Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сельскохозяйственная экология. Учебное пособие
.pdf
Необходимо проводить мероприятия по оптимизации агробиоценоза, привлекая
одни виды организмов и отпугивая другие. Для борьбы с вредителями огородносадовых насаждений используют птиц.
Для них делают приманки, строят скворечники. На садово-огородный участок
привлекают пчел и других опылителей растений. С этой целью сажают укроп, хрен,
кинзу. Для отпугивания вредителей проводят посадки конопли, пижмы, полыни,
чернобыльника. В борьбе с вредителями и возбудителями болезней
сельскохозяйственных культур предпочтение отдают использованию нехимических
методов.
Необходимо также, чтобы в садово-огородном биогеоценозе биотический
круговорот был замкнут. Поэтому все органические остатки следует использовать
для удобрения почвы. Запасы питательных веществ в почве целесообразно
пополнять органическими удобрениями (навозом). При удобрении сада-огорода
навозом нельзя допускать увеличения банка семян сорняков. Поэтому удобрять
почву свежим навозом нецелесообразно. Для этого рекомендуют использовать
компосты, изготовленные из навоза, остатков органики и земли.
Проводят также сидерацию почв, т. е. их удобрение при помощи запахивания
выращенных растений. В конце августа – начале сентября высевают зимующий
горох или персидский клевер, а на следующий год в мае сидераты закапывают в
почву.
Садово-огородная «закрытая» экосистема
Одним из примеров такой экосистемы, которое приводит Н.А. Уразаев с
соавторами (2000), является натуральное хозяйство Хьюка, расположенное в
Америке. Изобретательный огородник сконструировал оранжерейно-прудовую
экосистему, накрытую куполом из полиэтиленовой пленки. Под куполом находятся
посадки сои, томата, баклажана, огурца, тыквы (агробиогеоценоз) и небольшой
бассейн, заселенный сомиками-пимелодами (водный биогеоценоз).
Наряду с этим в оранжерейно-прудовом комплексе имеется еще одна экосистема
– небольшая «биофабрика» по производству личинок мух – бенного белкового
корма для рыб. «Фабрика» – это сито, расположенное над бассейном. В сите
кухонные отходы – питательная среда для личинок. Кроме того, для кормления рыб
используют размолотые бобы сои.
В экологической системе формируется круговорот воды. Испаряясь из водоема,
вода конденсируется на внутренней поверхности купола. С купола она падает вниз
(искусственный дождь) или стекает по его своду (искусственный водоканал, арык)
на грядки с овощами.
21
Грядки с посевом культурных растений, водоем с рыбами, «биофабрика» по
производству кормового протеина – это компоненты (подсистемы) системного
образования более высокого уровня – экологической системы, именуемой
натуральным хозяйством Хьюка. На примере натурального хозяйства студентыагроэкологи могут приобрести опыт по оценке межбиогеоценозных связей и
биотического круговорота. Связь между агробиогеоценозом и водной экосистемой –
использование бобов сои для производства продукта питания (муки) рыбам. Другой
источник пищи для рыб – личинки мух, плодящиеся на «биофабрике»,
расположенной над бассейном. Ползая в питательной среде (пищевых отходах),
личинки проваливаются через отверстия сита и попадают в водоем, где их поедают
рыбы.
Отходы рыб (экскременты), в свою очередь, используются в агробиогеоценозе
для удобрения почв. Предварительно воду фильтруют.
Экскременты рыб концентрируются в фильтре (через него вода прокачивается с
помощью специального насоса).
В отфильтрованной фекальной массе рыб размножаются бактерии-редуценты.
Они минерализуют экскременты, и образуется ценное органическое удобрение,
богатое азотом. Продукты минерализации экскрементов рыб («навоз») используют
для двух целей: удобрения грядок с посевами культурных растений и в качестве
элементов минерального питания низших растений водоема (главным образом
водорослей). Водоросли – еще один, вероятно, более важный, источник питания для
рыб.
Следовательно, в оранжерейно-прудовой системе осуществляется биотический
круговорот, в основе которого – синтез и распад органического вещества. В
геохимический цикл включается и сам человек. Находясь под куполом экосистемы,
он выделяет диоксид углерода (СО2), который используется растениями при
фотосинтезе.
Пасека как экосистема
Пасека – это участок, на котором расположены ульи с медоносными пчелами.
Она ограждена кустарниками и невысокими деревьями. С экологической точки
зрения пасека представляет собой экологическую систему (пасечный биогеоценоз),
в которой главным биотическим компонентом является популяция пчел.
Пчелы – компонент и фактор биогеоценоза, играющий ведущую роль в
опылении цветковых растений. Они выполняют экологическую функцию связи
между пасекой, с одной стороны, лесами, лесными полосами, лугами, садами,
22
полями – с другой. Межбиогеоценозная миграция пчел связана со сбором и
заготовкой ими корма.
Заготовкой кормовых продуктов они занимаются в лесонасаждениях, садах, на
полях, главным образом в посевах растений-медоносов.
Во время сбора корма они опыляют дикие растения, например липу и
сельскохозяйственные культуры (гречиху и др.). Из плодовоягодных насаждений
пчелы опыляют абрикос, яблоню, грушу, сливу, малину. Большинство сортов
семечковых и косточковых пород нуждается в перекрестном опылении. Отдельные
сорта без опылителя при обильном цветении совсем не завязывают плодов. Даже
самоплодные сорта плодовых пород и ягодников увеличивают урожай при
перекрестном опылении. Этому во многом способствуют пчелы.
На 1 га сада требуется от двух до четырех пчелосемей. В уплотненных плодовых
насаждениях интенсивного типа, где ряды деревьев представляют сплошную стену,
а пчелы склонны летать вдоль ряда, количество пчелосемей увеличивают в полторадва раза. Из овощных культур пчелы опыляют капусту, перец, дыню, арбуз, томат,
из корне- и клубнеплодов – редис, морковь, брюкву, турнепс, из кормовых –
люцерну, клевер и др.
Опыление пчелами оказывает существенное влияние на воспроизводительную
функцию популяций растений-энтомофилов, их биологическую продуктивность. В
регионах интенсивного растениеводства созданы крупные пасеки-фермы на 500–800
пчелосемей.
Их основным назначением является опыление пчелами сельскохозяйственных
культур для повышения урожайности.
От пчелоопыления благодаря повышению урожая сельскохозяйственных
культур получают намного больше дохода, чем от прямой пчеловодческой
продукции (мед и воск).
Для успешного пчелоопыления рекомендуют следующие размеры пасек: для
гречихи – 2,5 семьи пчел на 1 га посева, эспарцета –три-четыре, подсолнечника –
одна, плодово-ягодных культур –60–75 семей пчел на каждые 25 га насаждений, для
семенников клевера площадью до 50 га – 10–20 семей пчел при обязательном
применении «дрессировки», которую используют при слабом выделении нектара
цветками опыляемых растений, из-за чего пчелы плохо посещают их. Защитные
лесные насаждения служат местом обитания большого количества диких одиночных
пчел, устраивающих свои гнезда в не обрабатываемой под ними почве.
Для оптимизации агробиологического потенциала лесных полос как фактора,
способствующего развитию многовидовой опылительной энтомофауны и
23
энтомофагов, в насаждения следует вводить без ущерба для их основного
мелиоративного назначения в возможно большем количестве разные по срокам
цветения ценные нектароносные и пыльценосные древесные и кустарниковые
породы. Благодаря этому они активно участвуют в формировании устойчивого
кормового конвейера для насекомых и способствуют более полной реализации
возможной (потенциальной) урожайности энтомофильных и других культур в
соответствии с занимаемой ими экологической нишей.
Контрольные вопросы
1. Назовите классификацию сельскохозяйственных экосистем в зависимости от их
типа и функций.
2. Приведите сравнительную характеристику природных и сельскохозяйственных
экосистем. Обоснуйсте их отличия.
3. Назовите основные требования сестайнинга как экологически
организованной экосистемы.
4. Расскажите о тактиках достижения сестайнинга.
5. Учебно-опытный экологический сад-огород.
6. Садово-огородная «закрытая» экосистема.
7. Пасека как экосистема.
8. Приведите примеры простых сельскохозяйственных экосистем и рассмотрите
особенности их функционирования.
Практическое задание: по выбору создайте собственную модель «простой»
экосистемы (учебно-опытный сад-огород, пасека и садово-огородная закрытая
экосистема), расскажите о ней.
24
Практическое занятие 1.
Тема: «Агроэкосистемы»
Цель работы - познакомить студентов с разнообразными антропогенными
сельскохозяйственными образованиями, которые занимают около треть суши.
Задание.
1.Разъяснить понятие «агроэкосистемы».
2.Познакомить с типами агроэкосистем.
3.Представить схему функционирования агроэкосистем.
Материалы и оборудование. Учебное пособие, конспект лекций.
Вводные пояснения. Сельское хозяйство существенно трансформирует
природные комплексы и отличается более значительными территориальными
вмешательствами по сравнению с другими видами деятельности человека. В сфере
сельского хозяйства первичным структурным звеном являются функциональные
единицы - агроэкосистемы (или агробио- и-геоценозы).
В свете современных представлений агроэкосистемы — это вторичные,
измененные человеком биогеоценозы, ставшие значимыми элементарными
единицами биосферы, основу которых составляют искусственно созданные, как
правило, обедненные видами живых организмов биотические сообщества. Эти
сообщества формируются и регулируются человеком для получения
сельскохозяйственной продукции, отличаются высокой биологической
продуктивностью и доминированием одного или нескольких избранных видов
(сортов, пород) растений или животных.
Агроэкосистемы неустойчивы, в них слабо выражена способность к
саморегулированию, без поддержки человеком они быстро распадаются или дичают
и трансформируются в естественные биогеоценозы (например, мелиорированные
земли - в болота, насаждения лесных культур - в лес).
Агроэкосистемы с преобладанием зерновых культур существуют не более
одного года, многолетних трав - 3-4 года, плодовых культур — 20-30 лет, а затем
они распадаются и отмирают. Преобладающая разновидность агроэкосистем искусственные фитоценозы (задание 1):
- окультуренные;
- полукультурные;
- культурные;
- интенсивно культурные.
Условную модель агроэкосистемы можно представить:
25
В мировой практике отсутствует общепринятая классификация агроэкосистем.
Это восполняется типизацией структур земледелия, применяемой ФАО. Согласно ей
выделяют 5 видов землепользования, по каждому из которых классифицированы
агроэкосистемы (задание 2):
- земледельческое или полевое землепользование - богарные, орошаемые и
бахчевые агроэкосистемы;
- плантационно-садовое землепользование - плантационные агроэкосистемы,
садовые агроэкосистемы;
- пастбищное землепользование - пастбищные агроэкосистемы;
- смешанное землепользование - смешанные агроэкосистемы,
характеризующиеся равнозначным соотношением и сочетанием нескольких видов
землепользования, а также процессов получения как первичной, так и вторичной
биологической продукции;
- землепользование в целях производства вторичной биологической
продукции - агропромышленные экосистемы.
По энергетическим вложениям выделяют агроэкосистемы доиндустриальные с
дополнительной энергией в виде мышечных усилий человека и животных.
Агроэкосистемы этого типа, как правило, гармонирующие с природными
экосистемами, занимают значительные площади пахотных земель в странах
Африки, Азии и Южной Америки. Различают также агроэкосистемы второго типа,
требующие постоянного дополнительного привнесения энергии. По усредненным
данным ежегодно в агроэкосистемы доиндустриального типа дополнительно
вкладывается около 2x109 Дж/га, а в интенсивные механизированные
агроэкосистемы развитых стран - до 20x109 Дж/га. (Целесообразный предел
внесения дополнительной энергии - 15х 109 Дж/га).
В процессе формирования, развития и эксплуатации агроэкосистем важно
учитывать естественное плодородие почв и условия его воспроизводства. По этим
признакам выделяют три базовых типа агроэкосистем: природоемкий,
природоохранный и природоулучшающий (задание 3).
В настоящее время преимущественно доминирует природоемкий тип.
Почва - единственный базис для создания любой агроэкосистемы,
своеобразное средоточение процессов видоизменения веществ и трансформации
потоков энергии, главное звено управления агроэкосистемами.
26
Энергетический баланс экосистем, меняющийся в зависимости
Искусственные фитоценозы
Разновидности
Что к ним относится
Окультуренные
Полукультурные
Культурные
Интенсивно культурные
и климатической зоны, объективно обусловливает формирование у экосистем
приспособленности к «оптимальному» поглощению лучистой энергии, возможному
в конкретных условиях. Энергетические особенности различных природных зон
планеты позволяют выделить 5 основных (глобальных) типов агроэкосистем
(задание 4).
При организации агроэкосистем важно обеспечить полноценное
использование лучистой энергии. Для большинства типов растительного покрова
КПД накопления биомассы составляет в среднем 1-2% поглощенной ФАР (область
фотосинтетически активной радиации, рамная 0,38-0,71мкм). Наиболее высокий
КПД у лесных экосистем - 2- 4». В целом растительный покров России
характеризуется величиной КПД около 0,7% поглощенной ФАР. В агроэкосистемах
КПД хорошего посева за вегетационный период не превышает 1-4 %. Наращивание
продуктивности находится в тесной зависимости от прогресса в селекционных
работах, направленных на выведение высокоурожайных и устойчивых сортов
возделываемых культур. Другой путь повышения продуктивности - это создание
(подобно природной в виде лесного многоярусного ценоза) многоярусной
агроэкосистемы, в которой по вертикальному профилю световая ниша занята
соответствующей все более низкорослой и тенелюбивой культурой.
Ход выполнения. Используя учебное пособие и конспекты лекций заполнить
таблицы.
ЗАДАНИЕ. 1 .Заполните таблицу 1.
Таблица 1 - Типы агроэкосистем
(Парниковые и оранжерейные культуры, гидропоника, аэропоника,
требующие создания и поддержания особых почвенных, водных и воздушных
условий; планомерно эксплуатируемые луга и пастбища постоянно регулируемые
многолетние насаждения; непостоянно регулируемые искусственные насаждения —
сеяные многолетние луга).
ЗАДАНИЕ 2. Заполните таблицу 2.
27
(Чайный куст; дерево какао; плодовые сады; сахарный тростник; ягодники;
Агроэкосистемы
Их компоненты
Богарные, орошаемые и бахчевые
Плант ационные
Садовые
Пастбищные
Агропромышленные
Характеристика воспроизводства
естественного плодородия
Тип агроэкосистемы
Тенденция
процесса
Природоемкий
Природоохранный
Природоулучшающий
Тип агроэкосистемы
Его характеристика
Тропическии
Субтропический
Умеренный
Полярный
Арктический
технические и лекарственные культуры; отгонные пастбища: тундровые,
пустынные, горные; виноградники; территории интенсивного
«индустриализованного» производства молока, мяса, яиц и другой продукции на
основе снабжения системы веществом и энергией извне; лесные пастбища; ротации
зерновых, бобовых, фуражных культур; улучшенные пастбища: сенокосы,
окультуренные луга; корнеплодные и овощные культуры).
Таблица 2 - Классификация агроэкосистем по видам землепользования
ЗАДАНИЕ 3. Заполните таблицу 3.
Таблица 3 - Классификация агроэкосистем по условиям воспроизводства
естественного плодородия
(Воспроизводство плодородия: простое, расширенное, неполное, уровень
естественного плодородия: сохраняется, падает, повышаем и).
ЗАДАНИЕ 4. Заполните таблицу 4.
Таблица 4 - Классификация агроэкосистем по энергетическим особенностям
природных зон
28
- земледелие носит очаговый характер. Агроэкосистемы ограничены
территориально и по видам возделываемых культур - листовые овощи, ячмень,
некоторые корнеплоды, ранний картофель;
- агроэкосистемы характеризуются одним (летним) вегетационным периодом
и продолжительным периодом зимнего покоя. Очень высокая потребность во
вложении антропогенной энергии приходится на весну, лето и осень;
- характеризуется высокой обеспеченностью теплом. В земледелии
преобладают многолетние культуры - ананасы, бананы, какао, кофе, многолетний
хлопчатник и др. Присуща фактически равнозначность естественного и
антропогенного процессов массо- и энергообмена;
- агроэкосистемы открытого грунта отсутствуют. Возделывание культурных
растений исключено из-за низких температур теплого периода: в летние месяцы
бывают длительные похолодания с отрицательными температурами. Возможно
использование закрытого грунта;
-характерно наличие двух вегетационных периодов - летнего и зимнего.
Произрастают многолетние растения, которые имеют хорошо выраженный период
вегетативного покоя (виноград, грецкий орех, чай и др.). Однолетние растения
летнего периода представлены кукурузой, рисом, соей, хлопчатником и др.
ЗАДАНИЕ 5. Нарисуйте приведенную схему функционирования
агроэкосистемы и проанализируйте, как можно управлять агроэкосистемами.
Контрольные вопросы
1. Что представляют собой агроэкосистемы?
2. Какие Вы знаете разновидности агроэкосистем?
3. По каким признакам можно классифицировать агроэкосистемы?
4. Что является базисом любой агроэкосистемы?
5. Кто замыкает пищевую цепь агроэкосистемы?
6. Сколько процентов составляет КПД накопления биомассы в
агроэкосистемах?
7. Чем отличаются агроэкосистемы доиндустриального типа от интенсивных
механизированных агроэкосистем?
29
Практическое занятие 2.
Тема: «Отличительные особенности функционирования природных
экосистем и агроэкосистем»
Цель работы — разъяснить смысл современных проблем взаимодействия
общества и природы на примере разрушения природных экосистем в процессе
сельскохозяйственного производства.
Задание:
1.Познакомиться с особенностями и отличиями агроэкосистем и естественных
растительных сообществ;
2.Провести сравнительный анализ круговорота питательных веществ и
потоков энергии в природных и сельскохозяйственных экосистемах;
3.Проанализировать изменение свойств природных экосистем в процессе
преобразования их в сельскохозяйственные.
Материалы и оборудование. Учебное пособие, конспект лекций.
Вводные пояснения. Для решения задач экологизации земледелия
необходимо представлять закономерности функционирования природных и
создаваемых человеком фитоценозов. Основные отличительные особенности
функционирования природных экосистем и агроэкосистем заключаются в
следующем:
1. Разное направление отбора. Для природных экосистем характерен
естественный отбор, который ведет к фундаментальному свойству - устойчивости,
отметая нежизнеспособные формы организмов и сообществ.
Агроэкосистемы создаются и поддерживаются человеком. Главным
направлением отбора здесь является искусственный, который направлен на
повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Часто урожайность сорта
не связана с его устойчивостью к факторам окружающей среды, вредными
организмами.
2. Естественные экосистемы используют единственный источник энергии -
солнце. КПД использования солнечной энергии мал, однако естественные
экосистемы устойчиво существуют на этом количестве энергии, трансформируя ее в
различных пищевых цепях.
Агроценозы получают наряду с солнечной энергией дополнительное
количество антропогенной в виде широкого применения удобрений, гербицидов,
инсектицидов, мелиорации почв, горючего, техники, химических добавок к кормам
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]