологические и эколого-токсикологические исследования с применением методов системного анализа и математического моделирования.

4. Почвенно-биотический комплекс как основа агроэкосистем

4.1 Значение почвы в агроэкосистемах

Важное значение имеет почва в агроэкосистемах, где она выступает как главное средство сельскохозяйственного производства и основа агроэкосистем. Человек получает из почвы порядка 95% всех продуктов питания, поэтому приоритетной задачей является забота о сохранении почвенного плодородия.

Почва представляет собой жизненное пространство, обеспечивающее обитание живых организмов. Она является механической опорой произрастающей на ней растительности.

Почва выступает основным хранителем семян. Важная особенность почвы – сохранение семян в течение ряда лет, обеспечивая их всхожесть, что способствует сохранению биоразнообразия растительных популяций.

Почва является своеобразным складом ферментов. В ней находятся все ферменты, определяющие ее плодородие: каталазы, пероксидазы, нитрогеназы и др. Работа этих ферментов определяет азотный режим почвы, доступность элементов питания и способность почвы к детоксикации. Почва регулирует гидротермический режим. Эта функция позволяет населяющим ее организмам сохранять свою жизнеспособность при определенных диапазонах температур. Почва выполняет санитарную функцию. Эта функция связана с почвенной биотой, которая обезвреживает многих патогенов и токсиканты, что положительно влияет на качество сельскохозяйственной продукции и на состояние окружающей среды. Почва аккумулирует необходимые для жизнедеятельности населяющих ее организмов воду, питательные вещества, что в значительной степени обеспечивает плодородие почвы.

Почва выполняет информационную функцию. Эта функция связана с тем, что весной переход температур через + 5°С увеличивает подвижность N, P, K, т.е. указанный предел температур служит сигналом к началу потребления питательных элементов в почве и свидетельствует о наступлении вегетационного периода.

Почва выступает в качестве биохимического барьера. Эта ее способность поглощать различные соединения, в т.ч. и токсические, позволяет почве выполнять роль химического санитара окружающей среды, и тем самым предотвращать поступление загрязнений в с/х продукцию.

Почва обладает таким уникальным свойством как «память», т.е. обладает способностью хранить долговременную информацию об экологическом состоянии территории. Это является важным моментом для мониторинга. Например, благодаря этой функции почвы была установлена динамика загрязнения экосистем тяжелыми металлами за достаточно длительный период.