3. Проблемы продуктивности агроэкосистемы

Почва является важнейшей системой жизнеобеспечения и существования сельскохозяйственного производства, но продуктивность сельскохозяйственных экосистем зависит не только от плодородия почвы и поддержания ее качества. В не меньшей мере на нее влияет сохранность среды обитания полезных насекомых (опылителей) и других представителей животного мира. К тому же в этой среде обитают многие естественные враги сельскохозяйственных вредителей. Известна также «антиворобьиная» кампания в Китае, когда были уничтожены тысячи особей этих якобы вредящих урожаю зерновых птиц. А вслед за этим последовала вспышка размножения вредителей злаковых культур, которая нанесла по-настоящему серьезный урон земледельцам страны.

Существует перечень типичных нарушений состояния земель, используемых в сельскохозяйственном производстве. Они привлекали внимание многих специалистов, разработаны достаточно основательно для всех агроклиматических зон и могут быть представлены следующим образом:

1. Истощение плодородия почв вследствие многолетнего выращивания одной и той же культуры (монокультуры) и исчерпание в этой связи запасов питательных веществ, в частности, азота, фосфора, некоторых микроэлементов, запасов гумуса как такового; накопление в почвах биотоксичных веществ в результате нарушения биохимического баланса.

2. Потеря почвой оптимальной зернисто-мелкокомковатой структуры с ее замещением пылью, образованием вторичной корки, сливных компонентов, уплотнения подпахотного слоя с резким снижением его водопроницаемости в результате обработки почвы тяжелой техникой и неоптимального применения минеральных удобрений и иных стимуляторов роста растений.

3. Накопление в почве токсичных и канцерогенных соединений, в том числе - ртути, свинца, кадмия, цинка, радиоактивных нуклидов, бензапирена; накопление обменного натрия, соды и развитие вторичной щелочности; накопление вторичной серной кислоты в результате ее поступления с кислотными осадками или из отходов сульфидов горного производства и, как следствие, выщелачивание из субстрата и вторичное накопление в почве водорода и алюминия. Накопление в почвах избытка нитратов и нитритов в результате неумеренного использования минеральных удобрений или общего нарушения водносолевого баланса; вторичное засолонение почв в связи с изменением уровня грунтовых вод, например под воздействием ирригационных систем; накопление фтора в результате использования для поливов фтороносных подземных вод.

4. Заражение почв и почвенно-грунтовых вод опасными вирусами, гельминтами, патогенными микробами и их переносчиками.

5. Ухудшение почвенного климата в результате изменения величины альбедо поверхности или каких-то региональных климатических событий: аридизация климата, понижения температуры воздуха и изменение срока вегетационного периода, изменение воднотеплового баланса.

6. Региональное понижение поверхности под воздействием откачки подземных вод, добычи из недр нефти и газа, проседания поверхности над горными выработками и развитие в этой связи процессов водной эрозии, суффозии, пучения, просадок поверхности лессовых грунтов, с частичным разрушением гумусового горизонта и иными нарушениями почвенного профиля.

7. Развитие комплекса криогенных геологических процессов, в частности термокарста, солифлюкции, оплывания протаивающих грунтов, термоэрозии (водно-мерзлотной эрозии), пучения поверхности, вторичного повторно-жильного льдообразования с частичной или полной переработкой почвенного профиля.

8. Полное разрушение и уничтожение почвенных горизонтов в результате производства горных работ, экстремальной водной или воздушной эрозии (черные бури), уничтожение почв оползнями, селевыми наносами, затопление их аварийными сливами нефтепродуктов, полное выгорание торфянистых почв в результате пожаров.

9. Отчуждение земель для строительства городов, поселков, промышленных комплексов и иных инженерных потребностей. Использование почв в сельскохозяйственном производстве и развивющиеся в этой связи естественные и антропогенные процессы нашли отражение в таких показателях, как эрозионный снос взвешенного материала в моря и океаны, выросший за последние 50 лет по крайней мере в 10 раз, с 3 до 24 млрд. т/год (с 20-х по 50-е годы); по прогнозу он может достигнуть 58 млрд. т/год.

Сельскохозяйственное освоение территорий часто приводит к нарушению созданных природой механизмов регуляции численности отдельных видов и к резким изменениям их численности. Искусственная регуляция численности вредителей – по боль­шей части необходимое условие поддержания агроэкосистем. Это связано, прежде всего, с важностью подавления видов, вышедших из-под контроля естественных регуляторных механизмов.

Подавление численности вредителей химическими средствами, кроме загрязнения среды и включения ядов в цепи питания часто вызывает так называемый бумеранг-эффект: вслед за подавлением численности вредителя вскоре возникает новая, еще более мощ­ная его вспышка. Обычно применение ядохимикатов тотального действия сильнее влияет на естественных врагов вредителя, чем на его собственные популяции. В результате следующие поколе­ния полностью освобождаются из-под пресса паразитов и хищников, и происходит их массовое размножение. Таким образом, не­доучет биоценотических механизмов регуляции численности на полях сельскохозяйственных культур также не в экономических интересах человека. В трехзвенной цепи культурное растение– вре­дитель–паразит повышение чистой продукции растений может быть достигнуто как подавлением второго звена, так и усилением третьего. Именно этот подход используется в разработке биологи­ческих методов борьбы с вредителями.

В агроценозах значительно чаще происходит чрезмерное увеличение отдельных видов, названное Ч. Элтоном «экологическим взрывом». Из истории известны такие, например, «экологические взрывы»: в конце XIX столетия грибок фитофторы уничтожил картофель во Франции и вызвал голод, а колорадский жук распространился в Америке до Атлантического океана и в начале XX в. проник в Западную Европу, в 40-х гг. – в европейскую часть России. В тяжелое послевоенное время этот жук буквально «очищал» наши поля, поскольку мы были не готовы к его нашествию.

Чтобы не происходило таких явлений, необходима искусственная регуляция численности вредителей с быстрым подавлением тех, которые только пытаются выйти из-под контроля. При этом часто мнение человека не совпадает с «мнением» природы об избыточной численности того или иного вредителя. Так, с позиций естественного отбора стабилизация численности яблоневой плодожорки на некотором уровне не вредит существованию яблони как вида, но человеку нужно гораздо больше качественных плодов для питания. Поэтому в сельскохозяйственной практике он применяет такие средства для подавления численности вредителей и в таком количестве, что они воздействуют во множество раз сильнее, чем природные абиотические и биотические регуляторы.

Упрощение природного окружения человека, с экологических позиций, очень опасно. Поэтому нельзя превращать весь ландшафт в агрохозяйственный, необходимо сохранять и умножать его многообразие, оставляя нетронутые заповедные участки, которые могли бы быть источником видов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Сукцессия – последовательная сис­тема биоценозов, преемственно возникающих на одной и той же территории в результате влияния природных фак­торов или воздействий человека; ныне, как правило, наблюдается в результате сложного взаимодействия природных и антропогенных причин.

С экологических позиций крайне опасно упрощать природное окружение человека, превращая весь ландшафт в агрохозяйственный. Основная стратегия по созданию высокопродуктивного и устойчивого ландшафта должна заключаться в сохранении и ум­ножении его многообразия. «Если дикая природа отступает, – писал Ч. Элтон, – мы должны научиться передавать часть ее стой­кости и богатства ландшафтам тех земель, с которых мы снимаем наши урожаи». Наряду с поддержанием высокопродуктивных по­лей следует особенно заботиться о сохранении как можно более многообразных заповедных, не подвергающихся усиленному ант­ропогенному воздействию участков разного масштаба, с богатым видовым разнообразием, которые могли бы быть источником ви­дов для восстанавливающихся в сукцессионных рядах сообществ.

Все искусственно создаваемые в сельскохозяйственной практике агроэкосистемы полей, садов, пастбищных лугов, огородов, теплиц представляют собой системы, специально поддерживаемые человеком. В агросистемах используется именно их свойство производить высокую чистую продукцию, так как все конкурентные воздействия на культивируемые растения со стороны сорняков сдерживаются агротехническими мероприятиями, а формирование пищевых цепей за счет вредителей пресекается с помощью различных мер, например химической и биологической борьбы. Но эти сообщества неустойчивы, не способны к самовосстановлению и саморегулированию, подвержены угрозе гибели от массового размножения вредителей или болезней. Для их поддержания необходима постоянная деятельность людей.

14