Функционирование агроэкосистем Таллер Е.Б. каф. экологии РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева Важнейшие свойства природных экосистем и агроэкосистем N н/п Природные экосистемы Агроэкосистемы Видовой состав растений определяется географическими и почвенно-климатическими факторами. Многовидовые по составу населяющей их биоты. Видовой состав биоты существенно обеднен. 3 Конкуренция никогда не приводит к полному вытеснению доминирующим видом менее конкурентоспособного вида. Полное вытеснение большого числа видов на фоне доминирования немногих, связанных пищевыми цепями с культурными растениями. 4 Величина популяции вида ограничивается экологическими ресурсами и регулируется различными формами внутривидовых и межвидовых отношений. Величина популяции отдельных видов определяется в первую очередь продуктивностью культурного растения и агротехникой его возделывания. 5 Сложная система регулирования структуры поддерживается соотношением между продуцентами, консументами и редуцентами. Связи между продуцентами, консументами и редуцентами сильно нарушены, регуляторные функции берет на себя человек. 6 Высокая синхронность в активности растений и почвенных микроорганизмов, придающая экосистеме устойчивость. 7 Растения накапливают значительную часть питательных веществ для последующей реутилизации. Это предотвращает потери биогенных химических элементов. Некоторая синхронность в деятельности растений и микроорганизмов наблюдается лишь в многолетних экосистемах (луга, пастбища) и отсутствует в однолетних (пашня) Биогенные химические элементы в основном извлекаются с урожаем, а компенсацию их потерь посредством внесения удобрений осуществляет человек. 1 2 Состав растительности формирует человек. 8 Растительный покров и подстилка снижают Подстилка отсутствует, а динамика температуры и температуру почвы в период наибольшей влажности почвы зависит от биологии возделываемой биологической активности. Это сокращает культуры и ее агротехники. Удаление растительного потери влаги из-за снижения испарения, а покрова и подстилки приводит к нарушению водного и также аккумуляцию биогенных элементов температурного баланса почвы. микроорганизмами почвы. 9 Многоярусность расположения корневых систем отражает распределение воды в почве. Поэтому почвенная влага используется в максимальной степени, а питательные вещества защищены от вымывания. Многоярусность корневых систем в однолетних фитоценозах отсутствует, в отдельные периоды избыток почвенной влаги приводит к вымыванию питательных веществ и развитию почвенной эрозии. 10 Травянистый растительный покров (живой или отмерший) ослабляет эродирующую силу дождя, текучей воды, ветра, способствуя накоплению органических и минеральных веществ. Систематическое удаление или уменьшение растительного покрова усиливает водную и ветровую эрозию почвы и снижает ее способность накапливать питательные вещества. 11 В отсутствие травянистого покрова на поверхности почвы образуется слой из глинистых агрегатов и водорослей или лесная подстилка из опада, которые успешно противостоят водной и ветровой эрозии. В отсутствие возделываемых растений почва не защищена от эрозии, потери питательных веществ происходят из-за их вымывания и выветривания, а потери воды - вследствие стока и испарения. Существенным различием естественных экосистем и агроэкосистем является степень скомпенсированности круговорота веществ внутри экосистемы. Круговороты веществ (химических элементов) в естественных экосистемах осуществляются по замкнутым циклам или близки к скомпенсированности: приход вещества в цикл за определенный период в среднем равен выходу вещества из цикла, а отсюда внутри цикла приход вещества в каждый блок приблизительно равен выходу вещества из него Антропогенные воздействия нарушают замкнутость круговорота веществ в экосистемах. Часть вещества в агроценозах безвозвратно изымается из экосистемы. При высоких нормах внесения удобрений для отдельных элементов может наблюдаться явление, когда величина входа элементов питания в растения из почвы оказывается меньше величины поступления элементов питания в почву из разлагающихся растительных остатков и удобрений. С хозяйственно полезной продукцией в агроценозах отчуждается 50-60% органического вещества от его количества, аккумулированного в продукции. Перенос питательных веществ в основные компоненты природных экосистем (а) и агроэкоснстем (б) (Кросли ил. и др., 1987) Сравнительная характеристика природной экосистемы (а) и агроэкосистемы с высоким уровнем механизации (б) (Кокс, 1987) Сельское хозяйство изменяет в круговороте веществ и энергии интенсивность и траектории перемещения этих потоков. В природных системах внутренний круговорот питательных веществ по объему значительно превышает их поступление из атмосферы и потери на вымывание из почвы. В управляемой сельскохозяйственной экосистеме распределение питательных веществ меняется, что проявляется в снижении их переноса от первичных продуцентов к потребителям (консументам), а также в последующем закономерном изменении режима поступления этих веществ к редуцентам. Такого рода обстоятельства вызваны применением в агроэкосистемах пестицидов, осуществлением агротехнических мероприятий (регулирующего факторов). Характерно, что после заделки растительных остатков при последующей обработке почвы активность редуцентов повышается. Важно, что в результате управления агроэкосистемой наблюдается изменение обычного («консервативного») круговорота питательных веществ и увеличение скорости их перехода в абиотическое состояние. В агроэкосистемах изменяются или подавляются присущие природным системам свойства саморегулирования, что ведет к снижению биотической устойчивости. Схема функционирования агроэкосистемы (Миркин, Хазиахметов, 1995)
