4.2 Структура экологического императива

Формирование сестайнинга (способность самовосстанавливаться) агроэкосистем является генеральной задачей экологически ориентированного сельского хозяйства в этом случае реализуется принципы "можно всё то, что не запрещено" и именно то, что запрещено, обобщается системой экологического императива. Понятие "экологический императив" в сельском хозяйстве впервые было использовано авторами (Миркин, Хазиев, 1993).

Количество параметров, на значение которых (в соответствии с системой рассматриваемых ниже экологических нормативов) накладываются ограничения использования очень велико. При этом оно возрастает по мере повышения уровня изученности структуры агроэкосистем и их элементов и возможностей хозяйства реализовывать предлагаемые системы запретов. На данном уровне вполне достаточно сгруппировать параметры экологического императива в пять групп: 1) параметры общей структуры АгрЭС; 2) пахотных почв (как наиболее антропогенно нагруженного и поэтому уязвимого компонента АгрЭС; 3) требований к возделываемым растениям; 4) требований к разводимым животным и 5) требований к естественным кормовым угодьям.

Экологический императив агроэкосистем, в данном случае, приводится в редакции изложенной в монографии Б.М. Миркина и др. (1999) "Экологический императив сельского хозяйства Республики Башкортостан".

Рисунок 4.1 Схема функционирования агроэкосистем

Таблица 4.1 Экологический императив агроэкосистем

Признак	Факторы деградации	Результат дегр адации	Требования ЭИ
1	2	3	4
общая структура
Функциональная структура: соотношение пашни, ЕКУ, леса, поголовья скота	Завышение доли пашни и поголовья скота	Эрозия почв, пастбищная дигрессия травостоев, ухудшение микроклимата, ухудшение гидрологических, гидрохимических характеристик	Оптимизация соотношения площади пашни, ЕКУ, сеяных трав и поголовья скота с целью повышения замкнутости АгрЭС. Улучшение микроклимата, гидрологического и гидрохимического режимов. Приведение в соответствие потенциала ЕКУ и пастбищных нагрузок, сохранение биоразнообразия

продолжение таблицы 4.1

1	2		3	4
Пространственная структура размещения сельхозугодий в соответствии с рельефом	Освоение в пашню склоновых земель без внедрения почвозащитных технологий их использования. Сведение лесов и выпас скота на крутосклонах		Эрозия (включая оврагооброзование), пастбищная дигрессия, ухудшение гидрологических и гидрохимических характеристик	Внедрение контурномелиоративной системы организации территории и почвозащитной обработки почвы. Лесомелиорация на склонах. Снижение пастбищных нагрузок на эрозионноопасных участках пастбищ
Геохимические циклы	Размыкание кругооборота элементов питания, вынос питательных элементов и пестицидов с надземными и подземными водами, ослабление рециклинга азота в звеньях "луг - скот - пашня" и "пашня - скот-пашня"		Формирование дефицита основных элементов питания в почвах, дегумификация почв, загрязнение удобрениями и пестицидами надземных и подземных вод	Экологизация системы удобрений и контроля за насекомыми - вредителями, сорняками и болезнями. Полное использование навоза
Гидрологический режим	Уменьшение доли лесов, осушение заболоченных территорий		Уменьшение внутрипочвенного стока и запаса грунтовых вод в летний период, иссушение родников, обмеление рек	Лесомелиорация, гидромелиорация
Микроклиматический режим	Сведение лесов, осушение		Учащение засух	Лесомелиорация, орошение
пахотные почвы
Запас гумуса в почве (в т.ч. мощность гумусового горизонта)	Внесение высоких доз минеральных удобрений. Высокая доля в севообороте почворазрушающих культур. Постоянная отвальная обработка почвы. Эрозия. Технологическое уплотнение. Изъятие соломы	Снижение содержания гумуса. Уменьшение мощности гумусового горизонта. Ухудшение фракционного состава гумуса		Обоснованные дозы минеральных удобрений. Внесение органических удобрений. Ограничение доли почворазрушающих культур в севообороте, увеличение доли трав. Сохранение на поле не менее 30% соломы. Сидерация, залужение сильноэродированных почв

продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4
Структура почвы (включая плотность)	Постоянная отвальная обработка почвы, особенно в физически неспелом состоянии. Многократные проходы техники с узкозахватными агрегатами. Высокая доля в севообороте пропашных культур. Низкие дозы органических удобрений.	Уплотнение почвы, разрушение комковатой структуры, нарушение агрогидротермического режима	Комплекс противоэрозионныхмероприятий, контурно - мелиоративная система, безотвальная обработка почвы. Использование легких тракторов с широкопрофильными шинами или на гусеничном ходу. Технологическая колея. Использование широко - захватных комплексных агрегатов. Повышение доз органических удобрений. Снижение в севообороте доли пропашных культур.
Реакция почвенного раствора	Внесение высоких доз азотных удобрений. Кислотные дожди	Подкисление почв	Оптимизация доз азотных удобрений. Регулирование промышленных выбросов, содержащих оксиды серы и азота. Известкование
Содержание токсичных ионов	Глубокая вспашка солонцовых почв. Неумеренный полив	Засоление почв	Сухое земледелие. Фитомелиорация. Поверхностная обработка солонцовых почв
Баланс азота	Низкая доля бобовых в севообороте. Низкие дозы внесения азотных минеральных удобрений и навоза. Активизация микробиологических процессов нитрификации и денитрификации	Формирование дефицита азота	Повышение доли бобовых в севообороте. Предпосевная инокуляция семян бобовых продуктивными штаммами бактерий азотофиксаторов. Сидерация бобовыми. Внесение навоза и азотных минеральных удобрений. Подавление процессов нитрификации

продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4
Баланс фосфора и калия	Выращивание культур с высоким выносом питательных элементов (подсолнечник, амарант и др.), низкие дозы внесения удобрений	Формирование дефицита фосфора и калия	Ограничение возделывания культур, выносящих из почвы большое количество питательных элементов. Внесение минеральных удобрений, навоза. Сидерация
Загрязнение почв	Использование фосфорных и комплексных удобрений с высоким содержанием тяжелых металлов. Техногенные загрязнения почв эмиссией промышленных выбросов, выхлопных газов транспорта, разливы нефти и промысловых вод. Использование пестицидов с длительным периодом полураспада.	Загрязнение почв тяжелыми металлами, углеводородами, технологическими рассолами, остатками пестицидов. Подавление биологической активности и снижение плодородия. Загрязнение продуктов растениеводства и животноводства	Отказ от производства экологически грязных фосфорных удобрений. Использование пестицидов с коротким периодом полураспада в невысоких дозах. Ограниченное использование или отказ от использования и консервация техногеннозагрязненных земель
Биологическое разнообразие	Завышение площади пашни, перевыпас скота на пастбищах, выпас в лесах, применение пестицидов и удобрений в высоких дозах	Обеднение биологического разнообразия, в первую очередь, за счет наиболее ценных видов "врагов наших врагов" (насекомых - хищников и паразитоидов, птиц), лекарственных и декоративных растений, промысловых животных (включая лося)	Экологическая оптимизация структуры АгрЭС. Лесомелиорация. Создание микрозаповедников (ремизов), снижение пестицидных нагрузок
естественные кормовые угодья
Продуктивность	Длительное сенокошение без применения удобрений, выпас на сенокосах весной и осенью, перевыпас на пастбищах	Резкое снижение продуктивности сенокосов и пастбищной емкости	Компенсация выноса элементов питания с урожаем, пастбищеоборот с приведением в соответствие пастбищной нагрузки с пастбищной емкостью

продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4
Ботанический состав	Перевыпас, нарушение требований пастьбы - выпас весной и осенью по мокрой дернине. Нарушение требований сенокосооборота, исключающее возможность обсеменения ценных видов	Увеличение доли малоценного разнотравья, в том числе рудеральных, сорных видов с низкой поедаемостью	Соблюдение требований сенокосооборота с периодическим скашиванием в разные сроки для обеспечения возможностей семенного возобновления ценных видов. Строгое соблюдение сроков выпаса, приведение в соответствие пастбищной нагрузки
Ухудшение культур технического состояния - зарастание кустарниками и деревьями, образование кочек	Нерегулярное сенокошение, снижение интенсивности выпаса, выпас по влажной почве	Сокращение полезной площади ЕКУ	Докашивание несъеденных остатков растений. Измельчение экскрементов. Регулярное сенокошение и выпас. Соблюдение сроков начала выпаса
Почвенно - защитные способности дернины	Ослабление (разрушение) дернины в результате перевыпаса на склонах, в особенности весной и осенью	Развитие процессов эрозии, снижение продуктивности пастбищ	Строгое соблюдение сроков выпаса и пастбищных нагрузок на склоновых пастбищах
Растениеводство
Виды и сорта культурных растений	Недоучет биоклиматического потенциала и экологии видов и сортов. Возделывание культур с черезмерно высоким выносом элементов питания (амарант, топинсолнечник и др.). Чрезмерно высокое вложение антропогенной энергии. Возделывание с. - х. культур, подверженных грибковым, бактериальным и вирусным заболеваниям с низкой компенсаторной способностью отрастания при поедании фитофагами, с низкой конкурентной способностью подавления сорняков	Чрезмерно высокое вложение антропогенной энергии для получения урожая, разрушение почв, заражение окружающей среды и продуктов питания. Использование большого количества пестицидов	Использование с. - х. культур, районированных на экологической (адаптивной) основе. Возделывание культур с умеренным выносом элементов питания из почвы

продолжение таблицы 4.1

1	2	3	4
Монокультура	Почвоистощение, почвоутомление, увеличение заряженности растений, массовые вспышки вредителей, возрастание уровня засоренности почв и посевов. Использование высоких доз удобрений и пестицидов	Формирование условий для заражения растений болезнями, массового размножения насекомых и вредителей и сорных растений. Резкое снижение общего биоразнообразия АгрЭС и ослабление систем полезных симбиотичесих связей. Ухудшение качества продукции и загрязнение окружающей среды	Использование севооборотов
Севооборот	Завышение доли почворазрушающих культур, включение в севооборот неадаптивных культур	Снижение плодородия почв	Строгое следование севооборотам, составленным в соответствии с экологическими требованиями
Размеры полей	Увеличение размера полей	Ухудшение микроклимата, обеднение энтомоценоза и массовое развитие насекомых - вредителей. Ослабление системы полезных симбиотических связей	Строгое следование экологически обоснованным размерам полей 50-100 га
Наличие лесополос и окраин полей с сохранением луговой или рудеральной растительности	Отсутствие лесополос и ежегодное опахивание окраин полей	Снижение биоразнообразия, ослабление системы полезных симбиотических связей. Увеличение доз и частоты использования пестицидов	Создание лесополос. Поддержание окраин полей под многолетними травяными растениями. Длина опушки на 1 га пашни должны составлять не менее 30 м

продолжение таблицы 4.1

1	2		3	4
Животноводство
Структура поголовья		Формирование структуры при недоучете климатических условий, природной кормовой базы, доли кормов, получаемой с пашни как "побочного продукта" воспроизводства плодородия почв	Возрастание вложений антропогенной энергии для производства кормов, увеличение затрат на ветеринарное обслуживание, понижение коэффициента биоконверсии	Разведение районированных пород скота в оптимальном соотношении
Общее поголовье скота		Недоучет "скотоемкости" АгрЭС , т.е. возможности производства кормов на ЕКУ и пашне	Разрушение АгрЭС в первую очередь ЕКУ и лесов, загрязнение окружающей среды	Экологически обоснованное планирование поголовья
Предельное количество ферм и поголовья скота в них. Распределение по территории АгрЭС		Завышение количества ферм и поголовья скота в них при высокой доле кормов, произведенных н пашне и завезенных из других хозяйств	При создании скотооткормочных комплексов возрастает вероятность загрязнения окружающей среды, разрушаются циклы элементов питания, которые накапливаются в навозохранилищах, резко возрастают затраты энергии на переработку и транспортировку навоза. Ухудшается состояние здоровья животных	Создание небольших ферм, равномерно распределенных по территории хозяйств

Таблица 4.2 Обобщенная характеристика основных типов агроэкосистем и тактика достижения сестайнинга по Миркину и др., (1999 г. с изменениями)

Группа по величине антропогенной энергетической субсидии(а.э.с.)	Характеристика Агр ЭС				Тактика сестайнинга
	Продук-тивность	Степень адаптив-ности	Специализация	Схема потока вещества и энергии
Экстенсивные (низкие а.э.с)	Низкая	Высокая	Растение-водческая Животновод– ческая Комплексная	Луг Пашня Л уг Скот Пашня Скот Луг	Обеспечение достаточной длительности залежно -переложной стадии Обеспечение баланса между продуктивностью кормовых угодий и поголовьем Обеспечение баланса между площадями пашни и луга и поголовьем скота
Адаптивные (умеренные а.э.с)	Умеренно высокая	Высокая	Растениеводческая Животноводческая Комплексная	П ашня П ашня Скот Луг П ашня Скот Луг	Применение севооборота с травами и сидератами. Компенсированный уровень баланса минерального питания Обеспечение адаптивной структуры агроэкосистемы Сохранение биологического разнообразия, севообороты, полная утилизация навоза, применение биометодов
Интенсивные (высокие а.э.с)	Высокая	Низкая	Растениеводческая Животноводческая Комплексная	П ашня П ашня Скот Пашня Скот	Применение севооборотов с травами и сидератами. Оптимизация минерального питания растений Утилизация бесподстилочного навоза, возврат его на пашню Утилизация бесподстилочного навоза, возврат его на пашню

Рисунок 4.2 Основные связи в экосистеме пахотной почвы

Рисунок 4.3 Система полезных симбиотических связей

в надземной части АгрЭС

Пример тестового задания: возможно несколько вариантов ответа.

1.Экологический императив – это

а) процесс разрушения почвенного гумуса.

б) система запретов на все формы использования агроресурсов, которые ведут к их разрушению или загрязнению окружающей среды и производимых продуктов питания.

в) экологическая сукцессия, вызываемая внешним фактором – выпасом скота, при котором изменяются состав растительности и свойства почвы.

г) наиболее экологический и экономический вариант использования с/х ресурсов.

2.Кто впервые использовал термин «Экологический императив» в сельском хозяйстве?

а) Черников В.А. б) Миркин Б.М.

в) Гусманов У.Г. г) Хазиахметов Р.М.

3. Отметь факторы, улучшающие систему полезных симбиотических связей в наземной части агроэкосистем:

а) использование пестицидов б) поликультура

в) снижение доли пашни, уменьшение размера полей

г) монокультура.

4. Отметь факторы, разрушающие систему полезных симбиотических связей в наземной части агроэкосистем:

а) использование пестицидов

б) поликультура

в) снижение доли пашни, уменьшение размера полей

г) монокультура.

5.Какие факторы ведут к деградации экосистемы пахотной почвы?

а) органические удобрения б) эрозия

в) орошение г) минеральные удобрения.

6.Как называется процесс разрушения почвенного гумуса?

а) нитрификация б) денитрификация

в) дегумификация г) аммонификация.

7. Отметь факторы, снижающие запас гумуса в почве:

а) высокая доля в севообороте почворазрушающих культур

б) кислотные дожди

в) внесение высоких доз минеральных удобрений

г) глубокая вспашка солонцовых почв.

8. В результате каких процессов происходит снижение плодородия почв

а) использование высоких доз удобрений и пестицидов

б) завышение доли почворазрушающих культур в севообороте

в) отсутствие лесополос

г) ежегодная отвальная обработка почвы.

9. Сестайнинг – это….

а) процесс образования аммиака до азотной кислоты

б) способность агроэкосистем восстанавливаться

в) разнообразие видов в агроэкосистеме

г) система запретов на все формы использования агроресурсов,

которые ведут к деградации окружающей природной среды.

10.В результате каких процессов формируется дефицит азота в почве?

а) низкая доля бобовых культур в севообороте.

б) выращивание культур с высоким выносом элементов питания

в) низкие дозы внесения азотных удобрений

г) использование соломы в качестве удобрения.

Таблица 4.3 Ответная тест-карта

Студент______________ Вариант___________

№ ответа	Номера правильных ответов на вопросы
	А	б	в	г
1
2
10

Форма контроля – индивидуальное выполнение тестовых заданий