СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ

(АГРОЭКОСИСТЕМЫ)

1. Типы, структура, функции агроэкосистем.

2.  Круговорот веществ и потоки энергии в агроэкосистемах.

3. Почвенно-биологический комплекс (ПБК) как основа агроэкосистемы

Почвенная биота, состав ПБК

Биогеоценотическая деятельность микробного комплекса

Функциональная роль почвы в экосистемах

Антропогенное загрязнение почв

Под сельскохозяйственной экологической системойпонимают природный комплекс, преобразованный сельскохозяйственной де­ятельностью человека. Как и любые биокосные системы, они име­ют многоуровневую, иерархически обусловленную организацию. Сельскохозяйственные экосистемы низшего ранга входят в состав системных образований более высокого уровня и им соподчинены. Сельскохозяйственной экосистемой наивысшего иерархического уровня считается агросфера — поверхность суши, вовлеченная в сельскохозяйственное производство (Злобин).

Агросфера состоит из экологических систем низшего уровня — аграрных ландшафтов, которые, в свою очередь, представляют со­вокупность полевых, пастбищных, ферменных биогеоценозов. В аграрных ландшафтах человек создал природно-технические систе­мы для обитания растений (теплицы, оранжереи и т. д.), млекопи­тающих животных (коровники, свинарники, конюшни, кошары), птиц (птичники, птицефабрики), полезных насекомых (ульи для пчел и т. д.). Теплицы и оранжереи, скотные дворы, животновод­ческие фермы и комплексы, ульи и аквариумы — это природно-тех­нические системы, функционирующие по принципу искусствен­ных биогеоценозов.                                 

В сельскохозяйственных экосистемах (агробиогеоценозах, паст­бищных и ферменных БГЦ) пищевые цепи вовлечены в сферу дея­тельности человека. В них изменена экологическая пирамида. На вершине экологической пирамиды встал человек. Своеобразие экологической пирамиды, на вершине которой находится чело­век, — специфический признак любой сельскохозяйственной экосистемы.

В сельскохозяйственных экосистемах спектр видов растений и животных обеднен. Аграрные и ферменные биогеоценозы мало­компонентны. Малокомпонентность — один из признаков сель­скохозяйственных экосистем.

Агроэкосистемы с преобладанием зер­новых культур существуютне более од­ного года, многолетних трап — 3. .4 года плодовых культур - 20...30 лет, а затем — они распадаются и отмирают. Полеза­щитные лесные полосы, являющиеся элементами агроэкосистем, в степной зоне существуют не менее 30 лет. Однако без поддержки человеком (рубки ухода, дополнения) они постепенно «дичают», превращаясь в естественные экосистемы, или погибают. Преоблада­ющая разновидность агроэкосистем — искусственные фитоценозы: - окульту­ренные (планомерно эксплуатируемые луга и пастбища); полукультурные (не­постоянно регулируемые искусствен­ные насаждения — сеяные, многолет­ние луга); культурные (постоянно регу­лируемые многолетние насаждения, полевые и огородные культуры); интен­сивно культурные (парниковые и оран­жерейные культуры, гидропоника, аэропоника и другие, требующие созда­ния иподдержания особых почвенных, водных и воздушных условий). Управ­ление агроэкосистемой осуществляется извне и подчинено внешним целям.

Агросфера —глобальная экосистема, объединяющая всю территорию Земли, преобразованную сельскохозяйствен­ной деятельностью человека; аграрный ландшафт — экосистема, сформировав­шаяся в результате сельскохозяйствен­ного преобразования ландшафта (степ­ного, таежного и т.д.): сельскохозяй­ственная экологическая система (или сельскохозяйственная экосистема)— экосистема па уровне хозяйства; агробиогеоценоз —поле, сад, бахча, тепли­ца, оранжерея; пастбищный биогеоце­ноз—природное или культурное паст­бище, используемое для выпаса сельскохозяйственных животных; фер­менный биогеоценоз — конюшня, коровник, свинарник, кошара, птичник, зоопарк, виварий.

Прицеленная структуризации, с од­ной стороны, отражает многоплано­вость взаимодействии человека с окру­жающей природной средой в процессе
сельскохозяйственного производства, а с другой — убеждает в необходимости выработки целостном методологии ис­следований, отражающей сущность аг­роэкологии как интегративного меж­дисциплинарного комплекса.     

Как пред­мет изучения и управления агроэкосистема представляет собой вполне опреде­ленную материальную систему со слож­ном совокупностью активных эко­логических взаимосвязей, которые реа­лизуются и результатах производствен­ной деятельности и условиях воспроиз­водства природного потенциала.

Агроэкосистемы, как и естественные экосистемы, состоят из множества взаимосвязанных биологических, физических и химических компонентов. Любая группа компонентов, между которыми сейчас выделено пять видов земле­пользования, по каждому из которых классифицированы агроэкосистемы:

1.Земледельческое, или полевое, землепользование — богарные, орошае­мые агроэкосистемы (ротации зерно­вых, бобовых, кормовых, овощных, бах­чевых, технических и лекарственных, культур).

2. Плантационно-садовое земле­пользование — плантационные агро­экосистемы (чайный куст, дерево какао, кофейное дерево, сахарный тростник), садовые агроэкосистемы (плодовые сады, ягодники, виноградники).

3.Пастбищное землепользование — пастбищные агроэкосистемы (отгонные пастбища: тундровые, пустынные, горные; пшенные паст­бища сенокосы; окультуренные луга).

4. Смешанное землепользование - смешанные агроэкосистемы, характе­ризующиеся равнозначным соотноше­нием и сочетанием нескольких видов землепользования, атакже процессов получения как первичной, так и вто­ричной биологической продукции.

5. Землепользование вцелях производства вторичной биологической продукции – агропромышленные экосистемы (территория интенсивного «индустриализованного» производства молока, мяса, яиц и другой продукции на основе преобладающих процессов снаб­жения системы веществом и энергией извне).

В процессе формирования, развития и эксплуатации агросистемных образо­ваний принципиально важно учитывать естественное плодородие почв и усло­вия его воспроизводства. Можно выде­лить три базовых типа агроэкосистем: природоемкий, природоохранный и природоулучшающий. Природоемкие агроэкосистемы характеризуются не­полным воспроизводством естественно­го плодородия, что приводит к падению его уровня. Для природоохранного типа агроэкосистем характерны простое вос­производство естественного плодородия и, как следствие, сохранение его уровня. Природоулучшающий тип на­правлен на расширенное воспроизвод­ство и повышение уровня естественного плодородия. В последнее время доминирует природоемкий тип. Пропорцио­нально типу воспроизводства почвен­ного плодородия меняется эффектив­ность привносимой в агроэкосистемы антропогенной энергии.

Почва — это базис для создания лю­бой агроэкосистемы, своеобразноесре­доточие процессов видоизменения ве­ществ и трансформации потоков энер­гии, главное звено управления агроэко­системами. Физико-химические про­цессы, происходящие в агроэкосистемах, как известно, существенно отлича­ются от таковых в естественных экосис­темах вследствие привнесения элемен­тов антропогенного регулирования. Принципиальное отличие даже упро­щенных агроэкосистем от естественных заключается в преимущественном выносе с урожаем питательных веществ, акку­мулируемых в выращенной продукции. Это явный отличительный признак агроэкосистем, но он не един­ственный. Почвенное плодородие, опре­деляемое в основном запасами гумуса, является не только главной экономичес­кой и экологической характеристикой агроэкосистемы. 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.

Естественные экосистемы выполня­ют три основные жизнеобеспечиваю­щие функции (место, средство, усло­вия жизни). Агроэкосистемы в отличие от них формируются для получения максимально возможного количества продукции, служащей первоисточни­ком пищевых, кормовых, лекарствен­ных и сырьевых ресурсов, т. е, функции агроэкосистем в основном ограничива­ются предоставлением средств жизни. В этом главная причина преобладания ресурсоемкого и природоразрушающего типов агросистем. Перспектива же за природосообразными агроэкосистемами. Добиться этого можно лишь при выполнении агроэкосистемами в пол­ной мере функций воспроизводства и сохранения условий жизни. Формиро­вание агроэкосистем (а в большей мере реконструкция их, поскольку доля вновь образуемых агроэкосистем очень невелика по сравнению с уже истори­чески сложившимися) должно отвечать главному требованию — они должны быть природоохранными.

Научно обоснованная организация агроэкосистем предусматривает созда­ние рациональной природной и природно-хозяйственной инфраструктуры (дороги, каналы, лесные насаждения, сельскохозяйственные угодья и др.), адекватной особенностям местного лан­дшафта и хозяйственного пользования территорией в целом.

Организация агроэкосистемдолж­на быть приближена к контурам при­родных комплексов, что достигается оптимизацией агроландшафта. Это, однако, только видимая часть эколо­гически обоснованной агроэкосисте­мы. Значительно сложнее «внутрен­ние» процессы массо- и энергообмена, поддерживающие ландшафтно-экологическое равновесие.