Под агроэкосистемой понимают совокупности растений, животных и микроорганизмов с их местообитаниями, измененные и используемые в процессе земледельческой деятельности человека

Лекция № 10

Тема: 9 Конструирование агросистем в целях защиты растений

1 Механизмы действия севооборотов

2 Влияние севооборотов на развитие на развитие почвенных вредных организмов

3 Оптимизация севооборотов

 

Под агроэкосистемой понимают совокупности растений, животных и микроорганизмов с их местообитаниями, измененные и используемые в процессе земледельческой деятельности человека.

Элементарным объектом агроэкосистем является посев сельскохозяй­ственной культуры (поле), к которому также применяют термин "Агроценоз". Севооборот - это совокупность элементарных агроэкосис­тем, оказывающих друг на друга существенное влияние, а поэтому зависящих друг от друга. Вследствие этого севооборот приобретает признаки единого целого, которое также правомерно рассматривают как агроэкосистему, но более высокого порядка. Следующим терри­ториальным образованием является агроландшафт, который характе­ризуется различной экспозицией рельефа, высотой над уровнем моря, сетью рек и ручьев. Компоненты ландшафта как экосистемы более высокого порядка находятся в системной связи друг с другом, выступая также как специфическое единое целое с характерным гид­рологическим режимом, почвенно-климатическими условиями, со­обществом растений, животных и организмов, сформировавшихся в процессе эволюции (естественный ландшафт) и измененных под влиянием земледелия (агроландшафт).

Вредные организмы в большинстве случаев заселяли агроэкосис-
темы по мере развития земледелия, сохранив "генетическую память"
своей связи с естественными экосистемами, которые служат их по­
енными или временными стациями. Это свидетельствует о необ-
димости преобразования не только агроэкосистем (посевов отдель-
^1Х сельскохозяйственных культур), но и севооборотов, и агроланд- Севооборотом называется научно обоснованное чередование сель­скохозяйственных культур и паров во времени и в пространстве (на полях).

Введение и освоение севооборотов предусматривает проведение организационно-хозяйственных, агротехнических и землеустроитель­ных мероприятий в соответствии с перспективным планом развития хозяйства и его специализацией.

При составлении перспективного плана определяются структура посевных площадей, схемы севооборотов (полевых, кормовых, овощ­ных, специальных), число полей в севообороте, их размер и чередо­вание сельскохозяйственных культур. Перечень сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования в севообороте называется схемой севооборота. В ней устанавливается последовательность куль­тур и паров в севообороте.

Чередование культур во времени означает смену одних растений другими на данном поле, а чередование в пространстве заключается в том, что каждая культура и пар проходят через все поля севообо­рота. Период, в течение которого культуры и пар проходят через каж­дое поле в соответствии со схемой севооборота, называется ротацией.Продолжительность ротации (число лет) обычно равно числу полей в севообороте, например, в семипольном севообороте - семи годам.

Сельскохозяйственную культуру или пар, занимавшие данное поле в предыдущем году, называют предшественником. Культуры, вы­ращиваемые длительное время на одних и тех же полях, называются бессменными. Если в хозяйстве возделывают одну культуру, то ее на­зывают монокультурой. Часто этими терминами пользуются как си­нонимами, однако если монокультура прерывается паром, то она уже не считается бессменной.

По мнению А. А. Жученко [10], сложившиеся в настоящее время севообороты вошли в противоречие с принципами адаптивного рас­тениеводства и адаптивно-ландшафтного земледелия. Это случилось потому, что структура посевных площадей в них определялась пре­имущественно государственными заданиями по закупкам сельскохо­зяйственной продукции без должного научного агроэкологического районирования сельскохозяйственных культур.

При агроэкологическом районировании растения и их специфи­ческие требования к условиям окружающей среды являются опреде­ляющими, центральными факторами районирования территории, а дру­гие факторы — почва, климат учитываются только в связи с расте­ниями в системе "растение — среда".

С 1983 года действует методика ФАО по экологическому микро­районированию территории, которая предусматривает учет следую щих показателей:

- радиационный, температурный и водный режимы (включая влаж­ность воздуха) на разных этапах роста и развития сельскохозяйственных растений (особенно в "критические" периоды онтогенеза);

-степень аэрации почвы и доступность питательных веществ;

-условия обитания корневой системы (глубина корнеобитаемого слоя, легкость проникновения корней);

-факторы, определяющие всхожесть семян (образование корки, эрозия почвы), и факторы, необходимые для нормальной вегетации сельскохозяйственных культур;

-возможность затопления и подтопления;

-содержание в почве токсических веществ и солей, рН почвы;

-вероятность проявления абиотических (заморозки, морозы, суховеи, град и пр.) и биотических (болезни, вредители, сорняки) стрессов.

Из 35 тысяч видов растений дикой природы культивируется при­мерно 150 видов, 15 из них занимают большую часть площади паш­ни. Основные виды растений, возделываемых в агроэкосистемах, рас­полагаются в следующем порядке по их важности для человека: рис, пшеница, кукуруза, картофель, ячмень, соя, овес, сорго, просо, са­харный тростник, сахарная свекла, рожь, арахис, кормовые бобы, горох, вика.

Наиболее распространены злаковые. Почти все перечисленные культуры выращивают при повторном возделывании в севооборотах и(или) в бессменной культуре в зависимости от почвенно-климатических условий и специализации сельского хозяйства.

Бессменное возделывание культур привело к образованию гигант­ского кукурузного пояса в средней полосе США, бескрайних пше­ничных полей Казахстана и Сибири, "белого моря" хлопчатника Сред­ней Азии. В Англии из 4,9 млн га пашни 3,6 млн (73 %) заняты пшени­цей и ячменем. Аналогичная ситуация характерна и для других стран.

При специализации сельскохозяйственного производства отмече­ны следующие преимущества:

1) снижается удельная потребность в технических средствах;

2) появляется больше возможностей для применения комплекс­ной механизации сельского хозяйства;

3) снижается удельная потребность в специалистах, все больше повышается эффективность их использования;

4) расширяются возможности для производства товаров высокого качества, реализуемых по более низкой цене.

5) снижается удельная потребность в технических средствах;

6) появляется больше возможностей для применения комплекс­ной механизации сельского хозяйства;

7) снижается удельная потребность в специалистах, все больше повышается эффективность их использования;

8) расширяются возможности для производства товаров высокого качества, реализуемых по более низкой цене.

Негативные стороны повторных и особенно бессменных посевов сельскохозяйственных культур приводят к снижению их урожайности Д. Н. Прянишников в свое время объединил причины этого в четыре группы:

1. причины химического порядка - различия в химическом составе растений и особенно в потреблении ими питательных веществ;

2. причины физического порядка – различия в состоянии почвы ее влажности после уборки разных культур;

3. причины биологического порядка - разное отношение культур к болезням, вредителям и сорнякам;

4. причины экономического порядка - различия в количестве
распределении во времени труда, которого требуют культуры, и
различное значение для хозяйств.

Эти положения в настоящее время дополнены новыми данными, интенсивном земледелии при использовании минеральных удобрении пестицидов неблагоприятное последействие бессменных и повторных посевов ослабляется, но при этом требуются дополнительные затраты энергии. Повторные посевы хорошо переносят кукуруза, картофель, горохо-вико-овсяные смеси на зеленый корм. Наиболее чувствительны к повторному возделыванию подсолнечник, лен, горох и пшеница.

В бессменных посевах чувствительных к ним культур отмечены утомление и токсикоз почв, которые обусловлены многими причи­нами:

1) односторонним истощением минеральных элементов питания;

2) накоплением в почве токсических аллопатических выделений
самих растений типа углекислот, этилена, терпенов, органических кислот, алкалоидов и др.;

3) накоплением фитотоксических метаболитов, образуемых мик­роорганизмами: бактериями родов Pseudomonas, Bacillus и др., актиномицетами родов Actinomyces, Streptomyces, Mycobacterium, грибами родов Penicillum, Fusahum, Aspergillus и др.;

4) накоплением возбудителей корневых гнилей.

По данным ФАО, "почвоутомление" охватывает сейчас около 1250 млн га сельскохозяйственных угодий и является основной причиной потерь до 25 % мирового урожая сельскохозяйственной продукции.

По широте, глубине и разнообразию действия на сельскохозяй­ственные растения, биологические сообщества и почву севооборот имеет себе равных среди агротехнических мероприятий.

Севообороты должны выполнять несколько функций:

продукционную (повышение урожайности и его качества);

ресурсоэнергосберегающую;

противоэрозионную;

почвоулучшающую;

фитосанитарную.

Кроме фитосанитарной, все функции рассматриваются в курсе
земледелия.

Севооборот, задавая видовую и пространственную структуру агроэкосистем, является основным формообразующим фактором. Не­грамотно составленный севооборот будет ежегодно приводить к раз­множению вредных видов и требовать вложения дополнительных средств в минеральные удобрения, средства защиты растений, при­водить к загрязнению среды и экономическим издержкам. В то время как научно-обоснованный выбор культур, их чередование и обосно­ванное пространственное размещение может обеспечить стабильное функционирование агроэкосистемы без вспышек размножения вред­ных видов. Для этого важно знать механизм действия севооборота на зные экологические группы вредных организмов и на этой основе конструировать фитосанитарные севообороты.