ТИПЫ РЕАКЦИИ АГРОФИТОЦЕНОЗА НА АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Агрофитоценоз относится к числу важнейших компонентов агроэкосистемы, а его продуктивность в наибольшей мере характеризует устойчивость и стабильность экосистемы, находящейся в сельскохозяйственном использовании. В отличие от природной экосистемы, где продуктивность фитоценоза регулируется внутренними механизмами, продукционный процесс в агроэкосистеме требует постоянного контроля и управления в виде разнообразных форм аграрной деятельности человека. Поэтому растения в ходе онтогенеза испытывают интенсивные прямые или трансформированные антропогенные воздействия, которые не всегда приводят к увеличению урожайности.

Поддержание в течение определенного промежутка времени заданного уровня урожайности как показателя стабильности агроэкосистемы может быть не достигнуто из-за экстремальных метеоусловий, загрязненности атмосферного воздуха, выпадения кислотных осадков, неблагоприятных свойств и режимов почвы, ее загрязнения, стрессовой реакции почвенных микроорганизмов на антропогенные нагрузки и возникновения почвенной токсичности, почвоутомления, возде­лывания сортов некоторых культур, малоустойчивых к болезням, вредителям и сорным растениям, адаптации последних к пестицидам, неодинаковой реакции видов и сортов растений на возрастающие дозы агрохимикатов, которые оказывают полифункциональное влияние на растения, выступая в зависимости от концентрации стимулятором или ингибитором физиологических процессов, и других причин.

По характеру действия фактор может быть лимитирующим, нормальным, оптимальным и угнетающим. Реакция растений на каждый природный или антропогенный фактор подчиняется известной криволинейной зависимости, характерной для всех биологических систем, в пределах которой проявляется несколько характерных зон, соответствующих типу реакции растений (рис. 22.5).

Каждая зона соответствует определенному типу реакции. На основе анализа закономерности изменений продуктивности растений в широком интервале доз азотных удобрений можно выделить три типа (нормы) реакции растений на количество внесенного азота, проявляющиеся в изменении продуктивности и характера обмена веществ: кинетический (А), физиологический (Б) и метаболический (В). Первый тип реакции (А) характерен при лимитирующем и нормальном обеспечении растений азотом, второй (Б) — при нормальном и оптимальном и третий (В) — при избыточном (угнетающем).

В кинетической зоне растения активно реагируют на увеличение концен­трации азота, усиливаются ростовые процессы, дыхание, синтез белковых соединений, повышается продуктивность в линейной зависимости от доз применяемых удобрений.

В физиологической зоне растения могут достигать максимальной продуктивности, однако прирост сухого вещества от вносимых доз азота минимален. Физиологические изменения растительного организма в пределах этой зоны достигают предпатологических значений, подтверждением чего служит ухудшение многих показателей качества урожая в области максимальных его величин. Известно, что оптимум качества достигается при меньших дозах азота, чем те, которые необходимы для получения наибольшего урожая.

Для зоны с метаболическим типом реакции характерно ограничение ростовых процессов, в растениях накапливаются промежуточные продукты метаболизма, значительная часть поглощенного азота нитратов не метаболизируется, снижаются скорость образования хлорофилла и интенсивность фотосинтеза, нарушается обмен углеводов и минеральных веществ и, как следствие, снижается продуктивность растений. Растения, произрастающие в условиях, вызывающих метаболический тип реакции, подвержены различным болезням и нападению вредителей, их продукция не отвечает технологическим и гигиеническим требованиям.

Необходимо отметить, что многие признаки метаболического типа реакции свойственны растениям, испытывающим острый дефицит того или иного элемента минерального питания. Следовательно, при остродефицитном или избыточном обеспечении растений азотом создаются предпосылки потери агрофитоценозом своей устойчивости, последствия чего могут проявиться в самых разнообразных вариантах (массовые поражения посевов вредителями и болезнями, ограниченное поступление в почву корневых выделений и растительного опада, получение некондиционного семенного материала, загрязнение водоисточников, деградация почвы и т.д.). Следует отметить, что подобная ситуация может иметь место лишь при многолетнем отсутствии агрономического контроля за посевами и в принципе маловероятна. Поскольку остродефицитный или избыточный режим питания растений легкоустраним (например, внесение минеральных удобрений в первом случае или соломы во втором), а границы проявления метаболической реакции достаточно подвижны и легко смещаются, в частности, изменением соотношения между азотом, фосфором и калием или использованием различных модификаций внесения удобрений в почву, подобные нарушения устойчивости агрофитоценоза в этих условиях являются временными и не ведут к потере стабильности агроэкосистемы. Кроме того, для каждого вида и сорта характерны свои пределы нормального, оптимального и избыточного содержания азота в почве, в рамках которых растения развиваются по одному из перечисленных типов реакции на азотное питание.

Таким образом, непременными условиями сохранения устойчивости и стабильности агроэкосистемы являются оптимизация структуры посевных площадей и дифференцированное размещение культур, что позволит ограничить негативные эффекты узкой специ­ализации растениеводства. При этом удобрение сельскохозяйственных культур должно обеспечивать кинетический или, в крайнем случае, физиологический тип реакции растений.

Поиск и разработка экологически безопасных технологий выращивания сельскохозяйственных культур до сих пор актуальны, поскольку они соответствуют принципам рационального природопользования. К ним относится, например, технология локального применения азотных удобрений. Она упорядочивает превращение азота в корне-обитаемом слое почвы, регулирует потребление азота удобрений и азота почвы растениями в онтогенезе; оказывает направленное воздействие на продукционный процесс и формирование урожая с оптимальными показателями качества. Аккумуляция азотистых соединений в системе почва — растение существенно улучшается, что способствует повышению устойчивости возделываемых культур к неблагоприятным абиотическим факторам (рис. 22.6).

Согласно технологии локального применения азотные удобрения вносят в почву на глубину 10... 12 см и на расстоянии 6...7 см от рядка высеваемых семян, если высев семян и внесение удобрений осуществляют одновременно с помощью комбинированной сеялки (рис. 22.7).

При локальном применении удобрений их вносят в почву в виде узкой ленты или экрана на заданную глубину. Если же удобрения вносят заблаговременно (перед посевом культуры), то их размещают перпендикулярно будущим рядкам высеваемых семян. При этом расстояния между лентами удобрений составляют для зерновых культур 15 см, для пропашных — 30 см.

Благодаря специфике поведения азота удобрений, которая складывается при локализации их в почве, растения используют в 1,2... 1,6 раза больше азота, чем при разбросном применении туков. При этом резко снижаются газообразные потери азота (в 1,6...3,2 раза), что придает этой технологии эко­логическую целесообразность.

Что касается агрономической эффективности, то при локальном внесении азотных удобрений продуктивность сельскохозяйственных культур на 22...46 % выше, чем при разбросном их применении. Наибольшей эффективностью эта технология отличается при возделывании кукурузы и викоовсяной смеси.

Повышению устойчивости растений к биотическим факторам (болезням) способствуют защитно-стимулирующие составы на природной основе, поскольку использование химических средств защиты растений привело к значительному загрязнению объектов окружающей среды, что создает реальную угрозу здоровью человека. К таким негативным последствиям не приводит использование биостимуляторов, созданных на основе природных препаратов, к которым относится культура цианобактерий.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: