Пути повышения устойчивости отечественного сельского хозяйства к неблагоприятным условиям внешней среды. Урок по экологии на тему "агроценозы" Пути повышения продуктивности агроэкосистем кратко

Одна из основных тенденций развития человеческого общества - непрерывное повышение уровня производства, в конечном счете - производительности труда. Это позволяло человеку в течение всей его истории постепенно увеличивать «емкость среды обитания». Однако если в этом проявляется вся мощь человеческого разума, то в заполнении увеличивающейся емкости среды Homo sapiens ведет себя как любой другой биологический вид. Эту емкость вид заполняет до уровня, на котором регуляторами снова оказываются биологические факторы. Так, по оценкам ООН на 1985 год, смерть от голода угрожала почти 500 млн. человек, или примерно 10% населения мира; в 1995 году периодически или постоянно от голода страдали около 25% людей. Голод является основным эволюционным фактором человечества.

Большой вклад в понимание опасности голода внесла работа международной неправительственной организации, так называемого «Римского клуба», созданного в 60-е годы XX века по инициативе Аурелио Печчеи. В Римском клубе был разработан ряд последовательно уточнявшихся моделей, исследование которых позволило рассмотреть некоторые сценарии возможного развития будущего Земли и судьбы человечества на ней. Результаты этих работ встревожили весь мир. Стало ясно, что путь развития цивилизации, ориентированный на постоянное увеличение производства и потребления, ведет в тупик, поскольку не согласуется с ограниченностью ресурсов на планете и возможностями биосферы перерабатывать и обезвреживать отходы промышленности. Эта угроза биосфере Земли вследствие нарушения устойчивости экосистем получила название экологического кризиса. С тех пор и в научной литературе, и в широкой печати, в средствах массовой информации постоянно обсуждаются различные проблемы, связанные с угрозой всепланетного, глобального экологического кризиса.

Хотя после выхода работ Римского клуба многие оптимисты выступали с «опровержениями» и «разоблачениями», не говоря уж о научной критике предсказаний первых глобальных моделей (и в самом деле не вполне совершенных, как и любая модель сложной системы), уже через 20 лет можно было констатировать, что реальный уровень численности населения Земли, отставания производства продовольствия от роста потребности в нем, уровень загрязнения природной среды, рост заболеваемости и многие другие показатели оказались близки к тому, что прогнозировалось этими моделями. А поскольку именно экология оказалась наукой, имеющей методологию и опыт анализа сложных природных систем, включая влияние антропогенных факторов, прогнозировавшийся глобальными моделями кризис стали называть «экологическим».

Хотя площадь суши вдвое меньше, чем площадь, занимаемая океанами, годовая первичная продукция углерода ее экосистемами более чем вдвое превышает таковую Мирового океана (52,8 млрд. тонн и 24,8 млрд. тонн соответственно). По относительной продуктивности наземные экосистемы в 7 раз превышают продуктивность экосистем океана. Из этого, в частности, следует, что надежды на то, что полное освоение биологических ресурсов океана позволит человечеству решить продовольственную проблему, не очень обоснованы. По-видимому, возможности в этой области невелики - уже сейчас уровень эксплуатации многих популяций рыб, китообразных, ластоногих близок к критическому, для многих промысловых беспозвоночных - моллюсков, ракообразных и других, в связи со значительным падением их численности в природных популяциях, стало экономически выгодным разведение их на специализированных морских фермах, развитие марикультуры. Примерно таково же и положение со съедобными водорослями, такими как ламинария (морская капуста) и фукус, а также водорослями, используемыми в промышленности для получения агар-агара и многих других ценнейших веществ (Розанов, 2001).

Развивающиеся страны и страны с переходной экономикой стремятся в первую очередь к продовольственной независимости. Они хотят производить пищу сами, а не зависеть от других стран, ибо продовольствие - это, пожалуй, самое грозное до сих пор политическое оружие и оружие давления в современном мире (пример - Россия, которая ввозит до 40 процентов продовольствия). Чтобы удвоить производство продовольствия и снять зависимость, необходимы новые технологии, знания о генах, определяющих урожайность и другие важные потребительские свойства основных сельскохозяйственных культур. Предстоит также серьезно потрудиться над адаптацией этих культур к конкретным экологическим условиям этих стран. Иными словами, приходится надеяться на трансгенные, или генно-модифицированные организмы (ГМО), выращивание которых значительно дешевле, меньше загрязняет окружающую среду и не требует привлечения новых территорий.

Мир как был несовершенен, так и остался. Первая Всемирная продовольственная конференция состоялась более 30 лет назад, в 1974 г. На ней было подсчитано, что в мире существовало 840 млн жертв хронического недоедания. Вопреки сопротивлению многих, она впервые провозгласила «неотъемлемое право человека на свободу от голода».

Итоги реализации этого права были подведены на Всемирном продовольственном форуме в Риме 22 года спустя. Он зафиксировал крах надежд мирового сообщества на обуздание голода, так как положение на фронте борьбы с этим социальным злом осталось без перемен. В связи с этим римская встреча наметила более скромные цели - снизить количество голодающих к 2015 г хотя бы до 400 млн человек.

С тех пор эта проблема еще больше обострилась. Как отмечалось в докладе генсека ООН Кофи А.Анана «Предотвращение войн и бедствий», сегодня прожиточный уровень свыше 1,5 млрд чел. - менее доллара в день, 830 млн страдают от голода. За период 1960-2000 гг. производство всех видов сельскохозяйственной продукции увеличилось с 3,8 млрд. до 7,4 млрд. т. Однако количество продовольствия, произведенного в среднем на 1 человека, осталось неизменным (1,23 т/чел). В настоящее время в мире недоедает почти половина населения, а четвертая часть голодает. В странах Западной Европы, Северной Америки и в Японии, где наибольшее распространение получила преимущественно химико-техногенная интенсификация сельского хозяйства и проживает менее 20% населения земного шара, в пересчете на каждого человека расходуется в 50 раз больше ресурсов по сравнению с развивающимися странами и выбрасывается в окружающую среду около 80% всех вредных промышленных отходов (доклад комиссии ВОЗ), что ставит на грань экологической катастрофы все человечество.

Сельское хозяйство - уникальный вид человеческой деятельности, который можно одновременно рассматривать как искусство и науку. И всегда главной целью этой деятельности оставался рост производства продукции, которое ныне достигло 5 млрд т в год. Чтобы накормить растущее население Земли, к 2025 г. этот показатель предстоит увеличить по меньшей мере на 50%. Но такого результата производители сельскохозяйственной продукции смогут достичь только в том случае, если в любой точке мира получат доступ к самым передовым методам выращивания самых высокоурожайных сортов культурных растений. Для этого им необходимо также овладеть всеми последними достижениями сельскохозяйственной биотехнологии, в частности, получения и выращивания генетически модифицированных организмов.

От каннибализма до ГМО

Для того чтобы прокормить человечество, требуется интенсификация сельского хозяйства. Однако такая интенсификация сказывается на окружающей среде и вызывает определенные социальные проблемы. Впрочем, судить о вреде или пользе современных технологий (в том числе и растениеводства) можно лишь с учетом стремительного роста населения Земли. Известно, что население Азии за 40 лет увеличилось более чем вдвое (с 1,6 до 3,5 млрд человек). Каково было бы дополнительным 2 млрд человек, если бы общество интенсивно не использовало достижения «зеленой революции»? Хотя механизация сельского хозяйства привела к уменьшению числа фермерских хозяйств и в этом смысле способствовала росту безработицы, польза от «зеленой революции», связанная с многократным ростом производства продуктов питания и устойчивым снижением цен на хлеб почти во всех странах мира, гораздо более значима для человечества.

В настоящее время наблюдается замедление роста урожайности, сокращения пашни с 0,24 га в 1950 г. до 0,12 га на человека, отчетливо начинает ощущаться дефицит и загрязнение водных ресурсов, изменения климата. В этих условиях поиск новых приемов интенсификации сельского хозяйства, в частности, широкое внедрение в практику генетически модифицированных организмов - пока единственная альтернатива традиционному ведению сельского хозяйства.

Генетически модифицированные организмы (ГМО) - это организмы, генетический аппарат которых изменен для улучшения их свойств. Иначе, генетическая инженерия - это создание новых форм организмов за счет «пересадки» генов из одной биологической системы в другую. В растениеводстве получают трансгенные растения, а в животноводстве - так называемых «гентавров». В животноводстве пока что успехи более чем скромные. Что касается растениеводства, то здесь успехи, можно сказать, огромные. Уже культивируются сотни сортов трансгенных растений, имеющих не свойственные им особенности за счет функционирования в них чужеродных генов. Это различные сорта картофеля, устойчивого к колорадскому жуку, кукурузы - устойчивой к отдельным гербицидам, клубники - более продуктивной, и многое другое.

Противники ГМО называют их «пищей Франкенштейна», «новым Чернобылем замедленного действия», забывая, что «пищу Франкенштейна» они едят каждый день, в виде хлеба, который есть продукт природной генной инженерии. А сторонники скромно напоминают, что уже через четверть века без ГМО просто невозможно будет обеспечить непрерывно растущее человечество пищей и лекарствами. Тем более, что лекарства, витамины, антибиотики - они все в большей степени, за последние более чем 60 лет, являются продуктами биотехнологий, результатами генно-инженерных разработок. Значит, их тоже нужно запрещать? Чем лекарства в этом отношении отличаются от растений, непонятно. И те, и другие служат для продления человеческой жизни, и, главное, не только количества прожитых лет, но и их качества. При этом очевидно, что генетически измененная сельскохозяйственная продукция, прежде чем попасть на поля, проходит массу жесточайших, тщательнейших испытаний.

Можно ожидать, что ГМО будут играть особую роль в новой «зеленой революции». Поток информации о ГМО позволяет предполагать, что ГМО способны помочь решению множества проблем, от обеспечения продуктами питания растущего населения Земли до сохранения биологического разнообразия на планете и уменьшения давления пестицидов на окружающую среду. Один из аргументов за использование ГМО сводится к тому, что именно «традиционное» сельскохозяйственное производство служит теперь основным источником загрязнения окружающей среды.

Решение этой проблемы может быть получено путем активного использования достижений биотехнологии, особенно в культивировании генетически модифицированных сортов зерновых, не требующих значительного применения пестицидов. Фермеры, выращивающие ГМО, используют меньше пестицидов, чем «традиционные» земледельцы. Как известно, за год на планете прибавляется около 85 млн человек, а прироста производства продовольствия хватает только на половину.

Переход к трансгенным растениям (ГМО) - это смена модели «один вредитель - один химпрепарат» парадигмой «один вредитель - один ген».

Вредители быстро адаптируются к новым условиям и приобретают устойчивость к новым поколениям инсектицидов. Например, колорадский жук приобретает достаточную устойчивость за 2 поколения.

Хороший пример влияния современных технологий на жизнь человека - создание «золотого» риса. На выведение «золотого» риса было потрачено 10 лет и 100 млн долларов. Теперь ученые из Международного исследовательского института риса расположенного в Филадельфии довольны, и с учетом того, что все это время 900 млн людей, живущих за чертой бедности (в основном в Азии, где основным продуктом питания как раз и является рис) будут продолжать страдать от голода и многочисленных болезней, сотрудники института готовы бесплатно передать новый рис любому государству, которое пожелает заняться его разведением. Кроме того, с одним модификатором, так называемым «железным» рисом, который, благодаря повышенному содержанию железа, способен помочь двум миллиардам людей, страдающих от анемии.

Производство продуктов питания на душу населения в 1998 г. превысило показатели 1961 г. на четверть и оказалось на 40% дешевле. Однако проблемы производства продовольствия и борьбы с голодом нельзя считать решенными.

Проблема голода и генные технологии - есть ли альтернатива для человечества?

«Зеленая революция»

Предшественницей биотехнологической революции, основанной на генно-хромосомных манипуляциях у растений, была зеленая революция. Она завершилась 30 лет назад и впервые дала впечатляющие результаты: почти вдвое повысилась продуктивность злаковых и бобовых растений.

Выражение «зеленая революция» употребил впервые в 1968 г. директор Агентства США по международному развитию В. Гауд, пытаясь охарактеризовать прорыв, достигнутый в производстве продовольствия на планете за счет широкого распространения новых высокопродуктивных и низкорослых сортов пшеницы и риса в странах Азии, страдавших от нехватки продовольствия. Многие журналисты тогда стремились описать «зеленую революцию» как массовый перенос передовых технологий, разработанных в наиболее развитых и получавших стабильно высокие урожаи агросистемах, на поля крестьян в странах «третьего мира». Она ознаменовала собой начало новой эры развития сельского хозяйства на планете, эры, в которую сельскохозяйственная наука смогла предложить ряд усовершенствованных технологий в соответствии со специфическими условиями, характерными для фермерских хозяйств в развивающихся странах. Это потребовало внесения больших доз минеральных удобрений и мелиорантов, использования полного набора пестицидов и средств механизации, в результате произошел экспоненциальный рост затрат исчерпаемых ресурсов на каждую дополнительную единицу урожая, в том числе пищевую калорию.

Это было достигнуто благодаря переносу в создаваемые сорта целевых генов, чтобы увеличить прочность стебля путем его укорочения, добиться нейтральности к световому периоду для расширения ареала возделывания и эффективной утилизации минеральных веществ, особенно азотных удобрений. Перенос избранных генов, хотя и в пределах видов, с использованием традиционных методов гибридизации, можно рассматривать как прообраз трансгеноза.

Идеолог «зеленой революции» Норман Борлауг, получивший за ее результаты в 1970 г. Нобелевскую премию, предупреждал, что повышение урожайности традиционными методами может обеспечить продовольствием 6-7 млрд. человек. Сохранение демографического роста требует новых технологий в создании высокопродуктивных сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов. В обращении к форуму по генной инженерии, проходившем в марте 2000 г. в Бангкоке (Таиланд), Борлауг заявил, что «либо уже разработаны, либо мы находимся на завершающихстадиях разработки технологий, которые позволят прокормить население численностью более 10 млрд. человек».

Работа, начатая Н. Борлаугом и его коллегами в Мексике в 1944 г.,продемонстрировала исклю чительно высокую эффективность целенаправленной селекции по созданию высокоурожайных сортов сельскохозяйственных растений. Уже к концу 60-х годов широкое распространение новых сортов пшеницы и риса позволило многим странам мира (Мексике, Индии, Пакистану, Турции, Бангладеш, Филиппинам и др.) в 2-3 и более раз увеличить урожайность этих важнейших культур. Однако вскоре обнаружились и негативные стороны «зеленой революции», вызванные тем, что она была в основном технологической, а не биологической. Замена генетически разнообразных местных сортов новыми высокоурожайными сортами и гибридами с высокой степенью ядерной и цитоплазматической однородности значительно усилила биологическую уязвимость агроценозов, что было неизбежным результатом обеднения видового состава и генетического разнообразия агроэкосистем. Массовому распространению вредных видов, как правило, способствовали и высокие дозы азотных удобрений, орошение, загущение посевов, переход к монокультуре, минимальным и нулевым системам обработки почвы и тд.

Сопоставление «зеленой революции» с происходящей ныне биотехнологической проведено для того, чтобы показать ту социально значимую компоненту, которая лежит в основе всех генно-хромосомных манипуляций. Речь идет о том, как обеспечить население Земли продовольствием, создать более эффективную медицину, оптимизировать экологические условия.

Современные сорта позволяют повысить среднюю урожайность за счет более эффективных способов выращивания растений и ухода за ними, за счет их большей устойчивости к насекомым-вредителям и основным болезням. Однако они лишь тогда позволяют получить заметно больший урожай, когда им обеспечен надлежащий уход, выполнение агротехнических приемов в соответствии с календарем и стадией развития растений (внесение удобрений, полив, контроль влажности почвы и борьба с насекомыми-вредителями). Все эти процедуры остаются абсолютно необходимыми и для полученных в последние годы трансгенных сортов.

Более того, радикальные изменения в уходе за растениями, повышение культуры растениеводства становятся просто необходимыми, если фермеры приступают к возделыванию современных высокоурожайных сортов. Скажем, внесение удобрений и регулярный полив, столь необходимые для получения высоких урожаев, одновременно создают благоприятные условия для развития сорняков, насекомых-вредителей и ряда распространенных заболеваний растений. При внедрении новых сортов необходимы дополнительные меры по борьбе с сорняками, вредителями и болезнями, усиливается зависимость продуктивности агроэкосистем от техногенных факторов, ускоряются процессы и возрастают масштабы загрязнения и разрушения окружающей среды.

Несмотря на значительные успехи «зеленой революции», битва за продовольственную безопасность для сотен миллионов людей в наиболее бедных странах далека от завершения.

Исчерпанность возможностей зеленой революции

Стремительный рост населения «третьего мира» в целом, еще более разительные перемены демографических распределений в отдельных регионах, неэффективные программы борьбы с голодом и бедностью во многих странах «съели» большую часть достижений на ниве производства продовольствия. Скажем, в странах Юго-Восточной Азии производство продуктов питания все еще явно недостаточно, чтобы победить голод и бедность, в то время как Китай совершил колоссальный скачок. Успехи Китая в борьбе с голодом и бедностью (в частности, по сравнению с Индией) относят к тому, что руководство Китая выделяет огромные средства на образование, здравоохранение и на науку. При более здоровом и лучше образованном сельском населении китайская экономика на протяжении последних 20 лет оказалась в состоянии развиваться вдвое быстрее индийской. Сегодня средний доход на душу населения в Китае почти вдвое выше, чем в Индии.

В общем, мировому сообществу и без генетически модифицированных организмов удалось добиться сдвигов в борьбе с голодом. С 1950 по 1990 годы производство зерновых, а также говядины и баранины выросло почти в три раза (соответственно с 631 до 1780 млн т и с 24 до 62 млн т), производство рыбопродуктов - почти в 4,5 раза (с 19 до 85 млн т). Несмотря на более чем двукратный рост обитателей Земли за тот же период, это позволило повысить с 1961 по 1994 год мировое производство продовольствия на душу населения на 20% и несколько поднять уровень питания в развивающихся странах.

Тем не менее, «зеленая революция» не внесла особых изменений в количественные и качественные параметры питания в бедных странах. Душевое потребление зерновых в прямом и косвенном виде колеблется в современном мире от 200 до 900 кг в год. В отличие от населения развитых стран, которое потребляет урожай зерновых главным образом в виде мяса, молока и яиц, народы третьего мира довольствуются скудной диетой. В 1995 г. среднестатистический американец съедал 45 кг говядины, 31 кг свинины, 46 кг домашней птицы и 288 л молока, а в годовой рацион среднего жителя Индии входил лишь 1 кг говядины (следует учесть, что индуисты ее не едят), 0,4 кг свинины, 1 кг домашней птицы и 34 л молока.

В настоящее время численность популяции Homo sapiens в 6 млрд человек является наибольшей во всех высокопродуктивных биотопах Земли.

Человек использует около 7% из 180 млрд т продуктов фотосинтеза - органического вещества биосферы. Если для удвоения численности с 1 до 2 млрд человек потребовалось 80 лет (за период с 1850 по 1930 год), то в настоящее время - 40 лет. На 20% населения «процветающих» стран приходится 77% загрязнителей, выбрасываемых в биосферу.

Случилось так, что рациональные решения выносились экспертами, убежденными, что они работают во имя разума и прогресса, и не принимавшими в расчет протесты местного населения, считая их необоснованными суевериями. Такой подход часто приводит к пагубным результатам, которые уравновешивают и даже превосходят по своим последствиям их благотворные результаты. Так, «зеленая революция», осуществленная в целях стимулирования развития стран третьего мира, в значительной степени приумножила их продовольственные ресурсы и во многом позволила избежать неурожаев. Тем не менее, теперь понятно, что стартовая идея, которая состояла в том, чтобы отбирать и размножать на очень обширных площадях единственный селекционный сорт (количественно самый продуктивный) оказалась опасной по своим последствиям. Отсутствие генетического разнообразия давало возможность патогенному фактору, сопротивление которому не мог оказать этот сорт, уничтожать весь сезонный урожай. Стала очевидной необходимость восстановления определенного генетического разнообразия для того, чтобы оптимизировать, а не пытаться все более и более максимизировать урожайность.

Интенсивная технология приводит к деградации почв; ирригация, которая не учитывает особенности почвы, вызывает их эрозию; накопление пестицидов разрушает баланс и системы регуляций между видами - уничтожая полезные виды наряду с вредными, иногда стимулируя безудержное размножение вредного вида, который получил устойчивость к пестицидам; токсичные вещества, содержащиеся в пестицидах, переходят в продукты питания и ухудшают здоровье потребителей и т.д.

Дефицит плодородных почв

В последние годы обострилась проблема дефицита плодородных почв. Если сравнить мировую продукцию растениеводства в 1950 и 1998 г., то при урожайности 1950 г. для обеспечения такого роста пришлось бы засеять не 600 млн га, как ныне, а втрое больше. Между тем дополнительные 1,2 млрд га уже, по сути, взять негде, особенно в странах Азии, где плотность населения чрезвычайно высока. Кроме того, земли, вовлеченные в сельскохозяйственный оборот, с каждым годом становятся все более истощенными и экологически уязвимыми.

Из стран-экспортеров лишь США и Россия могут расширить посевы зерновых. Ни Австралия, ни Аргентина, ни Канада, ни страны ЕС резервов не имеют - там все распахано. В США, как и в России, также есть угодья, выведенные из оборота, так что, задействовав их, американцы могут получить еще 100 млн т в год. Это внушительный резерв экспорта, ибо свои потребности США с лихвой удовлетворяют на нынешних площадях. Но что США поставляют на мировой рынок? В основном кукурузу и сою - пшеницу они почти не экспортируют. Россия же, при использовании современных технологий, потенциально может экспортировать больше 100 млн т.

Влияние эрозии почв, сведения лесов и лугов на биоразнообразие все ощутимее; усиливается зависимость продуктивности агроэкосистем от техногенных факторов. С неудачами стран «третьего мирав и международных организаций, содействующих их развитию, в попытках добиться адекватной отдачи от вложений в сельское хозяйство смириться нелегко, поскольку на протяжении всей истории ни одной нации не удавалось повысить благосостояние и добиться развития экономики без предварительного резкого увеличения производства продуктов питания, главным источником которых всегда оставалось сельское хозяйство. Поэтому, как считают многие специалисты, в XXI в. предстоит вторая «зеленая революция». Без этого не удастся обеспечить человеческое существование всем, кто приходит в этот мир.

Очевидно, что потребуются немалые усилия, как традиционной селекции, так и современной сельскохозяйственной ДНК-технологии, для того чтобы добиться генетического совершенствования продовольственных растений в темпе, который позволил бы к 2025 г. удовлетворить потребности 8,3 млрд человек. Для дальнейшего роста производства сельскохозяйственной продукции понадобится много удобрений, особенно в странах Экваториальной Африки, где до сих пор удобрения вносят не более 10 кг на гектар (в десятки раз меньше, чем в развитых странах и даже в развивающихся странах Азии).

По оценкам специалистов, изучающих азотные циклы в природе, не менее 40% из 6 млрд человек, населяющих ныне планету, живы лишь благодаря открытию синтеза аммиака. Внести такое количество азота в почву с помощью органических удобрений было бы совершенно немыслимо, даже если бы все мы только этим и занимались.

«Зеленая революция» создала предпосылки для решения продовольственной проблемы, но не превратила обещание победить голод к XXI веку в действительность. Засуха в США и Канаде в 1989 г. сожгла почти треть урожая и напомнила миру о неустойчивости земледелия в условиях глобального потепления. В 90-е годы XX века темпы производства зерна замедлились, а в ряде регионов - снизились по сравнению с 80-ми.

Если принять индекс мирового производства продовольствия в 1979-1981 гг. за 100, то динамика его движения в 1993-1995 гг. приобрела отрицательное значение и составила в Африке - 95,9, в Северной и Центральной Америке - 95,4, в Европе - 99,4. Это поставило под угрозу достижения «зеленой революции» и потребовало создание принципиально новых методов для выведения новых сортов.

Положение в сельском хозяйстве осложнилось в связи со снижением плодородия и сокращением пахотных земель. По данным исследования, проведенного в 1991 г., потери верхнего слоя земли вследствие ее деградации в различных регионах мира в 16-300 раз превышали способность почвы к естественному восстановлению. По оценкам другого исследования, деградация земли с 1945 по 1990 год привела к снижению производства продовольствия в мире на 17%. Попытки компенсировать эти потери за счет ирригации и химизации дали определенный эффект, но разрушающе воздействовали на окружающую среду.

В сельском хозяйстве происходит ежегодный вынос с урожаем значительных количеств биогенных элементов, почва постепенно обедняется ими, истощается. Внесение минеральных удобрений компенсирует эти потери и позволяет получать относительно устойчивые высокие урожаи. Вместе с тем, не будучи связаны в гумусе, минеральные соли легко вымываются почвенными водами, постепенно стекают в водоемы и реки, уходят в подземные водоносные горизонты. В самой почве избыток минеральных солей изменяет состав почвенных животных и микроорганизмов, создающих гумус, его становится все меньше, и почва, теряя естественное плодородие, становится чем-то вроде мертвого пористого материала для пропитки минеральными солями. А промышленные удобрения всегда содержат примеси тяжелых металлов, которые склонны накапливаться в почве.

Процесс разрушения почвы значительно ускоряется применением ядохимикатов, убивающих вместе с вредителями почвенных насекомых, червей, клещей, без которых образование гумуса сильно тормозится.

Постепенно продукция с таких полей становится все более загрязненной нитратами и нитритами от избытка удобрений, пестицидами и тяжелыми металлами. Такая интенсификация земледелия дает, конечно, кратковременные положительные результаты, но все более обостряет проблему потери почвенного плодородия и сокращения земельных ресурсов.

Дальнейшее расширение посевных площадей приведет к катастрофическому ускорению исчезновения видов. Биологические методы поддержания плодородия почв - органические удобрения, смена и оптимальное сочетание культур, переход от химической защиты растений к биологической, строго соответствующие местным особенностям почв и климата способы обработки почв (например, безотвальная пахота) - необходимые условия сохранения и повышения плодородия почв и стабилизации производства продовольствия достаточно высокого качества и безопасного для здоровья людей.

Поиски выхода с использованием генетически модифицированных организмов

Широко известны медицинские проблемы, связанные с действием возбудителей болезней растений, в частности, грибов, на организм человека. Так, продукты жизнедеятельности грибка аспергилла - афлатоксины - являются опасными канцерогенами. Сегодня этим неистребимым грибком заражены посевы зерновых по всему миру - 20-25% площадей в зависимости от культуры и региона. И эти афлатоксины мы, не ведая об этом, потребляем, например, с хлебом. ПМО-сорта с устойчивостью к грибковым заболеваниям не несут никаких токсических нагрузок.

Учитывая возрастающий интерес фермеров и других производителей к биотехнологической продукции, увеличение посевных площадей под ГМО-культурами, в рамках государственных инициатив предусмотрено углубление научных исследований по оценке риска биотехнологической продукции. Ученые, как правило, высказываются за принцип «осторожного отношения». Восприятие риска, оценка риска несомненно зависят от уровня культуры нации. Например, даже «зеленые», активно протестуя против использования ГМ растений в сельском хозяйстве, как правило, даже не упоминают об использовании ГМО в медицине и фармакологии. Те же «Друзья Земли» признают безопасность устойчивых к гербицидам растений.

Никому не приходит в голову протестовать против генно-инженерного (человеческого) инсулина, которому диабетики в своей массе отдают предпочтение перед отечественным «свиным».

Во многих странах мира уже широко применяются в растениеводстве так называемые трансгенные (точнее другой термин - генетически модифицированные) растения - соя, кукуруза, хлопок, рапс, картофель и многие другие, устойчивые к определенным пестицидам или насекомым. В 1995 году в США зарегистрирован модифицированный сорт картофеля «NewLeaf», устойчивый к колорадскому жуку (компания «Монсанто»). Уже в последующие два года модифицированный сорт картофеля зарегистрировали у себя Канада, Япония, Мексика. Многие страны Европы, Южной Америки, Австралия проводят сегодня испытания модифицированных сортов растений.

Позитивные стороны модификации растений очевидны. Это - упрощение технологий выращивания сельскохозяйственных культур, существенное снижение энергозатрат. А, главное - уменьшение загрязнения окружающей среды пестицидами. Кроме того, ГМ растения дают значительное повышение урожайности за счет снижения вредных воздействий насекомых и микроорганизмов, снижение себестоимости, а отсюда и цен на продукты питания.

Надежды, которые возлагаются на генетически модифицированные (ГМ) растения, можно подразделить на два основных направления:

1. Усовершенствование качественных характеристик продукции растениеводства.

2. Увеличение продуктивности и стабильности растениеводства путем повышения резистентности растений к неблагоприятным факторам.

Создание генетически модифицированных растений чаще всего выполняется для решения следующих конкретных задач.

1) В целях увеличения урожайности путем повышения:

а) резистентности к патогенам;

б) резистентности к гербицидам;

в) устойчивости к температурам, различному качеству почв;

г) улучшения характеристик продуктивности (вкусовых качеств, облегчение усвояемости).

2) В фармакологических целях:

а) получение продуцентов терапевтических агентов;

б) продуцентов антигенов, обеспечения пищевой «пассивной» иммунизации.

Основные задачи ДНК-технологии в создании ГМ растений в современны" условиях развития сельского хозяйства и общества довольно многообразны и заключаются в следующем:

1. Получение гибридов (совместимость, мужская стерильность).

2. Рост и развитие растений (изменение габитуса растений - например, высоты, формы листьев и корневой системы и др.; изменение в цветении - например, строении и окраске цветков, времени зацветания).

3. Питание растений (фиксация атмосферного азота небобовыми растениями; улучшение поглощения элементов минерального питания; повышение эффективности фотосинтеза).

4. Качество продукции (изменение состава и/или количества сахаров и крахмала; изменение состава и/или количества жиров; изменение вкуса и запаха пищевых продуктов; получение новых видов лекарственного сырья; изменение свойств волокна для текстильного сырья; изменение качества и сроков созревания или хранения плодов).

5. Устойчивость к абиотическим факторам стресса (устойчивость к засухе и засолению, жароустойчивость; устойчивость к затоплению; адаптация к холоду; устойчивость к гербицидам; устойчивость к кислотности почв и алюминию; устойчивость к тяжелым металлам).

6. Устойчивость к биотическим факторам стресса (устойчивость к вредителям; устойчивость к бактериальным, вирусным и грибным болезням).

На практике среди признаков, контролируемых перенесенными генами, на первом месте стоит устойчивость к гербицидам. Доля устойчивых к вирусным, бактериальным или грибным болезням среди промышленно выращиваемых трансгенных растений - менее 1%.

Среди генов, определяющих устойчивость к гербицидам, уже клонированы гены устойчивости к таким гербицидам как глифосат (Раундап), фосфимотрицин (Биалафос), глифосимат аммония (Баста), сульфонилмочевинным и имидозолиновым препаратам. С использованием этих генов уже получены трансгенные соя, кукуруза, хлопчатник и тд. В России также проходят испытания трансгенные культуры, устойчивые к гербицидам. В Центре «Биоинженерия» создан сорт картофеля, устойчивый к Басте, проходящий в настоящее время полевые испытания.

Необходимость создания ГМО в современном мире связана с тем, что многие сорта характеризуются недостаточной приспособленностью к местным особенностям почвенно-климатических и погодных условий, технологиям возделывания (сортовой агротехнике) и требованиям рынка, нарушение принципов агроэкологического макро-, мезо- и микрорайонирования сельскохозяйственной территории. Односторонняя ориентация на «техногенную» интенсивность сортов и гибридов, способных обеспечить рост урожайности лишь при всевозрастающих затратах исчерпаемых ресурсов (минеральных удобрений, мелиорантов, пестицидов, орошений и пр.), неизбежно приводит к снижению коэффициентов ресурсной и энергетической эффективности, непропорциональному росту затрат невосполнимых ресурсов, загрязнению и разрушению природной среды.

Существенным направлением в получении ГМ растений являются попытки создать биотопливо. Проблема создания биотоплива возникла достаточно давно. Об этом мечтал еще Генри Форд. Будущий бензин можно будет извлекать из генетически модифицированных сои или кукурузы. Т.е. будут растения-фабрики по производству заданных веществ (например, упомянутого растительного масла, которое в недалеком будущем с успехом заменит нефть в качестве топлива). В результате резко сократятся посевные площади и воздействие добываемого топлива на окружающую среду. Переход к топливным плантациям должен начаться с биодизельных топлив - их молекулярная структура настолько близка к структуре некоторых растительных масел, что на первых порах можно будет обойтись и без генной инженерии.

Необходимо подчеркнуть, что с помощью генетической инженерии новые сорта не создают, а только улучшают их, делают более адаптированными к конкретным условиям разведения и задачам. То есть исходный сорт должен быть уже адаптирован к определенным условиям внешней среды, а также технологиям возделывания. Поэтому в комплексных селекционно-агротехнических программах должны быть изначально определены цели и этапы использования классических и биоинженерных методов управления наследственной изменчивостью при реализации той или иной морфофизиологической модели сорта (гибрида). Обычно районированные сорта, используемые для генно-инженерной работы, характеризуются идеальной агроэкологической «подогнанностью» его генома и цитоплазмы (плазмона) к конкретным условиям.

В принципе трансгенные растения должны заметно увеличить разнообразие сельскохозяйственных культур. Например, до сих пор селекция кукурузы в США основана на небольшом числе культивируемых сортов, и в результате применяемый генофонд довольно беден. Семена сортов, находящихся в семенных банках, практически не используются; для скрещивания применяют несколько высокоурожайных сортов. А если у нас есть гены, ответственные за необходимые свойства, то, вводя их в эти сорта, мы увеличим биоразнообразие используемых сортов.

Гпавная проблема природной генетической инженерии - ее медлительность

Генетической инженерией занимается и сама природа. За последние тысячелетия (с помощью искусственного отбора) она добилась немалого. Так, в частности, полагают, что вследствие генных мутаций и природной генной инженерии природа поставила на стол человеку массу новых продуктов, начиная от мягкой пшеницы (слияние трех геномов) и кончая кукурузой. Но как нормальному селекционеру спрессовать миллионы лет того, что делала природа, в десятилетия и даже годы? Как максимально сократить сроки? Способна ли справиться со всем этим генетика и селекция? Адаптивная система селекции растений, базирующаяся на мобилизации генофонда, управлении наследственностью, сортоиспытании и семеноводстве, обеспечивает повышение величины и качества урожая сельскохозяйственных культур на большей части земледельческой территории Земли. При этом именно селекционеры растений играют роль стратегов в улучшении сельскохозяйственных культур и обеспечении продовольственной безопасности, осваивая новые, в том числе и трансгенные, технологии. Поэтому ближайшая проблема в области селекции состоит в том, чтобы интегрировать и скооперировать усилия селекционеров и молекулярных биологов для решения общей задачи - повышения величины и качества урожая, ресурсо- и энергоэкономичности, экологической надежности, безопасности и рентабельности растениеводства.

Гибридизация, хотя до сих пор не вполне понятны ее молекулярные механизмы, играет важную роль в повышении эффективности сельского хозяйства. Так, при перекрестном опылении кукурузы образуются более сильные и урожайные гибриды. В компании «Plant Genetic System» в Генте такие гибриды получены не только для кукурузы, но и для рапса. Китай еще раз показал свои возможности, лежащие, по-видимому, в основе его тысячелетней устойчивости: независимо от политической системы в стране, он полностью обеспечил свою продовольственную безопасность.

Например, именно в Китае достигнуты большие успехи в селекции риса. Это прежде всего высокоурожайные гибриды на основе традиционных местных сортов, дающие 10-11 т/га вместо обычных 2,5-3. Фермеры довольны этими сортами, и сейчас их выращивают на огромных площадях в Китае, Вьетнаме и других странах Юго-Восточной Азии. Если бы все эти площади засевали одним сортом, то в скором времени он оказался бы очень восприимчивым к различным заболеваниям. Гибрид, полученный из различных ГМ сортов, стал важной вехой на пути к стабильно высоким урожаям риса, обеспечивающего продовольственную безопасность и благополучие половины населения Земли. В каждом районе, где выращивают свой сорт, не мешало бы использовать ГМ сорта и гибриды на их основе для получения широкого спектра высокоурожайных местных адаптированных сортов.

Анализ роста урожайности в XX веке показывает, что наряду с минеральными удобрениями, пестицидами и средствами механизации основную роль в этом процессе сыграло генетическое улучшение растений.

Так, вклад селекции в повышение урожайности важнейших сельскохозяйственных культур за последние 30 лет оценивают в 40-80%. Именно благодаря селекции на протяжении последних 50 лет, например в США, была обеспечена ежегодная прибавка урожая в размере 1-2% по основным полевым культурам. Имеются все основания считать, что в обозримом будущем роль биологической составляющей, и в первую очередь селекционного улучшения сортов и гибридов, в повышении величины и качества урожая будет непрерывно возрастать.

Однако для того, чтобы накормить мир, даже такие цифры сегодня малы. Селекционное конструирование нового сорта - трудный научный процесс. Это дело требует от селекционеров чудовищного упорства, десятков лет труда, а успех к ним чаще всего приходит только на склоне лет. Сколько селекционеров так и не дожили до времени, когда их усилия стали приносить плоды, а многие вообще остались без сортов. А проблема голода по-прежнему является главной для многих стран. Время не ждет, речь идет о миллионах живых людей, им требуется помочь.

Сложность путей создания сортов становится наглядной, если, например, учесть перечень требований к новому сорту пшеницы по классическому подсчету Николая Ивановича Вавилова. В число признаков, которым должен соответствовать новый сорт, входит сорок шесть пунктов.

Перечислим некоторые из них: форма зерна; высокий вес 1000 семян; крупный, при созревании не осыпающийся колос; не прорастающее на корню и в снопах зерно; прочная, неполегающая соломина; оптимальное соотношение массы зерна и соломины; иммунитет к вредителям, болезням; устойчивость к засухам; пригодность к механизированной уборке и т.д. и т.п.

И это по меркам прошедших десятилетий. Ныне же количество требований выросло еще больше. Чем больше признаков селекционер стремится объединить в одном сорте или гибриде, тем ниже темпы искусственного отбора, тем больше времени требуется для создания нового сорта.

Наличие отрицательных генетических и биоэнергетических по своей природе корреляций между признаками существенно снижает темпы создания новых сортов. Кроме этого, как считает Жученко (2001), повышение эффективности современного селекционного процесса предполагает контроль целого комплекса популяционно-генетических характеристик. К числу важнейших из них следует отнести: подбор пар для скрещивания с учетом их рекомбинационного потенциала, выбор направления скрещивания и условий получения гибридов F1 с учетом разной способности макро- и микроспор к переносу хромосомных аберраций, а также элиминации рекомбинантных гамет в процессе селективного избирательного оплодотворения; выбор фона для выращивания гибридов с учетом влияния факторов внешней среды на уровень и спектр ре комбинационной изменчивости на этапах предмейоза, мейоза и постмейоза; использование эффективных селективных сред для отбора рекомбинантных генотипов на клеточном уровне (In vitro), а также перемещающихся генетических элементов; переноса чужеродной ДНК путем трансгеноза; снижения селективной элиминации рекомбинантных гамет и зигот, и все же прежде всего требует особого международного внимания ряд экологических проблем, таких как засоление почв, вызванное плохо спроектированными и обслуживаемыми ирригационными системами, а также загрязнение почв и поверхностных водоемов, обусловленное в значительной мере избыточным использованием удобрений и химических средств защиты.

В то же время, геном растений имеет большой потенциал в отношении их совершенствования по разным признакам, в том числе и для роста урожайности. Это важный аспект, не принимаемый в расчет «зелеными». Они полагают, что продуктивность сельского хозяйства развивающихся стран и стран с переходной экономикой зависит от социальных и экономических условий, с чем трудно не согласиться, но не учитывают, что сегодня для повышения производительности этого уже недостаточно и нужны новые технологии, необходимые для реализации скрытого в сельскохозяйственных видах генетического потенциала. Лишь они позволят приблизиться к устойчивому сельскому хозяйству, устойчиво функционирующей промышленности и ответственно, к преодолению экологического кризиса.

Почти все наши традиционные продукты питания представляют собой результат естественных мутаций и генетической трансформации, которые служат движущими силами эволюции. Не будь этих основополагающих процессов, возможно, мы все еще оставались бы в донных осадках первобытного океана. К счастью, время от времени мать-природа брала на себя ответственность и совершала генетические модификации. Так, пшеница, которой принадлежит столь значительная роль в нашем современном рационе, приобрела свои нынешние качества в результате необычных (но вполне естественных) скрещиваний между различными видами трав. Сегодняшний пшеничный хлеб - результат гибридизации трех различных растительных геномов, каждый из которых содержит набор семи хромосом. В этом смысле пшеничный хлеб следовало бы отнести к трансгенным, или генетически модифицированным, продуктам. Еще один результат трансгенной гибридизации - современная кукуруза, появившаяся, скорее всего, благодаря скрещиванию видов Teosinte и Tripsacum.

Перспективы решения проблемы голода с использованием традиционных подходов селекции не внушают надежд. К 2015 г. около 2 млрд человек будут жить в бедности. Растениеводы давно пытались решить эту проблему, издавна занимаясь выведением новых, высокопродуктивных сортов, традиционными путями при помощи скрещивания и отбора, то есть путями естественными, главные недостатки которых - ненадежность и малая вероятность получения селекционером того, что он запланировал, и слишком большие временные затраты.

Недостатки традиционной селекции и современные пути их преодоления

Обычно для получения новых сортов и пород животных используют гибридизацию и методы радиационного и химического мутагенеза. Среди проблем, ограничивающих возможности традиционной селекции, можно выделить следующие: желательные гены передаются вместе с нежелательными; приобретение одного желательного гена сопровождается часто потерей другого; некоторые гены остаются связанными друг с другом, что значительно затрудняет отделение положительных свойств от вредных.

Методы радиационного и химического мутагенеза, применяемые в ежедневной практике селекционера, ведут к появлению огромного количества неизвестных генетических перестроек. Выведенное в результате таких воздействий растение в случае, если оно жизнеспособно и не имеет выраженных токсических свойств, может нести невыявленные мутации, поскольку мутантные сорта исследуются лишь с целью изучения характеристик, имеющих отношение к решению конкретной селекционной задачи.

Главные достоинства методов генетической инженерии заключаются в том, что они позволяют передавать один или несколько генов от одного организма другому без сложных скрещиваний, причем донор и реципиент не обязательно должны быть близкородственными. Это резко увеличивает разнообразие изменяемых свойств, ускоряет процесс получения организмов с заданными свойствами, а также, что очень важно, облегчает прослеживание генетических изменений и их последствий. А самое главное, измененный сорт или порода сразу адаптирован - вписан в конкретные условия окружающей среды.

Представить завтрашний день сельского хозяйства трудно, но с большой определенностью можно говорить о стратегических задачах, которые хотелось бы решить. Тут надо понимать, что цели природы и человека различны. Для людей, скажем, выгоднее получить пшеницу или ячмень с крупным зерном, с легкой обмолачиваемо с тью. Природе же важнее не размер, а количество зерен; а вот склонность к легкому обмолачиванию - этот признак может оказаться для растения даже вредным.

Такой разнобой во взглядах природы и человека, могущество которого все возрастает, не может не сказаться губительно на биосфере. Из огромного разнообразия растений, кормивших человека 10 тысяч лет назад, сегодня основу питания (85%) составляет всего пять видов растений. А из 5 тыс. окультуренных видов растений человек в настоящее время для удовлетворения 90% своих потребностей в продовольствии использует лишь 20, из которых 14 принадлежит всего лишь к двум семействам.

Чтобы понять, как далеко зашли эволюционные изменения под влиянием селекционной работы человека, достаточно взглянуть на кукурузные початки (их возраст - 5 тыс. лет), найденные при раскопках в пещере Теуакан (Мексика). Они примерно в 10 раз меньше, чем у современных сортов. И это реальный пример работы генетиков и селекционеров.

Г.Д. Карпеченко (1927) впервые синтезировал новую неизвестную в природе видовую форму Raphanobrassica (рафанобрассика), константный полиплоидный межродовой гибрид между редькой и капустой. Совершенно справедливо Н.Н. Воронцов (1999) называет синтез рафанобрассики первым случаем конструирования нового генома, того, что в конце 70-х стало называться генетической инженерией.

Через три года шведский генетик Арне Мюнтцинг впервые осуществил ресинтез дикорастущего в природе аллополиплоидного вида багульника.

Природная хромосомная инженерия создает гибридогенные полиплоидные комплексы видов, открытые и изученные американским ботаником Ледьярдом Стеббинсом. В этих комплексах геномы нескольких диплоидных исходных видов могут вступать между собой во всевозможные гибридные аллотетраплоидные комбинации. Объединяться могут сразу несколько геномов, так что предком одного вида может ни один, а несколько видов, как, например, у обычной мягкой пшеницы, у видов хлопчатника.

Гибридогенное видообразование встречается и у позвоночных и беспозвоночных животных. Но животные размножаются половым путем, который у межвидовых гибридов затруднен или даже невозможен. Поэтому межвидовые гибриды животных размножаются необычными способами, которые мы могли бы назвать репродуктивными технологиями. К ним относятся: партеногенез (спермии не нужны для развития яйцеклеток видов-гибридов); гиногенез (спермии нужны лишь для активации развития, но развитие происходит на основе женских гамет и наследование матроклинно); и собственно гибридогенез, когда гибридный вид образуется на основе гибридных оплодотворенных яйцеклеток, но один из родительских геномов избирательно устраняется.

Благодаря, в частности, селекционной работе, древнее природное разнообразие местных видов заменено ныне небольшим числом специально выведенных и почти насильно внедряемых сортов, выращиваемых на обширнейших пространствах. 96% урожая гороха в США получается всего-навсего от двух его разновидностей, а 71% урожая кукурузы - от шести ее сортов. Великолепные по продуктивности растения используют, но они, к сожалению, становятся все более подверженными различным заболеваниям, таким, к примеру, как картофельная гниль. Растения приходится усиленно «лечить» пестицидами и прочими опасными для окружающей среды и самого человека средствами. Одна из важнейших целей ДНК-технологии - не менять среду под растения, а наоборот - менять растение таким образом, чтобы оно было наиболее адаптивным к этой среде. Кроме того, необходим возврат растительного царства к многообразию, к неоглядному богатству видов. Очевидно, однако, что при этом главным остается обеспечение доступа к продовольствию всех социальных групп населения («здоровье нации»), поскольку на покупку продовольствия расходуется до 70% доходов населения

Селекционеры, наблюдая за работой биоинженеров, испытывают чувство зависти от простоты и ясности экспериментов. Хотя многие из них считают, что генетическая инженерия - это своего рода увлечение, мода, что она пройдет, и никакой особой пользы практика от нее не получат.

Медлительные, терпеливые, упорные, свято соблюдающие правила, издавна декретированные природой, деревенского, так сказать, склада селекционеры подозрительно относятся к поспешным, явно урбанистическим методам биоинженерии. Их раздражают рвение, спешка, рекламный шум, чрезмерные обещания, явное желание нарушить ритуалы, поскорее опрокинуть поставленные природой барьеры, обойти их, пролезть с «черного хода», зайти «вне очереди». Этот старый спор между сельской неторопливостью, основательностью и городской суетой и необязательностью, видимо, разрешится не скоро, потому что биоинженер, в конечном итоге, передает свои находки селекционерам, именно они должны судить, удался или нет очередной генный «фокус».

Каких бы чудес ни напридумывали молекулярные биологи, рассуждают селекционеры, нам решать, что у них получилось. Потому-то скоростные методы переделки сельского хозяйства - это миф. Для получения у данного растения нужных признаков требуется от пяти до пятнадцати лет. А потом еще, по крайней мере, от трех до восьми лет работы традиционными методами, чтобы закрепить эти признаки у растения, а потом его районирование и тд. Но следует признать, что биоинженерия в отличие от традиционных методов селекции обладает наибольшей возможностью технологизировать достижения фундаментальных знаний, и, в частности, молекулярной биологии. Кроме того, методы биотехнологии являются качественно новым инструментом для непосредственного изучения структурно-функциональной организации генетического материала. А это, в свою очередь, позволяет предположить, что генетическая инженерия растений окажет наибольшее влияние при селекции на такие адаптивно и хозяйственно ценные признаки, как интенсивность чистого фотосинтеза, индекс урожая и др. Наиболее перспективные направления в области защиты растений включают получение трансгенных сортов, устойчивых к гербицидам и вредным видам, биопестицидов, новых форм микроорганизмов и др. Очевидно также, что сама генетическая инженерия, став экспериментальным полигоном эволюции, будет непрерывно совершенствоваться и усложняться, расширяя возможности человека в целенаправленном преобразовании организмов, и вполне вероятно, что дальнейшее развитие методов молекулярной биологии, в том числе трансгеноза, позволит поднять современную селекцию растений на качественно новый уровень.

Хотя для генетической инженерии существует масса трудностей, например, в том, что селекция новых сортов затрагивает свойства растения, контролируемые не одним, а сразу многими генами. Например, ученые хотят сконструировать растения, способные сами себя «удобрять».

Настойчиво пропагандируется мысль передать зерновым культурам - основной пище человечества - группы генов nrf из бактерий, умеющих улавливать атмосферный азот, и тем самым избавиться от необходимости вносить в почву азотные удобрения. И это будет. Но когда - пока неизвестно, потому что переносить необходимо целый комплекс по крайней мере из 17 генов. И если будет все удачно, заставить работать все эти гены (например, в геноме пшеницы), то, по оценкам специалистов, такие растения снизят урожайность на 20-30 процентов сухого веса из-за необходимости нести дополнительные энергозатраты на фиксацию азота...

Проблема производства и потребления генетически модифицированных растительных продуктов становится все более острой. Сторонники широкого употребления в пищу подобного рода изделий говорят, что они совершенно безопасны для человеческого организма, а преимущества их огромны - большие урожаи, повышенная устойчивость к переменам погоды и вредителям, лучшая сохранность. В то же время, в геноме растений есть дальние связи между генами, и вмешиваться в работу генной машины следует очень осторожно. Можно ненароком перевести генные механизмы растения из одного режима в другой, вовсе нежелательный для человека.

Хотя и в традиционной селекции масса таких примеров, не говоря уже о том, сколько селекционеров вообще ничего не получили. Известна, например, история с геном opaque 2. Этот ген захотели использовать в США (университет Пардью) для обогащения зерен кукурузы аминокислотой лизином, что резко бы повысило питательную ценность кукурузного зерна.

Перенос гена удался, радость была великая, но... урожайность у трансформированных сортов упала на 15 процентов, а сами зерна стали хрупкими и чувствительными к возбудителям болезней. Конечно же, очень жаль, что и вооруженная генно-инженерными методиками селекция не может одномоментно решить все проблемы, однако она гарантирует хотя и скромные, но прочные, непрерывные и эффективные успехи в сельском хозяйстве.

Кризис аграрной цивилизации и генетически модифицированные организмы Глазко Валерий Иванович

Традиционные экстенсивные пути увеличения продуктивности агроэкосистем

Основная нравственная проблема эволюции человека - голод

Из книги Пранаяма. Сознательный способ дыхания. автора Гупта Ранджит Сен

1.4. Дыхательные пути Гайморовы пазухи, глотка, гортань, внеторакальные (расположенные выше грудной клетки) участки трахеи и так далее, передающие поток воздуха из окружающей среды вниз к альвеолам через дыхательные ворота организма, а также нос и рот, определяются как

Из книги Жизнь лесных дебрей автора Сергеев Борис Федорович

Из книги Новая наука о жизни автора Шелдрейк Руперт

7.3. Измененные пути морфогенеза В то время как факторы, влияющие на морфогенетические зародыши, производят в морфогенезе качественные эффекты, такие как отсутствие какой-либо структуры или замена одной структуры на другую, многие генетические факторы или воздействия

Из книги Пути, которые мы избираем автора Поповский Александр Данилович

Из книги Думают ли животные? автора Фишель Вернер

Выученные обходные пути В природе животное не всегда может достичь своей цели прямым путем, будь то поиски пищи или бегство. Иногда путь ему преграждают непроходимые заросли, в другом случае - водоем или отвесная стена скалы. Обходя эти препятствия, животное приобретает

Из книги Странности эволюции 2 [Ошибки и неудачи в природе] автора Циттлау Йорг

Пингвин на голодном пути Под водой пингвин настоящий ас. Его веретенообразное тело так глубоко скрывается в приливах, что над водой приподнимаются только голова, шея и часть спины. Его кости - в отличие от костей его летающих собратьев - содержат совсем немного воздуха,

Из книги Мир лесных дебрей автора Сергеев Борис Федорович

ПУТИ СНАБЖЕНИЯ У берегов восточного Крыма, там, где горбится величественный горный массив Карадаг, прямо из голубых вод Черного моря поднимается грандиозная скала Золотые ворота, похожая на огромную арку, увенчанную шпилем. Старожилы окрестных городов и поселков,

Из книги Неандертальцы [История несостоявшегося человечества] автора Вишняцкий Леонид Борисович

Из книги Рассказы о биоэнергетике автора Скулачев Владимир Петрович

Глава 4. Два пути Факт или артефакт? Профессор С. Северин, узнав, что вслед за Шарфшвертом я освоил заокеанскую методику, попросил применить ее к другому объекту: вместо печени крысы надо было взять грудную мышцу голубя. План моего руководителя состоял в том, чтобы

Из книги Мир животных. Том 6 [Рассказы о домашних животных] автора Акимушкин Игорь Иванович

Начало пути Однажды, просматривая в библиотеке биофака новые журналы, я наткнулся на короткую статью в «Нэйчер» под названием «Сопряжение окисления и фосфорилирования механизмом хемиосмотического типа». Автор П. Митчел - новое имя в биоэнергетике. И термин

Из книги Сыроедение против предрассудков. Эволюция в питании человека автора Демчуков Артём

На пути к доместикации «Доместикация» значит «одомашнивание». Есть виды животных, прирученные человеком, которые близки к тому, чтобы стать домашними. И один из наиболее вероятных кандидатов - африканская антилопа канна. Собственно говоря, в Древнем Египте она уже была

Из книги Энергия жизни [От искры до фотосинтеза] автора Азимов Айзек

Начало пути… Не секрет, что в нашем обществе традиционно утвердилось мнение о том, что употребление мяса естественно для человека. В связи с этим «рядовому» представителю этого общества практически не оставляется шансов узнать о последствиях связанных с его

Из книги Хозяева Земли автора Уилсон Эдвард

Глава 24. ГДЕ СХОДЯТСЯ ВСЕ ПУТИ Последние четыре главы были посвящены, тем или иным образом, процессам, связанным с катаболизмом глюкозы - сначала до молочной кислоты путем анаэробного гликолиза, потом - до углекислоты и воды путем цикла Кребса. Однако нельзя сказать,

Из книги Виролюция. Важнейшая книга об эволюции после «Эгоистичного гена» Ричарда Докинза автора Райан Фрэнк

2. Два пути завоевания Люди создают культуры, используя податливые языки. Мы изобретаем понятные нам символы и за счет них выстраиваем коммуникационные сети, на много порядков более обширные, чем у животных. Мы завоевали биосферу и опустошили ее так, как никакой другой вид

Из книги Тайны пола [Мужчина и женщина в зеркале эволюции] автора Бутовская Марина Львовна

15. В конце пути Воистину, чем больше я смотрю на творения природы, тем более готов увидеть в ней самое невероятное. Плиний Во введении к этой книге я пригласил вас, читатель, отправиться со мною в необычное путешествие. Надеюсь, теперь вы увидели своими глазами, насколько

Из книги автора

Традиционные и современные взгляды на развитие общества (а был ли матриархат?) Долгое время в отечественной истории первобытности преобладала точка зрения о единообразных путях социальной эволюции в разных районах мира. В рамках этих представлений считалось, что в

Задачи:

Познакомиться с понятием агроценоз.
Раскрыть экологические особенности агроценозов;
Пути повышения их продуктивности;
Экологические способы повышения их устойчивости и биологического разнообразия;
Воспитывать правильное, бережное отношение к природе.

Оборудование: схема-опора; инструктивные карточки, картинки различных агроценозов, видеофильм «Спешите спасти планету» учебник «Основы экологии» Чернова Н.М.

Ход урока

I . Повторение пройденного:

II . Переход к теме:

В результате деятельности человека возникли искусственные биогеоценозы.

Россия - страна с развитым сельским хозяйством. Сельскохозяйственные земли (пашня, сенокосы, пастбища, сады) занимают более 40% ее территории, все это агроценозы.

Агроценозы - это биоценозы возникшие на землях сельскохозяйственного пользования. Приведите примеры агроценозов.

III . Сообщение темы:

Сегодня на уроке мы узнаем: (обращаюсь к плану, записанному на доске).

На доске:

План.

Основные экологические признаки агроценоза.
Пути повышения продуктивности агроценоза.

IV . Изучение нового:

Самостоятельная работа в группах.

Я предлагаю Вам выяснить основные экологические признаки агроценоза.

Работаем в группах.

Для ответа пользуетесь текстом §18 стр. 117 и инструктивной карточкой. Каждой группе предлагается иллюстрация.(1 гр.-картофельное поле; 2гр.-яблоневый сад;3гр.-свекловичное поле;)

Вопросы инструктивной карточки:

Какой агроценоз изображен?
Назовите виды, входящие в агроценоз?
Составьте 2 схемы цепей питания (не забывая, что обязательным звеном может быть и человек).
Сделайте вывод об устойчивости агроценоза.?

V . Вывод:

На основе сказанного сделаем вывод.

Вывешиваю на доску схему-опору:

Агроценозы возникли в результате хозяйственной деятельности человека.

Они имеют в своем составе немного видов.
Отличаются короткими цепями питания.
Это неустойчивые системы,т. к. состоят из небольшого числа видов.Неустойчивость агроценоза вызвана тем, что защитные механизмы культурных растений слабее, чем дикорастущих видов.

VI . Пути повышения продуктивности агроценоза.

Человек постоянно стремится повысить устойчивость агроценоза, повысить продуктивность т.е. собрать больший урожай продукции.

Подумайте, за счет чего это достигается? Что предпринимает человек, чтобы повысить урожай?

(Ответы учащихся).

Итак, человек затрачивает дополнительную энергию: применяет удобрения, обрабатывает почву, производит полив, борется с вредителями, проводит чередование культур, т.е. севообороты применяет. Сегодня на уроке мы познакомимся с отдельными агроприемами повышения продуктивности агроценоза. Каждая группа получила домашнее задание. Предлагалось выяснить (задания группам):

Пестициды. Плюсы и минусы применения пестицидов. Биологический способ борьбы.
К чему приводит применение минеральных удобрений? Есть ли выход?
Монокультуры. Севообороты.

Каждая группа отчитывается о проделанной работе. По каждому сообщению делается вывод.

VII . Выводы:

1) Одно из самых современных направлений в сельском хозяйстве.: сохранение видового разнообразия. Человек должен стремиться сохранить разнообразие почвенных организмов, ответственных за почвообразовательные процессы, поддерживать круговорот веществ, за счет правильных севооборотов, внесения в почву органических удобрений.

Вопрос: Какие агрометоды антиэкологичны, т.е. вредны?

2) Многие современные способы промышленного сельскохозяйственного производства антиэкологичны т. е. вредны.

Это: а) Монокультуры.

б) Применение пестицидов.

в) Большие дозы минеральных удобрений.

Этот список можно продолжить: перевыпас скота, неправильная распашка полей, применение тяжелой техники.

Почему они вредны? Способствуют накоплению ядовитых веществ в почве, воде,накоплению ядов в растениях, животных В настоящее время человек все больше осознает вред этих методов и отказывается от них, переходя к экологически чистым агроприемам, приемам повышения плодородия.

VIII . Я предлагаю посмотреть фильм и ответить на вопрос: какими экологическими агрометодами достигается повышение продуктивности агроценозов?

Показ фильма. «Спешите спасти планету».

Работа в тетрадях. Заполнение таблицы.

IX . Итог урока.

Вопросы к учащимся:

Что получается в итоге использования этих экологических или органических методов.
Каков результат?

(Результат этих методов: чистая продукция, нет химических примесей. Чистая земля, сохраняются природные ресурсы, стабильный урожай в течение нескольких лет.)

Вывод:

Рациональное природопользование в сельском хозяйстве предусматривает:

получение высокого урожая с сохранением плодородия почв;
производство экологически чистой продукции;
отсутствие загрязнения почвы, воды, атмосферы, животных, растений;

Пусть девизом в жизни человека станет: «Работа с природой и на природу - пропуск в будущее».

«Коль суждено дышать нам воздухом одним
Давайте же мы все навек объединимся,
Давайте наши души сохраним,
Тогда мы на Земле и сами сохранимся».
(Н.Старшинов )

X . Домашнее задание: Вопросы – дискуссии.

Что нужно сельскому хозяйству?

Цель современного сельского хозяйства - получение высоких и устойчивых урожаев возделываемых культур, и чтобы доля урожая, которая остается и накапливается в ландшафте, была как можно меньше, чем та, которая используется человеком. Что же касается стратегии природы, то она направлена, как видно по результату сукцессионного процесса, в сторону обратной эффективности.

Человек старается получить как можно больше продукции с ландшафта, развивая и поддерживая экосистемы ранних стадий сукцессий, обычно монокультуры. Хотя продуктивность биомассы монокультур высока, но сама агроэкосистема очень уязвима. Незрелые сообщества на ранних стадиях экологической сукцессии имеют лишь несколько видов и довольно простые схемы питания, состоящие большей частью из продуцентов, и довольно малочисленных редуцентов. Растения в этих сообществах обычно низкорослые однолетние. Они получают определенные материальные ресурсы из других экосистем, поскольку сами слишком просты для того, чтобы удерживать и перерабатывать многие питательные вещества, которые получают.

Людям нужны не только пища и одежда, им необходима также сбалансированная по соотношению СО2 и О2 атмосфера, чистая вода и плодородная почва. До последнего времени человечество принимало как должное, что природа обеспечивает ему газообмен, очистку вод, круговороты питательных веществ и другие защитные функции самоподдерживающихся экосистем. Так было до тех пор, пока численность населения земного шара и вмешательство человека в окружающую среду не возросли до такой степени, что это начало влиять на региональное и глобальное равновесие.

Основные факторы, вызывающие нарушения экологического равновесия в агроландшафтах, можно представить 2 группами:

1. Стихийные бедствия и погодно-климатические аномалии: ураганы, наводнения, засухи, пожары, сдвиги в цикличности вегетационного периода.

2. Нерациональная деятельность человека: загрязнение окружающей среды, нерациональное использование природных ресурсов, вырубка лесов, распашка склонов, перевыпас, орошение, чрезмерное применение химических средств и т. д.

Огромную опасность представляет влияние человека на биосферу.

Во-первых, происходят существенные изменения окружающей среды. Возможное потепление климата «парниковый эффект» американский эколог Б. Небел рассматривает как величайшую грядущую катастрофу. Под парниковым эффектом понимают постепенное потепление климата на нашей планете в результате увеличения концентрации в атмосфере антропогенных примесей (СО2~66%, метан~18%, фреонов~8%, окислы азота~3% и др. газы~5%) которые пропуская солнечные лучи, препятствуют длинноволновому тепловому излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы излучается обратно к земной поверхности, создавая парниковый (тепличный) эффект. Прогнозируется, что следствием потепления климата будет таяние вечных снегов и льдов, и подъем уровня океана примерно на 1,5 м что вызовет затопление около 5 млн. км2 суши, наиболее плодородной и густонаселенной. Поэтому на Международной конференции по проблемам изменения климата (Торонто, 1979) было высказано мнение, «что конечные последствия «парникового» эффекта могут сравниваться только с глобальной ядерной войной».

Проблема кислых осадков - не новое явление. Впервые они зарегистрированы в 1907 г в Англии. К настоящему времени отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2-2,3 (кислотность бытового уксуса). Двуокись серы - основной загрязнитель, обусловливающий появление кислотных осадков (~ 70%), 20-30% кислых осадков связано с окисью азота и др. газами. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются SO2 и оксиды азота, которые постепенно реагируют с парами воды, давая кислоты. На почвы кислые осадки оказывают наиболее ощутимое отрицательное воздействие, вызывая подкисление почвы, в результате увеличивается вымывание биогенов, снижается активность редуцентов, азотфиксаторов и др. организмов почвенной среды. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмия, свинца, ртути), высвобождают алюминий, который в свободной форме ядовит. Все эти вещества (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др.) проникают в грунтовые воды, вызывая ухудшение качества питьевой воды.

Воздействуя на растительность, кислые осадки способствуют выщелачиванию из растений биогенов (Ca, Mg, K), сахаров, белков, аминокислот. Они повреждают механические ткани, увеличивая вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов, способствуя появлению вспышек численности насекомых - в результате снижается продуктивность фотосинтеза.

Огромную опасность представляет разрушение озонного слоя атмосферы. Озоновый экран располагается на высоте 9-32 км. Концентрация озона в нем равна 0,01-0,06 мг2/м3 . Если содержащийся в границах экрана озон выделить в чистом виде, то слой его составит 3-5 мм. Озон в верхних слоях атмосферы образуется в результате распада молекулы кислорода под влиянием УФ-лучей на два атома кислорода. При последующем присоединении атома кислорода к молекуле кислорода получается озон. Одновременно идет противоположный процесс распада озона и образование О2. Условием для протекания реакций является наличие УФ-лучей и преобразование их в ИК-лучи. Озоновым экраном поглощается до 98% УФ-лучей. В последние годы наблюдается тенденция уменьшения содержания озона. Самый серьезный враг озона - различные примеси, в первую очередь фреоны (хлорфторуглеводороды). Под действием солнечной радиации фреон разрушается, выделяя хлор, который является катализатором распада озона, и равновесие смещается в сторону образования О2, в результате разрушается озоновый слой. Есть данные, что уменьшение озона на 1% ведет к увеличению заболеваемости раком кожи на 5-7%. Для Европейской части России это составит около 6-6,5 тыс. человек в год.

Во-вторых, при освоении новых территорий под сельское хозяйство нередко вырубаются лесные массивы, что приводит к невосполнимой утрате многих обитающих в них животных и растений. Лесной массив эффективно предохраняет почву от эрозии и удерживает почвенную влагу, т. к. позволяет воде впитываться в рыхлый пахотный слой почвы, покрытый опадом. Исследования показали, что поверхностный сток с облесенного склона на 50 % меньше, чем с аналогичного склона, поросшего травой. Леса эффективно усваивают элементы питания, высвобожденные при разложении детрита, т. е. рециклизируют их. А с оголенных склонов потоки воды сносят почву, что вызывает затопление и заиление сельскохозяйственных и водных экосистем в низинах. При вырубке лесов вымывание азота из почвы увеличивается в 45 раз.

Изменения экосистем возможны также при интенсивном использовании естественных лугов и пастбищ для выпаса скота. Эти земли часто подвергаются перевыпасу. Это означает, что трава съедается быстрее, чем может возобновиться: наступает обнажение почвы и усиливаются эрозионные процессы. Такие земли особенно жестоко страдают от ветровой эрозии и последующего опустынивания.

И орошение способствует существенному увеличению сельскохозяйственной продукции в регионах с недостаточным количеством осадков. Орошение может привести к засолению почвы до уровня непереносимого растениями, т. к. даже лучшая поливная вода содержит соли, перешедшие в нее из грунта. Соль вымывается и из минеральных частиц самой орошаемой почвы. По мере того как вода теряется на испарение и транспирацию, остающиеся в почвенном растворе соли могут накапливаться в количестве, препятствующем развитию растений. Засоление считается одной из форм опустынивания. Известно, что 3,30 % всех орошаемых земель на планете уже засолены.

Не только человек влияет на агроэкосистемы, угрозу представляет и непрерывное вторжение на сельскохозяйственные угодья нежелательных видов: сорняков, насекомых, грызунов, возбудителей заболеваний. Эти вредные организмы могут уничтожить все посевы монокультуры, если они не будут защищены или если за вредителями и патогенами не будет должного контроля. Когда быстроразмножающиеся виды вырабатывают генетическую резистентность к пестицидам, приходится использовать все более сильные яды. Каждый пестицид ускоряет естественный отбор вредителей до такой степени, что химические средства полностью теряют свою эффективность. А окружающая среда все более загрязняется.

Избыточное внесение минеральных удобрений значительно превышает приток энергии в экосистему, при этом активная органическая материя (гумус) систематически исключается из цикла функционирования экосистемы и разрушается, т. к. усвоение растениями минеральных элементов питания происходит значительно быстрее. В результате нарушается естественный цикл кругооборотов азота, фосфора и содержащихся в почве микроорганизмов.

И наконец, поле-лесо-луговая фауна лучше развивается в агроэкосистемах определенных размеров, потому что насекомые-опылители, обитающие на луговых землях и полевых межниках, не долетают до середины крупного поля. Насекомоядные птицы, сдерживающие массовые размножения вредителей, вылетают за добычей за 300-400 м от гнезда. На полях они обычно контролируют лишь 100-200 м у опушки. Орнитофауна больше обитает у окраины полей, чем в центральной части, поэтому есть смысл разукркпнить поля, ограничивая их лесополосами.

В настоящее время, когда глобальные проблемы приобрели чрезвычайную остроту, исследователи вынуждены все чаще обращаться к наследию В.И. Вернадского, не только предвидевшего обострения этих проблем, но и наметившего ряд реальных путей их решения. Исследуя фундаментальные процессы передвижения вещества и энергии в природе, ученый первый обратил внимание на возрастание влияния человеческой деятельности на планетарные биохимические циклы, превращающие человека в геологическую силу, способного привести к глобальному экологическому кризису.

Человек построил производство как открытую систему. Открытую на входе - вовлечение природных ресурсов и превращению их в хозяйственные блага; и открытую на выходе - человек выбрасывает на свалки отходы. Такое производство приходит в противоречие с общим принципом, на котором строится жизнь, - принципом замкнутого цикла. Чтобы избежать экологического кризиса, агроэкосистемы нужно создавать по типу природных, для которых свойственен замкнутый круговорот веществ. Примером может служить традиционное сельское хозяйство в Китае и Японии. Там все органические отходы, включая фекалии, использовались, и почва в течение тысячелетий сохраняла свое плодородие.

Основные принципы организации безотходного с/х производства были намечены Д.Н. Прянишниковым. Главное условие функционирования хозяйства - обязательное сочетание растениеводства и животноводства. В зависимости от конкретных условий пропорции этих отраслей могут быть разными, но во всех случаях животноводство, утилизируя отходы растениеводства, обеспечивает благодаря органическим удобрениям замкнутость круговорота элементов минерального питания. По данным Уразаева (1996), для поддержания плодородия земель в ЦЧЗ необходимо на каждый гектар вносить экскременты от двух коров.

Второй важный элемент - развитая система севооборотов, имитирующая сукцессионные смены естественных сообществ. Виды, последовательно высаживаемые на одном поле, должны предъявлять существенно разные требования к элементам минерального питания, способствовать поддержанию и улучшению водно-физических свойств почвы, уровня азотного питания. Они должны иметь принципиально разных вредителей и возбудителей болезней, неодинаково взаимодействовать с сорными растениями.

Но также нельзя забывать, что агроценозы неустойчивы во времени, и поддержание их устойчивости на основе монокультур обходится человеку все дороже. Поддерживая монокультуры, мы идем против эволюционных традиций живой природы. Переход к поликультуре, использование при этом всех органических остатков на поле соответствовало бы тенденции развития природных биосферных процессов и обеспечивало бы, кроме высокой продуктивности, максимальную плотность земного покрова планеты. Так, поликультура кукурузы, овса и подсолнечника (в опытах Пензенского сельскохозяйственного института) дает 414, 8 ц/га кормовой массы при урожаях чистого посева 326, 7 ц/га. Издавна в разных районах страны известна смесь пшеницы с рожью ("суржа"), которая всегда, при любых погодных условиях, дает гарантированный урожай, в котором преобладает то пшеница, то рожь, в зависимости от конкретных условий данного сезона вегетации. В условиях Подмосковья смесь: вика+горох+подсолнечник не только давала более высокий урожай кормовой массы, но и степень засоренности почвы снижалась в 3-4 раза, что делало ненужным использование гербицидов. Все шире распространяются смеси из различных сортов одного и того же вида растения. Так, в опытах П. В. Юрина (Яблоков, 1992) на площади 4 тыс. га урожай пшеницы из смешанных сортов составил 43,3 ц/га, а при монокультуре 33, 7 ц/га.

Решая задачи экологизации АПК, необходимо научиться создавать агроландшафт с оптимальным сочетанием искусственных и природных экосистем, что резко снизит влияние АПК на окружающую среду. Необходимо стремиться к наилучшей адаптации с/х производства к существующим природным условиям при их минимальном изменении.

В каждом ландшафте соотношение интенсивно (урбанизация, пашня) и экстенсивно используемых земель (лесопосадки, луга, заповедники) не должно превышать установленных пределов. Так, площадь интенсивно используемых земель в северной тайге не должна превышать 10-20 % освоенной территории, в южной тайге 50-55 %, в лесостепи 60-65 % (Реймерс, 1990).

Наибольшей стабильностью в наземных экосистемах обладают лесные сообщества, болота, естественные луга и пастбища. В этом ранге агроэкосистемы (поле, сад) занимают одно из последних мест. Поэтому для повышения биологической продуктивности агроэкосистем и их экологической устойчивости целесообразно иметь оптимальное (в процентном отношении) содержание лесной растительности, естественных лугов, пастбищ, рек, озер, болот, "пустоши" и т. д., то есть смесь сообществ различных экологических возрастов. Кроме того, в экологической оптимизации структуры агроландшафтов большую роль играют научно обоснованные соотношения площади пашни, лугов, лесов и поголовья сельскохозяйственных животных. Стабильность агроэкосистем поддерживают и защитные лесонасаждения. Они оказывают большое влияние на регулирование стока, гидрологический режим местности, улучшение микроклимата, увеличение урожая сельскохозяйственных культур. Занимая всего лишь 14 % пахотных угодий по границам полей, лесополосы (в степи) способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур на 15-20 %. На стабильность агроэкосистем указывает благоприятное влияние также посев многолетних трав. Луга и леса стабилизируют циклы биогенов (N, Р, К), препятствуют развитию эрозии почв, поглощают и обезвреживают смытые с полей удобрения и пестициды, не допуская попадания их в водоемы.

Сельскому хозяйству нужны экологически обоснованные системы земледелия, обеспечивающие получение высоких и устойчивых урожаев с/х культур с хорошим качеством продукции; непрерывное наращивание плодородия почв; направленное регулирование биохимической деятельности почвенных микроорганизмов, уменьшение загрязнения окружающей среды агрохимикатами; максимальное использование почвоохранных энергосберегающих технологий.

Кубанским с/х институтом разработаны и внедрены в практику методы выращивания риса с резким сокращением расхода воды и без гербицидов. На протяжении ряда лет в нескольких районах Краснодарского края успешно работают по этой технологии, получая средние урожаи 75-76 ц/га. Английские специалисты в Краснодарском крае в 1986-1988 гг. использовали технологию бесплужной обработки почв с использованием гербицидов, инсектицидов, фунгицидов и регуляторов роста. Урожай пшеницы в 1987г был 48 ц/га, а там же при традиционной обработке поля плугом, но без пестицидов - 53,9 ц/га и с более низкой себестоимостью. Разработаны и применяются безгербицидные технологии и при выращивании кукурузы в Краснодарском крае. Урожаи зерна и зеленой массы при этом оказываются не меньшими, а прямые затраты сокращаются на 25-30%. А в Новгородском с/х институте успешно разрабатывается технологии без применения минеральных удобрений и пестицидов.

Безотходные технологии позволяют решить не только экологические проблемы, но и проблемы сокращения значительных потерь полезных компонентов сырья, содержащихся в отходах. Например, биомассу любого растения можно полностью утилизировать в биотехнологическом процессе. При высокой урожайности (>500ц/га) сахарное сорго содержит 22-30% сахаров. При переработке получают сахарные сиропы, крахмал, этанол, а неперерабатываемые отходы используются для получения биогаза и в качестве добавок к грубым кормам (Чернова и др.,1989).

В Мичуринском комплексе по откорму скота (Тамбовская обл.) разработан способ использования жидкого навоза для орошения орошаемых пастбищ.

Во многих странах имеются установки для переработки и утилизации жидких отходов животноводческих комплексов. В процессе переработки выделяется твердая фракция - шлам (используется как органическое удобрение), жидкая - обеззараженные стоки (удобрения, техническая вода), газообразная - биогаз (содержит 60-70% метана), используется как топливо.

Проблема утилизации навоза сложна, поэтому изыскивают принципиально новые подходы к ее решению. Ведут интенсивные разработки по созданию таких ферм, которые бы функционировали по типу природных экосистем, т.е. безотходных производств. Животноводческий комплекс «Протеиновый конвертер» предназначен для откорма КРС. Это искусственная экосистема с почти замкнутым круговоротом веществ. Автотрофы представлены водорослями и гидропонной зеленого, гетеротрофы - КРС, овцами (или свиньями), птицами, рыбами (или омарами). Одна часть навоза здесь служит удобрением для растений, другая идет для кормления животных, а третья подвергается абиотическому разложению на кислород и водород. Кислородом обогащают помещение для животных, а водород используют для генераторов конвертера как энергетический материал. Исходящие продукты конвертера - только чистая вода и высококачественное мясо.

Таким образом, можно сказать, что сущность экологизации сельского хозяйства в том, чтобы обеспечить максимальную замкнутость использования элементов минерального питания и влагооборота, самовосстановление свойств почв, минимум потерь с/х продукции, т.е. безотходность, чтобы агроэкосистема стала устойчивой, необходимо до минимума снизить воздействие на нее человека, сделать так, чтобы она "работала" по типу природной экосистемы. Такое хозяйство будет в наименьшей степени нарушать естественное равновесие всего агроландшафта и давать необходимую продукцию.

«В.И. ТИТОВА, М.В. ДАБАХОВ, Е.В. ДАБАХОВА АГРОЭКОСИСТЕМЫ: ПРОБЛЕМЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И СОХРАНЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ (теория и практика агронома-эколога) Учебное пособие НИЖЕГОРОДСКАЯ...»

-- [ Страница 5 ] --

в) по цинку, меди, никелю, хрому Td Zn = [(2200 – 15,5) 15] / (29,5 – 15,5) = 152 года Td Cu = [(1320 – 8,0) 15] / (13,5 – 8,0) = 3578 лет Td Ni = [(800 – 2,6) 15] / (16,2 – 12,6) = 3280 лет Td Cr = [(1800 – 8,1) 15] / (11,5 – 8,1) = 7905 лет Однако, если при расчете периода деградации в качестве критического уровня деградации можно принять предельно допустимое значение содержания тяжелого металла в почве, что возможно, то результат значительно изменится.

В таком случае период, за который почва превысит данное содержание по цинку, составит:

Td Zn = [(100 – 29,5) 15] / (29,5 – 15,5) = 86 лет Таким образом, через 86 лет почва при сохранении имеющихся тенденций достигнет ПДК по данному элементу.

Резюме: Произведенные расчеты свидетельствуют, что в данный момент времени почва является слабо деградированной по содержанию свинца и кадмия (химическая деградация). При сохранении имеющихся тенденций она перейдет в разряд сильно деградированной через 68,6 лет по свинцу и через 30,8 лет по кадмию.

В данном примере степень деградации обследуемой почвы определялась по отношению к фоновой (ненарушенной почве). Этот метод имеет следующие недостатки:

По ряду показателей сложно корректно подобрать фоновую почву;

Могут возникнуть затруднения при определении времени действия деградационных процессов.

Задача 2 Оценить степень и период деградации участка сельскохозяйственных угодий. Тип почвы – серая лесная легкосуглинистая. Показатели питательного режима почв представлены в таблице 5.6. Между двумя турами обследований прошло 10 лет.

Таблица 5.6 Показатели состояния почвы между двумя турами обследования

– – –

Сравнивая результаты двух туров обследования, следует отметить, что произошло ухудшение питательных свойств почв: снизилось содержание гумуса и биогенных элементов (химическая деградация).

1) Определим степень и период деградации по содержанию гумуса.

Кратность снижения содержания гумуса составила:

2,5/1,9 = 1,31 – т.е. 1-я степень деградации.

Td = [(x0 – xmin) T] / (x0 – x1) xmin = 2,5/2 = 1,25 x0 = 2,5 x1 = 1,9 T = 10 Td = [(2,5 – 1,25) 10] / (2,5 – 1,9) = 20,8 лет Таким образом, химическая деградация почвы по гумусу может быть обозначена как 120,8. При сохранении имеющейся тенденции уже через 10,8 лет почва перейдет в разряд очень сильно деградированной.

– – –

Резюме: Проведенные расчеты показали, что данная почва является слабо деградированной по всем рассмотренным показателям, однако оценка периодов деградации свидетельствует, что самая высокая скорость характерна для процесса снижения содержания гумуса. По данному показателю почва достигнет 4-й степени деградации через 10,8 лет, а по фосфору и калию соответственно через 20,8 и 26,5 лет.

В рассмотренном примере степень деградации определялась по отношению к исходному состоянию почвы. Недостатком такого подхода является следующее: не всегда известно, действительно ли состояние, принятое за исходное, характеризует недеградированную почву.

Возможно, в ряде случаев при наличии соответствующих данных целесообразно, наряду с характеристикой почвы, использовать и сведения о динамике показателей исследуемой почвы во времени. Это даст возможность более точно определить время действия деградационных процессов и показатели свойств недеградированной почвы.

Глава 6. ОЦЕНКА ПРОДУКТИВНОСТИ АГРОЭКОСИСТЕМ

Наиболее деятельная часть агроэкосистемы – агрофитоценоз, обладает конкретной биологической продуктивностью, которую возможно выразить количественно. Так, по сумме фотосинтетически активной радиации (ФАР) можно рассчитать величину потенциального урожая высеваемых в хозяйстве культур (ПУ), а по влагообеспеченности культур определить величину климатически обеспеченного уровня урожайности (КОУ). Основы методологии проведения подобных расчетов, которые неоднократно совершенствовались многими исследователями, заложил И.С. Шатилов, а в учебную практику ввел М.К. Каюмов (1982).

Расчет уровня действительно возможного урожая по запасам основных элементов питания строится на использовании данных агрохимической характеристики почв (содержание подвижных соединений фосфора и калия, а также содержание гумуса). Возможность установления лимитирующего рост и развитие растений элемента питания позволяет в дальнейшем определить дозу удобрения (удобрений) для получения уровня урожайности, обеспечиваемого запасами других элементов питания в почве.

6.1. Расчет величины потенциального урожая

Потенциальный урожай (ПУ или Убиол.) - это продуктивность биоценоза, которая теоретически могла бы быть достигнута при соблюдении всех элементов агротехнологии в идеальных почвенных и метеорологических условиях.

Лимитирующими факторами для получения ПУ являются биолого-генетические возможности культуры и приход фотосинтетически активной радиации.

Расчет ведут по формуле:

– – –

где Q - сумма ФАР за период вегетации культуры, ккал/га;

Kq - коэффициент усвоения ФАР посевами, %;

q - калорийность органического вещества единицы урожая, ккал/кг (Приложение 8).

Массу товарной продукции из общей биологической массы рассчитывают по формуле:

– – –

Пример 1 Определить потенциальный урожай озимой пшеницы, если приход ФАР за период вегетации культуры составляет 29 млрд. ккал/га, а коэффициент усвоения ФАР посевами - 3,0%.

Q = 2,9109 ккал/га (по условию задачи) Кq = 3% (по условию задачи) q = 4450 ккал/кг (Приложение 8) Тогда ПУ = (2,9109 3) / (100 4450 100) = 195,5 ц сухой биологической массы озимой пшеницы может быть получено с 1 га.

– – –

6.2. Определение климатически обеспеченного урожая по влагообеспеченности посевов Климатически обеспеченный урожай (КОУ) представляет собой продуктивность биоценоза, которая теоретически могла бы быть достигнута при выполнении всей агротехнологии на идеальной почве при реально складывающихся метеорологических условиях. Уровень КОУ лимитируется тепло- и влагообеспеченностью.

Расчет проводят по формуле:

– – –

где W - ресурсы продуктивной для растений влаги, мм;

Kw - коэффициент водопотребления, мм/га/ц (Приложение 10).

В свою очередь, ресурсы продуктивной для растений влаги рассчитывают по количеству осадков, которое может быть использовано растениями за вегетационный период, и запасу влаги в почве перед посевом. Для этого пользуются формулой:

– – –

где Д - годовая сумма осадков для конкретной территории;

К - коэффициент их использования, доля от 1,0.

Ниже приведены значения коэффициента использования осадков в зависимости от гранулометрического состава почв:

суглинистые почвы - 0,66-0,76 супесчаные - 0,52-0,60 песчаные - 0,42-0,48 глинистые, торфяно-болотные - 0,78-0,88 По полученным результатам заполняют таблицу 6.2.

– – –

При пересчете урожая общей биологической массы на товарную продукцию используют коэффициенты хозяйственной эффективности.

Пример 2 Определить климатически обеспеченный урожай озимой пшеницы по влагообеспеченности посевов, если среднегодовая сумма осадков 697 мм, запас влаги в почве перед посевом 125 мм; гранулометрический состав почвы тяжелосуглинистый.

Д = 697 мм (по условию задачи) К = 0,76 Тогда Р = 697 0,76 = 530 мм осадков сможет использовать озимая пшеница за период вегетации.

W1 = 125 мм (по условию задачи) С учетом отмеченного выше W = 125 + 530 = 655 мм - ресурсы продуктивной влаги, которые могут быть использованы озимой пшеницей на формирование урожая.

КW = 350 мм га / ц (Приложение 10) Тогда КОУW = (100 654) / 350 = 187,1 ц сухой биологической массы озимой пшеницы может быть получено с 1 га.

Кm (на абс. сух. массу) = 0,400 (Приложение 9) Кm (на станд. влажность) = 0,465 (Приложение 9)

– – –

Таким образом, КОУW (на абс. сух. массу) = 186,9 0,400 = 74,8 ц абсолютно сухого зерна озимой пшеницы может быть получено с 1 га.

КОУW (на станд. влажность) = 186,9 0,465 = 87,0 ц зерна озимой пшеницы влажностью 14% может быть получено с 1 га.

6.3. Определение действительно возможного урожая, получаемого за счет эффективного плодородия почвы Действительно возможный урожай (ДВУ) характеризует продуктивность агробиоценоза, которая теоретически достижима при соблюдении агротехнологии в реально складывающихся метеорологических условиях на конкретном поле. Уровень ДВУ лимитируется факторами плодородия.

Действительно возможный урожай, получаемый за счет почвенного плодородия (ДВУэф.), рассчитывается из уровней урожая, обеспечиваемого основными элементами питания - азотом, фосфором и калием. Величина ДВУ определяется питательным элементом, находящимся в минимуме.

– – –

Возможное потребление питательных элементов растениями рассчитывают, исходя из запаса элементов питания в почве с учетом коэффициентов их использования (Приложение 13). Расчет величины ДВУ, определяемого содержанием азота в почве, проводят по количеству гумуса в почве.

Пример 3 Определить действительно возможный урожай озимой пшеницы, который может быть получен за счет эффективного плодородия почвы, если почва серая лесная тяжелосуглинистая с содержанием гумуса 3,5%, подвижного Р2О5 100 мг/кг, обменного К2О 95 мг/кг; глубина пахотного слоя 22 см, плотность 1,2 г/см3 (т/м3).

Для расчетов запаса элементов питания в пахотном слое почвы необходимо, прежде всего, рассчитать массу пахотного слоя.

– – –

Из этого количества азота минерализуется 1,5% (Приложение 17).

Из 100 кг азота гумуса образуется 1,5 кг минерального азота, тогда из 4620 кг азота гумуса - Х кг минерального азота.

Х = (1,5 4620) / 100 = 69,3 кг - запас минерального азота на 1 га.

Найдем количество азота, которое может быть усвоено культурой.

Из этого запаса минерального азота озимая пшеница может усвоить 40% (Приложение 17).

Из каждых 100 кг азота усваивается 40 кг, тогда из 69,3 кг азота Х кг Х = (40 69,3) / 100 = 27,7 кг - количество азота, которое может быть усвоено из почвы озимой пшеницей на формирование урожая.

Рассчитаем уровень урожая культуры, обеспечиваемый запасами почвенного азота.

На формирование 1 ц зерна озимой пшеницы с учетом соответствующего количества побочной продукции требуется 3 кг азота (Приложение 11).

Д = 27,7 кг В = 3 кг/ц Тогда ДВУN = 27,7 / 3 = 9,2 ц/га.

– – –

Почвенные запасы калия могут обеспечить получение следующего уровня урожая.

На формирование 1 ц зерна озимой пшеницы с учетом соответствующего количества побочной продукции требуется 2,5 кг калия (Приложение 11).

Д = 25,1 кг/га В = 2,5 кг/ц Тогда ДВУК = 25,1 / 2,5 = 10,0 ц/га

– – –

Пример 4 Определить действительно возможный урожай озимой пшеницы, обеспечиваемый элементами питания минеральных и органических удобрений, если под нее внесено N60P60K60, 40 т/га полуперепревшего подстилочного навоза КРС; под предшествующую культуру внесено N30P40K40 и 2 года назад внесено N30P10.

1) Определение ДВУ, обеспечиваемого элементами питания минеральных удобрений

– – –

в) Расчет ДВУК.

Из калийных удобрений озимая пшеница усваивает в 1-й год 50%, во 2-ой - 10% (Приложение 15,16).

Из каждых 100 кг внесенного калия усвоится 50 кг,

– – –

2) Определение ДВУ, обеспечиваемого элементами питания органических удобрений

а) Расчет ДВУN Определим количество азота, внесенного с органическими удобрениями.

– – –

б) Расчет ДВУР Определим количество фосфора, внесенного с органическими удобрениями.

Со 100 кг навоза вносят 0,25 кг фосфора, тогда с 40000 кг навоза Х кг фосфора.

Х = (0,25 40000) / 100 = 100 кг фосфора будет внесено с 40 т полуперепревшего подстилочного навоза КРС.

Из этого количества озимая пшеница сможет усвоить 40% фосфора (Приложение 14).

Из 100 кг Р2О5, внесенного с навозом, усвоится 40 кг,

– – –

Таким образом, учитывая фактическую обеспеченность почвы подвижными формами элементов питания и остаточное влияние ранее внесенных в почву удобрений, можно ожидать, что реальный урожай озимой пшеницы не превысит 39,4 ц/га. Для построения урожая в 65,6 ц/га растениям не хватит азота, а урожая в 71,6 ц/га – азота и фосфора.

Конечно, предложенный выше способ определения возможной продуктивности фитоценоза далеко не идеален, но достаточно прост в употреблении, что позволяет рекомендовать его для практического сельского хозяйства.

Глава 7. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИИ

ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АГРОЭКОСИСТЕМ

Конструирование агроэкосистемы 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 значения. В используемых почвах реализация программы конструирования агроэкосистемы подразумевает лишь частичную или коренную реконструкцию уже сложившегося природно-хозяйственного механизма.

Основная идея регуляции и оптимизации процессов, протекающих в агробиогеоценозах, заключается в том, чтобы эти биокосные системы работали по принципу природных биоценозов (лугов, степей, лесов и пр.), основываясь на круговороте химических элементов и принципах стабильности существования экосистем. И хотя, в силу специфики агробиогеоценозов как систем не только экологических, но и социальноэкономических, практическая реализация этой идеи в полном объеме невозможна, следует к этому стремиться.

Вопросами выработки основных принципиальных позиций и конкретных мероприятий, касающихся проблем оптимизации сельскохозяйственных экосистем, посвящены работы многих исследователей, среди которых необходимо отметить Кольцова А.С. (1995), Уразаева Н.А. и др. (1996), Кирюшина В.И. (1996), Черникова В.А. (2000) и многих других.

В целом оптимизация функционирования агробиогеоценоза проводится на нескольких уровнях:

Уровень растительного организма и входящих в него подсистем;

Уровень популяции;

Уровень сообщества (агрофитоценоза);

Уровень агробиогеоценоза.

7.1. Оптимизация агробиоценоза на уровне популяции

Оптимизация процессов, протекающих в организме растения, представляет собой «конструирование» растения с целью обеспечения высокой продуктивности при хорошо выраженной конкурентоспособности и устойчивости к неблагоприятным факторам среды. Одна из возможностей решения этой проблемы – в биотехнологии.

При регуляции функционирования популяции растений прежде всего обращают внимание на ее плотность, которая во многом определяет взаимоотношения растений между собой. В самом начале развития популяции между особями складываются взаимоотношения, сходные с симбиозом, а по мере роста и развития растений возникают конкурентные взаимоотношения. В связи с этим необходимо проводить мероприятия по оптимизации плотности популяций культурных растений, которая должна быть такой, чтобы не было взаимного угнетения культурных растений, не снижался уровень их продуктивности и не возникало массового развития сорняков.

На урожайность растений, кроме плотности, влияет также способ посева и его составляющие: количество растений в рядке, ширина междурядий, ориентированность рядков по отношению к сторонам света и т.д. Возможно совмещение в одном посеве растений с разными сроками посадки (картофель). Или, например, один и тот же урожай может быть получен либо за счет меньшего числа крупных экземпляров, либо за счет большего числа мелких особей.

Один из эффективных методов повышения урожайности сельскохозяйственных культур - создание гетерогенных популяций за счет смеси разных сортов культурных растений одного вида (в Китае более 2 тысяч лет назад уже использовались сортосмеси риса). У нас практикуются сортосмеси кукурузы, пшеницы.

7.2. Оптимизация функционирования агрофитоценоза

Для достижения цели создания оптимальных условий жизни агрофитоценоза необходимо предусмотреть решение нескольких задач, среди которых следует отметить как минимум две:

Обеспечение культурных растений необходимыми им экологическими факторами (как средообразующими, так и ресурсными);

Соблюдение основных условий существования стабильных экосистем, прежде всего принципов видового разнообразия и динамического равновесия.

По первому направлению – обеспечение культурного фитоценоза основными экологическими факторами – возможно дать пример расчета доз внесения удобрений на планируемую продуктивность агроэкосистемы.

Для этого обратимся к примеру, рассмотренному в главе 6.

Расчеты показали, что запас азота в почве, представляющий собой сумму питательных веществ почвы, ранее внесенных минеральных и органических удобрений, позволяет получить урожай озимой пшеницы в 39,4 ц/га, запас фосфора - в 65,6, а калия - в 71,6 ц зерна с 1 га. Действительно возможный урожай пшеницы ограничивается запасами азота и составит 39,4 ц/га.

Для получения же максимально возможного по суммарным запасам фосфора урожая в 65,6 ц/га необходимо обеспечить дополнительное азотное питание, а урожая в 71,6 ц/га (по содержанию доступного растениям калия) - дополнительное азотно-фосфорное питание.

Восполнить недостаток питательных элементов в данном конкретном случае возможно за счет внесения минеральных удобрений.

1) Рассчитаем дозы внесения удобрений для достижения урожая озимой пшеницы в 65,6 ц/га.

Для получения такого уровня урожая растениям достаточно запасов калия и фосфора. Недостает только азота. Поэтому расчет делаем для азотных удобрений.

Необходимо сформировать 26 дополнительных центнеров зерна озимой пшеницы (65,6 - 39,4 = 26,2);

Для его построения, с учетом удельного выноса азота культурой (3,0 кг/ц), растениям необходимо 78 кг азота (26,2 х 3,0 = 78,6);

С учетом коэффициента использования азота из минеральных удобрений, равного 60%, внести под посев нужно 130 кг азота на 1 га (78,6 х 100 / 60);

2) Рассчитаем дозы внесения удобрений для достижения урожая озимой пшеницы в 71,6 ц/га.

Для получения такого уровня урожая растениям достаточно запасов калия. Недостает азота и фосфора. Поэтому расчет делаем для азотных и фосфорных удобрений.

а) Расчет по азоту

Необходимо сформировать 32,2 дополнительных центнеров зерна озимой пшеницы (71,6 - 39,4 = 32,2);

Для его построения, с учетом удельного выноса азота культурой (3,0 кг/ц), растениям необходимо 96,6 кг азота (32,2 х 3,0 = 96,6);

С учетом коэффициента использования азота из минеральных удобрений, равного 60%, внести под посев нужно 161 кг азота на 1 га (96,6 х 100 / 60).

б) Расчет по фосфору

Необходимо сформировать 6,0 дополнительных центнеров зерна озимой пшеницы (71,6 - 65,6 = 6,0);

Для его построения, с учетом удельного выноса фосфора культурой (1,1 кг/ц), растениям необходимо 6,6 кг фосфора (6,0 х 1,1 = 6,6);

С учетом коэффициента использования фосфора из минеральных удобрений, равного 20%, внести под посев нужно 33 кг фосфора (6,6 х 100 / 20).

Резюме по задаче.

1. Для получения максимально возможного по запасам элементов питания урожая озимой пшеницы в 65,6 ц/га, на данной почве, с учетом запаса доступных для растений соединений почвы, а также действия и последействия органических и минеральных удобрений, необходимо дополнительно внести 131 кг азота в виде минерального удобрения. Фосфорные и калийные удобрения дополнительно вносить не надо.

2. Для получения максимально возможного по запасам элементов питания урожая озимой пшеницы в 71,6 ц/га, на данной почве, с учетом запаса доступных для растений соединений почвы, действия и последействия органических и минеральных удобрений, необходимо дополнительно внести 161 кг азота и 33 кг фосфора в виде минеральных удобрений. Калийные удобрения дополнительно не требуются.

Таким образом, оценив количественно потенциальные возможности почвы в удовлетворении потребностей растений в питании, возможности усвоения культурой питательных веществ из ранее внесенных в почву удобрений (как органических, так и минеральных), а также имея представление о биологических требованиях отдельных культур к режиму питания, следует попытаться разумно соотнести потребности культур с возможностями почв и дать рекомендации по оптимальному распределению их как в пространстве (на территории отдельных полей и участков), так и во времени (выбрав соответствующий для этого севооборот). Это позволит экономно расходовать имеющиеся природные ресурсы и максимально уменьшить объемы рекомендуемых к внесению удобрений, обеспечив получение планируемых урожаев.

По второму направлению – соблюдение условий существования стабильных экосистем – можно отметить следующее. В сельскохозяйственном производстве издавна большое внимание уделяют формированию смешанных посевов разных видов культурных растений. Именно так в субтропиках и тропиках возделывают кукурузу, сорго, арахис, хлопок и другие растения, располагая их чередующимися рядками, или проводя их посев и уборку в разные периоды года. В нашей зоне распространены смешанные посевы кормовых трав (кормосмеси): вики с овсом, кукурузы или подсолнечника с бобами, фасолью.

Функционирование агрофитоценоза невозможно представить без сорняков. При этом контроль за их численностью предполагает определение порога засоренности посева, т.е. той плотности популяции сорняков, с которой начинается снижение урожая. Установлено, что проективное покрытие площади сорняками в 10-15% не является причиной снижения урожайности культурных растений. Способов же снижения численности сорных растений достаточно много: подбор севооборота, при котором смена посевов максимально подавляла бы сорняки; посев пропашных культур; сроки посева и др.

Однако в последние годы несколько изменилась трактовка роли сорняков в агробиогеоценозах. Современные фитоценологи считают, что в полном искоренении сорняков нет необходимости, т.к. они улучшают экологическую обстановку в агробиогеоценозе:

Активно влияют на биотический круговорот, т.к. вокруг их корней формируется сообщество бактерий, грибов и других организмов - деструкторов, ускоряющих минерализацию и активизирующих ход геохимических циклов;

Биологическое поглощение ими элементов питания предохраняет последние от вымывания;

Сорняки с глубокой корневой системой извлекают минеральные вещества из глубинных слоев почвы;

Сорная растительность защищает почву от эрозии;

Сорняки разнообразят видовой состав агробиоценоза, способствуя увеличению численности связанных с ними видов животных и особенно насекомых, что препятствует непомерному размножению насекомых - доминантов (посевы без сорняков чаще поражаются вредителями).

Создаваемые агроценозы должны быть не только высокопродуктивны, но и не должны вызывать нарушений в местных экосистемах, поэтому обязательно проводят работы по сохранению естественной растительности в качестве буферных полос и зон, а также соблюдению пропорций между конструируемой агроэкосистемой и натурбиогеоценозом. Кроме этого, прилагают немало усилий для сохранения в агробиогеоценозе сложившихся ранее микробоценоза и зооценоза, так как это значительно повышает устойчивость и стабильность существования агроэкосистемы.

В этом отношении большое внимание следует уделить засоренности посевов, которая в современных условиях резко повысилась. В сообществе сорняков доминируют корнеотпрысковые многолетники – вьюнок полевой, осоты розовый и желтый, молокан татарский, пырей и др. Важный фактор распространенности сорняков – старение посевов многолетних трав, которые ныне обновляются на уровне 5-7% в год.

Отсюда возникает необходимость разработки новых технологий борьбы с сорняками на основе учета биоценотических отношений между различными видами растений. При этом следует учитывать, что способность культурных растений противостоять сорнякам зависит от ряда факторов: размера семян и посадочного материала; количества надземной и подземной массы, накопленной озимыми и многолетними культурами в предыдущие периоды вегетации; темпов роста; длины вегетационного периода; соотношения плотности культурных и сорных растений; фитосанитарного состояния и агротехники посевов; реакции культурных и сорных растений на меняющиеся погодные условия.

Например, высокая конкурентоспособность посевов ячменя и гороха обусловлена высокой исходной массой культурных растений. Просо, сахарная свекла, кукуруза и подсолнечник обладают значительно меньшей массой в начале вегетации. Растения сои, наоборот, в первые недели развития формируют относительно большую массу, в дальнейшем темпы прироста снижаются, а засоренность посевов увеличивается.

Пропашные культуры превосходят сорные растения по скорости накопления биомассы, в результате чего доля последних в общей массе агрофитоценоза снижается. Наибольшей конкурентоспособностью среди пропашных обладает подсолнечник.

Таким образом, ранние озимые и яровые зерновые культуры, многолетние травы, горох и подсолнечник относительно устойчивы к сорнякам. Свекла, соя и кукуруза характеризуется высокой чувствительностью к сорным растениям, произрастающим в посевах. Просо занимает промежуточное положение по устойчивости к сорнякам среди этих двух групп сельскохозяйственных культур.

Относительно возможностей уничтожения семян сорняков в почве можно отметить следующее. Некоторые виды крестоцветных (например, рапс) синтезируют в своих корнях МИТ (метилизотиоцианат) и, выделяя его в почву, способствуют гибели семян сорняков в пахотном слое. Можно использовать для этого энергию электромагнитных колебаний (СВЧ), а также метод соляризации (покрытие почвы прозрачной полиэтиленовой пленкой). В солнечные дни под нею температура почвы достигает 40-500, что убивает до 90 % семян сорняков. Метод соляризации хорошо действует на влажной почве, способствуя гибели патогенной микрофлоры.

Достаточно новый способ борьбы с сорняками – применение лазерных гербицидов, то есть использование природных веществ, гербицидное действие которых развивается только под действием солнечного света. Типичным соединением этой группы является дельтааминолевулиновая кислота (АЛА).

Особое внимание заслуживают вопросы устойчивости растений к загрязнению тяжелыми металлами. Здесь следует подчеркнуть, что необходимо различать две стороны этого вопроса: токсичность ТМ для человека и животных и токсичность их для самих растений. В этой связи все ТМ условно можно разделить на фитотоксичные (токсичность для растений выше, чем для животных) и токсичные (прежде всего для человека и животных). Установлено, что к фитотоксичным ТМ относятся Cu, Ni, Zn. Уровни нормального содержания ТМ в растениях определяются видом ТМ и колеблются в пределах от 0,02 мг (ртуть) до 60 мг (цинк).

В растениях ТМ нарушают ход биохимических процессов, влияют на синтез и функции многих активных соединений: ферментов, витаминов, пигментов. При высоких концентрациях Cd, Pb, Cu, и Zn происходит снижение количества хлорофилла; повышенное количество Cd, Pb, и Zn снижает поступление в растение Ca и P.

Все растения различаются между собой по способности к аккумуляции ТМ: как по количеству поступления, так и по приоритетности поглощения. Так, например, картофель, гречиха и морковь поглощают очень много Cu, томаты и свекла - Cd. Для отдельных растений в настоящие время установлены ряды поглощения ТМ 27:

Овес - NiCuCoCrZnMn Пшеница - CdNiCuZn Рожь - ZnCdPbCu Сахарная свекла - CdCuZnCrNiMn Кукуруза, подсолнечник CdNiPb или CdPbZn В целом при разработке и, особенно при освоении зональных адаптивно-ландшафтных систем земледелия и технологий, необходимо соблюдать определенную последовательность в проведении мероприятий. Так, для каждого уровня плодородия почв должны быть свои технологические решения. Например, на низкоплодородных кислых почвах Нечерноземной зоны необходимо, в первую очередь, обеспечить защиту почв от эрозии и добиться рационального использования местных почвенно-климатических ресурсов путем оптимизации системы агротехнических приемов (севооборот, способ обработки почвы, сорт, срок посева, методы ухода за посевами). Одновременно необходимо проводить мероприятия по снижению кислотности почв, ликвидации переувлажнения или подтопления.

Только после решения этих вопросов можно эффективно использовать минеральные и органические удобрения, сидераты, биологический азот. И лишь когда почва будет окультурена, можно применять интенсивные технологические воздействия сельскохозяйственных культур. Максимальные результаты в этом случае достигаются при использовании компьютерных программ управления формированием урожая и качеством продукции.

7.3. Оптимизация функционирования агробиогеоценоза

При регуляции и оптимизации процессов, протекающих в агробиогеоценозе, в дополнение к ранее рассмотренным следует добавить оптимизацию почвенных процессов.

Прежде всего, полевой участок готовят к посеву, продумывая способ обработки почвы, необходимость парования ее, определяя мероприятия по повышению ее плодородия. Большую роль играет регуляция и оптимизация водного режима почв. Проводят работы по максимизации уровня содержания диоксида углерода в приземном слое воздуха при помощи органических удобрений и отходов, активизации внутрипочвенных биологических процессов, а также комплекс мероприятий по увеличению запасов органических веществ и гумуса в почвах.

Среди последних наибольшее значение имеют внесение органических удобрений, в том числе сидератов, а также учет количества корневых и послеуборочных остатков растений, возделываемых или произрастающих в поле.

Внесение органических удобрений как прием повышения почвенного плодородия Внесение органических удобрений (навоза, птичьего помета, фекалий, компоста) - важнейший прием повышения плодородия почв. При их систематическом применении происходит улучшение биологических (микрофлора), физических (структура), химических (содержание гумуса, обеспеченность фосфором, калием и микроэлементами), физикохимических (емкость поглощения, степень насыщенности почв основаниями, реакция среды, буферность) свойств, водного и воздушного режимов почв.

По возможности синтеза гумусовых веществ все органические удобрения сильно разнятся. Для сравнительной оценки их по способности к гумификации широко пользуются условными коэффициентами перевода различных видов органических удобрений в подстилочный полуперепревший навоз крупного рогатого скота (способность которого к образованию гумуса принята за единицу). При этом количество гумуса, образующегося в почве из 1 т навоза (подстилочного полуперепревшего), равно: для дерново-подзолистых супесчаных почв - 50 кг, дерново-подзолистых суглинистых - 65 кг, серых лесных - 70 кг, черноземов

Коэффициенты перевода отдельных видов органических удобрений по их способности к гумусообразованию в стандартный подстилочный полуперепревший навоз:

бесподстилочный навоз (влажность 90-93%) - 0,5 жидкий навоз (влажность 93-97%) - 0,25 навозные стоки (влажность более 97%) - 0,1 птичий помет, торфо-навозный компост - 1,2 солома - 3,4 сидеральные удобрения (естеств. влажности) - 0,25.

При условии использования в хозяйстве других видов органических удобрений возможные объемы накопления гумуса в почве можно рассчитать, воспользовавшись для этого коэффициентами перевода их в стандартный навоз (не путать: сравнение отдельных видов органических удобрений идет по их способности к гумусообразованию, определяющейся прежде всего содержанием в них углерода, а не по их удобрительному действию на культуры).

Зеленое удобрение (сидераты) представляет собой растительную массу (только надземную или всю биологическую) естественных или культивируемых зеленых растений, которые запахиваются в почву с целью повышения плодородия почв и обеспечения дополнительного питания высеваемых культур. Для этой цели чаще всего используют многолетние и однолетние бобовые культуры, но перегной растительного происхождения может образовываться и из биомассы сорняков, произрастающих на поле.

Количественно способность зеленой массы растений к гумусонакоплению может быть выражена следующими цифрами: от 40 до 60 кг гумуса из 1 т растительных остатков естественной влажности многолетних бобовых трав. Что касается однолетних бобово-злаковых трав и рапса, то их способность к гумусообразованию выражают, приравнивая урожай с площади в 1 га к 10 т навоза.

Возможность пополнения запасов органического вещества в почве за счет растительных остатков возделываемых культур Сельскохозяйственные культуры в силу своих биологических особенностей и различий в технологии возделывания неодинаково влияют на режим органического вещества. По уменьшению поступления в почву послеуборочных остатков, корневой массы и опада их можно расположить в виде следующего ряда: многолетние травы - кукуруза на силос

Озимые зерновые - яровые зерновые - зернобобовые - сахарная и кормовая свекла - картофель - лен.

Изменяя соотношение площади под разными культурами, можно в значительной мере регулировать поступление в почву органического вещества с растительными остатками. При этом общее поступление растительных остатков в почву возрастает при увеличении урожайности культур, хотя относительное накопление их в расчете на 1 ц основной продукции снижается.

Количество послеуборочных остатков, поступающих в пахотный слой почвы, для разных культур изменяется довольно существенно. Так, например, озимые культуры оставляют после себя 2,0-3,2 т, яровые зерновые - 2,0-2,5 т, клевер 4,0-7,0 т, кукуруза 2,0-4,6 т, картофель - 0,8-1,2 т, сахарная свекла - 1,0-1,5 т, люпин 2,0-3,0 т сухого вещества на 1 га.

В среднем, в зерновых агроценозах поступление растительных остатков в почву колеблется от 1,5 до 5,0 т сухого вещества на 1 га.

Количество вновь образованного из растительных остатков культурных растений гумуса зависит как от вида растений, так и от типа почв. Так, из 1 т сухого вещества растительных остатков многолетних злаковых и бобовых трав, зерновых культур и льна может быть синтезировано от 150 до 250 кг гумуса (здесь и далее указан размах колебаний объемов новообразования гумусовых соединений на почвах в ряду от дерново-подзолистых супесчаных до черноземов выщелоченных и оподзоленных в разной степени суглинистых, соответственно); 1 т сухого вещества растительных остатков силосных культур - от 100 до 150 кг;

картофеля, корнеплодов и овощей - от 50 до 80 кг; соломы зерновых (без корней) - от 150 до 220 кг.

Однако возможность количественного определения и установления истинного баланса гумуса сильно осложняется в связи с тем, что в почве одновременно проходят два взаимосвязанных и взаимообусловленных, но разнонаправленных процесса: синтез (гумификация) и распад (минерализация) органического вещества. Полностью исключить минерализацию гумуса невозможно, следовательно, для обеспечения его расширенного воспроизводства приход органического вещества в почву (в виде корневых и пожнивных остатков, органических удобрений, сидеральной массы) должен перекрывать масштабы его минерализации.

В систему реконструирования агроэкосистемы входит и ряд агрохимических мероприятий. Так, повышение доступности остаточных фосфатов, аккумулируемых в почве вследствие разных причин, возможно за счет мелиоративных приемов, обеспечивающих ослабление адсорбции фосфатов и изменение соотношения фракций Са-Р к Fe-P, а также поддержание сбалансированного состояния азота и фосфора в почвенном растворе (N:P2O5 близко к 0,3). Этому способствуют органические удобрения, активирующее биохимические процессы мобилизации фосфатов; применение азотных удобрений на почвах с повышенным содержанием фосфора; возделывание культур, биологически ориентированных на усвоение фосфора из разных фосфатных соединений.

Так, например, гречиха и горох адаптированы к алюмофосфатам; люпин и ячмень – к алюмо- и кальцийфосфатам; овес – к алюмо- и железофосфатам. Высокой способностью усваивать остаточные фосфаты обладают также люцерна и эспарцет.

Одним из главных направлений в оптимизации функционирования агроэкосистем является их максимальная биологизация (фиксация азота из воздуха, биологические средства защиты от вредителей, болезней и сорняков), и сокращение объемов применения средств химической защиты растений. Немаловажным является и направление, при котором оптимизация минерального питания растений обеспечивается на основе использования машинной технологии дифференцированного внесения удобрений и других агрохимических средств в системе координатного земледелия в зависимости от неоднородности плодородия почв, состояния посевов и отзывчивости сельскохозяйственных культур на удобрения. Перспективным в этом направлении является работа системы контроля за экологическим состоянием агроэкосистем на основе внедрения производственного агроэкологического мониторинга состояния земельных угодий, создание специальной службы охраны почв, а также развитие концепции, базовой основой которой является оценка экологического риска, отражающего уровень опасности не только для человека, но и для живой природы.

Таким образом, к числу факторов эффективного воздействия на продуктивность агрофитоценоза и оптимизацию функционирования агробиогеоценозов относятся:

а) создание комплекса благоприятных почвенных условий (ликвидация избыточной кислотности, повышенного содержания органического вещества в почве, улучшение физических и биологических свойств почвы) и повышение бонитета почвы;

б) рациональное применение минеральных удобрений (с учетом содержания элементов питания в почве, запасов влаги, биологии возделывания сорта);

в) повышение эффективности использования минеральных удобрений (применение капсулированных удобрений и удобрений с пролонгированным действием; использование ингибиторов нитрификации;

внесение фосфора и калия в рядки с целью уменьшения их фиксации почвой; использование поверхностно-активных веществ и других модифицирующих добавок в составе удобрений);

г) улучшение корневого питания растений за счет поддержания оптимального соотношения основных питательных веществ в почве и возделывания культур и сортов, имеющих высокий коэффициент использования удобрений;

д) широкая химическая мелиорация почв с учетом особенностей почв и биологии культур, выращиваемых в севообороте;

е) использование прогрессивных способов орошения (импульсное, капельное), направленных на экономное расходование воды, с учетом критических периодов в водоснабжении растений;

ж) проведение защитных, предупредительных агрохимических мероприятий, направленных на предотвращение полегания посевов, повышение устойчивости растений к экологическим стрессам, предотвращение болезней, снижение численности сорняков и насекомыхвредителей, что достигается за счет:

Внесения ретардантов (хлорхолинхлорид–ССС; 2-хлорэтилфосфоновая кислота и другие препараты);

Использования фиторегуляторов антистрессового характера действия с целью повышения засухо-, влаго-, холодо-, морозо-, солеустойчивости растений (картолин, ССС и другие препараты);

Пестицидных препаратов с целью уменьшения заболеваемости растений и снижения численности сорняков и насекомыхвредителей с учетом реакции (толерантности) сортов на их обработку;

з) использование биологических средств воздействия на агрофитоценозы, что включает:

Применение препаратов клубеньковых бактерий (ризоторфин) на бобовых растениях;

Применение бактериальных препаратов, созданных на основе высокоэффективных штаммов ассоциативных азотфиксаторов на небобовых культурах (агрофил, ризоэнтерил, ризоагрин, мизорин, азоризин и т.д.);

Применение бактериальных средств защиты растений от вредителей (битоксибациллин, дендробациллин, энтобактерин, боверин и др.);

Подбор сортов, наиболее приспособленных к местным почвенноклиматическим условиям.

В целом работы по регуляции и оптимизации процессов, протекающих в агробиогеоценозах, требует от земледельца немалых знаний, большого мастерства, умения «чувствовать пульс природы» и уверенности рачительного хозяина.

Эффективность сельскохозяйственного производства, и, в первую очередь, его почвенно-агрохимической составляющей, заключается в рациональном использовании ранее накопленного запаса плодородия почв и его повышении. При этом важно как можно разумнее использовать природные ресурсы, что позволит сэкономить материальные затраты, заменив их интеллектуальными.

Литература

1. Агроэкология /В.А. Черников, Р.М. Алексахин, А.В. Голубев и др.;

под ред. В.А. Черникова, А.И. Чекереса. – М.: Колос, 2000.

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология: Учебник для вузов. – М.:ЮНИТИ, 1998.

3. Витязев В.Г., Макаров И.Б. Общее земледелие. - М.: МГУ, 1991.

5. Гапонюк Э.И., Малахов С.Г. Комплексная система показателей экологического мониторинга почв // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

6. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра, 1990.

7. Гиляров А.М. Популяционная экология. - М.: МГУ, 1990.

8. Глазовская М.А. Принципы классификации почв по их устойчивости к химическому загрязнению// Земельные ресурсы мира, их использование и охрана. - М.: 1978. - С. 85-98.

9. Глазовская М.А. Опыт классификации почв мира по их устойчивости к техногенным кислотным воздействиям // Почвоведение. - 1990.

- № 10. - С. 82-96.

10. Глазовская М.А. Методологические основы эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: МГУ, 1997.

11.Глазовская М.А. Проблемы и методы оценки эколого-геохимической устойчивости почв и почвенного покрова к техногенным воздействиям // Почвоведение. - 1990.- № 1.

12. ГОСТ 17.8.1.01-86 (СТ СЭВ 5303-85). Охрана природы. Ландшафты.

Термины и определения – 8 с.

13. ГОСТ 17.8.1.02-88 (СТ СЭВ 6005-87). Охрана природы. Ландшафты.

Классификация – 7 с.

14. Грин Н., Стаут.У., Тейлор Д. Биология: в 3-х т. Т.2.: Пер. с англ.М.: Мир, 1990.

15. Гришина Л.А., Копцик Г.Н., Моргун Л.В. Организация и проведение почвенных исследований для экологического мониторинга. - М.:

Изд-во МГУ, 1991.

16. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. – М.: Наука, 1990.

17. Докучаев В.В. Наши степи прежде и теперь. Соч., т.VI.- М.: АН СССР, 1951.

18. Дылис Н.В. Основы биогеоценологии. Москва: МГУ, 1978.

19. Жученко А.А. Стратегия адаптивной интенсификации сельского хозяйства (концепция). – Пущино: НЦ РАН, 1994.

20. Каюмов М.К. Справочник по программированию продуктивности полевых культур. – М. : Россельхозиздат, 1982.

21. Кирюшин В.И. Экологические основы земледелия. – М. : Колос, 1996.

22. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. –М: Наука, 1985.

23. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология. – Ижевск: Изд-во Удмуртского университета, 1995.

25. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.С.

Звягинцева. М., 1980.

26. Микроорганизмы и охрана почв.- М.: МГУ, 1989.

27. Милащенко Н.З., Соколов О.А., Брайсон Т., Черников В.А. Устойчивое развитие агроландшафтов / В 2-х Т.Т. – Т.1. – Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.

28. Милащенко Н.З., Соколов О.А., Брайсон Т., Черников В.А. Устой чивое развитие агроландшафтов / В 2-х Т.Т. – Т.2. – Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 2000.

29. Одум Ю. Экология. В 2 т.- М. : Мир, 1986.

30. Одум Ю. Основы экологии.- М.: Мир, 1975.

31. Основные микробиологические и биохимические методы исследования почвы (Метод. рекомендации). - Л., 1987.

32. Порядок определения размеров ущерба от загрязнения земель химическими веществами. - М., 1993.

33. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв / Под ред. Д.С.

Орлова, В.Д. Васильевской. - М.: Изд-во МГУ, 1994.

34. Работнов Т.А. Экспериментальная фитоценология. – М.: МГУ, 1998.

35. Реймерс Н.Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы и гипотезы.- М.: Россия Молодая, 1994.

36. Розанов Б.Г. Основы учения об окружающей среде. Москва: МГУ, 1984.

37. Сельскохозяйственная экология /Н.А. Уразаев, А.А. Вакулин, В.И.

Марымов и др.. – М.: Колос, 1996.

38. Снакин В.В. и др. Система оценки степени деградации почв. - М., 1992.

39. Состояние окружающей среды и природных ресурсов Нижегородской области в 1997 году: Ежегодный доклад/ Н. Новгород: Изд-во Волго-Вятской академии государственной службы, 1998,1999,2000.

40. Сукачев В.Н. К вопросу о борьбе за существование между биотипами одного и того же вида// Юбил. сб., посвящ. И.П.Бородину. Л., 1927.

41. Уразаев Н.А., Вакулин А.А. и др. Сельскохозяйственная экология. – М. : Колос, 1996.

42. Harper J.L. Population biology of plants. L., N.Y., 1977. 892 pp.

43. Kays S., Harper J.L. The regulation of plant and tiller density in a grass sward// J. Ecol. 1974. Vol. 62. N 1. P. 97-105.

44. Mackay D.M., Smith L.A. Agricultural chemicals in groundwater:

Monitoring and management in California/ J. of Soil and Water Conserv.

1990. Vol. 45. N. 2. P. 253-255

45. Powell C.L. Effect of phosphate fertiliser and plant density on phosphate inflow into ryegrass roots in soil/ Plant and soil. 1977. Vol. 47. N. 2.

Silvertown J.W. Introduction to plant population ecology. L., N.Y., 1987.

46. Tansley A.G. The use and abuse of vegetational concepts and terms/ Ecology. 1935. N. 16.

ПРИЛОЖЕНИЯ

– – –

* - в пересчете на серу;

** - подвижные формы меди, никеля и цинка извлекают из почвы аммонийно-ацетатным буферным раствором с рН 4,8; кобальта - аммонийно-натриевым буферным раствором с рН 3,5 для сероземов и рН 4,7 для дерново-подзолистых почв.

– – –

Уровень со- Мероприятия держания и загрязнения Содержание: Для биологически важных элементов (цинк, медь и др.) очень низкое, необходимы микроудобрения или добавки в корма в занизкое висимости от содержания подвижных форм соединений элементов в почвах и содержании их в продукции Среднее Не требуются Повышенное Устранение влияния источника загрязнения и периодический контроль почв и продукции Высокое Обязательное устранение влияния источника загрязнения, постоянный контроль содержания тяжелых металлов в почвах и продукции Оч.

Высокое Подбор сельскохозяйственных культур, не накапливаюнизкий уро- щих тяжелые металлы, комплекс агротехнических мер по вень загряз- уменьшению поступления тяжелых металлов в продукнения) цию (известкование, применение органических и минеральных удобрений); исключить выращивание зеленных культур и овощей Загрязнение: Выращивание культур, не накапливающих тяжелые меСреднее таллы (зерновые на зерно, семенники трав, технические культуры, саженца плодовых и ягодных культур, цветоводство) с обязательным применением комплекса агротехнических мер по снижению поступления тяжелых металлов в продукцию Высокое, Исключить выращивание культур для продовольственоч. Высокое ных целей. Необходимы дополнительные разработки по рекультивации почв.

– – –

Примечание: 1 - урожайность культур, ц/га основной продукции;

2 - накопление пожнивно-корневых остатков, ц сухого вещества на 1 ц основной продукции

– – –

Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия 603107, г. Н. Новгород, пр. Гагарина, 97 Издательство Волго-Вятской академии государственной службы 603600, Нижний Новгород-292, пр. Гагарина, 46

Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТМСХА ИМЕНИ К.А. ТИМИРЯЗЕВА (ФГБОУ ВПО РГАУ МСХА имени К.А. Тимирязева) Факультет природообустройства и водопользования Кафедра сельскохозяйственного водоснабжения и водоотведения А.Н. Рожков, М.С. Али МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ Методические указания Москва Издательство РГАУ-МСХА УДК 628 М54 «Методические указания по выполнению выпускной квалификационной...»

« «КУБ АНСКИЙ ГОСУДАРСТ ВЕННЫЙ АГРАР НЫЙ УНИВЕРСИТЕТ » Учебно-методическое пособие по дисциплине Фундаментальная агрохимия Код и направление 35.06.01 Сельское хозяйство подготовки Наименование профиля программы подготовки научно– Агрохимия педагогических кадров в аспирантуре/ Квалификация (степень) выпускника Факультет Агрохимия и...»

« «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ СЕМИНАРСКИХ ЗАНЯТИЙ по дисциплине Б1.В.ОД.2 Организация учебной деятельности в вузе и методика преподавания в высшей школе Код и направление 38.06.01 Экономика подготовки Наименование программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ по дисциплине Б1.В.ОД.2 Организация учебной деятельности в вузе и методика преподавания в высшей школе Код и направление 38.06.01 Экономика подготовки Наименование программы подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ОСНОВЫ НАУЧНОИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы обучающихся по направлению подготовки «Философия, этика и религиоведение» (уровень подготовки кадров высшей квалификации) Краснодар КубГАУ УДК 001.89:004.9(075.8) ББК 72.3 Б91 Рецензент: В. И....»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Методические указания по проведению практических занятий по дисциплине Б1.В.ДВ.2 Техническая энтомология Код и направление 06.06.01 Биологические науки подготовки Наименование профиля / программы подготовки научноЭнтомология педагогических кадров в аспирантуре Квалификация Исследователь....»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ Председатель Совета юридического факультета д.ю.н., профессор В.Д. Зеленский «_» 20_ г.протокол № РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.Б.19 КРИМИНАЛИСТИКА Код и направление подготовки 030900.62 Юриспруденция Профиль Уголовно-правовой, гражданскоподготовки правовой,...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент мелиорации Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ МЕЛИОРАЦИИ» (ФГБНУ «РосНИИПМ») МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ «КОМПЛЕКС НАУЧНО ОБОСНОВАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЭФФЕКТИВНОМУ ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБСЛУЖИВАНИЮ ТУННЕЛЕЙ МАГИСТРАЛЬНЫХ КАНАЛОВ» Новочеркасск Методические указания «Комплекс научно обоснованных мероприятий по эффективному техническому обслуживанию туннелей магистральных...»

«МИНИСТ ЕР СТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТ ВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ Р ЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ » Кафедра экономики АПК Экономика сельского хозяйства Методиче ские указания по выполнению контроль ной работы дл я студе нтов биоте хнологиче ского факуль те та НИСПО Гродно 20 УДК 631.1(072) ББК 65.32я73 Э 40 Авторы: В.И. Высокоморный, А.И. Сивук Рецензенты: доцент С.Ю. Леванов; кандидат сельскохозяйственныхнаук А.А. Козлов. Экономика сельского...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» УЧЕБНЫЕ И НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ. Основные виды и аппарат Методические указания по определению вида издания и его соответствия содержанию для профессорско-преподавательского состава Кубанского госагроуниверситета Краснодар КубГАУ Составители: Н. П. Лиханская, Г. В. Фисенко, Н. С. Ляшко, А. А. Багинская Учебные и научные издания. Основные виды и аппарат: метод. указания по определению вида...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Генетика признаков качества сельскохозяйственных растений Методические указания Для самостоятельной работы аспирантов направления: 06.06.01 – биологические науки Краснодар, 2015 Составитель: С.В. Гончаров Генетика признаков качества сельскохозяйственных растений: метод. указания для...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной и воспитательной работе И.В. Атанов «_»2014 г. ОТЧЕТ о самообследовании основной образовательной программы высшего образования 111100.68 Зоотехния (код, наименование специальности) Ставрополь, 201 СТРУКТУРА ОТЧЕТА О САМООБСЛЕДОВАНИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ...»

«Бюллетень новых поступлений за февраль 2015 года. А683 Анненкова, Надежда Николаевна. bung macht den Meister: [учебное пособие] : с заданиями для самоконтроля для студентов первого семестра всех специальностей / Н. Н. Анненкова, Л. А. Шишкина; [Воронежский государственный аграрный университет]. Woronesh: Воронежский государственный аграрный университет, 2014. 98 с. : ил. На обороте титульного листа авторы указаны как составители. Библиогр.: с. 95. 32,30 В752 Воронежский заповедник: по...»

« государственный аграрный университет им. А^.А*о|!й«йш:кого НИН А.С. 2 0 ^ "Т. РА С СМ О ТРЕН О на заседании Ученого Совета ЗабАИ « // » 20/?. Основная профессиональная образовательная программа высшего образования по направлению подготовки 36.06.01 В Е Т Е РИ Н А РИ Я И ЗО О Т Е Х Н И Я уровень подготовки кадров: В Ы С Ш АЯ КАТЕГОРИЯ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» УТВЕРЖДАЮ о учебной и й работе И.В. Атанов 2014 г. ОТЧЕТ о самообследовании основной образовательной программы высшего образования 020800.62 Экология и природопользование (код, наименование специальности или направления подготовки) Ставрополь, 20 СТРУКТУРА ОТЧЕТА О САМООБСЛЕДОВАНИИ...»

«Том 7, №1 (январь февраль 2015) Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» [email protected] http://naukovedenie.ru Интернет-журнал «Науковедение» ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Том 7, №1 (2015) http://naukovedenie.ru/index.php?p=vol7-1 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/45EVN115.pdf DOI: 10.15862/45EVN115 (http://dx.doi.org/10.15862/45EVN115) УДК 311:21 Ларина Татьяна Николаевна ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный аграрный университет» Россия, Оренбург 1 Заведующая кафедрой...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Трубчевский филиал ФГБОУ ВО Брянский ГАУ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению выпускной квалификационной (дипломной) работы студентам специальности 36.02.01 Ветеринария Трубчевск 2015 Содержание Раздел I. ПОРЯДОК ПОДГОТОВКИ И ЗАЩИТЫ ВЫПУСКНЫХ 4 КВАЛИФИКАЦИОННЫХ (ДИПЛОМНЫХ) РАБОТ 1.1. Общие положения 5 1.2. Подготовка дипломной работы 6 1.3. Выбор и закрепление темы дипломной работы 6 1.3.1. Подбор и изучение специальной литературы 6 1.3.2. Сбор и обработка...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для самостоятельной работы по дисциплине «Химия и технология вина» на тему «Проблема натуральности виноградных вин» для студентов, обучающихся по направлению 260100.62 Продукты питания из растительного сырья Краснодар 2014 Методические указания рассмотрены и одобрены на...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра управления и маркетинга МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СЕМИНАРСКИХ, ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ АСПИРАНТОВ ПО ДИСЦИПЛИНЕ «САМОМЕНЕДЖМЕНТ: УПРАВЛЕНИЕ ВРЕМЕНЕМ» для аспирантов Краснодар, 2015 Методические указания для проведения семинарских, практических занятий и организации...»
Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам , мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.