Степановских А.С. Экология
Подождите немного. Документ загружается.
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
составляет при интенсивных технологиях более 20% (рис. 18.16).
Рис. 18.16. Возможные факторы снижения урожайности
яровой пшеницы (по В. П. Никонову и др., 1985)
Сорные растения. Высшие растения, конкурирующие с культурными за
пространство, воду и питательные вещества, а нередко и служащие убежищем для
вредных насекомых и паразитов, относят к сорнякам. Из тысячи сорных растений в
России 100—120 видов особенно вредоносны. «Зеленым пожаром» называют в
народе сорняки. Сорняки ведут непрерывную борьбу с культурными растениями за
влагу и пишу. На засоренных полях значительная часть удобрений используется
сорняками. Например, овсюг извлекает 45% внесенных удобрений, а яровая
пшеница — лишь 39%. Осот розовый потребляет из почвы азота в 1,5, а калия в 2
раза больше, чем зерновые культуры. Научными исследованиями доказано, что
541
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
сорняки на кукурузных полях содержат азота в 2 раза, фосфора — в 1,6, калия — в
3,5 раза больше, чем кукуруза. Однако основной ущерб от сорняков — снижение
урожая и качества продукции сельскохозяйственных культур. Особую проблему
представляют интродуцированные сорные растения. Из Америки в Европу завезены
дурман, амброзия, ослинник, мелколепестник канадский, горчак розовый, из Европы
в Америку — пырей, крапива, бодяк, подорожник. Интродуцированные сорняки, как
правило, представляют большую угрозу местным культурным растениям.
Однако сорняки нередко являются резерватами как вредных, так и полезных
насекомых. Они служат для полезных насекомых в качестве пищевого субстрата.
Зачастую сорняки являются промежуточными хозяевами многих фитопатогенных
микроорганизмов, но в то же время — резерватами их антагонистов. Сорняки, рост
которых подавляется при обычной обработке почвы, выступают в системах с ее
нулевой обработкой как промежуточное хранилище питательных веществ.
Здесь они играют роль полезных продуцентов-перехватчиков подвижных
форм азота.
Полное уничтожение сорняков может способствовать переходу обитающих на
них второстепенных вредных видов насекомых на возделываемую культуру. В
отдельных случаях сорняки выступают как ее партнеры в симбиотической или
ассоциативной азото-фикации.
Важную роль играют сорняки как компоненты агроценоза, ответственные за
его сукцессию, при резкой смене системы землепользования. При проведении
продукционно-биологических исследований на залежных землях поселяются
однолетние сорняки. В дальнейшем они сменяются многолетними сорными
растениями. Хотя видовой состав растений меняется из года в год, но уже со
второго года, когда прекращается влияние прежнего землепользования, он
стабилизируется.
Сорняки, наконец, служат источниками генетической информации, резервным
растительным ресурсом для селекционеров. Есть мнение, что многие культуры,
такие, как рожь, овес и др., — это бывшие сорняки пшеницы. Отсюда не
прекращаются попытки использования генетической зародышевой плазмы
различных диких растений для придания новым сортам культурных растений
важных характеристик, которые имеются у диких растений.
В целом сложные взаимодействия между культурными растениями, их
вредителями (насекомые, грибы, сорняки и др.) и окружающей их средой можно
представить в общем и весьма упрощенном виде как группу перекрывающихся
кругов (рис. 18.17).
542
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.17. Взаимозависимость между растениями-жертвами,
их вредителями (насекомыми, сорняками, млекопитающими
и паразитами) и средой (по Д. А. Робертсу, 1981)
В зависимости от обстоятельств, данный вредитель может реагировать только
с окружающей средой или же, достигнув своей жертвы, он может реагировать со
своей жертвой и ее окружением, которое воздействует не только на вредителя и на
жертву, но также и на взаимодействия между ними. Эти сложные взаимодействия
могут быть еще далее усложнены взаимодействием всех исходных компонентов с
одним, двумя или тремя дополнительными типами вредителей. Поэтому при
выполнении мероприятий по снижению потерь урожая сельскохозяйственных
культур от вредных организмов необходимо осуществлять системный подход,
проведение интегрированной защиты растений. Борьба с вредителями культурных
растений должна опираться, по меньшей мере, на семь принципов и мероприятия
должны применяться для защиты семи жизненных функций растений, нарушаемых
вредителями (рис. 18.18).
Каждая программа, разработанная для борьбы с тем или иным вредителем,
должна учитывать меры, применяемые до, после и на протяжении всего цикла
развития культурного растения.
543
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.18. Взаимозависимость между семью принципами
борьбы с вредителями культурных растений
(по Д. А. Робертсу, 1981)
18.7. Экологические аспекты
интенсификации земледелия
Продуктивность сельскохозяйственных культур зависит от многих факторов.
Часть из них, таких, как температурный режим, солнечная радиация, не
регулируются человеком в открытом поле, но учитываются в практике путем
выбора сроков сева, густоты стояния растений, направления рядков и т. д.
Другие факторы обеспечиваются производственной деятельностью человека.
К важнейшим из них относятся: наличие влаги в почве; обеспеченность растений
элементами питания; сорт; качество семян; защита посевов от вредителей, болезней
и сорняков; регулирование роста; уборка урожая.
Наивысшая продуктивность достигается при совокупности оптимальных
условий роста и развития растений. Выпадение, даже частичное, только одного из
этих факторов приводит к значительному недобру продукции. Сущность
интенсификации земледелия, интенсивных технологий состоит в следующем:
размещении посевов по лучшим предшественникам в системе севооборотов;
возделывании высокоурожайных сортов интенсивного типа с хорошим качеством
544
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
зерна; высоком обеспечении растений элементами минерального питания с учетом
их содержания в почве; дробном применении азотных удобрений в период
вегетации по данным почвенной и растительной диагностики; интегрированной
системе защиты растений от вредителей, болезней и сорняков; регулировании роста
ретардантами; своевременном и качественном выполнении всех технологических
приемов, направленных на защиту почв от эрозии, накопление влаги, создание
благоприятных физических условий развития сельскохозяйственных культур. Это
достигается применением технологической колеи, более совершенных машин и
приспособлений, их тщательной регулировкой.
Система севооборотов. Соблюдение севооборотов — чередования культур в
пространстве и времени в конкретных условиях того или иного хозяйства —
обеспечивает получение наиболее высокой продуктивности возделываемых культур,
повышение плодородия почвы и фитосанитарное состояние полей, снижение
численности вредителей, болезней и засоренности посевов. Далее перечисляются
основные направления совершенствования систем севооборотов в земледелии.
1. Улучшение состава предшественников ведущих культур путем
корректировки структуры использования пашни с целью повышения и стабилизации
производства зерна, кормов и технических культур. Так, яровую пшеницу лучше
размещать по парам, многолетним травам, пропашным культурам, ячмень — после
кукурузы, пшеницы и зернобобовых культур. Не допускать соседства яровых и
озимых культур, так как в противном случае будут создаваться условия для
быстрого распространения инфекции многих болезней (ржавчина, мучнистая роса и
др.) и вредителей (шведская муха, зеленоглазка и т. д.).
2. Специализация севооборотов, насыщение их до оптимальных размеров
отдельными культурами (группами культур) с учетом особенностей почвенно-
климатических зон, межхозяйственной и внутрихозяйственной специализации,
разнокачес-твенности почв по уровню плодородия и подверженности эрозии.
3. Уплотнение севооборотов промежуточными культурами в целях
повышения их общей продуктивности и почвозащитной эффективности, усиления
положительного влияния на фитоса-нитарное состояние и плодородие почв.
4. Создание в севооборотах преимущественных условий для ведущих культур
при возделывании их по интенсивным технологиям.
5. Укрупнение полей и севооборотных массивов в рамках строгого
соблюдения принципа дифференцированного использования пашни.
Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур. Во многих
странах мира, как показывает опыт, при интенсификации земледелия прирост
урожайности зерновых культур на 70% обеспечен повышением общей культуры
земледелия и на 30% — внедрением новых сортов с высоким продуктивным
потенциалом. Например, повышение содержания белка в пшенице на 1%
равносильно получению 600 тыс. т растительного белка, сахаристости свеклы на 1%
— 700 тыс. т сахара, крахмала в картофеле на 1% — 820 тыс. т дополнительного
урожая.
В России значительный прирост урожайности зерновых культур произошел
после внедрения в производство сорта пшеницы Безостая 1, а затем сортов,
545
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
созданных на ее основе: Одесская 51, Эритроспермум 127, Прибой.
Выведены новые сорта и особо ценной пшеницы — твердой, отличающейся
высокими хлебопекарными свойствами. Так, потенциальная продуктивность сортов
озимой пшеницы Парус и Коралл достигает 90 ц с гектара. Среди сортов яровой
пшеницы имеются такие, потенциальная продуктивность которых превышает 50—
60 ц с 1 га. Среди них Саратовская 46, Жигулевская, Омская 18, Омская 20, Терция,
Тюменская 80 и др.
Для условий интенсивного земледелия созданы гибриды кукурузы — Код 215,
Коллективный 100 ТВ, Коллективный 111 ТВ и другие. Данные сорта кукурузы
устойчивы к полеганию, засухе и отличаются большей семенной продуктивностью,
чем их родительские формы. Позволяют возделывать по зерновой технологии в
более северных районах страны.
Использование для посева сортов, устойчивых к вредителям и болезням
(важная задача, стоящая перед селекционерами при выведении новых сортов
сельскохозяйственных культур), способствуют снижению потерь урожая без
дополнительного применения химического метода. В связи с потерей сортовых
качеств, устойчивости к вредным организмам из-за появления, например, новых рас
возбудителей болезней, необходима периодическая сортосмена, а также
возделывание двух-трех сортов с различными свойствами, что особенно важно в
борьбе с головневыми и ржавчинными заболеваниями зерновых культур.
Высококачественные семена — важный резерв снижения потерь от вредных
организмов, повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Селекция и
семеноводство взаимосвязаны между собой. Применение приемов семеноводства,
направленных на поддержание устойчивости, значительно продлевает жизнь нового
сорта. Несоблюдение же приемов семеноводства может за несколько лет свести
работу селекционера на нет. С этой точки зрения заслуживает внимания работа
СибНИИСХоза (г. Омск). Здесь разработана и предложена система семеноводства
новых перспективных сортов зерновых культур. На основе предварительного
сортоиспытания и широкой проверки в производственных условиях начинается в
институте размножение семян лучших сортов зерновых культур еще до их
официального районирования или за пять-шесть лет, а к моменту районирования
хозяйства области (региона) имеют возможность получить значительное количество
семян для производственных посевов и организации семеноводства.
Система обработки почвы. Включает состав, последовательность и сроки
проведения конкретных приемов рыхления или уплотнения почвы, технологию их
выполнения, которые определяют в большей мере физико-химические свойства
почвы, ее микробиологическую активность.
В 80—90-х гг. XX в. в России на обработку почвы приходилось 40%
энергетических и 25% трудовых затрат от всего объема полевых работ по
возделыванию и уборке сельскохозяйственных культур. Если все виды обработок
при выращивании культур пересчитать на вспашку, то на 1 га пашни ежегодно
перемещается 6000 т почвы, что далеко не всегда оправдано.
Обработка почвы должна быть подчинена решению главной задачи —
обеспечению культурных растений водой, воздухом, элементами пищи,
546
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
рациональному использованию потенциального плодородия почвы. С помощью
различных приемов обработки почвы вносятся удобрения, создаются условия для
нормального прорастания семян, ведется уход за посевами в период вегетации
возделываемых культур, борьба с вредителями, болезнями и сорняками. Любой
конкретный прием обработки почвы должен быть строго целенаправлен, а их
комплекс и технология выполнения в данных конкретных условиях должны
обеспечивать нужное изменение определенных качественных параметров почвы, на
которых он применяется.
При выборе приемов обработки почвы и технологии их выполнения
обязательно учитываются физико-механические свойства конкретных типов почв:
их механический состав, удельное сопротивление при вспашке и рыхлении,
физическая спелость, а также глубина пахотного горизонта. Сочетание приемов и
видов обработки почвы должно быть тесно увязано с конкретными местными
природными и почвенными условиями, биологическими особенностями
выращиваемых культур. Например, в условиях Зауралья в августе-сентябре
проводится основная обработка почвы. При проведении основной обработки почвы
уничтожаются гусеницы зерновой совки, личинки трипса, возбудители
обыкновенной гнили яровой пшеницы и ячменя, мучнистой росы, септориоза,
пятнистостей листьев яровых зерновых культур, многолетние корнеотпрысковые
сорняки (осот розовый и желтый, вьюнок полевой и др.), озимые, зимующие и
яровые сорняки (овсюг, щетинники, гречиха вьюнковая, сурепка полевая, конопля и
т. д.).
На полях, засоренных осотом розовым, и на солонцах обработка почвы на
глубину 25—27 см проводится ПН-8-35Б или КПГ-2-150. На остальных полях и при
засорении осотом желтым вспашка на 25 см ПН-8-35. Выравнивают отвальную зябь
диско-ванием и борованием ЛДГ-10, БЗСС-1,0.
При предпосевной обработке почвы уничтожают всходы малолетних сорняков
боронованием БЗСС-1,0 на 4—6 см. Перед посевом культивацией КПС-4, КПГ-4 на
глубину 5—8 см уничтожают однодольные и двудольные сорняки, снижают
вредоносность хлебной полосатой и стеблевой блох, шведской мухи, пшеничного
трипса, зерновой совки и других вредителей.
Обработка почвы должна во всех зонах быть почвозащитной, обеспечивать
расширенное воспроизводство ее плодородия. В связи с этим одно из направлений
совершенствования обработки — ее минимализация в целях снижения деформации
пахотного и подпахотного слоев почвы под воздействием тракторов и
сельскохозяйственных машин при производстве сельскохозяйственной продукции.
Применение удобрений. Между продуктивностью земледелия и плодородием
почвы объективно существует противоречие: чем больше мы берем с гектара
продукции, тем выше вынос питательных веществ. Например, урожай 1 т зерновых
в среднем выносит 65 кг основных действующих веществ (25 кгМ, 10 кгР^О^ и 30 кг
Кзд). Это противоречие можно преодолеть только восполнением и наращиванием
энергетического потенциала почв, внесением органических, минеральных веществ,
микроэлементов.
Значение химизации сельского хозяйства в связи с этим трудно переоценить:
547
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
оно позволяет повышать плодородие почв, улучшать кислые и засоленные земли,
лучше сохранять и повышать питательную ценность кормов и т. д.
Азот оказывает влияние на фотосинтез растений, которое состоит в его
использовании на синтез аминокислот. Азот также необходим для образования
зеленых пигментов в растении (хлорофилла) и для синтеза белков — элементов
структуры хлороп-ластов, ферментов, ответственных за различные реакции
фотосинтеза. Стимулирует рост вегетативной массы растений, определяет уровень
урожайности и качества продукции.
Действие фосфора (фосфорные удобрения) на фотосинтез растений
заключается в том, что остатки фосфорной кислоты входят в состав акцептора-
соединения, связывающего СО
2
и промежуточных продуктов фотосинтеза. С
помощью световой энергии из неорганического фосфата и аденозиндифосфорной
кислоты (АДФ) синтезируется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), участвующая
в реакциях восстановления СО
2
. Фосфаты также входят в состав фосфатидов и
фосфопротеидов, нуклеиновых кислот.
Фосфор оказывает стимулирующее влияние на развитие корневой системы,
формирование репродуктивных органов, ускоряет созревание. У озимых культур
фосфорные удобрения повышают зимостойкость, на 15—20% снижают расход воды
на единицу урожая.
Калий способствует накоплению растениями Сахаров, что предохраняет
озимые культуры от вымерзания, повышает прочность соломины и устойчивость к
поражению корневыми гнилями и ржавчиной, ускоряет передвижение углеводов из
стеблей и листьев в колос, увеличивая натуральную массу зерна.
Азотные минеральные удобрения выпускаются и применяются в твердом и
жидком видах. По форме азота твердые азотные удобрения подразделяются
следующим образом.
1. Аммонийные (NH
4
): сульфат аммония, хлорид аммония.
2. Аммонийно-нитратные (NH
4
NO
3
): аммиачная селитра, сульфат-нитрат
аммония.
3. Нитратные (NO
3
): нитрат натрия (натриевая селитра), нитрат кальция
(кальциевая селитра).
4. Амидные (NH
2
): карбамид (мочевина), цианамид кальция.
Из жидких азотных удобрений более широкое применение находят
аммиачные (NH
3
). Весь азот содержится в виде аммиака: водного или безводного.
Из фосфорных удобрений главным образом применяются водорастворимые
удобрения, которые наиболее легко усваиваются растениями: суперфосфат, двойной
суперфосфат, а также сложные удобрения — аммофос, диаммонийфосфат, нитроам-
мофоска, карбоаммофоска.
Наиболее распространенными калийными удобрениями являются хлорид
калия, сульфат калия, калийная соль и др.
В целом сельскому хозяйству России поставка минеральных удобрений в
пересчете на 100% питательных веществ составила: в 1985 г. —12674 тыс. т, 1990 г.
— 11051 тыс. т и в 1993 г. — 3721 тыс. т.
Растениям для роста и развития, наряду с азотом, фосфором и калием,
548
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
требуются в очень малых количествах другие питательные вещества —
микроэлементы. К ним относятся бор, молибден, медь, марганец, цинк, железо,
кобальт, никель и другие. Главное действие микроэлементов в жизнедеятельности
растений состоит в том, что они либо входят в состав биологических катализаторов-
ферм ентов, либо являются активаторами их работы.
По данным агрохимического обследования почв, содержание подвижных
форм микроэлементов в пахотных землях России невелико. Около 80% площади
пашни характеризуется низ»-кой и средней обеспеченностью подвижным
молибденом, почти 97% — цинком, 92% — кобальтом, 50% — бором, 34% —
марганцем.
Микроэлементы применяют непосредственно, путем внесения в почву и
опрыскиванием растений в виде растворов борной кислоты, молибдата аммония,
молибдата натрия, сульфата меди, сульфата цинка, железа и т. д.
В 90-х гг. XX в. все более распространяется промышленное производство
простых удобрений с микроэлементами: простой и двойной суперфосфат с бором,
марганцем или молибденом, карбамид с медью, сложные удобрения (фосфаты
аммония, нитрофосфаты) и другие.
Большое внимание должно уделяться мероприятиям по сохранению и
увеличению содержания в почве гумуса. Так, по данным И. В. Кузнецовой (1979),
увеличение содержания гумуса в дерново-подзолистой почве с 2,4—2,9% до 5—6%
приводило к повышению содержания водопрочных агрегатов (>0,25 мм) в пахотном
слое до 50%, влагоемкость увеличивалась до 43—44%, а диапазон активной влаги
достигал в среднем 19—25%. Внесению органических удобрений, особенно на
малогумусных почвах, должно уделяться особое внимание.
Отсутствие или недостаточное применение органических удобрений,
приводит к уменьшению запасов почвенного азота и как следствие, к снижению
гумусированности почв. Применение минеральных удобрений может лишь снизить
темпы этого процесса, но не исключить его полностью. Результатом является
выпаханность почв, истощение их гумусового фонда и снижение эффективного и
потенциального плодородия. Это не только ухудшает режим почвенного питания,
но и отрицательно влияет на физико-химические свойства, водно-воздушный и
тепловой режимы, почвенно-поглощающий комплекс и биологическую активность
минеральных удобрений и приводит к значительному недобору урожая
сельскохозяйственных культур.
В Курганской области основным органическим удобрением являются навоз и
солома. В среднем на 1 га пашни ежегодно вносится 2,2—2,5 т навоза в пересчете на
полуперепревший навоз.
Побочное действие минеральных удобрений. Химизация сельского
хозяйства, проводящаяся нарастающими темпами, занимает далеко не последнее
место в ряду антропогенных факторов, воздействующих на почвы и на природу в
целом (рис. 18.19).
549
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.19. Миграция биогенных веществ при
сельскохозяйственном производстве (по Н. Ф. Винокуровой и др., 1994)
В результате интенсивного использования удобрений в природной среде
рассеивается ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота
веществ.
Промышленный синтез азотных удобрений и их рассеивание по поверхности
земли вносит серьезные изменения в его биогеохимический круговорот. Увеличение
количества азота в природных средах за счет деятельности человека — опасное
явление, так как вводимые в избытке нитраты не полностью денитрифицируются, а
отсюда равновесие между процессами нитрификации и денитрификации
нарушается. Ежегодно избыток нитратов достигает более 9 млн т. Они
аккумулируются в гидросфере, растениях, а в дальнейшем в пищевых продуктах,
вызывают тяжелое отравление (рис. 18.20).
550