Особенности сельскохозяйственных экосистем и характеристика систем земледелия
жүктеу/скачать 24.9 Kb.
|
|
Особенности сельскохозяйственных экосистем и характеристика систем земледелия Сельскохозяйственными экосистемами, или агроценозами, называют искусственные сообщества, формирующиеся в результате растениеводческой и животноводческой деятельности человека. Это трансформированные экосистемы, которые возникают в результате замены естественных (первичных) биоценозов пашнями, садами, огородами, полевыми лугами, искусственными пастбищами и т.д. Они относятся к числу молодых, находящихся на ранних стадиях развития экосистем. Агроценозы отличаются от природных биоценозов по ряду признаков, представленных в табл. 1. Табл. 1. Отличия природных биоценозов от агроценозов
Основой агроценоза служит культурный фитоценоз - сообщество однолетних или многолетних трав, зерновые, пропашные или другие культуры, которые пополняются сообществами насекомых, птиц и животных. Агроценозы характеризуются однообразностью и видовой бедностью. Поэтому они крайне неустойчивы, неспособны к самовосстановлению и саморегулированию. Агроценозы постоянно находятся под угрозой гибели от массовой вспышки вредителей, сорняков, засухи, переувлажнения и т. д. и не могут существовать без специальной системы агротехнических мероприятий, которые направляются человеком. Подобные катастрофы неоднократно имели место в истории человечества. Например, появление фитофтороза картофеля в Ирландии в XVIII в. обусловило массовую гибель посадок клубнеплодов, которые составляли основной источник питания для местного населения. В результате десятки тысяч людей погибли от голода и сотни тысяч мигрировали на Американский континент. Подобные катастрофы не только наносят экономический ущерб, но и негативно влияют на биологический круговорот биосферы. Агроценозы постоянно получают дополнительную энергию за счет работы машин, использования удобрений, применения орошения и т.д. Поэтому их биологическая продуктивность значительно выше естественных экосистем. Вместе с тем дополнительные затраты обусловливают и более высокую цену единицы продукции. Современные агроценозы различаются по четырем системам земледелия, которые обеспечивают их существование: экстенсивной, интенсивной, интегрированной (адаптивной) и экологической. Для экстенсивной системы земледелия характерны: максимальный уровень распаханности земель; низкий уровень агротехники; использование традиционных местных сортов с низкой продуктивностью, но устойчивых к неблагоприятным факторам; неравномерное внесение органических и минеральных удобрений (связанное с их наличием); высокий уровень развития болезней и вредителей и активное использование химических средств защиты растений; невысокие урожайность и качество продукции. Экологическое воздействие включает: нарушение экологического равновесия за счет максимальной распашки земель и уничтожения биологического разнообразия; загрязнение окружающей среды из-за нерационального использования минеральных удобрений и средств защиты растений; максимальную эксплуатацию природных ресурсов. Характерные особенности интенсивной системы земледелия: использование высокопродуктивных сортов, отзывчивых к удобрениям, но малоустойчивых к болезням и вредителям; применение высоких доз минеральных удобрений (особенно азотных) для повышения урожайности; высокий уровень агротехники с использованием комплексной механизации; интенсивное использование химических средств защиты растений для получения продукции; проведение увлажнительных и осушительных мелиорации; получение очень высоких урожаев высокого товарного качества. Экологическое воздействие имеет следующие особенности: продукция не является экологически чистой, для хранения требует специальных условий либо переработки на полуфабрикаты; высокий уровень негативного воздействия на окружающую среду: сокращение биологического разнообразия, повышение содержания нитратов в грунтовых водах, попадание остатков пестицидов в почву и продукцию; максимальная эксплуатация природных ресурсов. Для интегрированной (адаптивной) системы земледелия характерны: • возделывание сортов, одновременно сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к болезням и вредителям; широкое использование органических удобрений (навоз, растительные остатки, компост и т.д.); внесение минеральных удобрений в соответствии с результатами почвенной диагностики и потребностей растений; высокий уровень агротехники с использованием энергосберегающей минимальной обработки земли; применение средств защиты растений в соответствии с прогнозом развития и экономическим порогом вредоносности возбудителей болезней, вредителей и сорняков; учет и использование естественных способов регуляции вредных организмов; высокая урожайность и рентабельность, незначительно уступающая интенсивным системам земледелия. Особенности экологического воздействия: продукция экологически более чистая. нагрузка на окружающую среду позволяет сохранять и поддерживать естественное плодородие почв и биологическое разнообразие. Экологически чистое биологическое земледелие в настоящее время успешно внедряется в сельскохозяйственное производство западноевропейских стран. Практика показывает, что эффективность такой системы незначительно уступает, а рентабельность вследствие более высоких цен реализации экологически чистой продукции может превосходить традиционные системы земледелия. Одной из ключевых задач экологического земледелия является рациональная система организации агроценозов. Для создания высокопродуктивной и устойчивой экосистемы необходимо поддерживать максимально возможное многообразие биогеоценозов за счет оптимального ландшафта, т. е. природно-территориального комплекса с преобладанием одного типа биогеоценоза на значительной территории (не менее нескольких квадратных километров). Агроландшафты должны включать в качестве элементов лесные полосы, перелески, живые изгороди и т. д. Агроэкосистемы чисто земледельческие или чисто пастбищные встречаются относительно редко. Среди высокопродуктивных агроценозов следует сохранить как можно больше участков с естественными биогеоценозами, характеризующимися богатым видовым многообразием, где с локальной полнотой осуществляется биологический круговорот, охраняется генофонд. Устойчивость таких агроландшафтов значительно возрастает. К основным идеям, определяющим экологическое землепользование в широком смысле, можно отнести следующие: ведение сельскохозяйственного производства в соответствии с законами природы; достижение максимально закрытого круговорота питательных веществ в хозяйстве; сохранение и повышение плодородия почв; содержание животных в соответствии с их видовыми особенностями и потребностями; охрана поверхностных и подземных вод; 3. Проблемы охраны окружающей среды в процессе сельскохозяйственного производства Современное сельскохозяйственное производство, основанное на интенсивной системе земледелия, позволяет обеспечить высокий уровень продуктивности. Интенсификация, начало которой было положено в 50-е гг. прошлого века, включала такие направления, как: широкомасштабная химизация сельскохозяйственного производства, комплексная механизация, интенсивная мелиорация сельскохозяйственных угодий, интенсификация животноводства. Каждое из этих направлений в свою очередь обусловило ряд серьезных экологических проблем, связанных с активным воздействием на окружающую среду. Химизация является одним из основных факторов роста продуктивности сельскохозяйственного производства. Ежегодно в мире для повышения плодородия почвы в составе минеральных удобрений вносится около 60 млн. т азота, фосфора и калия. В Республике Беларусь на 1 га пашни за последние годы в среднем вносится около 160-170 кг действующего вещества азота, фосфора и калия. Активное применение минеральных удобрений может приводить к значительному загрязнению окружающей среды, основными причинами которого являются: . Несовершенство технологии добычи, транспортировки, хранения и внесения удобрений. Так, загрязнение атмосферы возможно при производстве минеральных удобрений. Например, отходы калийного производства содержат хлористый водород, пары аминов, дымовые газы и т.д. Фактические потери минеральных удобрений в Республике Беларусь в цепи от завода до поля составляют около 15%. Нарушение агрохимической технологии применения удобрений в севообороте и под отдельные культуры. Особенно это характерно для азотных удобрений, потери которых происходят в результате процессов улетучивания газообразных соединений, денитрификации, вымывания нитратов из пахотного горизонта. Частично могут вымываться также фосфор и калий. Водная и ветровая эрозия почв. Несовершенство качества удобрений. Существенным недостатком минеральных удобрений являются их физиологическая кислотность, а также наличие ряда сопутствующих элементов (фтора, хлора, тяжелых металлов, органических соединений, радиоактивных веществ). Использование в качестве удобрений промышленных, городских и бытовых отходов без надлежащего контроля их качества. Компосты из твердых бытовых отходов, получаемые на мусороперерабатывающих заводах, содержат тяжелые металлы, механические примеси (стекло, пластмассы). Источником тяжелых металлов могут быть сапропели, фосфогипс, цементная пыль и т.д. Загрязнение природной среды минеральными удобрениями оказывает негативное влияние практически на все звенья биосферы, отрицательно сказывается на здоровье животных и человека. Процессы аммонификации, нитрификации приводят к попаданию соединений азота (аммиака, оксидов, двуокиси азота) в атмосферу. Это является одной из причин разрушения озонового экрана, выпадения кислотных дождей и т.д. Нитраты в результате вымывания из пахотного горизонта накапливаются в подземных водах, что значительно снижает их пригодность для питья. Тяжелые металлы, присутствующие в минеральных удобрениях, попадая через растениеводческую продукцию в организм животных и человека, вызывают различные заболевания. Избыток хлора и фтора нарушает окислительно-восстановительные процессы, приводит к флюорозам и др. Неправильное применение удобрений ухудшает агрохимические свойства, плодородие и экологическое состояние почвы. Минеральные удобрения (особенно азотные) влияют на кислотность почвенного раствора. Подкисление почв в свою очередь приводит к снижению количества доступных элементов питания, увеличению концентрации аммония в почве, к потерям гумуса. Интенсивное внесение удобрений нарушает баланс почвенных экосистем, оказывая отрицательное влияние на структуру ее микробного сообщества, биологическую активность и биологические процессы. Загрязнение тяжелыми металлами снижает жизнеспособность полезных организмов, приводит к падению численности в почве насекомых (жужелиц) и дождевых червей, в то же время количество грибов, подавляющих активность почвенных ферментов, возрастает. Изменение биологического режима - главная причина снижения содержания гумуса, после разложения которого большая часть азота вымывается и становится источником загрязнения вод нитратами. Нарушение технологии применения удобрений приводит к снижению качества сельскохозяйственной продукции. Снижаются хлебопекарные качества пшеницы, пригодность картофеля к промышленной переработке, содержание в нем крахмала и т.д. Превышение предельно допустимых концентраций тяжелых металлов, нитратов и других загрязнителей в продуктах питания негативно сказывается на здоровье людей и животных. Попадание биогенных элементов, в первую очередь фосфора и азота, в окружающую среду приводит к эвтрофикации поверхностных водоемов и загрязнению подземных водных источников: в воде появляются опасные возбудители болезней, быстро заболачиваются водоемы. Наряду с косвенным воздействием минеральные удобрения могут быть причиной прямого отравления и гибели водных организмов, в частности нарушения процессов жизнедеятельности амфибий, головастиков, рыб и т. д. Нарушение оптимального баланса питания при непропорциональном внесении отдельных видов удобрений, например азота, вызывает снижение сопротивляемости растений к болезням, что негативно сказывается на фитосанитарном состоянии посевов. Использование химической защиты растений является одной из главных проблем загрязнения окружающей среды. В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства не представляется возможным полностью отказаться от применения пестицидов. По оценкам экспертов ФАО, в этом случае урожайность сельскохозяйственных культур в среднем сократится на 25-30%. В среднем на земном шаре плотность применения пестицидов составляет около 5-6 кг/га пашни. Активнее всего они используются в Голландии и Италии. В Республике Беларусь в 1990 г. вносилось около 3,5 кг/га, к 2005 г. объем внесения пестицидов сократился до 1 кг/га. Масштабное использование пестицидов, обеспечивая получение более высоких урожаев, приводит к загрязнению окружающей среды. Пестициды обладают токсическими свойствами, поэтому исключительно важно изучить пути их миграции, особенности накопления, скорости и условий разложения, влияние на компоненты биоценозов и здоровье человека. Наибольшую опасность для живых организмов представляют инсектициды, или химические средства борьбы с вредными насекомыми. Они могут мигрировать по трофическим цепям и в результате разнообразных превращений образовывать вещества более токсичные, чем исходные. Например, ДДТ мигрирует в цепи почва - поверхностный сток - вода водоемов - водные фитоценозы - рыбы. При этом их содержание в последнем звене цепочки может быть в десятки раз выше, чем в начальном. Являясь исключительно стойкими к разложению, они длительное время сохраняются и накапливаются в природной среде, тканях растений и животных: С применением пестицидов связано сокращение популяций ряда видов хищных птиц, тюленей Балтийского моря, рыб и т.д. Попадая в организм человека, инсектициды приводят к негативным токсическим последствиям. В составе пестицидов велик удельный вес гербицидов, т.е. препаратов, используемых для борьбы с сорными растениями. Отрицательное влияние гербицидов чаще всего сказывается на жизнедеятельности микрофлоры в первое время после внесения. В дальнейшем состав и деятельность микрофлоры нормализуются. Прежде всего, это связано с поступлением значительного количества свежего органического вещества в почву при отмирании корней сорных растений, погибших от воздействия гербицидов. Если дозы препаратов превосходят допустимые нормы, то это вызывает значительное нарушение почвенных экосистем, стерилизацию почвы (уничтожение бактериальной и грибной флоры) и накопление нежелательных организмов. При этом повышается интенсивность окислительно-восстановительных процессов, что может привести к снижению почвенного плодородия. Наблюдается избирательное действие гербицидов на отдельные группы почвенной микрофлоры. В целом при систематическом внесении гербицидов часто снижается численность аммонифицирующих и нитрифицирующих бактерий, изменяется структура микробных сообществ почвы. Фунгициды, или препараты, используемые для борьбы с болезнями растений, также оказывают существенное негативное влияние на численность и активность почвенной микрофлоры и количество грибов. Весьма чувствительны к ним аммонифицирующие, нитрифицирующие бактерии, актиномицеты. Химические средства активно применяются и в животноводстве. Для сохранения и повышения качества кормов используются различные консерванты, небелковые азотсодержащие добавки, витамины, антиоксиданты, а также биологически активные вещества. Среди них имеются гормонально-активные препараты, способные внести значительные изменения в биологические процессы у животных. Кормовые добавки имеют большое значение для продуктивности животных, однако слишком высокая концентрация их при передаче по трофическим путям может оказывать отрицательное воздействие на организм человека. жүктеу/скачать 24.9 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|