рослинництво

Розрізняють такі основні екологічні групи рослинних і тваринних організмів, які забезпечують безперервний зв’язок між різними форма-

ми життя на Землі: продуценти, консументи, редуценти.

Продуцентів (лат. Producens – виробляючий) називають ще автотрофами, тобто організмами, які використовують різні види неорганічних речовин і за допомогою сонячної енергії утворюють органічну речовину – першооснову життя інших екологічних категорій живих організмів. Це зелені вищі й нижчі рослини та хемотрофні – не зелені бактерії, які також здатні синтезувати органічну речовину.

Консументи (споживачі) – це організми, які споживають продукцію автотрофів і виділяють у навколишнє середовище продукти своєї життєдіяльності (білки, жири, цукри, вуглеводи, безазотисті екстрактивні та інші речовини). До консументів належать усі тварини, що створюють могутній пласт органічної речовини на Землі.

Розрізняють первинні, вторинні та третинні консументи.

Перші – це травоїдні тварини і паразитуючі на зелених рослинах безхлорофільні рослини – кускута, вовчок та ін.; другі – хижаки, які полюють на травоїдних; треті – організми, що живляться вторинними консументами.

Редуценти – дрібні організми (гриби, бактерії). Вони використовують органічну масу відходів життєдіяльності перших двох груп і в процесі обміну розкладають її до неорганічних сполук, які, у свою чергу, знову можуть бути засвоєні продуцентами. Внаслідок таких трофічних зв’язків, здійснюється колообіг речовин (рис. 13).

Рис. 13. Кругообіг речовин і енергії в біосфері

241

Отже, ці три вітки рослинних і тваринних організмів і створюють навколишнє природне середовище в біосфері.

Вказані екологічні групи рослинних та тваринних організмів відрізняються типом живлення і будовою. За типом живлення вони поділяються на автотрофні (фотосинтез) і гетеротрофні організми

(адсорбція і перетравлення). За будовою в цих групах виділяють

еукаріоти тканинні (рослини, тварини), еукаріоти одноклітинні і багатоклітинні (водорості, гриби, найпростіші); прокаріоти, пере-

важно одноклітинні (фотобактерії, скотобактерії, архебактерії) (рис. 14).

Рис. 14. Основні складові живої природи (за І.П. Баб’євою,

Г.М. Зеновою)

Залежно від особливостей трофічних зв’язків між рослинними і тваринними організмами, що є динамічними, виникають різноманітні форми життя.

Так, у літосфері після поїдання тваринами певних видів рослин (трав, плодів, насіння, посівів) поширюються види, які залишилися, до них також додаються види з насіння, перенесеного птахами, тваринами, комахами.

Значний вплив на рослинність мають землерийні тварини, що знищують і порушують рослинний покрив, спричинюючи зміну його ботанічного складу тощо. Проте, найбільшою мірою рослинність і тваринний світ змінюються під впливом діяльності людини, тобто під впливом антропогенного фактора.

Концепцію біогеоценозу розробив В.М. Сукачов (1942). Згідно з його визначенням, біогеоценоз (від грец. bios – життя, ge – земля, koinos – загальний) – це сукупність на певній ділянці земної поверхні

242

однорідних природних об’єктів (атмосфери, гірської породи, рослинності, тваринного світу, мікроорганізмів, ґрунту і гідрологічних умов) з особливою специфікою їх взаємодії і певним типом обміну речовиною й енергією між собою та з іншими компонентами природи, що становлять внутрішні протиріччя системою єдності, яка знаходиться в постійному русі, розвитку. Будь який біогеоценоз є екологічною системою, а конкретна екосистема – біогеоценозом.

Субедіфікатори та едифікатори. Посіви сільськогосподарських культур, кормових трав і лікарських рослин, забезпечуючи потреби людей у продукції рослинного походження (їжа, корми, сировина для промисловості і т.д.), є не тільки продуктом природи, а й об’єктом людської праці. Звідси їхній ріст і розвиток визначаються антропогенними факторами. Із загальної кількості видів рослин на Землі людина інтенсивно використовує не більше 200, при цьому 85% площ займають злакові (пшениця, кукурудза, ячмінь, овес, сорго, просо, жито) та бобові (соя, квасоля, кормові боби, горох, вика) культури.

Культурні рослини, займаючи центральне місце в агроценозі, створюють найбільш сильний, часто панівний вплив на агрофітоценоз.

У фітоценозах з кількох компонентів є домінуючі види, або едифікатори (найчастіше це пшениця, жито або кукурудза) (за І.В. Ларіним), та допоміжні, які мають незначне поширення – субедифікатори. У багаторічних агрофітоценозах домінуючий вид часто вегетує протягом 1-2 років, далі його місце займає також високопродуктивний, але більш довговічний вид. Саме це забезпечує загальну високу продуктивність багаторічних травосумішей за роками.

Рідше зустрічаються змішані посіви двох або більше видів (кондомінантів), наприклад, вика або горох з вівсом, багатокомпонентна трав’яна суміш. Едифікаторний вплив у рослин-домінантів, а також кондомінантів різноманітний. Едифікатори змінюють мікроклімат агроекосистеми, впливають на фізико-хімічні властивості ґрунту і ґрунтову вологу. Виділяючи біологічно активні речовини, едифікатори справляють істотний вплив на флору і фауну агроекосистеми. Культурні ж рослини впливають на середовище за допомогою виділення метаболітів. Важливу роль у едифікаторів для фітоценозів середовища серед метаболітів відіграють колін (агенти впливу нижчих рослин на вищі) і фітонциди (агенти впливу вищих рослин на нижчі).

Залежно від умов вирощування, періоду онтогенетичного розвитку та морфологічних особливостей культури її едифікаторна роль різна. Найсильніші едифікаторні властивості мають багаторічні трави. За ступенем ослаблення цих властивостей однорічні культури утворюють

243

такий ряд типів агроекосистем: озимі, ярі колосові, зернобобові, ярі просапні, баштанні, овочеві тощо.

Боротьба зі шкідниками культурних рослин має спиратися на принципи і заходи, які застосовуються для захисту саме життєвих функцій рослин, що порушуються шкідниками. Кожна програма, розроблена для боротьби з тим чи іншим шкідником, повинна враховувати заходи, які застосовуються до, після і на протязі вегетації культурної рослини.

Рівні організації та типи агроекосистеми. Штучно створені людиною рослинні угрупування посівом чи висаджуванням культурних рослин, під новою синонімічною назвою - агроекосистема, агроценоз,

агробіоценоз, сільськогосподарська екосистема, сільськогосподарсь-

кий фітоценоз тощо, завжди є збідненим рослинним (тваринним) угрупуванням одного чи декількох видів для отримання певної фітопродукції від автотрофів. До них зазвичай відносять посіви сільськогосподарських культур: зернових, бобових, олійних, технічних, плодових, овочевих, кормових та культурні пасовища; багаторічні насадження: плодові сади, захисні лісонасадження, штучно створені лісові екосистеми тощо.

Штучно створені людиною агроекосистеми (біоценози) складаються з певних видів рослин (сортів). Рослини, які зростають на польових ділянках і є сталими елементами агроекосистем, називаються компонентами. Основу агрофітоценозу становлять культурні рослини полів, городів, садів, тобто едифікатори, про домінантну роль яких дбає людина.

Штучно створені агроекосистеми (біоценози) різняться від

природних рядом особливостей: 1) у них різко знижене видове різноманіття організмів, оскільки на полях вирощують один, рідко – декілька видів рослин, тут значно збіднюється видовий склад тварин і мікроорганізмів у біоценозі; 2) без постійної турботи людини, вирощувані види рослин, що виведені й дібрані нею, неспроможні виграти боротьбу за існування з дикорослими видами (бур’янами); 3) агроекосистеми рослин, крім потоку сонячної радіації, отримують додаткову енергію від людини, яка створює умови для вирощування культурних видів рослин (обробіток ґрунту, внесення добрив, боротьба з бур’янами, шкідниками, хворобами тощо); 4) вирощений урожай вилучається і він не потрапляє в подальший ланцюг живлення й обміну енергією в агроекосистемі; 5) без належного догляду (повернення) з боку людини в агроекосистемі неминуче відбудеться поступове збіднення й деградація її важливої складової ґрунту.

244

Кожен тип агроекосистеми у своїй організації має певні компоненти, які беруть участь у створенні цієї динамічної системи. Її компонентами зазвичай є видовий склад рослин, його ярусність, співвідношення надземних і підземних органів, ступінь участі окремих видів у формуванні системи, життєвість окремих видів, рясність вкривання та ін. Агроекосистеми характеризуються обов’язковим домінуванням вирощуваних культурних рослин, які чинять основний вплив на формування біотичних особливостей штучної системи.

Під типом агроекосистеми слід розуміти сукупність окремих агроекосистем, однорідних за компонентним складом середовища та їх динамікою. Найвищою ієрархічною одиницею агроекосистемного рівня є агросфера. До системного складу входять одиниці нижчих рівнів – аграрні ландшафти, які, в свою чергу, є сукупністю польових, пасовищних, фермерських екосистем.

Усучасних агроекосистемах матеріально-енергетичні, економічні

йекологічні процеси виробництва біологічної продукції знаходяться у складних взаємозв’язках. Науково обґрунтована організація агроекосистем передбачає створення раціональної природної та природногосподарської інфраструктури (шляхи, лісові насадження, сільськогосподарські угіддя, канали та ін.), адекватні особливостям місцевого ландшафту і господарському використанню території загалом. Організація агроекосистем має бути наближеною до контурів природних комплексів, що досягається оптимізацією агроландшафту. Проте, це лише видима чистина екологічно обґрунтованої агроекосистеми, значно складніші внутрішні процеси масо- й енергообміну, які підтримують ландшафтно-екологічну рівновагу.

Н.А. Уразаев та ін. (2000), пропонують наступні екологічні терміни для визначення сільськогосподарських екосистем: 1) агросфера – глобальна екосистема, що об’єднує територію земної поверхні, яка перетворена сільськогосподарською діяльністю людини; 2) аграрний ландшафт – екосистема, сформована в результаті сільськогосподарського перетворення ландшафту (степового, пустельного тощо);

3) сільськогосподарська екологічна система (сільськогосподарська екосистема) – екосистема на рівні господарства; 4) агроекосистема – поле, сад, теплиця, оранжерея; 5) пасовищна агроекосистема – природне чи культурне пасовище.

Основними елементами сільськогосподарських екосистем є: 1) культурні рослини, висіяні або висаджені людиною; 2) бур’яни, які потрапили в агроекосистеми всупереч волі людини; 3) мікроорганізми

245

ризосфер культурних рослин і бур’янів; 4) бульбочкові бактерії на корінні бобових рослин, що зв’язують вільний азот повітря; 5) мікоризотворні гриби на корінні вищих рослин; 6) водорості, бактерії, гриби, актиноміцети, вільноживучі в ґрунті; 7) безхребетні тварини, що живуть у ґрунті і на рослинах; 8) хребетні тварини (гризуни, птахи та ін.), які живуть у ґрунті й посівах; 9) гриби, бактерії, віруси – паразити (напівпаразити) культурних рослин і бур’янів;

10)бактеріофаги – паразити мікроорганізмів.

Характерна особливість сільськогосподарських екосистем у тім,

що вони є продуктом трансформування природних. Трансформуючи природні екосистеми в сільськогосподарські, людина змінювала живі та неживі компоненти природних комплексів: рослинний і тваринний світ, ґрунт, воду, атмосферу. Рослини природної флори знищували, змінювали на нові, потрібні для задоволення потреб людини.

Усільськогосподарських екосистемах ланцюги живлення залучені

всферу діяльності людини. В них змінена екологічна піраміда, на вершині якої стоїть людина, що є специфічною ознакою будь-якої сільськогосподарської екосистеми. При умовному розгляді агроекосистеми, як поєднання природної екосистеми з антропогенною енергією, неважко виявити, що питомі затрати енергії в до індустріальному сільському господарстві були порівняні з енергозатратами в природних екосистемах. З переходом на інтенсивне ведення сільського господарства енерговикористання набагато зросло.

Людина, як споживач, має підтримувати свій трофічний (антропогенний) ланцюг у біосфері і використовувати з нього органічної речовини (тобто поживних речовин або загалом енергії) не більше, ніж надходить у нього. Лише за такої умови забезпечується цілісність екосистеми. Тому створюване на полях в системі сівозмін штучне біологічне середовище, має функціонувати так само ефективно, як і природне. Проте, об’єм біологічного колообігу речовин у ньому повинен бути набагато більшим, щоб забезпечити одержання необхідної кількості продуктів харчування і сировини для промисловості. Штучно створена екосистема сівозміни або агроландшафту добре функціонує лише за оптимальної взаємодії усіх трьох складових трофічного ланцюга – продуцентів, консументів усіх порядків (включаючи людину) та редуцентів – деструкторів. Це означає, що середовище (ґрунт, повітря, поливна вода) повинно бути сприятливим, не містити шкідливих компонентів, які б погіршували роботу, зокрема першої

(продуцентів) і останньої ланки цього ланцюга редуцентів –

246

мікроорганізмів – бактерій, дріжджових грибів, грибів-сапрофітів та інших, які мінералізують органічну речовину рослинних решток та органічні добрива. Як уже зазначалося, великої шкоди цим трофічним зв’язкам в агробіоценозі завдає неправильне використання мінеральних добрив, інсектицидів, гербіцидів. Тому рослинництво, як частина біосфери і основа агробіоценозу, має бути вільним від різних забруднювачів, забезпечувати біологічно й екологічно якісні зв’язки людини з екосистемами.

Чистота довкілля. Від рослинництва люди повинні мати лише якісну продукцію. Для її одержання (аналогічно тому, як цього добиваються в промисловості), слід використовувати якомога менше енергоресурсів, тобто рослинництво, як провідна галузь сільського господарства, повинне заощаджувати енергію і бути екологічно доцільним виробництвом. Цьому, як засвідчують дослідження і практика сучасного інтенсивного рослинництва, сприяють застосування переважно біологічних, агротехнічних прийомів вирощування культур (застосування органічних добрив, біологічної азотфіксації, широке використання асоціативної мікрофлори, правильний догляд за посівами, впровадження сортів польових культур, які мало уражуються хворобами та шкідниками, тощо).

Техногенні екосистеми. Техносфера. Результати діяльності люди-

ни викликають постійну стурбованість спеціалістів різних галузей і громадськості. Це пов’язано з тим, що набагато підвищилася потужність промислових об’єктів, збільшилася кількість транспорту, газопроводів, зросла токсичність викидів в атмосферу, кількість шкідливих відходів тощо. Великої шкоди завдають пожежі, зокрема, на підприємствах нафтової та газової енергетики. При цьому мають місце і велетенські вибухи, внаслідок чого збільшуються площі пошкоджених угідь. Викид у повітря всього 2-2,5 кг діоксану, внаслідок вибуху на хімічному заводі в Італійському місті Севезо, призвів до ураження території площею 18 км2.

Технічний прогрес приносить людині не тільки матеріальне благополуччя, але й обумовлює постійно зростаюче техногенне навантаження на біосферу – ґрунт, водойми, ріки, атмосферу, живі організми. До факторів, що його викликають, відносять хімізацію сільського господарства. Високі дози мінеральних добрив, численні обробки хімічними засобами захисту рослин, порушення технології їхнього застосування, інтенсивне оброблення ґрунту, глибока оранка призвели до цілого комплексу негативних екологічних наслідків.

247

Хімізація порушує саморегуляцію в живій природі, послаблює захисні сили рослин, тварин і людини. Старі, випробувані агротехнології вже не в змозі справитися з цими проблемами. Перед людством виникла проблема подальшого розвитку землеробства, пошуку альтернативних шляхів підтримки його високої продуктивності та екологічної безпеки.

Розвиток промисловості спричинює негативний вплив на всі екологічні категорії біосфери. Замість природних, створюються так звані техногенні екосистеми, змінюються ландшафти, зазнає впливу і неорганічна природа. Отже, навколишнє середовище ще далеко не та оптимізована людиною ноосфера, про яку мріяв В.І. Вернадський. Воно є результатом промислової діяльності людини, якою повністю охоплена земна поверхня, і називається техносферою. Негативний вплив її на навколишнє середовище, зокрема, на агроландшафти треба послабляти, що значною мірою залежить від загальних природоохоронних заходів та діяльності людини, спрямованої на поліпшення трофічних зв’язків у біологічному середовищі.

Великої шкоди природним угіддям і агроландшафтам завдають відходи у вигляді будівельних матеріалів, пластику, супутніх продуктів видобутку вугілля, нафти та інших копалин, а також відходи промисловості, що нагромаджуються як забруднювачі навколишнього природного середовища. Людина повинна виконувати роль редуцента і забезпечувати їх штучну (поза природним колообігом речовин) утилізацію або гарантувати знешкодження їх у ґрунті.

6.2.Основні заходи поліпшення екологічного стану полів

Усучасних умовах для отримання якісної продукції рослинництва

ітваринництва недостатньо застосування технологій, вільних від надмірної хімізації. Рослини засвоюють з ґрунту лише ті поживні речовини, які їм потрібні. Однак, за надлишкових концентрацій шкідливі елементи й хімічні сполуки з ґрунту потрапляють у рослини, зерно, корми, а отже, у продукцію тваринництва.

Велике значення має оптимальна система азотного живлення рослин. Надмірна концентрація рухомого азоту (понад 6-8 мг/кг ґрунту) може призводити до підвищення вмісту нітратів у рослинах, що погіршує якість урожаю. Слід зазначити, що органічні добрива, які вносять в надмірних кількостях (понад 16-17 т/га сівозміни), як і мінеральні, спричинюють нагромадження нітратів та інших шкідливих

248

сполук у продукції рослинництва. Крім того, надмір гною може бути джерелом забруднення землі важкими металами. Перед внесенням органічні добрива треба знезаражувати, очищати від насіння бур’янів, визначати їх хімічний склад.

Гній слід знезаражувати термічно, мул і сапропель – тривалим витримуванням у штабелях, компостуванням з негашеним вапном, аміаком рідким синтетичним, аміачною водою тощо.

Норми внесення різних відходів і компостів слід оптимізувати залежно від допустимих концентрацій важких металів у ґрунті.

Недоцільно вносити свіжий і рідкий гній без його знезараження. На 2-3 поля сівозміни треба мати спеціально побудовані польові гноєсховища, в які гній вивозять безпосередньо з ферм. З рідкого гною і сечовини, фекальних відходів, використовуючи торішню солому, в цих гноєсховищах можна готувати високоякісні органічні добрива.

Не можна вносити надмірні дози калійних і особливо фосфорних добрив, оскільки це може призвести до підвищення радіоактивного фону на полях у десятки разів. Так, суперфосфат іноді містить багато важких металів, зокрема урану. До інших заходів, які поліпшують екологічні умови на посівах польових культур, належить насамперед раціональна система удобрення, яка значною мірою запобігає потраплянню надлишку поживних речовин добрив, зокрема нітратів, у навколишнє середовище, особливо в ґрунтові води.

Негативним екологічним фактором є безсистемний полив на зрошуваних землях, особливо надмірними поливними нормами (понад 300-400 м3/га). Наслідком є ерозія ґрунту, змивання і вимивання добрив у його нижні горизонти, звідки підземним стоком вони потрапляють у водойми; збіднення верхнього шару ґрунту на кальцій, зміна співвідношення катіонів у вбирному комплексі та, як наслідок – погіршення вбирної здатності ґрунту та ін.

При меліоративному невпорядкованому землекористуванні особливо великої шкоди завдає ерозія. У боротьбі з ерозією, як дуже негативним агроекологічним фактором, велике значення має ґрунтозахисна система землеробства. При її застосуванні інтенсивне рослинництво локалізують на рівнинній частині території, на схилах вирощують переважно зернові і трави, застосовують також післяжнивні посіви, а на землях вододілів, що прилягають до гідрографічного фонду, проводять залуження – вирощують бобово-злакові травосуміші. Ґрунтозахисна система землеробства – це комплекс природоохоронних заходів, які треба розробляти в кожному регіоні і господарстві.

249

Охорона навколишнього середовища – це комплекс міжнарод-

них, державних, регіональних, господарських, соціально-політичних

ігромадських заходів, спрямованих на забезпечення раціонального функціонування агроландшафтів із збереженням їх ресурсовідновних

іформуючих середовище функцій. Найважливішими важелями охорони агроландшафтів є регулювання та догляд за ними, дотримання режиму використання, запобігання забрудненню, забезпечення властивостей самоочищення.

Середовище оцінюється як здорове, або комфортне, при оптимальному відношенні людини до нього. Воно вважається нездоровим, або дискомфортним, якщо це відношення супроводжується відхиленням у стані здоров’я від норми, і екстремальним, коли спостерігаються серйозні необоротні зміни в стані здоров’я населення. Ми є свідками екстремального стану агроландшафтів у зоні Чорнобильської катастрофи, в зонах діяльності гігантських тваринницьких комплексів.

Вумовах регульованого потоку енергії, необхідно визначити норми її навантаження на агроландшафт, або величини агроландшафтної дії, які не порушують їх функції. При перевищенні навантаження природні властивості можуть різко порушуватися, що призводить до зміни всього агроландшафту, внаслідок чого виникають деградовані його форми, які втрачають властивість виконувати будь-яку функцію. Деградація виникає внаслідок фізичного знищення або порушення фізичних властивостей землі (ерозія, штучні водосховища, заболочування, опустелювання, переущільнення та ін.), хімічного чи біологічного забруднення.

Внаслідок взаємодії компонентів агроландшафту, забруднення одного з них викликає забруднення інших, охоплюючи його повністю (повітря – ґрунт – рослинність – вода). Негативні наслідки забруднення агроландшафтів призводять до порушення їх соціально-економічних функцій.

Вінтенсивному сільському господарстві забруднення може відбуватися внаслідок поверхневого змиву агрохімікатів і водної ерозії, інфільтрації забруднювачів за межі кореневмісного шару і нагромадження токсичних речовин у продуктах рослинництва.

Сучасні агроландшафти потребують неухильного захисту від постійного скорочення або знищення їх внаслідок нерозумної чи недалекоглядної діяльності людини. Земля залишається нині і, очевидно, в майбутньому буде основним джерелом для виробництва поновлюваної енергії. Якщо розораність земель у США становить 16%,

250