Лекция 15. Условия реконструкции и создания устойчивых агроланщафтов

1. Условия реконструкции агроландшафтов

2. Устойчивость агроландшафтов при разных системах земледелия.

1. Условия реконструкции агроландшафтов.

Конструирование агроэкосистем в чистом виде с соблюдением всех задан­ных параметров и принципов осуще­ствимо лишь при сельскохозяйствен­ном освоении новых территорий, что при современных масштабах вовлечен­ности земель в аграрное производство не имеет существенного практического значения. Примером могут служить распашка целинных почв, окультурива­ние осушенных болотных, опустыненных, засоленных и других почв. В ис­пользуемых же почвах реализация про­граммы конструирования агроэкосистс­мы подразумевает частичную или коренную реконструкцию уже сложив­шихся природно-хозяйственных еди­ниц. В первом случае речь идет об ис­пользовании отдельных организацион­но-хозяйственных или технологических мер, направленных на устранение или компенсацию лимитирующих нормаль­ное функционирование агроэкосисте­мы факторов либо исправление свойств каких-либо ее элементов с целью повы­шения их адаптационных возможнос­тей. Во втором случае предусматривает­ся одновременное воздействие на все главные звенья агроэкосистсмы, благо­даря чему видоизменяются основные ее функции. Предотвращение негативных процессов, таких, как эрозия, дефля­ция, дегумификация, подкисление, за­соление, аридизация, переувлажнение, загрязнение, способствует повышению устойчивости и продуктивности агро­экосистемы.

Использование системы критериев, позволяющих оценить разные функции агроэкосистемы, а также комплекса по­казателей-индикаторов, дающих воз­можность количественно интерпрети­ровать ее изменчивость под действием антропогенных факторов, способствует накоплению базовой информации для конструирования высокопродуктивных и устойчивых агроэкосистем.

На первом этапе (уровне) повыше­ния устойчивости реконструируемой агроэкосистемы осуществляют глобаль­ный, региональный и локальный по­чвенный мониторинг, включающий Си­стемный контроль за физической и био­логической деградацией почвы, ее за­грязнением и питательным режимом, начиная от источников воздействия и кончая реакцией отдельных ее компо­нентов, а также за общим состоянием окружающей среды. На втором этапе осуществляют рекультивацию нарушен­ных засоленных и загрязненных почв, окультуривание агрохимически разбалансированных почв, преобразование рельефа и другие мероприятия. Одно­временно видоизменяют структуру се­вооборотов, системы удобрения и заши­ты культур от вредителей и болезней, используют более мягкие агротехничес­кие операции.

Ограничение эрозионных процессов в реконструируемых агроэкосистемахс достаточной долей эффективности можно осуществить лишь на ландшафтно-биосферном уровне, включающем водосборные бассейны в целом, путем создания эрозионно-устойчивых ланд­шафтов на основе комплексного учета показателей гидрологического режима почв, морфологии, морфометрии ге­незиса эрозионного рельефа, про­странственно-временной изменчивос­ти противоэрозионной стойкости почв, включения антропогенного фактора в развитие ландшафтов на разных стади­ях их хозяйственного освоения. Основ­ными гидротехническими, агротехни­ческими, технологическими и биоло­гическими мероприятиями по созда­нию эрозионно-устойчивых ланд­шафтов являются регулирование по­верхностною стока, планировка поверх­ности, посев многолетних трав и про­межуточных культур, реплантация смытых почв, создание контурных бу­ферных полос, сохранение на поверх­ности почвы растительных остатков и оптимизация противодефляционной способности растений.

Примером реконструирования эле­ментов агроэкосистемы могут быть вы­равнивание плодородия и приостановка эрозии почв склонов методом репланта­ции. В основе его лежит восстановление почвенного профиля с помощью отва­лов полнопрофильных почв, образую­щихся на месте строительства, намытых делювиальных почв, илистых отложе­ний.

Экологически чистыми источниками пополнения органического вещества в почвах являются растительные остатки, побочная продукция сельскохозяй­ственных культур, сидераты, внесение которых одновременно обеспечивает повышение рН и улучшение водно-фи­зических свойств. Использование в ка­честве сидератов бобовых культур слу­жит эффективным способом создания благоприятной сбалансированной струк­туры микробных сообществ, обеспечи­вает повышение запасов легкоразлагаемых углеродсодержащих соединений и минеральных форм азота.

Повышение доступности остаточных фосфатов, аккумулированных в почве вследствие систематического внесения фосфорных удобрений, достигается с помощью мелиоративных приемов, обеспечивающих ослабление адсорбции фосфатов и изменение соотношения фракций Са—Р и Fе—Р. поддержание сбалансированного соотношения в по­чвенном растворе N/P₂O₅ близкого к 3:10; внесения органических удобре­ний, которые активируют биохимичес­кие процессы мобилизации фосфатов, а также возделывания культур, биологи­ческие особенности которых позволяют контролировать усвоение фосфатов из соединений Са—Р, Fе—Р, Аl—Р. В част­ности, гречиха и горох адаптированы к А1—Р. люпин и ячмень — к А1—Р и Са—Р соединениям, овес — к Аl—Р и Fе—Р, высокой способностью к усвоению ос­таточных фосфатов обладают также лю­церна и эспарцет.

Очистку почв, загрязненных тяже­лыми металлами, можно производить двумя способами: воздействуя на их подвижность в почве (например, путем известкования) либо на потребность ра­стений в этих элементах (использование закономерностей антагонизма — синергизмагизма ионов, подбор культур — накопи­телей тяжелых металлов). Создаваемые агроценозы должны не только быть вы­сокопродуктивными, но и не вызывать нарушений в местных экосистемах, по­этому на третьем этапе проводятся ра­боты, направленные на сохранение ес­тественной растительности в качестве буферных полос и зон, а также пропор­ций между конструируемой агроэкосистемой и природной.

За миллионы лет эволюции в про­цессе естественного отбора сформиро­вались виды и их сообщества, обладаю­щие высокой устойчивостью. При заме­не естественной биоты культурными вилами последние, как правило, утра­чивают способность противостоять воз­мущениям внешней среды и не обеспе­чивают полноту «замыкания» кругово­ротов веществ при отсутствии возмуще­ний. Сохранение разнообразия живых организмов, возникшего в результате длительной эволюции, необходимо не столько для сбережения генофонда. Важную роль играет также способность естественных сообществ обеспечивать устойчивость окружающей среды. Именно поэтому сохранение разнооб­разия компонентов биосферы является необходимым условием достижения экологической безопасности и устойчи­вости социально-экономического раз­вития.

Современное состояние биосферы обратимо. Она может вернуться в пре­жнее устойчивое состояние, если антро­погенная нагрузка станет на порядок меньше. Другого способа достижения устойчивого состояния биосферы не су­ществует. При сохранении же антропо­генной нагрузки на прежнем уровне или при ее увеличении устойчивость окру­жающей среды будет неуклонно сни­жаться.

С увеличением антропогенных на­грузок масштабы изменения экосистем расширяются. Стабильное же состоя­ние окружающей природной среды мо­жет поддерживаться до тех пор, пока остающаяся не подверженной воздей­ствию часть биоты сохраняет способ­ность элиминировать антропогенные нагрузки, т. е. до тех пор, пока порог устойчивости естественной биоты не будет превышен в глобальном масшта­бе. Наблюдаемые в настоящее время изменения природы однозначно ука­зывают на возможность такого превы­шения.

В заключение хотелось бы привести один из примеров успешною решения рассматриваемых проблем. В газете «Российская земля» (№ 21, 1997 г.) в рубрике "Человек и природа» был опуб­ликован очерк 10. Кашина «И птице, и лягушке, и серне оставлен уголок», в ко­тором рассматривается опыт проведе­ния большого комплекса работ по со­вершенствованию сельской местности в Германии. Поскольку материалы этого очерка имеют прямое отношение к рас­смотренным в данной главе вопросам, уместно процитировать некоторые его места. Улучшение сельской местности «... это очень емкое понятие, включаю­щее в себя мелиорацию, закладку жи­вых изгородей, плодовых насаждений, строительство дорог, проведение раз­личных мероприятий по охране живот­ного мира. В последние годы к ним до­бавилось устройство так называемых биотопов, или попросту небольших природных заповедников дня сохране­ния всего ползающего, прыгающего, бе­гающего и летающего. Работа выполне­на грандиозная в масштабах всей стра­ны, и она еще продолжается. Делали ее, естественно, конкретные люди, сами землепользователи сельскохозяйствен­ных земель, под руководством опытных, специально обученных для этих целей специалистов.

Каждый маленький район за истек­шие десятилетия настолько преобра­зился, расцвел и похорошел, что не будь старых фотографий в изменения трудно было бы поверить. Если с высо­ты птичьего полета открываются пре­красные картины больших, преобра­женных людьми участков, но невоз­можно заметить каких-то подробнос­тей, то, спустившись на землю, видишь, какие поистине грандиозные конкретные дела за этим стоят. И более всего меня поразило не только обилие сельских дорог, но и их совершенно немыслимая для нас, россиян, конфи­гурация и рациональность устройства. Ну нет ни одной колеи, чтоб вела пря­мо через ниву, обязательно по краям, копируя поле. Сельская дорога в Гер­мании — это творчество с завитушка­ми, серпантинами, лишь бы не трогать посевы, леса, рощи.

Возле озера Аммерзее, в баварской общине Уттинг я стал свидетелем этого преобразования природы в местном масштабе -рассказывает Август Эрнст, руководитель Программы: «Работы ве­дутся уже длительное время на площа­ди 1250 гектаров. Построено 38 кило­метров внутрихозяйственных дорог, посажено свыше 9 тысяч деревьев и ку­старников, сооружены десятки новых водоемов для дикой водоплавающей птицы». Есть тут и заболоченные мес­та, и за них тоже взялись. Но осушать не стали. Прорыли змеевидные кана­вы, устроили красивые гитарообразпые пруды, посадили по берегам ивы, а между ними березы, дубки и различные кустарники и все это обнесли металли­ческой сеткой для защиты от серн. А чтоб они, выйдя из лесочка, не искали обходные пути вокруг человеческого творения (обходить-то надо метров пятьсот, разве это расстояние?), сдела­ли для животных проход прямо через этот «биотоп». Что-то вроде коридора. И бегут через него серны, скачут зай­цы, а рядом нашли прибежище проле­тающие мимо гуси и утки. А для птиц размерами поменьше — лесных воро­бьев, синиц, дроздов — устроен другой дом, огромный бурт из сухостойных су­чьев, на нижнем этаже которого видели уже и зайцев. Возникла вся эта колония между культурным нолем и лесом, на топком прежде месте площадью 15 гек­таров. Денег это стоило больших, но богатая Бавария может себе позволить расходы. Инвестиции в природу, счи­тают философски немпы, это вложение в будущее. С ними трудно не согла­ситься.

Человек все может. Разрушить среду обитания, но и по-хозяйски пользовать­ся ею, не нанося вреда. Более того, при­дать ей новое качество, новые экологи­ческие и эстетические черты. А это за­дача действительно будущего».

Несомненно, что, собираясь решать задачи оптимизации и повышения ус­тойчивости агроландшафтов, необходи­мо настраиваться на серьезную кропот­ливую системную работу.

Видный отечественный эколог ака­демик С.С.Шварц (1976) сформулиро­вал пять основных требований, кото­рым должен соответствовать «хороший» биогеоценоз.

1.Продукция (биомасса) всех основ­ных звеньев трофических (пищевых) цепей высокая. Нерезко выражено ха­рактерное для антропогенных ланд­шафтов явное преобладание фитомассы над зоомассой. В итоге обеспечивается синтез больших количеств кислорода и продуктов животного и растительного происхождения.

2.Высокой продукции соответству­ет высокая продуктивность. Произве­дение «продуктивность х биомасса» максимально. В результате создаются предпосылки для быстрой компенса­ции возможных потерь биомассы на отдельных трофических уровнях из-за случайных или закономерных вне­шних воздействий. Это обстоятельство играет особенно важную роль. Высо­кая продукция не гарантирует высшую компенсационную активность. Теоре­тические разработки свидетельствуют о том, что богатейшие тропические леса даже в течение нескольких лет не могли бы выдержать ту степень про­мысловой нагрузки, которую в тече­ние многих веков выдерживает паша скромная северная тайга.

3.Структура системы в целом и раз­нородность отдельных трофических уровней обеспечивают высокую ста­бильность (гомеостаз) биогеоценоза в широком диапазоне внешних условий. Высшее совершенство гомеостатических реакций характерно не только для популяций доминирующих видов жи­вотных и растений, но и для экосисте­мы в целом. Поддержание биоценоза в состоянии динамического равновесия обеспечивает состояние гомсостаза абиотических составляющих биогеоце­ноза (в том числе гидрологического ре­жима территории, газового состава ат­мосферы и т.д.). Экосистема обладает наивысшей степенью «помехоустойчи­вости».

4.Обмен вещества и энергии проте­кает с большой скоростью. Процессы редукции (распада) обеспечивают вов­лечение в биогеоценотический кругово­рот всей продуцируемой биоценозом биомассы в течение немногих годовых циклов. Таким образом обеспечивается максимальная скорость биологической самоочистки системы.

5.Высшая степень продуктивности и стабильности экосистемы сопровожда­ем высшей «резервной активнос­тью» — способностью к быстрой перестройке структуры сообщества и к быст­рым эволюционным преобразованиям популяций доминирующих видов при изменении внешней среды. Это обеспе­чивает поддержание биогеоценоза в оп­тимальном состоянии при изменении условий среды.

Только практическая реализация этих требований позволяет достичь цели оптимизации.

Дата добавления: 2017-02-01