Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сельскохозяйственная экология. Учебное пособие
.pdf
и др. Доля антропогенной энергии от всей энергии, аккумулированной в урожае, при
средних дозах удобрений, без поливов составляет 5-10%.
3. Разнообразие экологического состава фитоиеноза обеспечивает
устойчивость продукционного процесса при колебании погодных условий по годам.
Угнетение одних растений приводит к повышению продуктивности других
вследствие ослабления конкуренции. В результате фитоценоз сохраняет
способность к созданию определенного уровня продукции в разные годы.
Агроценоз полевых культур - сообщество монодоминантное, часто -
односортовое. На всех растениях агроценоза действие неблагоприятных факторов
отражается одинаково. Не может быть компенсировано угнетение роста и развития
основной культуры усиленным ростом других видов растений. И как результат,
устойчивость продуктивности агроценоза ниже, чем в естественных экосистемах.
4. Наличие разнообразия видового состава растений с различными
фенологическими ритмами дает возможность фитоценозу как целостной системе
осуществлять непрерывно в течение всего вегетационного периода продукционный
процесс, полно и экономно расходуя ресурсы тепла, влаги и питательных элементов.
Период вегетации культивируемых растений в агроценозах короче
вегетационного сезона. В отличие от естественных фитоценозов, где виды
различного биологического ритма достигают максимальной биомассы в разное
время вегетационного сезона, в агроценозе рост растений одновременен и
последовательность стадий развития, как правило, синхронизирована. Отсюда,
время взаимодействия фитокомпонента с другими компонентами (например,
почвой) в агроценозе намного короче, что сказывается на интенсивности обменных
процессов в целой системе.
5. Существенным различием естественных экосистем и агроэкосистем является
степень скомпенсированности круговорота веществ внутри экосистемы.
Круговороты веществ (химических элементов) в естественных экосистемах
осуществляются по замкнутым циклам или близки к скомпенсированное™: приход
вещества в цикл за определенный период в среднем равен выходу вещества из
цикла, а отсюда внутри цикла приход вещества в каждый блок приблизительно
равен выходу вещества из него.
Антропогенные воздействия нарушают замкнутость круговорота веществ в
экосистемах. Часть вещества в агроценозах безвозвратно изымается из экосистемы.
При высоких нормах внесения удобрений для отдельных элементов может
наблюдаться явление, когда величина входа элементов питания в растения из почвы
оказывается меньше величины поступления элементов питания в почву из
31

разлагающихся растительных остатков и удобрений. С хозяйственно полезной продукцией в агроценозах отчуждается 50-60% органического вещества от его
количества, аккумулированного в продукции.
6. Природные экосистемы являются системами авторегуля торными,
агроценозы - управляемыми человеком. Для того чтобы достигнуть своей цели
(обеспечить пищу), человек в агроценозе контролирует или изменяет в
значительной степени влияние природных факторов, а также дает преимущества в
росте и развитии только компонентам, продуцирующим пищу. Главная задача в
данной связи - найти условия повышения урожайности при минимизации
энергетических и вещественных затрат и повышении почвенного плодородия.
Решение данной задачи состоит в наиболее полном использовании
агрофитоценозами природных ресурсов и создании скомпенсированных циклов
химических элементов в агроценозах. Полнота использования ресурсов
определяется генетическими особенностями сорта, продолжительностью вегетации,
неоднородностью компонентов в совместных посевах, ярусностью посева и т.д.
По мере развития сельскохозяйственных экосистем воздействие на природу,
обусловленное перераспределением энергии и веществ на поверхности Земли,
постоянно возрастает. Совершенствование орудий труда, внедрение
высокоурожайных культур и сортов, требующих большого количества питательных
веществ, стали резко нарушать природные процессы.
Уменьшение содержания гумуса ухудшает условия развития полезной
микрофлоры, в том числе и «почвоочистительной», приводит к утрате запасов
внутрипочвенной энергии, элементов минерального питания, к усилению процессов
смыва и вымывания, т.е. обусловливает деградацию базиса.
Некоторые процессы в агроэкосистемах проходят не так, как в природных
системах. Так, скорость инфильтрации воды в природных экосистемах выше, что
существенно снижает и поверхностный сток, и вероятность развития эрозии почвы.
В естественных условиях эрозию сдерживает также растительный покров,
сохраняющийся в течение всего года.
Потери влаги в природной экосистеме обычно выше. Вследствие больших
потерь влаги по почвенному профилю перемещается меньший объем воды, что
снижает вымывание и поступление в грунтовые воды питательных веществ.
В природных экосистемах в больших количествах содержатся органические
коллоиды, которые обеспечивают ионообменную и водоудерживаюшую
способность почвы. Потери почвой коллоидов в агроэкосистемах вызваны
окислением и разрушением органического вещества, что происходит в результате
32

длительной обработки почвы, а также при орошении. Параллельно окислению
органического вещества происходит и интенсивная минерализация, что ведет к
значительным потерям его подвижной части. В агроэкосистемах процессы
окисления и минерализации усиливаются вследствие снижения густоты растительного покрова и повышения температуры почвы.
Цикл круговорота биогенных элементов в природных экосистемах более
закрытый, чем в агроэкосистемах, где значительная их часть отчуждается с
урожаем. Газообразные потери азота из почвы в агроэкосистемах значительно выше,
чем в природных, вследствие большей активности денитрифицирующих
микроорганизмов.
В природных экосистемах способность растений поглощать элементы питания
выше, чем скорость образования доступных их форм в почве. Растения природных
экосистем имеют более разнообразную корневую систему, что позволяет полнее
использовать почвенный профиль. Агротехника, при которой уменьшается
разнообразие возделываемых культур, не только снижает эффективность использования влаги, но и увеличивает угрозу потери питательных веществ при вымывании
их за пределы корнеобитаемого слоя почвы.
Естественные экосистемы выполняют три основные жизнеобеспечивающие
функции (место, средство, условия жизни). Агроэкосистемы в отличие от них
формируются для получении максимально возможного количества продукции,
служащей первоисточником пищевых, кормовых, лекарственных и сырьевых
ресурсом, т.е. функции агроэкосистем в основном ограничиваются предоставлением
средств жизни. В этом главная причина преобладания ресурсоемкого и
природоразрушающего типов агросистем. Перспектива за природоохранными
агроэкосистемами. Добиться этого можно лишь при выполнении агроэкосистемами
функций воспроизводства и со хранения условий жизни.
Научно обоснованная организация агроэкосистем предусматривает создание
рациональной природной и природнохозяйственной инфраструктуры (дороги,
каналы, пруды, лесные насаждения, сельскохозяйственные угодья и др.),
соответствующей особенностям местного ландшафта и хозяйственному
использованию территории в целом.
Ход выполнения.
ЗАДАНИЕ 1. В тетради нарисуйте нижеприведенную таблицу и заполните ее,
используя теоретический материал к данной теме.
33

Таблица 5 - Агроэкосистемы
Свойства
Природные
экосистемы
Агроэкосистемы
Абиотические
Скорость инфильтрации
Объем стока
Эрозия
Растительный покров
Опад и другие остатки
Камни
Потери почвенной влаги на испарение
Почвенные коллоиды
Потери на вымывание
Температура почвы
Биотические
Внутренний круговорот веществ,
осуществляемый растениями
Синхронизация активности растений и
микроорганизмов
Разнообразие биологической
активности по времени
Разнообразие растительных
популяций
Генетическое разнообразие
Потенциал воспроизводства
Направление отбора
Источник энергии
Свойства природных и культивируемых экосистем, непосредственно
влияющие на их стабильность и способность накапливать питательные элементы
1. Что обеспечивает устойчивость продукционного процесса при колебании
погодных условий вегетационного периода в различные годы? Охарактеризуйте с
точки зрения продукционного процесса природные и сельскохозяйственные
экосистемы;
Контрольные вопросы
34

2. Какие экосистемы относятся к авторегуляторным? Как вы это понимаете?
3. Охарактеризуйте основные жизнеобеспечивающие функции естественных и
агроэкосистем. В чем заключается главная причина преобладания ресурсоемкого и
природоразрушающего типов агросистем? Какие функции характеризуют
природоохранные агроэкосистемы?
4. Растения каких экосистем имеют более разнообразную корневую систему?
Почему?
5. В каких экосистемах значительно выше потери газообразного азота из
почвы? Почему?
6. Чем вызваны потери почвой коллоидов в агроэкосистемах? Какая их роль в
почве?
7. В чем заключается научно обоснованная организация агроэкосистем?
Практическое занятие 3.
Тема: «Реакция сельскохозяйственных растений к теплообеспеченности и
температурному режиму»
Цель работы: изучить реакцию сельскохозяйственных растений к
теплообеспеченности и температурному режиму.
Задание: 1. Изучить потребность в тепле основных видов
сельскохозяйственных культур, выделить культуры, наиболее пригодные для
возделывания в вашем регионе.
2. По таблице 3 определить наиболее чувствительные к заморозкам культуры,
возделываемые в вашем регионе.
3. Используя данные ближайшего метеопоста и данные таблицы 3 рассчитать
вероятность подмерзания сельскохозяйственных культур и их гибель.
Материалы и оборудование. Учебное пособие, конспект лекций.
Вводные пояснения: Тепло - необходимое условие существования растений.
Рост и развитие разных видов растений происходи при определенных
температурных режимах, отвечающих экологическим потребностям организмов.
Агроэкологическая оценка сельскохозяйственных культур начинается с
установления длительности вегетационного периода, которая дается по сумме
активных температур (выше 10°С) за период вегетации. Эта харакиристика может
довольно значительно различаться не только в зависимости от вида, но и у разных
сортов одной и той же культуры (таблица).
Потребность в тепле рассчитана практически для всех сельскохозяйственных
растений, сортов и гибридов
35

Другим показателем оценки отношения культур к термическим условиям
Культура
Характеристика сорта (гибрида) по
скороспелости
Сумма активных
температур, °С
Яровая пшеница
Раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
1200-1400
1300-1500
1450-1700
Ячмень
Раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
950-1750
1200-1350
1300-1450
Овес
Раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
1000-1250
1250-1400
1400-1600
Просо
Раннеспелый
Среднеспелый
Позднеспелый
1400-1550
1600-1750
1800-1950
Кукуруза на зерно
Раннеспелый
Среднеспелый
Среднепоздний
Позднеспелый
2100
2400
2700
2900
Кукуруза на силос
(фаза молочной
спелости)
Раннеспелый
Среднеранний
Среднепоздний
Позднеспелый
1800
2100
2300
2400
Гречиха
Среднеспелый
1300
Горох
Среднеспелый
1300
Картофель
Среднеспелый
1600
Свекла сахарная
Среднеспелый
2000
Свекла кормовая
Среднеспелый
1500
Многолетние травы
на сено
-
900
является диапазон минимальных температур при прорастания семян, появлении
всходов, формирования вегетативных и генеративных органов, плодоношения и
перезимовки растений.
Таблица 6 - Потребность культур в тепле за вегетационный период
36

Для каждого вида растений существуют определенные температурные
Культура
Появление
всходов
Прорастание семян
Рыжик, конопля, горчица, клевер,
люцерна
0- 1 2-3
Рожь, пшеница, ячмень, вика
яровая, горох, чечевица, чина,
свекла
1 -2
2-3
Подсолнечник, перилла, картофель
5-6
8-9
Кукуруза, просо, могар, суданская
трава, соя
8-10
10-11
Фасоль, сорго, клещевина
10-12
12-13
Хлопчатник, арахис, кунжут, рис
12-14
14-15
границы, в пределах которых происходит прорастание семян. Классификация
сельскохозяйственных растений по требованию к температуре прорастания семян и
появления всходов представлены в таблице 7.
Таблица 7 - Минимальная температура, необходимая для прорастания семян и
появления всходов различных культур, °С. (по Кирюшину)
По характеру реакции на низкие температуры растения подразделяются на
холодостойкие и морозостойкие.
Холодоустойчивость - способность растений длительное время переносить
низкие положительные температуры (от 1 до 10°С) без необходимого повреждения.
К группе холодостойких относят растения умеренной зоны, в отличие от
большинства субтропических и тропических растений, которые при температуре
близкой к 0°С повреждаются.
Холодоустойчивость определяется способностью растений сохранять
нормальную структуру цитоплазмы и изменять обмен веществ и период охлаждения
и последующего повышения температуры.
Морозоустойчивость — способность растений переносить температуру ниже
0°С. Морозоустойчивость обусловлена способности растений замедлять замерзание
путем экранирования от охлаждения понижения точки замерзания и устойчивости
протоплазмы к дегидрации при замерзании.
Замедление образования льда в тканях обусловлено понижена ем точки
замерзания растворов. Клеточный сок замерзает в зависимости от его концентрации
37

при температурах от -1 до —5°С. Клетки соединенные в ткани, замерзают при более
низко температуре, чем клеточный сок.
Кроме того, вода в клетках способна к переохлаждению, т.е. она может
охлаждаться ниже точки замерзания без немедленного образования льда. Однако
переохлажденное состояние неустойчиво, оно редко сохраняется дольше нескольких
часов.
Понижение точки замерзания дает единственную, хотя и ограниченную,
защиту растений от мороза в период вегетации. По устойчивости к заморозкам
полевые культуры разделяются на три группы (табл. 8).
Морозоустойчивость многолетних растений - более сложное явление,
связанное с закаливанием и морозоустойчивостью самой протоплазмы. В условиях
сезонного климата растения приобретают осенью «льдоустойчивость», т.е.
способность переносить образование льда в тканях. Процесс закаливания состоит из
нескольких фаз, каждая из которых подготавливает переход к следующей.
Закаливание к морозу начинается многодневным (до нескольких недель)
воздействием положительных температур, близких с 0°С. На этой фазе в
протоплазме накапливаются сахара, клетки становятся беднее водой, а центральная
вакуоль распадается на множество мелких вакуолей. Благодаря этому протоплазма
оказывается подготовленной к следующей фазе, проходящей при регулярных
морозах от -3 до -5°С.
При этом ферменты протоплазмы перестраиваются таким образом, что клетки
переносят обезвоживание, связанное с образованием льда. После этого растения
могут, не подвергаясь опасности, вступать в заключительную стадию процесса
закаливания, которая при непрерывном морозе, по меньшей мере, от -10 до -15°С
делает протоплазму морозоустойчивой.
38

Таблица 8- Устойчивость сельскохозяйственных культур к заморозкам в
Культура
Начало повреждения и час-
тичная гибель растений
Гибель растений
Всходы
Цветение
Начало
созревания
Всходы
Цветение
Начало
созревания
Наиболее устойчивые
Яр. Пшеница
Овес
Ячмень
Горох
Чина
-9...-10
-8...-9
-7...-8
-7...-8
-7...-8
-1...-2
-1...-2
-1...-2
-3
-2...-3
-2...-4
-2...-4
-2...-4
-3...-4
-2...-8
-10..-12
-9...-11
-8...-10
-8. ..-10 -
8...-10
-2
-2
-2
-3-4
-3
-4
-4
-4
-4
-4
Устойчивые
Вика яровая
Нут
Бобы
Подсолнечник
Горчица белая
Свекла
сахарная
-6...-7
-6...-7
-5...-6
-5...-6
-6...-7
-6 ..-7
-3
-2...-3
-2...-3
-3
-2...-3
-2...-3
-2...-4
-2...-3
-2...-3
-2...-3
-3
-
-8
-8
-6
-7...-8
-8
-8
-3...-4
-3
-3
-3
-3
-3
-4
-3...-4
-3...-4
-3
-4
-
Среднеустойчивые
Соя
-3...-4
-2
-2...-3
-4
-2
-3
Малоустойчивые
Кукуруза
Просо
Сорго
-2...-3
-2...-3
-2...-3
-1...-2
-1...-2 -
1...-2
-2...-3
-2...-3
-
-3
-3
-3
-2
-2
-2
-3
-3
-3
Неустойчивые
Гречиха
Хлопчатник
Рис
-1...-2
-0.5..-1
-0,5..-1
-1
-0,5..-1 0,5
-1,5..-2
-1
-
-2
-1
-1
-1
-1
-0,5
-2
-2
-2
разные фазы развития, °С (по Кирюшину)
Оттепель, особенно в конце зимы, вызывает быстрое снижение устойчивости
растений. После окончания зимнего покоя способность растений к закаливанию и
вместе с тем высокая степень закалки быстро утрачиваются.
39

Повышение холодо- и морозоустойчивых культивируемых растений - одна из
актуальных проблем сельскохозяйственной экологии. Для повышения растений к
низким температурам проводят различные мероприятия. Большое внимание
уделяется выведению холодоустойчивых и морозоустойчивых сортов растений. В
первую очередь это касается овощных и плодовых культур. Технологии
возделывания также могут в значительной степени повысить устойчивость растений
к низким температурам.
Контрольные вопросы
1. По каким критериям проводится оценка сельскохозяйственных культур по
их требованиям к теплообеспеченности.
2. Как рассчитывается сумма активных температур и сумма эффективных
температур, в чем их различие.
3. Какие основные сельскохозяйственные культуры относятся к
теплолюбивым, какие к холодоустойчивым.
4. Что такое жароустойчивость растений.
Практическое занятие 4.
Тема: «Реакция сельскохозяйственных растений к режиму
влагообеспеченности»
Цель работы - изучить реакцию сельскохозяйственных растений к режиму
влагообеспеченности.
Задание: Изучить потребность сельскохозяйственных культур к
влагообеспеченности, выделить наиболее требовательные к влагообеспеченности
культуры.
Материалы и оборудование. Учебное пособие, конспект лекций.
Вводные пояснения: Вода в жизни растений выступает как важнейший
экологический фактор. Она является основной частью протоплазмы клеток, тканей и
органов. Все биохимические процессы ассимиляции диссимиляции, газообмен в
организме осуществляется при наличии воды. Недостаток или дефицит влаги
снижает прирост растений, может стать причиной их недоразвитости,
низкорослости и бесплодия из- за недоразвития генеративных органов.
Растения извлекают воду из почвы корневой системой. Поглощение воды
происходит тем интенсивнее, чем больше всасывающая поверхность корневой
системы и чем легче корни и почвенная влага приходят в соприкосновение друг с
другом.
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
