Zu den vorrangigen Bereichen der Nutzung pflanzlicher Ressourcen gehört das Problem der Einführung neuer Pflanzenarten und Ökotypen in die Kultur. Und obwohl die Prozesse der natürlichen und künstlichen Selektion miteinander verbunden sind, weist letztere eine Reihe von Merkmalen auf. Es ist beispielsweise bekannt, dass in der natürlichen Flora der Ertragsindex keine führende Rolle bei der Selektion spielt. Mittlerweile gibt es in natürlichen Populationen eine genotypische Variabilität für dieses Merkmal, deren Bedeutung für Kulturpflanzen offensichtlich ist. Laut Primack zeigten einjährige Arten bei der Untersuchung von Populationen von 15 einjährigen und mehrjährigen Plantago-Arten höhere Raten an „Reproduktionsaufwand“ (Anzahl der Kapseln und Samen, Samenmasse pro Blattflächeneinheit) im Vergleich zu mehrjährigen Arten. Darüber hinaus erwiesen sie sich bei den einjährigen Frühlingsarten als größer als bei den Sommerarten. Es gibt Grund zu der Annahme, dass viele der vom Menschen ausgewählten Arten und Ökotypen einen hohen „Reproduktionsaufwand“ aufwiesen und dass der Grad der genotypischen Variabilität für dieses Merkmal einen entscheidenden Einfluss auf die Wirksamkeit der gezielten Selektion hatte.
In den meisten Fällen geht die extrem hohe ökologische Plastizität von Pflanzenarten mit ihrer sehr geringen Produktivität einher. Daher verfügen viele Wildarten über eine Strategie, sich an ungünstige Bedingungen anzupassen Außenumgebung beruht auf der geringen Geschwindigkeit der Wachstumsprozesse. Es sei kein Zufall, bemerkt Stuart, dass ihre Wachstumsrate unverändert bleibe, selbst wenn wilde Pflanzenarten überschüssige Nährstoffe verbrauchen. Unter der großen Vielfalt an Pflanzenarten gibt es auch solche, deren Wachstumsrate von bestimmten Umweltfaktoren nahezu unabhängig ist. Beispiele hierfür sind einige Arten von Tundravegetation, deren Wachstumsrate nicht von der Temperatur abhängt; Plantago coronopus reagiert nur geringfügig auf den Nährstoffgehalt im Boden; Die Wachstumsrate von Carex limosa wird nicht durch Änderungen der K+-Konzentration im 100-fachen Bereich usw. beeinflusst. Offensichtlich bevorzugten die Menschen diejenigen Pflanzenarten, die eine positive Wachstumsreaktion auf die Optimierung der Umweltbedingungen zeigten (Pflügen, hohe Bodenfruchtbarkeit, Bewässerung, usw.). d.). Dabei spielten nicht nur die Merkmale der ontogenetischen Anpassung wildlebender Arten eine führende Rolle, sondern auch das Potenzial ihrer genotypischen Variabilität.
Besondere Aufmerksamkeit verdient der oben erwähnte Zusammenhang zwischen der hohen ökologischen Plastizität von Pflanzen und ihrer geringen Produktivität. Es ist möglich, dass genau dieses Merkmal der Anpassungsfähigkeit von Pflanzen als Grundlage für die Frage „Anpassung oder Maximalertrag?“ diente, die jedoch nur für die ontogenetische Anpassung legitim ist, da das Potenzial von nicht erkannt wird phylogenetische Anpassung, d.h. Aufgrund des Spektrums der genotypischen Variabilität ist eine Steigerung der Pflanzenproduktivität undenkbar. Darüber hinaus macht dieser Gegensatz nur in Bezug auf die allgemeine und umfassende Anpassung von Pflanzen Sinn, während spezifische und enge Anpassungen für die meisten Kulturpflanzenarten eine unabdingbare Voraussetzung für die Steigerung der Produktivität sind.
Der hohe Grad an genetischer und morphophysiologischer Integration der allgemeinen ökologischen Stabilität jeder Pflanzenart macht in den meisten Fällen die Versuche der Züchter zunichte, durch Hybridisierung (einschließlich interspezifischer) die ökologische Stabilität von Sorten zu erreichen, die für andere Arten charakteristisch sind. Die Aufgabe, ein hohes Produktivitätspotenzial und ökologische Nachhaltigkeit in einer Sorte (und sogar einer Hybride) zu vereinen, ist nicht weniger schwierig. Sorten mit hohem Produktivitätspotenzial und geringer Umweltverträglichkeit liefern nur unter günstigen Umweltbedingungen hohe Erträge, während sie diese unter Stressbedingungen stark reduzieren. Daher werden in der Züchtungspraxis, insbesondere bei der Verwendung von Wildarten als Spender, Methoden der induzierten Rekombinogenese eingesetzt, die den Eliminierungseffekt von „Zuchtsieben“ aufgrund der gametischen und zygotischen Selektion verringern und die Möglichkeiten des ökologisch-geografischen Züchtungs- und Sortenprüfungsnetzwerks nutzen von größter Bedeutung. Eine wichtige Rolle kommt den Methoden zur Herstellung von F1-Hybriden, gemischten, synthetischen und mehrzeiligen Sorten zu.
Generell gibt es sehr unterschiedliche Standpunkte hinsichtlich der Möglichkeiten, hohes Produktivitätspotenzial und ökologische Nachhaltigkeit in einem Genotyp zu vereinen. Daher verringert laut Adamer die Wertsteigerung einiger Ertragskomponenten durch Selektion in der Regel den Wert anderer. Dennoch sollten die Schwierigkeiten, eine Kombination aus potenzieller Produktivität und ökologischer Nachhaltigkeit zu züchten, auch auf interspezifischer Ebene, nicht übertrieben, geschweige denn verabsolutiert werden. Wie Sie wissen, wurde die Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, in den Werken von I.V. aufgezeigt. Michurina, L. Burbank, N.V. Tsitsin und andere Forscher. Daten zur unabhängigen Segregation von Merkmalen, die die potenzielle Produktivität und Umweltstabilität von Pflanzen bestimmen, sind seit den 1930er Jahren bekannt und werden derzeit durch eine ausreichende Anzahl von Daten zu einer gewissen physiologischen, biochemischen und genetischen Unabhängigkeit der Hauptkomponenten des ontogenetischen Anpassungspotentials gestützt von Pflanzen. Viele Merkmale, die die Widerstandsfähigkeit von Pflanzen gegen Wasserstress charakterisieren (starkes Wurzelsystem, wachsartige Beschichtung, räumliche Ausrichtung der Blätter, ihre Behaarung usw.), korrelieren in der Regel nicht negativ mit dem Potenzial und der biologischen Produktivität oder ihren Komponenten. Darüber hinaus sorgen beispielsweise die starke Verzweigung des Wurzelsystems und die Tiefe seiner Eindringung nicht nur für eine hohe (und aktive) Trockenheitsresistenz der Pflanzen, sondern auch für die Möglichkeit einer besseren Nutzung mineralischer Nährstoffe, wodurch ein größeres Potenzial entsteht biologische Produktivität der kultivierten Arten. Ein typisches Beispiel hierfür ist Luzerne.
Die Tatsache, dass potenzielle Produktivität und ökologische Nachhaltigkeit durch unterschiedliche Gensätze gesteuert werden, weist auf die reale Möglichkeit hin, sie in einer Sorte oder Hybride zu kombinieren. Coyne liefert Informationen zu den Komponenten des Bohnenertrags (Anzahl der Bohnen pro Pflanze, Anzahl der Samen pro Bohne und durchschnittliches Samengewicht), die nahezu den gleichen Einfluss auf den gesamten Samenertrag haben und durch unterschiedliche genetische Systeme gesteuert werden. Daher war für diese Kulturpflanze nicht die Einzelselektion, sondern die Massenselektion für den Ertrag in späteren Aufteilungsgenerationen am wirksamsten.
Die Kombination von hohem Produktivitätspotenzial und ökologischer Nachhaltigkeit in einer F1-Sorte oder einem Hybrid erfordert nicht nur den Einsatz spezieller Selektionsmethoden (interspezifische Hybridisierung, Induktion von Rekombination usw.), sondern auch die Auswahl spezieller Hintergründe zur Beurteilung des produktiven Ertrags der ursprünglichen Sorte Formen und vielversprechende Linien. Laut Johnson und Frey, Vela-Cardenas und Frey, Allen et al. sind umweltbedingte und genetische Schwankungen in der Pflanzenproduktivität größer, wenn für ihr Wachstum günstige Umweltbedingungen herrschen. Wenn außerdem in einer optimalen Umgebung die Erblichkeit des Ertrags und seiner Komponenten (und der Vorteil entsprechender Selektionen) hoch ist, ist sie unter ungünstigen Bedingungen extrem niedrig und die Wirksamkeit der Selektion nimmt stark ab. Daher ist eine Selektion auf hohe ertragreiche Erträge, vorausgesetzt inkl. Und aufgrund der größeren Umweltverträglichkeit ist es besser, es in einer unterstützenden als in einer stressigen Umgebung durchzuführen. In der Praxis bedeutet dies, dass es ratsam ist, die Umweltstabilität von Sorten und Hybriden unter geeigneten Stressbedingungen erst dann zu bewerten, wenn ihr hohes Ertragspotenzial unter günstigen Umweltbedingungen bereits nachgewiesen ist.
Ein effektiver Ansatz zur Züchtung beispielsweise von Pflanzen zur Dürreresistenz ist die kombinierte Nutzung optimaler und wasserarmer Umgebungen. Dieser Ansatz basiert auf der Annahme, dass die potenzielle Produktivität und Dürretoleranz durch unterschiedliche genetische Systeme gesteuert werden und daher unabhängig voneinander durch Züchtung ausgewählt werden können. In diesem Zusammenhang hält es der Autor für ratsam, die Selektion auf Trockenresistenz in einer geeigneten Stressumgebung und die Selektion auf hohe potenzielle Produktivität – unter Bedingungen optimaler Wasserverfügbarkeit – durchzuführen. Ein Beispiel für die unabhängige Vererbung der Resistenz gegen Wasserstress ist die Kutikulaschicht, deren größere Dicke für eine bessere Trockenresistenz der Pflanzen sorgt und keinen negativen Zusammenhang mit dem Ertrag oder seinen Bestandteilen hat. Durch abwechselnde Selektion unter Bedingungen von Wasserstress (zur besseren Ausprägung eines bestimmten Resistenzmerkmals) und optimaler Wasserverfügbarkeit (zur maximalen Ausprägung des potenziellen Ertrags oder seiner Komponenten) ist es möglich, hohe potenzielle Produktivität und Resistenz in einer Sorte zu vereinen. Eine ähnliche Möglichkeit wird durch unsere früheren Informationen bestätigt, dass Unterschiede zwischen Arten und Sorten in ihrer Fähigkeit, Elemente der Mineralernährung aufzunehmen, anzusammeln und zu nutzen, sowie in der edaphischen Resistenz durch unterschiedliche Genkomplexe bestimmt werden. Beispielsweise wurden signifikante Unterschiede zwischen Tomaten-, Bohnen-, Mais- und anderen Kulturpflanzen hinsichtlich der Effizienz der Verwendung von N, P und K nachgewiesen; es wurden ertragreiche Weizen-, Sorghum- und Reissorten geschaffen, die resistent gegen Säure sind und wenig produktive Böden.
Lu, Chiu, Tsai et al., Oka, erhielten durch sequentielle Selektion auf hohe Produktivität bei den Nachkommen von Sojahybriden, die zu unterschiedlichen Aussaatterminen gezüchtet wurden (störende saisonale Selektion), eurypotente Sorten, d. h. ist in der Lage, bei unterschiedlichsten Umweltbedingungen hohe Erträge zu liefern. Damit wurde der Zusammenhang zwischen der Anpassungsfähigkeit der Pflanzen an saisonale und regionale Schwankungen der Umweltbedingungen und der Wirksamkeit der disruptiven saisonalen Selektionsmethode bei der Erhöhung der Gesamtanpassungsfähigkeit von Sojabohnensorten nachgewiesen. Da Sojabohnen im Vergleich zu anderen Nutzpflanzen empfindlicher auf Veränderungen der Tageslänge und der Temperatur reagieren, ist es beim Anbau verschiedener Sorten in unterschiedlichen Umweltzonen und/oder in unterschiedlichen Jahren notwendig, erhebliche Wechselwirkungen im Genotyp zu berücksichtigen -Umweltsystem, das die genotypische Variabilität maskiert. Um die ökologische Nachhaltigkeit des Weizens zu erhöhen, nutzte Borlaug umfassend die Möglichkeiten einer stärkeren ökologischen Differenzierung des ausgewählten Materials durch unterschiedliche Aussaattermine und den Anbau in unterschiedlichen Höhenlagen über dem Meeresspiegel.
Finlay und Wilkinson entdeckten Gerstengenotypen, die eine hohe Toleranz in einer Vielzahl von Umweltbedingungen bieten, und intensive Reissorten, die an hohe Dünger- und Eindickungsraten angepasst sind und die Toleranz gegenüber wechselnden Wetterbedingungen auf der Ebene der Landrassen aufrechterhalten. Es zeigte sich, dass einige ertragreiche Sorten, die unter optimalen Umweltbedingungen ausgewählt wurden, auch unter ungünstigeren Umweltbedingungen einen Vorteil behielten, und zwar bei der Ertragshöhe verschiedene Umgebungen und ihre Stabilität erweisen sich als weitgehend unabhängig voneinander.
Bei fremdbestäubenden Futterpflanzen konnte Suzuki im Gegensatz zu selbstbestäubendem Weizen und Reis keine Kombination aus hoher potenzieller Produktivität und Resistenz gegen Umweltstressoren in einer Sorte finden, und hochproduktive Sorten von Futterpflanzen zeigten in der Regel eine starke Reaktion auf sich ändernde Umweltbedingungen. Der Autor erklärt dieses Merkmal damit, dass die Anpassungsfähigkeit fremdbestäubender Nutzpflanzen nicht nur von der Fitness einzelner Pflanzen (Homöostase) bestimmt wird individuelle Entwicklung), sondern auch durch die Heterogenität der genetischen Zusammensetzung der Population (genetische oder Populationshomöostase). Darüber hinaus hat die genetische Homöostase offenbar einen größeren Einfluss auf die ontogenetische Anpassung, was zu einer besseren Anpassungsfähigkeit fremdbestäubender Pflanzen an natürliche Umgebungen beiträgt als selbstbestäubende Pflanzen. In dieser Hinsicht besteht unserer Meinung nach die Möglichkeit von mehr effektiver Einsatz genetische Homöostase zur Steigerung der potenziellen Produktivität und Umweltverträglichkeit von kreuz- und selbstbestäubenden Pflanzen durch die Schaffung gemischter Arten und Sortenkulturen sowie synthetischer und mehrliniger Sorten.
F.-Hybriden spielen eine besonders wichtige Rolle bei der Steigerung des Produktivitätspotenzials und der Umweltverträglichkeit von Kulturpflanzen. Es wurde nicht nur ihre hohe potenzielle Produktivität festgestellt, sondern auch eine größere Stabilität sowie eine höhere ökologische Homöostase im Vergleich zu den Elternlinien. Und obwohl Griffing und Zsiros zu Recht glauben, dass Umweltstress heterotische Effekte normalerweise minimiert, gibt es häufig Fälle von größerer Resistenz von F-Hybriden gegenüber Umweltstressfaktoren. Es wurde beispielsweise gezeigt, dass die Homöostase der individuellen Entwicklung von Maishybriden auf deren Heterozygotie beruht, und ein wesentlicher Teil der heterotischen Wirkung von Hybriden aus Mais, Weizen, Gerste, Phalaris tuberosa x P. arundinacea und anderen Nutzpflanzen ist verbunden mit ihrer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturstress. Letzteres ist nach Langridges Annahme auf die größere Stabilität der F-Hybridproteine ​​zurückzuführen. Erinnern wir uns daran allgemeiner Komplex Die ökologische Stabilität höherer Pflanzen, die Toleranz gegenüber extremen Temperaturen, ist die mangelhafteste Eigenschaft. Neben der Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperaturfaktoren zeichnen sich F1-Hybride durch eine insgesamt höhere Anpassungsfähigkeit aus. Laut Quinby weisen „starke“ Sorghum-Hybriden, die an die Bedingungen unterschiedlicher Breitengrade und unterschiedlicher Höhen über dem Meeresspiegel angepasst sind, gleichzeitig eine spezifische Anpassung auf, einschließlich. je nach Reifezeit.
Grundlage der Vorteile von F1-Hybriden ist somit der positive heterotische Effekt nicht einzelner Komponenten, sondern des gesamten Systems der ontogenetischen Anpassung. Infolgedessen ist die phänotypische Variabilität bei Heterozygoten normalerweise weniger ausgeprägt als bei Inzuchtlinien. Letztere sind anfälliger für Veränderungen unter dem Einfluss äußerer Bedingungen und physiologisch weniger in der Lage, den Einfluss ungünstiger Faktoren zu kompensieren Umfeld, während Heterozygoten in dieser Situation ein breiteres Spektrum an Schutz- und Kompensationsreaktionen, eine größere morphogenetische Plastizität und eine effektivere Entwicklungshomöostase aufweisen.
Beachten Sie, dass die weit verbreitete Verwendung von F1-Hybriden nicht nur auf das Phänomen der „echten Heterose“ zurückzuführen ist, sondern auch auf die Möglichkeit, die wichtigsten wirtschaftlich wertvollen Merkmale schnell zu kombinieren, einschließlich derjenigen, zwischen denen negative genotypische und umweltbedingte Korrelationen bestehen und die es sind Eine Kombination bei der Sortenwahl ist in der Regel nicht möglich. Es ist wichtig, hohes Produktivitätspotenzial und ökologische Nachhaltigkeit zu kombinieren. Darüber hinaus ist es durch die Schaffung von F1-Hybriden möglich, die Schwierigkeiten zu überwinden, die mit der Verwendung wertvoller dominanter Gene verbunden sind, die mit ungünstigen rezessiven Genen (z. B. Tm-2 und nv in Tomaten) verbunden sind, und noch mehr kurze Zeit bieten eine Kombination wertvoller dominanter Gene, inkl. Kontrolle der Resistenz gegen neue Arten von Krankheitserregern.
Die Heterogenität der Pflanzen spielt eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der potenziellen Produktivität und der ökologischen Nachhaltigkeit. Die Literaturangaben zu diesem Thema sind sehr widersprüchlich. So hatte in den Experimenten von Schnell und Becker die Heterogenität der Maiskulturen den gleichen Effekt auf die Ertragsstabilität wie die Heterozygotie, obwohl ihre Kombination nur einen geringen Vorteil gegenüber dem Effekt der Heterozygotie bot. Doch neben der von vielen Forschern festgestellten Überlegenheit der Genotypenmischung, darunter auch heterozygot gegenüber homogenen Kulturen, in einer Reihe von Studien wurden solche Vorteile nicht erfasst.
Unter Berücksichtigung der praktischen Schwierigkeiten bei der Züchtung von Veränderungen im Idiotyp von Pflanzen sollten Indikatoren der evolutionär bedingten Umweltverträglichkeit von Kulturarten als grundlegender Faktor bei der Bestimmung der Artenstruktur der Pflanzenproduktion in ungünstigen Boden- und Klimazonen und der Prioritäten von Kulturpflanzen betrachtet werden in der Zuchtarbeit. Diesbezüglich Besondere Aufmerksamkeit Es sollte darauf geachtet werden, den produktiven Ertrag von Pflanzenarten wie Sorghum, Hirse, Raps, Roggen usw. zu steigern, die eine hohe konstitutive Resistenz gegen Feuchtigkeits- und/oder Hitzemangel aufweisen, was in vielen Fällen die Größe und Qualität der Ernte stark einschränkt Regionen unseres Landes. Dieser Ansatz ist nicht nur realistisch, sondern bisher auch der effektivste bei der Lösung des Problems der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit intensiver Agrozönosen gegenüber Wetterschwankungen (Dürren, heiße Winde, Fröste, Fröste, kurze Vegetationsperioden usw.).
Bei der Steigerung der potenziellen Produktivität und der ökologischen Nachhaltigkeit von Sorten und Agrozönosen spielt sowohl die allgemeine als auch die spezifische Fitness eine wichtige Rolle. Sie charakterisiert ihre Fähigkeit, günstige Umweltbedingungen effektiv zu nutzen und/oder den Auswirkungen abiotischer und biotischer Stressfaktoren zu widerstehen. Darüber hinaus lassen sich das Gesamtproduktivitätspotenzial und die ökologische Nachhaltigkeit, wie bereits erwähnt, nicht auf die Summe der entsprechenden spezifischen Anpassungen reduzieren, sondern sind integrative Eigenschaften der Pflanze und der Agrozönose als Ganzes. Außerdem, Gesamtstabilität kann aufgrund der einen oder anderen spezifischen Stabilität und dazwischen geschwächt oder umgekehrt gestärkt werden verschiedene Typen Letzteres kann sowohl positive als auch negative Korrelationen haben.
Dies kann durch Daten von Briggle und Vogel über ertragreiche, weithin angepasste Sorten von Zwergweizen aus dem pazifischen Nordwesten gestützt werden, die für den Anbau unter den trockenen Bedingungen der Great Plains ungeeignet waren, sowie durch Informationen von Quisenberry und Roark über Baumwollsorten die Wasser in optimaler Menge effizient nutzen. feuchte Umgebung, zeigen diese Fähigkeit jedoch bei Wasserstress nicht. Wählen Sie Linien für eine breite Anpassung aus, d. h. Anpassungsfähigkeit an eine Vielzahl von Umweltbedingungen bedeutet laut Reitz, dass man sich für mittelmäßige und sogar niedrige Erträge entscheidet. Laut Matsuo reagieren Sorten mit hohem Produktivitätspotenzial, die unter günstigen Umweltbedingungen hohe Erträge liefern, stärker auf Veränderungen der Umweltbedingungen und reduzieren die Erträge unter ungünstigen Bedingungen stark. Laut Hurd ist bei Sorten, die unter günstigen Umweltbedingungen ein gut entwickeltes Wurzelsystem haben, unter Bedingungen von Wasserstress die Kraft deutlich reduziert. Gerstengenotypen, die sich durch eine breite Anpassung auszeichnen, liefern in der Regel mittlere Erträge, während an eine bestimmte Umgebung angepasste Genotypen durch die höchsten Produktivitätswerte gekennzeichnet sind. Im Allgemeinen kann der höchste produktive Ertrag einer F1-Sorte oder eines Hybrids durch deren spezifische Anpassung an die Wachstumsbedingungen erzielt werden. In Fällen, in denen die Selektion auf die Maximierung eines bestimmten Merkmals abzielt und endet, nachdem mehrere Generationen es der Population ermöglicht haben, ihr eigenes genetisches Gleichgewicht zu erreichen, verliert das intensiv selektierte Merkmal sehr oft einen Teil und oft einen großen Teil des phänotypischen Erfolgs (Verbesserung). ), die während der vorangegangenen Phase intensiver Selektion erreicht wurde. Selektion.
Im Prozess der natürlichen und künstlichen Selektion, die über den gesamten Phänotyp einer Pflanze und nicht nach einzelnen Merkmalen erfolgt, ist die damit verbundene Variabilität unvermeidlich. Diese Situation wird in höchstem Maße und vor allem bei solchen Ertragskomponenten erkannt, die in der Regel komplex und in ihrer genetischen und physiologisch-biochemischen Natur integriert sind, wie potenzielle Produktivität und ökologische Nachhaltigkeit. Aus diesem Grund gewinnt das Problem des Zusammenhangs zwischen potenzieller Produktivität und ökologischer Nachhaltigkeit von Sorten zunehmend an theoretischer und praktischer Bedeutung.

Existiert drei Hauptkomponenten Agrarsysteme: Klima, Boden, Mikroklima.

Klima ( aus dem Griechischen Yipa- Neigung) - langfristiges Wetterregime, bestimmt durch die Neigung der Erdoberfläche zu den Sonnenstrahlen. Die Art des Kilimats wird in jedem Gebiet durch den Breitengrad und die Höhe des Gebiets beeinflusst.

seine Nähe zu einem Gewässer (Meer, Fluss, See, Sumpf, Stausee), Relief, Vegetationsbedeckung, Vorhandensein von Schnee, Eis, Luftverschmutzung.

Die Erde ist die durch Zerstörung entstandene Oberflächenschicht der Erde Felsen und lebenswichtige Aktivität lebender Organismen (Bakterien, Pilze, Würmer usw.).

Fruchtbare Böden versorgen Pflanzen mit Nährstoffen, Wasser und das Wurzelsystem mit ausreichend Luft und Wärme.

Bodenfruchtbarkeit kann sein natürlich Und erworben. Natürliche Bodenfruchtbarkeit hängt vom Inhalt ab Humus Und

Komposition Bodenlösungen.

Humus(aus dem Lateinischen. nitiz- Erde, Boden) ist Humus, der durch die Zersetzung pflanzlicher und tierischer Rückstände durch Mikroorganismen entsteht. Humus hat eine dunkle Farbe. Die größte Menge davon befindet sich in Schwarzerde.

Bodenlösung ist die im Boden enthaltene Feuchtigkeit. Darin werden Nährstoffe gelöst. Je reichhaltiger die Bodenlösung, desto fruchtbarer ist der Boden.

Der Säuregehalt des Bodens ist wichtig für die Fruchtbarkeit. Es kann bestimmt werden mit chemische Analyse, Spezialgeräte und Vegetationsdecke.

Von chemische Zusammensetzung Böden sind:

Stark sauer, mittel sauer, schwach sauer, nahezu neutral, neutral, leicht alkalisch, alkalisch

pH-Wert unter 4,5, pH-Wert 4,6–5,0, pH-Wert 5,1–5,5, pH-Wert 5,6–6,0, pH-Wert 6,1–7,0, pH-Wert 7,1–8,0, pH-Wert 8,1–9,0

Landwirtschaftliche Pflanzen bevorzugen eine Bodenlösungsumgebung, die nahezu säureneutral ist (saure Böden werden durch Zugabe von Kalzium und Magnesium neutralisiert).

Der Säuregehalt des Bodens wird durch die Zusammensetzung der Vegetationsdecke bestimmt:

Saure Böden - Hervorstehender Weißbart, kleiner Sauerampfer, Ivan da Marya, Schachtelhalm, Spitzwegerich, Ehrenpreis, Ehrenpreis, langblättriger Ehrenpreis, roter Rosmarin, Ackerhahnenfuß, scharfer Hahnenfuß, Minze links, Popovnik, kriechender Hahnenfuß. Leicht sauer - duftende Kamille, kriechendes Weizengras, Kleewiese, und neutrale Böden - Kriechklee, Distel, Ackerwinde

Erworbene Bodenfruchtbarkeit wird durch Verarbeitung, Ausbringen von Düngemitteln, Bewässerung und Entwässerung erreicht, die zur Bildung eines Agrarökosystems verwendet werden, d.h. Agrarland.

Ohne die richtige Pflege wird der Boden ausgelaugt und verliert nach und nach an Nährstoffen. Es wird durch Wasser und Wind zerstört und die Zahl der darin enthaltenen bodenbildenden Mikroorganismen und Würmer nimmt ab. Es verdichtet sich, versalzt, trocknet aus oder wird umgekehrt durchnässt (überflutet).

Bei richtiger Nutzung des Bodens bleibt seine Fruchtbarkeit erhalten und wird weiter gesteigert.

Mikroklima. Die Wahl der landwirtschaftlichen Flächennutzung in einem bestimmten Gebiet hängt weitgehend vom Mikroklima ab.

Das Mikroklima wird gebildet durch: Gelände;

Höhe der Vegetationsbedeckung; Nähe zu Gewässern;

Wärmestrahlung von Heizungsnetzen; Standort von Fabriken und Häusern;

Rauch- und Gasverschmutzung in der Atmosphäre usw.

Terrain Es werden die unterschiedliche Erwärmung der Pisten, die Eigenschaften und Strömungen der thermischen und kalten Luft entlang der Pisten sowie die Verteilung der Geschwindigkeiten und Winde ermittelt.

Im zeitigen Frühjahr beginnt an den Südhängen eine rasche Erwärmung und Austrocknung des Bodens, während an den Nordhängen noch Schnee liegen kann.

In den Vertiefungen des Reliefs sammelt sich kalte Luft – dort werden häufiger und stärkere Fröste beobachtet, Tau, Frost und Nebel setzen sich reichlich ab.

Das Gelände hat großen Einfluss auf die Verdunstung und Feuchtigkeit von Boden und Luft. In höheren Lagen ist die Verdunstung intensiver, sodass die oberen Teile der Hänge trockener sind. Zum Hangfuß hin nimmt die Bodenfeuchtigkeit allmählich zu.

Auf den Gipfeln und an den Luvhängen ist die Schneedecke deutlich geringer als auf der Leeseite und in den Senken des Reliefs. Die Form des Reliefs hat einen wesentlichen Einfluss auf die Intensität

Zerstörung der Bodenbedeckung. Erhöhte Gebiete sowie Luv- und Südhänge sind am anfälligsten für Zerstörung.

Vegetationshöhe Und Nähe zu Gewässern Bestimmen Sie das Feuchtigkeitsregime des Bereichs.

Wärmestrahlung von Autobahnen Und unmittelbare Nähe zu Fabriken und Häusern haben einen erheblichen Einfluss auf das thermische Regime der Bodenluft- und Bodenschicht sowie angrenzender Gebiete.

Rauch Und Atmosphärische Verschmutzung tragen zu seiner Erwärmung bei.

Aufgaben:

1. Machen Sie sich mit dem Konzept der Agrozönose vertraut.
2. Entdecken Sie die ökologischen Merkmale von Agrozönosen;
3. Möglichkeiten zur Steigerung ihrer Produktivität;
4. Ökologische Wege zur Steigerung ihrer Nachhaltigkeit und Artenvielfalt;
5. Fördern Sie einen korrekten und fürsorglichen Umgang mit der Natur.

Ausrüstung: Stützdiagramm; Lehrkarten, Bilder verschiedener Agrozönosen, Videofilm „Beeilen Sie sich, den Planeten zu retten“, Lehrbuch „Grundlagen der Ökologie“ Chernova N.M.

Während des Unterrichts

ICH. Wiederholung des Besprochenen:

II. Gehe zum Thema:

Durch menschliches Handeln entstanden künstliche Biogeozänosen.

Russland ist ein Land mit einer entwickelten Landwirtschaft. Landwirtschaftliche Flächen (Ackerland, Heuwiesen, Weiden, Gärten) nehmen mehr als 40 % des Territoriums ein; es handelt sich allesamt um Agrozönosen.

Agrozönosen sind Biozönosen, die auf landwirtschaftlich genutzten Flächen entstanden sind. Nennen Sie Beispiele für Agrozönosen.

III. Themennachricht:

Heute lernen wir im Unterricht: (unter Bezugnahme auf den an der Tafel geschriebenen Plan).

Auf dem Schreibtisch:

Planen.

1. Grundlegende ökologische Anzeichen der Agrozönose.
2. Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität der Agrozönose.

IV. Neue Dinge lernen:

Selbstständiges Arbeiten in Gruppen.

Ich schlage vor, dass Sie die wichtigsten ökologischen Anzeichen einer Agrozönose herausfinden.

Wir arbeiten in Gruppen.

Benutzen Sie zur Beantwortung den Text §18 S. 117 und die Merkkarte. Jeder Gruppe wird eine Illustration angeboten (1 gr. - Kartoffelfeld; 2 gr. - Apfelgarten; 3 gr. - Rübenfeld;)

Fragen aus der Anleitungskarte:

1. Welche Agrozönose ist dargestellt?
2. Nennen Sie die in der Agrozönose enthaltenen Arten?
3. Erstellen Sie zwei Schaltpläne für die Stromversorgung (nicht zu vergessen, dass auch eine Person ein obligatorischer Link sein kann).
4. Ziehen Sie eine Schlussfolgerung über die Stabilität der Agrozönose.?

V. Abschluss:

Auf der Grundlage des Gesagten werden wir eine Schlussfolgerung ziehen.

Ich hänge das Unterstützungsdiagramm an die Tafel:

Dadurch entstanden Agrarzönosen Wirtschaftstätigkeit Person.

1. Sie enthalten wenige Arten.
2. Sie zeichnen sich durch kurze Stromkreise aus.
3. Das sind instabile Systeme. Sie bestehen aus einer kleinen Anzahl von Arten. Die Instabilität der Agrozönose wird dadurch verursacht, dass die Schutzmechanismen von Kulturpflanzen schwächer sind als die von Wildarten.

VI. Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität der Agrozönose.

Der Mensch ist ständig bestrebt, die Stabilität der Agrozönose zu erhöhen, die Produktivität zu steigern, d.h. eine größere Ernte einfahren.

Überlegen Sie, wie dies erreicht wird? Was tut ein Mensch, um den Ertrag zu steigern?

(Antworten der Schüler).

Der Mensch verbraucht also zusätzliche Energie: Er düngt, kultiviert den Boden, gießt, bekämpft Schädlinge, wechselt die Ernte, d.h. wendet Fruchtfolgen an. Heute lernen wir in der Lektion bestimmte landwirtschaftliche Techniken kennen, um die Produktivität der Agrozönose zu steigern. Jede Gruppe erhielt Hausaufgaben. Es wurde vorgeschlagen herauszufinden (Aufgaben für Gruppen):

1. Pestizide. Vor- und Nachteile des Einsatzes von Pestiziden. Biologische Kontrollmethode.
2. Wozu führt der Einsatz von Mineraldüngern? Gibt es einen Ausweg?
3. Monokulturen. Fruchtfolgen.

Jede Gruppe berichtet über die geleistete Arbeit. Für jede Nachricht wird ein Fazit gezogen.

VII. Schlussfolgerungen:

1) Einer der meisten moderne Trends V Landwirtschaft.: Konservierung Artenvielfalt. Eine Person sollte danach streben, Vielfalt zu bewahren Bodenorganismen, die für bodenbildende Prozesse verantwortlich sind, halten den Stoffkreislauf durch richtige Fruchtfolgen und die Einbringung organischer Düngemittel in den Boden aufrecht.

Frage: Welche landwirtschaftlichen Methoden sind antiökologisch, d.h. schädlich?

2) Viele moderne Methoden Die industrielle Agrarproduktion ist antiökologisch, also schädlich.

Dies sind: a) Monokulturen.

b) Anwendung von Pestiziden.

c) Große Dosen Mineraldünger.

Diese Liste geht weiter: Überweidung von Vieh, unsachgemäßes Pflügen von Feldern, Einsatz schwerer Geräte.

Warum sind sie schädlich? Sie tragen zur Anreicherung giftiger Substanzen im Boden, im Wasser und zur Anreicherung von Giften in Pflanzen und Tieren bei. Heutzutage sind sich die Menschen der Schädlichkeit dieser Methoden zunehmend bewusst und geben sie auf, indem sie auf umweltfreundliche landwirtschaftliche Praktiken und Methoden zur Steigerung der Fruchtbarkeit umsteigen .

VIII. Ich schlage vor, den Film anzuschauen und die Frage zu beantworten: Welche ökologischen Agrarmethoden werden eingesetzt, um die Produktivität von Agrozönosen zu steigern?

Filmvorführung. „Beeilen Sie sich, um den Planeten zu retten.“

Arbeiten Sie in Notizbüchern. Ausfüllen der Tabelle.

IX. Zusammenfassung der Lektion.

Fragen an Studierende:

1. Was sich aus der Anwendung dieser ökologischen bzw. biologischen Methoden ergibt.
2. Was ist das Ergebnis?

(Das Ergebnis dieser Methoden: reine Produkte, keine chemischen Verunreinigungen. Sauberes Land, erhaltene natürliche Ressourcen, stabile Ernte über mehrere Jahre.)

Abschluss:

Zur rationellen Nutzung natürlicher Ressourcen in der Landwirtschaft gehören:

• Erzielung eines hohen Ertrags bei gleichzeitiger Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit;
• Herstellung umweltfreundlicher Produkte;
• keine Verschmutzung von Boden, Wasser, Atmosphäre, Tieren, Pflanzen;

Lassen Sie das Lebensmotto eines Menschen lauten: „Die Arbeit mit der Natur und für die Natur ist ein Weg in die Zukunft.“

„Wenn wir dazu bestimmt sind, die gleiche Luft zu atmen
Lasst uns alle für immer vereinen,
Lasst uns unsere Seelen retten
Dann werden wir selbst auf der Erde überleben.“
(N. Starshinov)

X. Hausaufgaben: Fragen – Diskussionen.

EINFÜHRUNG

Arten von Agrarökosystemen

Beziehung von Organismen in landwirtschaftlichen Systemen

Kulturpflanzen als Bestandteil des Agrarsystems

Merkmale des Stoffkreislaufs in Agrarökosystemen

Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität von Agrarökosystemen

Referenzliste

EINFÜHRUNG

Die Landwirtschaft verändert natürliche Systeme erheblich. Dadurch entstanden verschiedene anthropogene landwirtschaftliche Formationen (Ackerland, Gärten, Wiesen, Weiden etc.), die etwa ein Drittel der Fläche einnahmen, darunter fast 1,5 Milliarden Hektar Ackerland.

Im Lichte moderner Konzepte des Agrarökosystems (Agrobiogeozänosen) – sekundäre, vom Menschen veränderte Biogeozänosen, die zu bedeutenden Elementareinheiten der Biosphäre geworden sind; Sie basieren auf künstlich geschaffenen Lebensgemeinschaften, in denen es in der Regel nur wenige Arten lebender Organismen gibt. Diese Gemeinschaften werden von Menschen gegründet und reguliert, um landwirtschaftliche Produkte zu gewinnen. Agrarökosysteme zeichnen sich durch eine hohe biologische Produktivität und die Dominanz einer oder mehrerer ausgewählter Arten (Sorten, Rassen) von Pflanzen oder Tieren aus. Kulturpflanzen und gezüchtete Tiere werden künstlich behandelt und nicht natürliche Auslese. Als Ökosysteme sind Agrarökosysteme instabil: Sie haben eine schwache Fähigkeit zur Selbstregulierung, ohne menschliche Unterstützung zerfallen sie schnell oder verwildern und verwandeln sich in natürliche Biogeozänosen (z. B. trockengelegtes Land in Sümpfe, Waldplantagen in Wälder).

Agrarökosysteme mit überwiegendem Getreideanbau existieren nicht länger als ein Jahr, mehrjährige Gräser - 3...4 Jahre, Obstkulturen - 20...30 Jahre, und dann zerfallen sie und sterben ab. In der Steppenzone gibt es seit mindestens 30 Jahren Schutzwaldgürtel, die Elemente von Agrarökosystemen sind. Ohne menschliche Unterstützung (Durchforstung, Ergänzungen) „verwildern“ sie jedoch nach und nach, verwandeln sich in natürliche Ökosysteme oder sterben ab. Die vorherrschende Art von Agrarökosystemen sind künstliche Phytozönosen: kultivierte (systematisch genutzte Wiesen und Weiden); halbkultivierte (nicht dauerhaft regulierte künstliche Anpflanzungen – gesäte, mehrjährige Wiesen); kulturell (dauerhaft regulierte Staudenpflanzungen, Feld- und Gartenkulturen); intensiv kultiviert (Gewächshaus- und Gewächshauskulturen, Hydrokultur, Aeroponik und andere, die die Schaffung und Aufrechterhaltung besonderer Boden-, Wasser- und Luftbedingungen erfordern). Das Management des Agrarökosystems erfolgt von außen und ist externen Zielen untergeordnet.

1.
Arten von Agrarökosystemen

Agrarökosysteme bestehen wie natürliche Ökosysteme aus vielen miteinander verbundenen biologischen, physikalischen und chemischen Komponenten.

Das Fehlen einer allgemein anerkannten Klassifizierung von Agrarökosystemen wird zu einem gewissen Grad durch die von der FAO verwendete Typisierung landwirtschaftlicher Strukturen kompensiert. Nach dieser Typisierung werden fünf Arten der Landnutzung identifiziert, für die jeweils Agrarökosysteme klassifiziert werden:

1. Landwirtschaftliche oder Feldlandnutzung – regengespeiste, bewässerte Agrarökosysteme (Rotation von Getreide, Hülsenfrüchten, Futtermitteln, Gemüse, Melonen, Industrie- und Heilpflanzen).

2. Plantagen- und Gartenlandnutzung – Plantagen-Agrarökosysteme (Teestrauch, Kakaobaum, Kaffeebaum, Zuckerrohr), Garten-Agrarökosysteme (Obstgärten, Beerenfelder, Weinberge).

3. Weidelandnutzung – Weidelandwirtschaftsökosysteme (entfernte Weiden: Tundra, Wüste, Berg; Waldweiden; verbesserte Weiden; Heufelder; Kulturwiesen).

4. Gemischte Landnutzung – gemischte Agrarökosysteme, gekennzeichnet durch ein gleiches Verhältnis und eine Kombination mehrerer Arten der Landnutzung sowie Verfahren zur Gewinnung sowohl primärer als auch sekundärer biologischer Produkte.

5. Landnutzung zur Produktion sekundärer biologischer Produkte – agroindustrielle Ökosysteme (Gebiete intensiver „industrieller“ Produktion von Milch, Fleisch, Eiern und anderen Produkten auf der Grundlage der vorherrschenden Prozesse der Versorgung des Systems mit Stoff und Energie von außen) .

Moderne Agrarökosysteme umfassen komplexe, materiell, energetisch, wirtschaftlich und ökologisch vernetzte Prozesse zur Herstellung biologischer Produkte. Gleichzeitig wird die Reproduktion natürlicher Ressourcenpotenziale und die effiziente Nutzung anthropogener Energiesubventionen sichergestellt.

Die wissenschaftlich fundierte Organisation von Agrarökosystemen beinhaltet die Schaffung einer rationalen natürlichen und naturwirtschaftlichen Infrastruktur (Straßen, Kanäle, Waldplantagen, landwirtschaftliche Flächen usw.), die den Merkmalen der lokalen Landschaft und der wirtschaftlichen Nutzung des gesamten Territoriums angemessen ist.

2. Beziehung von Organismen in landwirtschaftlichen Systemen

Agrarökosystem Organismus Agrar

Bestandteile des Agrarökosystems sind landwirtschaftliche Flächen, auf denen Getreide, Reihenkulturen, Futter- und Industriekulturen angebaut werden, sowie Wiesen und Weiden.

Die Hauptelemente der Agrobiozönose in landwirtschaftlichen Ökosystemen sind:

1. Vom Menschen gesäte oder gepflanzte Kulturpflanzen.

2. Unkräuter, die zusätzlich und manchmal gegen den Willen des Menschen in die Agrobiozönose eingedrungen sind.

3. Mikroorganismen der Rhizosphären von Kultur- und Unkrautpflanzen.

4. Knötchenbakterien an den Wurzeln von Hülsenfrüchten, die freien Stickstoff aus der Luft binden.

5. Mykorrhizabildende Pilze an den Wurzeln höherer Pflanzen.

6. Bakterien, Pilze, Actinomyceten, Algen, die frei im Boden leben.

7. Wirbellose Tiere, die im Boden und auf Pflanzen leben.

8. Wirbeltiere (Nagetiere, Vögel usw.), die im Boden und in Feldfrüchten leben.

Flussdiagramm der Produktivität von Agrarökosystemen

Ein Agrarökosystem verfügt über biologische Produktivität oder biologische Kapazität.

Die Populationsgröße einzelner Arten schwankt aufgrund ständiger Veränderungen abiotischer und biotischer Faktoren. Zu den Faktoren, die die Populationsdichte einer Art beeinflussen, gehören: interspezifische Konkurrenz um Nahrung und Raum. Interspezifische Konkurrenz entsteht vor allem dann, wenn verschiedene Arten gleiche oder ähnliche Anforderungen an die Umweltbedingungen haben. Mit zunehmendem Mangel an Lebensunterhalt verschärft sich der Wettbewerb. Typischerweise wird die Populationsdichte verschiedener Organismengruppen in einem Agrarökosystem konstant gehalten optimales Niveau. Bei der Agrophytozönose äußert sich die Regulierung der Populationsdichte in Form einer intraspezifischen Konkurrenz von Pflanzen und dadurch wird deren relative optimale Dichte im besetzten Gebiet etabliert. Beispielsweise beträgt die Anzahl der Kleepflanzen pro 1 m2 zum Zeitpunkt der Ernte der Zwischenfrucht 400 Stk./m2. Nächstes Jahr, zu Beginn der Vegetationsperiode, kann sie auf 150–200 Stk./m2 sinken, was die günstigsten Bedingungen für die Pflanzenbildung schafft. Die Regulierung der Vegetationsbedeckungsdichte erfolgt auch unter dem Einfluss von Faktoren wie der Blattoberflächendichte, ausgedrückt durch assimilierender Oberflächenindex. Bei hoher Blattoberflächendichte verschärft sich der Wettbewerb. Da nicht alle Pflanzen ausreichend Licht erhalten, werden schwächere Pflanzen unterdrückt. Folglich wird eine intraspezifische Konkurrenz zwischen Individuen derselben Art beobachtet. Die Populationsgröße einer Art wird durch die Menge an Umweltressourcen begrenzt, die für ihr Leben notwendig sind.

Interspezifische Pflanzenkonkurrenz führt nicht zur vollständigen Verdrängung einer weniger konkurrenzfähigen Art. Als Kampfprozess zwischen Kulturpflanzen und Unkräutern manifestiert sich der interspezifische Wettbewerb in einem offenen Agrarökosystem. Auf Wiesen und Weiden überwiegt diese Form der Konkurrenz. Die Pflanzengemeinschaften zeichnen sich hier durch typische Merkmale aus, die für dieses Gebiet charakteristisch sind. Der Anbau von Kulturpflanzen in der Agrophytozönose ist die einzige Nahrungsquelle für Pflanzenfresser und phytophage Insekten. In für das Pflanzenwachstum günstigen Zeiten können die Erzeugerpopulationen stark und schnell zunehmen. Die Massenvermehrung von Pflanzenfressern und phytophagen Insekten verursacht in der Regel großen Schaden an landwirtschaftlichen Nutzpflanzen. Die natürliche Regulierung der Zahl der Pflanzenfresser und phytophagen Insekten und die Herbeiführung ihrer Populationen auf einen wirtschaftlich unbedenklichen Schwellenwert durch den Einsatz ihrer natürlichen Raubfeinde ist schwierig und führt nicht immer zu guten Ergebnissen. Daher erfolgt in der landwirtschaftlichen Praxis ein künstlicher Eingriff und eine Regulierung der Anzahl der Phytophagen durch den Einsatz von verschiedene künstliche Heilmittel.

Unter dem Einfluss von Phytophagen ist der Rückgang der Pflanzenproduktivität nicht immer proportional zur Menge der von ihnen aufgenommenen Nahrung, ihrer Dominanz oder Biomasse, sondern ist auf die Art der Schädigung der Autotrophen, ihr Alter und ihren Zustand zurückzuführen. Wenn beispielsweise ein Phytophagen eine junge Pflanze befällt, entsteht in manchen Fällen ein größerer Schaden als bei der Fütterung erwachsener Pflanzen (Kreuzblütler usw.). Im Gegenteil, in anderen Fällen gelingt es jungen Pflanzen besser, Schäden durch die Bildung neuer Triebe oder ein intensiveres Wachstum gesunder Triebe zu kompensieren als Pflanzen, die zu einem späteren Zeitpunkt gelitten haben. Oftmals wird der durch Tiere verursachte Schaden durch den Nutzen ausgeglichen, den sie mit sich bringen. So vernichten Saatkrähen bei der Fütterung ihrer Nachkommen Schädlinge landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und können gleichzeitig Schäden anrichten, indem sie Sämlinge von Mais- und Getreidepflanzen schädigen.

Die Originalität der ökologischen Pyramide, an deren Spitze ein Mensch steht, ist ein spezifisches Merkmal jedes Agrarökosystems. In Agrarökosystemen ist die Artenzusammensetzung von Pflanzen und Tieren erschöpft. Agrarökosysteme bestehen aus wenigen Komponenten. Wenige Komponenten gehören auch zu den Merkmalen eines Agrarökosystems.

3. Kulturpflanzen als Bestandteil des Agrarsystems

Eine Kulturpflanze ist nicht nur der Hauptbestandteil des ökologischen, sondern auch des sozioökonomischen Systems. Die Aussaat landwirtschaftlicher Nutzpflanzen, Futtermittel und Heilkräuter ist in erster Linie eine soziale Ordnung, um die Bedürfnisse der Menschen nach dem einen oder anderen Produkt pflanzlichen Ursprungs zu befriedigen: Nahrung, Futtermittel, Rohstoffe für die Industrie usw. Kulturpflanzen sind nicht nur ein Produkt der Natur, aber auch ein Objekt menschlicher Arbeit. Daher werden ihr Wachstum und ihre Entwicklung sowohl durch natürliche als auch durch anthropogene Faktoren bestimmt.

Derzeit werden etwa 4.000 Pflanzenarten kultiviert. Am häufigsten werden Kulturpflanzen gesät, seltener werden Wildpflanzen gesät.

Trotz der relativ großen Vielfalt an Kulturpflanzen sind die folgenden (nach Zlobin) unter Landwirten am weitesten verbreitet:

einjährige Frühlingspflanzen – am häufigsten kultiviert, haben eine Vegetationsperiode von mehreren Wochen bis mehreren Monaten;

einjährige Winterpflanzen – im Herbst gesät, im Hochsommer des folgenden Jahres geerntet;

Zweijährige Pflanzen – werden oft als einjährige Pflanzen angebaut;

mehrjährige Kräuter;

Bäume und Sträucher, einige ihrer Arten (z. B. Baumwolle) werden einjährig angebaut.

In der Regel werden ertragreiche Nutzpflanzen angebaut. Reis, Weizen, Mais, Kartoffeln, Gerste, Süßkartoffeln, Maniok, Sojabohnen, Hafer, Sorghum, Hirse, Zuckerrohr, Zuckerrüben, Roggen und Erdnüsse sind auf der ganzen Welt verbreitet. Die Kulturflora der GUS besteht aus mehr als fünfzig Arten. Samen von Wildpflanzen werden relativ selten verwendet, hauptsächlich zur Anlage von Wiesen, Weiden und Heilkräuterplantagen.

Kulturpflanzen nehmen in der Agrophytozönose einen zentralen Platz ein. Sie sind laut M.V. Markov der Hauptbestandteil, der Kern dieses biologischen Systems. Kulturpflanzen haben den stärksten, oft dominanten Einfluss auf die Agrophytozönose. Die dominierende Pflanze ist nicht nur Bestandteil der Phytozönose, sondern auch ein wichtiger Umweltfaktor, der vielfältige Auswirkungen auf die Umwelt und die ökologische Situation in der Agrobiogeozänose hat. Daher erhielt der Dominante den Titel „Erbauer“. Einige Autoren lehnen die Einführung dieses Begriffs jedoch ab, da die erbauliche Wirkung von Kulturpflanzen viel weniger ausgeprägt ist als die von Wildpflanzen und manchmal in Agrophytozönosen überhaupt nicht zum Ausdruck kommt. Der Begriff „Erbauer“ ist vielleicht nicht ganz passend, aber in der Agrarbiogeozänologie weit verbreitet.

Am häufigsten wird eine Kulturpflanzenart (z. B. Weizen, Roggen oder Mais) als dominanter Erbauer in die Agrobiogeozänose eingeführt. Mischkulturen aus zwei oder mehr Arten (Kondominanten) – Wicke mit Hafer, eine mehrkomponentige Kräutermischung – sind relativ selten. Manchmal werden zwei oder mehr Sorten derselben Pflanzenart ausgesät, d. h. es entsteht eine sortendifferenzierte (nach Markov) oder gemeinsame (nach Yurin) Aussaat.

Die Formen des erbaulichen Einflusses dominanter Pflanzen (und Kondominanten) sind vielfältig. Erbauer verändern das Mikroklima der Agrobiogeozänose und beeinflussen die physikalisch-chemischen Eigenschaften von Böden und die Bodenfeuchtigkeit. Durch die Freisetzung biologisch aktiver Substanzen beeinflussen Erbauer maßgeblich die Flora und Fauna der Agrobiogeozänose. Gesäte Pflanzen beeinflussen die Umwelt durch die Freisetzung von Stoffwechselprodukten. Unter den Metaboliten spielen Coline (Einflussmittel höherer Pflanzen auf höhere) und Phytonzide (Einflussmittel höherer Pflanzen auf niedrigere) eine wichtige erbauliche Rolle bei der Phytozönose. Die erbauliche Rolle der Dominanten (und Kondominanten) der Agrophytozönose muss in Zukunft umfassend untersucht werden.

Die erzieherische Rolle von Kulturpflanzen verschiedener Arten ist nicht die gleiche. Nach dem Grad der abnehmenden erbaulichen Wirkung lassen sie sich nach N. E. Vorobyov in folgende Reihe einordnen: mehrjährige Gräser, Wintergetreide, Frühlingsgetreide, Körnerleguminosen, Frühjahrsreihenkulturen (Sonnenblumen, Kartoffeln, Mais), Melonen , Gemüse.

Nach ihren erbaulichen Eigenschaften, d. h. nach ihrer Fähigkeit, die Umwelt zu beeinflussen, werden Kulturpflanzen von V. V. Tuganaev in drei Gruppen eingeteilt.

Die erste Gruppe umfasst stark erbaulich Pflanzen. Dazu gehören Pflanzen mit kontinuierlicher Aussaat, die einen Grasbestand bilden, dessen projektive Bedeckung etwa 100 % beträgt. Zu dieser Gruppe gehören auch hohe (bis zu 3 m) und mittelgroße Pflanzen, die sich jedoch im Frühjahr schnell entwickeln (Winterroggen, Raps, Wicke, Sonnenblume für Silage).

Die zweite Gruppe besteht mittel erbaulich Pflanzen. Dazu gehören Pflanzen der kontinuierlichen und Reihenfrühlingssaat, ziemlich hoch, mit einer projektiven Bedeckung von 70–80 %, die sich meist schnell nach dem Auflaufen entwickeln (Frühlingskörner, einschließlich Reis), Reihenkulturen (Baumwolle, Mais, Buchweizen, Sojabohnen).

Die dritte Gruppe besteht schwach erbaulich Pflanzen. Dazu gehören einige Pflanzen, die sich nach dem Auflaufen langsam entwickeln und eine projektive Bedeckung von nicht mehr als 50 % aufweisen: Melonen, Gemüse, Erbsen usw.

Diese Klassifizierung, die den Grad des erbaulichen Einflusses landwirtschaftlicher Nutzpflanzen widerspiegelt, kann zur Beurteilung von Agrobiogeozänosen verwendet werden.

Als dominante Erbauer bestimmen Kulturpflanzen den Aufbau und die Funktion von Agrobiogeozänosen sowie deren Zusammensetzung. Sie beeinflussen den Zustand von Begleitpflanzen (Unkräuter usw.) erheblich.

Vielfältig Produktionstätigkeit Der Mensch nimmt spürbare Anpassungen an den Prozessen des Massen- und Energieaustauschs vor und beeinflusst und verändert seine territorialen und zeitlichen Eigenschaften. An diesen Veränderungen sind natürlich Agrarökosysteme (und teilweise in großem Umfang) beteiligt, die insbesondere zur Offenheit von Stoffkreisläufen usw. beitragen, also aufgrund der Offenheit des Stickstoffkreislaufs unter dem Einfluss der Chemisierung Etwa 10 Millionen Tonnen dieses Elements reichern sich in den Agrarökosystemen des Planeten im Wasser und im Boden an und gelangen nicht wieder in die Atmosphäre zurück. Ein Überschuss an Nährstoffen ist die Ursache für die Verschmutzung natürlicher Gewässer, die Entwicklung unerwünschter Prozesse in Böden usw. Die Störung natürlicher Stoffkreisläufe ist nicht die einzige Folge menschlicher Eingriffe in natürliche Kreisläufe. Die Landwirtschaft verändert die Intensität und Flugbahnen ihrer Bewegung im Stoff- und Energiekreislauf. Besonders gefährlich ist die Beteiligung künstlich synthetisierter Stoffe, darunter Xenobiotika, am Kreislauf.

Innerhalb der Territorialgebiete, die unter dem Einfluss entstehender und funktionierender Agrarökosysteme stehen, gibt es spezifische Merkmale der Entwicklung und Bewegung von Migrationsströmen von Stoffen, die sich unterschiedlich auf den Zustand natürlicher Komplexe und ihrer Komponenten auswirken und bei der Betrachtung spezifischer Umweltsituationen atypische Lösungen erfordern .

Alle Ökosysteme funktionieren auf der Grundlage des Ablaufs biogeochemischer Kreisläufe – evolutionär etablierter universeller natürlicher Prozesse. Gemäß den Prinzipien der Homöostase können spürbare Veränderungen in einer der funktionellen Komponenten, die das Ökosystem bilden, als Ursache für signifikante Veränderungen in anderen Komponenten dienen; in diesem Fall wird die bisherige innere Struktur des Systems gestört (Zusammensetzung der Pflanzen- und Tiergemeinschaften, Dominanz der organischen Substanz usw.). Die Stabilität des Ökosystems bleibt auch bei einem Wechsel erhalten Neues level Homöostase. Wenn eine der funktionellen Komponenten ausgeschlossen wird oder unwirksam wird, kann das Ökosystem unter dem Einfluss abiotischer Faktoren wie Erosion zusammenbrechen.

Um ein stabiles Funktionieren von Agrarökosystemen zu erreichen und das Auftreten und die Entwicklung von Abbauprozessen zu verhindern, ist eine ständige, gezielte Arbeit erforderlich: wissenschaftliches Verständnis der Merkmale der biologischen Produktion, Bildung geeigneter Anweisungen für praktische Aktivitäten. Eine vergleichende Bewertung der Eigenschaften natürlicher und kultivierter Systeme ist von grundlegender Bedeutung. Zukünftig sollen die Eigenschaften künstlicher Formationen möglichst nah an den Eigenschaften natürlicher Formationen sichergestellt werden – darauf sollten im Wesentlichen agrarökologische Entscheidungen reduziert werden, die auf der Berücksichtigung der Eigenschaften des Massen- und Energieaustauschs in Agrarökosystemen basieren .

Der Produktionsprozess eines Agrarökosystems hängt nicht von einzeln wirkenden abiotischen (Standort, Sonneneinstrahlung, Wärme- und Wasserregime, Mineralernährung usw.), biotischen und anthropogenen Faktoren ab, sondern gleichzeitig von deren Gesamtkomplex (dem resultierenden Vektor komplexer Kombinationen von Interfaktoren). Interaktionen). Die Produktivität des Agrarökosystems wird durch die Intensität und Richtung der Stoffwechselprozesse und des Energietransfers zwischen der Kulturpflanze und der natürlichen Umwelt sichergestellt, die unter der Kontrolle des Menschen stehen. Die Ökosystemebene der biologischen Organisation von Agrarökosystemen hängt letztlich von der Qualität des Managements und dem Grad seiner natürlichen Konformität ab.

5. Möglichkeiten zur Steigerung der Produktivität von Agrarökosystemen

Die Erdoberfläche wird durch eine große Vielfalt natürlicher und veränderter (anthropogener) Ökosysteme repräsentiert. Eine gemeinsame Eigenschaft aller von ihnen ist die Autotrophie als Ergebnis der Photosynthese unter dem Einfluss eines unidirektionalen Flusses von Sonnenenergie, der durch Substanzen und lebende Organismen sowohl natürlicher als auch veränderter Ökosysteme fließt.

Für eine Pflanze sind die Komponenten des gesamten Sonnenenergieflusses von erheblicher Bedeutung: Durch raumzeitliche Veränderungen beeinflussen sie den Ablauf physiologischer Prozesse etc.

Bei allen Pflanzenobjekten geht mit der Ansammlung von Energie die Bildung bzw. Ansammlung von Biomasse einher, die als Strukturmaterial für die Bildung pflanzlicher Organe und Energiematerial für die Biosynthese dient und die Existenz nicht nur einer einzelnen Pflanze, sondern der gesamten Pflanze sichert komplexe biologische Struktur.

Das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen als organoformativer Prozess und der Prozess der Biomasseproduktion beginnen nach der Bildung des optisch-photosynthetischen Systems des Blattes und der weiteren Umsetzung von Photosynthesereaktionen. Dies ist der einzige Prozess auf der Erde, bei dem die Akkumulation und Umwandlung der Energie einfacher anorganischer Substanzen in die Energie chemischer Bindungen organischer Substanzen durch die Absorption der Energie einer natürlichen Quelle, der Strahlungsenergie der Sonne, sichergestellt wird.

Die höchste Produktivität eines Agrarökosystems (sowie eines Ökosystems), d. h. die maximale Ansammlung von Biomasse in Form verschiedener vegetativer und reproduktiver Organe kultivierter Pflanzenarten, wird durch die Anpassungsfähigkeit des optischen Apparats an die Sonnenenergie bestimmt. Ein Zeichen einer solchen Anpassung ist die maximale Ansammlung von Energie, also Biomasse, durch eine Pflanze pro Zeiteinheit. Vorausgesetzt, dass andere Umweltfaktoren, die den Prozess der Photosynthese gewährleisten, nicht eingeschränkt werden, werden 95...97 % der organischen Verbindungen, die in der Pflanzenbiomasse enthalten sind, durch die absorbierte Lichtenergie gebildet. In diesem Fall wird natürlich ein Teil der Energie für die Atmung aufgewendet.

Um die Nutzung der zugeführten Energie zu maximieren, haben Ökosysteme eine Reihe adaptiver Eigenschaften entwickelt (z. B. Vielfalt in der Artenzusammensetzung). Agrarökosysteme sollten analog geschaffen werden, da letztere die gleichen grundlegenden Grundlagen für die Produktion biologischer Produkte haben. In diesem Zusammenhang ist es interessant, sich daran zu erinnern, dass es den Maya-Bauern gelang, ertragreiche Sorten von Mais, Hülsenfrüchten und Kürbissen sowie die manuelle Technik der Bewirtschaftung eines kleinen Waldgrundstücks und die Kombination mehrerer Nutzpflanzen (Mais und Bohnen) in einer zu entwickeln Das Feld ermöglichte es, seine Fruchtbarkeit über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und erforderte keinen häufigen Flächenwechsel.

Die Schaffung hochproduktiver Kombinationen landwirtschaftlicher Nutzpflanzen ist eine der realen und wirksamen Möglichkeiten, die Produktivität und Kosteneffizienz in Agrarökosystemen zu steigern. Misch- und Gemeinschaftskulturen können in Agrarökosystemen mit einem hohen Grad an Arbeitsmechanisierung eingesetzt werden. Landwirtschaftliche Nutzpflanzen werden in abwechselnden Streifen oder Reihen gesät und auch zwischen Getreidereihen gesät. In Gebieten mit gemäßigtem Klima werden verschiedene Kulturkombinationen verwendet: Erbsen und Sojabohnen mit Hafer und Mais, Sojabohnen und Bohnen mit Mais, Sojabohnen mit Weizen, Erbsen mit Sonnenblumen, Raps mit Mais. Durch die optimale Auswahl der Getreide- und Hülsenfruchtbestandteile werden die Ernteproduktivität und der Proteinertrag deutlich gesteigert, und zwar nicht nur durch Hülsenfruchtkörner, sondern auch durch die Erhöhung des Proteingehalts in Getreidekörnern, die den durch die Hülsenfruchtpflanze gebundenen Stickstoff nutzen.

Zahlreiche Studien in- und ausländischer Wissenschaftler haben die optischen Eigenschaften von fast 1.500 Pflanzenarten (Mesophyten, Xerophyten, Hygrophyten und Sukkulenten in krautigen, strauch- und baumartigen Formen) spezifiziert und die durchschnittliche spektrale Absorptionskurve der Strahlungsenergie ermittelt. Gemäß der etablierten Verteilung wird die niedrigste Absorption von Strahlungsenergie durch eine „durchschnittliche“ Folie (bis zu 20 %) im Wellenlängenbereich 0,75 ... 1,30 Mikrometer und die höchste (70 % oder mehr) in den Bereichen 0,30 beobachtet ...0,70; 1,80...2,10 und 2,23...2,50 Mikrometer. Die Energiebilanz von Ökosystemen, die je nach Klimazone variiert, bestimmt objektiv die Bildung der Anpassung von Ökosystemen an die „optimale“ Absorption von Strahlungsenergie, die unter bestimmten Bedingungen möglich ist. Die Anpassungsfähigkeit der Energiebilanz des Ökosystems, entsprechend den Energiekosten für Wärmeaustausch und Transpiration, bestimmt überall die Produktionseffizienz sowohl natürlicher als auch künstlicher zönotischer Formationen. Die Energieeigenschaften verschiedener natürlicher Zonen des Planeten ermöglichen es uns, 5 Haupttypen (globaler) Agrarökosysteme zu unterscheiden.

Der tropische Typ zeichnet sich durch ein hohes Wärmeangebot aus, was eine kontinuierliche Vegetation begünstigt. Die Landwirtschaft basiert hauptsächlich auf dem Funktionieren von Agrarökosystemen, wobei mehrjährige Nutzpflanzen (Ananas, Bananen, Kakao, Kaffee, mehrjährige Baumwolle usw.) vorherrschen. Einjährige Pflanzen bringen mehrere Ernten pro Jahr hervor. Zu den Merkmalen dieses Agrarsystems gehört die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Investition anthropogener Energie in Verbindung mit der ständigen Durchführung der Feldarbeit das ganze Jahr über. Agrarökosysteme dieser Art zeichnen sich durch eine nahezu Gleichwertigkeit natürlicher und anthropogener Prozesse des Massen- und Energieaustauschs aus.

In subtropischen Agrarökosystemen ist die Intensität anthropogener Stoff- und Energieflüsse geringer; Diskretion und Streuung dieser Ströme treten auf. Grundsätzlich gibt es zwei Vegetationsperioden – Sommer und Winter. Es wachsen mehrjährige Pflanzen, die eine genau definierte Ruhephase haben (Trauben, Walnuss, Tee usw.). Einjährige Sommerpflanzen werden durch Mais, Reis, Sojabohnen, Baumwolle, Gemüse usw. repräsentiert.

Agrarökosysteme in gemäßigten Zonen zeichnen sich durch nur eine Vegetationsperiode (im Sommer) und eine lange („arbeitsfreie“) Winterruheperiode aus. Ein sehr hoher Bedarf an anthropogener Energieinvestition besteht im Frühjahr, Sommer und in der ersten Herbsthälfte.

Einen Schwerpunkt bildet die Landwirtschaft in polaren Agrarökosystemen. Agrarökosysteme sind geografisch und durch die Art der angebauten Kulturpflanzen (Blattgemüse, Gerste, einige Hackfrüchte, Frühkartoffeln) erheblich begrenzt.

Im Freiland gibt es keine arktischen Agrarökosysteme. Der Anbau von Kulturpflanzen ist aufgrund der sehr niedrigen Temperaturen der Warmzeit ausgeschlossen: In den Sommermonaten kommt es zu langen Kälteperioden mit Minustemperaturen. Es ist möglich, geschlossenes Gelände zu nutzen.

Auf dem Territorium Russlands dominieren gemäßigte Agrarökosysteme. Bei der Organisation von Agrarökosystemen ist es wichtig, eine effizientere Nutzung der Strahlungsenergie sicherzustellen.

Referenzliste

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Der Zustand der Landwirtschaft in Russland und in der Welt ist durch einen stetigen Trend zu einem exponentiellen Anstieg der Kosten für unersetzliche Energie für jede zusätzliche Produktionseinheit (einschließlich Lebensmittelkalorien) gekennzeichnet, eine immer größer werdende Gefahr der globalen Verschmutzung und Zerstörung der natürliche Umgebung sowie eine hohe Abhängigkeit der Größe und Qualität der Ernte von den Auswirkungen abiotischer und biotischer Stressfaktoren. Unterdessen erzeugte der weit verbreitete Einsatz technogener Mittel in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Illusion eines vermeintlich hohen Schutzniveaus von Agrarökosystemen vor Wetterschwankungen. Dabei wurde nicht berücksichtigt, dass die Steigerung der potenziellen Produktivität von Agrozönosen und deren Widerstandsfähigkeit gegenüber abiotischen und biotischen Stressfaktoren sich als qualitativ unterschiedliche und gewissermaßen eigenständige Aufgaben erweisen. Es ist bekannt, dass unter dem Einfluss abiotischer Stressfaktoren (Temperatur, Wasser, Edaphic usw.) der größte Schaden durch Sorten und Hybriden mit hohem Produktivitätspotenzial verursacht wird, die im Vergleich zu extensiven Sorten in der Regel empfindlicher auf ungünstige und negative Auswirkungen reagieren umso mehr extreme Umweltbedingungen.
Die Wirkung abiotischer und biotischer Stressfaktoren ist der Hauptgrund für die zwei- bis dreifachen Unterschiede zwischen den potenziellen und den realisierten Erträgen landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Darüber hinaus ist der angegebene Unterschied umso höher, je schlechter die Boden-, Klima- und Wetterbedingungen der Region sind und je geringer die technologische Ausstattung der landwirtschaftlichen Betriebe ist. Beachten Sie, dass die Wirksamkeit des Einsatzes von Heilmitteln, Düngemitteln, Bewässerung, Pestiziden und anderen vom Menschen verursachten Faktoren letztendlich auch von der ökologischen Nachhaltigkeit von Agrarökosystemen und Agrarlandschaften abhängt. Darüber hinaus ist die ökologische Stabilität von Pflanzen auch unter kontrollierten Umweltbedingungen wichtig (z. B. können bewässerte Pflanzen nur aufgrund ihrer „Dürreresistenz“ trockenen Winden standhalten; Gemüsepflanzen in Gewächshäusern müssen vor der Einwirkung biotischer Stressfaktoren usw. geschützt werden. ). Die ökologische Nachhaltigkeit ist auch die Hauptvoraussetzung für die Förderung eines wirtschaftlich sinnvollen Anbaus landwirtschaftlicher Nutzpflanzen in landwirtschaftlich genutzten Gebieten mit ungünstigen Boden-, Klima- und Witterungsbedingungen. Es ist bekannt, dass die hohe Abhängigkeit der Pflanzenproduktion von den Launen des Wetters dazu führt negative Konsequenzen in der gesamten Kette intersektoraler (Futtermittelproduktion, Viehwirtschaft, verarbeitende Industrie) und interregionaler Verbindungen im agroindustriellen Komplex, was das Problem der rhythmischen Versorgung der Bevölkerung mit Nahrungsmitteln und der Industrie mit Rohstoffen erheblich verschärft.
Der Zustand der Stabilität oder des dynamischen Gleichgewichts eines Agrarökosystems beinhaltet die Aufrechterhaltung eines bestimmten Produktivitätsniveaus unter verschiedenen Bedingungen, einschließlich. extreme Umweltbedingungen. Gleichzeitig bleiben die Indikatoren für die Erhaltung der Populationsdynamik verschiedener Tier- und Pflanzenarten sowie der biogeochemischen Kreisläufe zeitlich und räumlich ziemlich konstant. Der Vorteil nachhaltiger Ökosysteme im Zustand des dynamischen Gleichgewichts zeigt sich in ihrer Fähigkeit, Umweltressourcen am effizientesten zu nutzen und anzusammeln größte Zahl Biomasse pro Flächeneinheit während der Vegetationsperiode und pro Zeiteinheit.
Die Strategie der adaptiven Intensivierung des Pflanzenbaus konzentriert sich auf ein ökologisch, ökonomisch, moralisch und psychologisch akzeptables (akzeptables) Risikoniveau. Die wichtigsten Schritte ihrer Bestimmung sind die Identifizierung der Mechanismen und der Art der Gefahr sowie die Bewertung der Wahrscheinlichkeit ihres Auftretens unter Berücksichtigung der Ergreifung vorbeugender Maßnahmen. Derzeit werden zu diesem Zweck häufig die grundlegenden Bestimmungen der Katastrophentheorie verwendet, wonach der Schutz vor ihnen aktiv und passiv, präventiv und wiederherstellend sein kann. Dabei wird zwischen jährlichen, saisonalen und kurzfristigen Prognosen sowie operativen Informationen über bevorstehende Ereignisse unterschieden. Zu den Maßnahmen zur Verhinderung der schädlichen Auswirkungen von Dürre gehören beispielsweise die agroökologische Makro-, Meso- und Mikrozonierung von Nutzpflanzen und Pflanzungen; Auswahl dürreresistenter Nutzpflanzen und Sorten (Hybriden); Erhaltung der Feuchtigkeitsreserven durch Dampf, Mulchen, Verwendung von Vorhängen und Waldgürteln, Bau von Bewässerungsanlagen usw.
Die Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit von Agrarökosystemen und Agrarlandschaften ist die wichtigste Reserve nachhaltiges Wachstum ihre Produktivität, Ressourcen- und Energieeffizienz, Umweltsicherheit und Rentabilität. Darüber hinaus sind moderne chemisch-technogene Methoden zur Intensivierung der Pflanzenproduktion nur in geringem Maße in der Lage, die Widerstandsfähigkeit von Agrarzönosen gegenüber den „Launen“ des Wetters zu erhöhen. Darüber hinaus verringern hohe Dosen von Stickstoffdüngern, Bewässerung, Arteneinheitlichkeit und Erntedichte in der Regel die ökologische Nachhaltigkeit von Agrarökosystemen. Bei bestehenden Technologien gehen etwa 50–60 % des Stickstoffs, 70–80 % des Phosphors und über 50 % der Kaliumdünger verloren, bis zu 60–90 % des Bewässerungswassers gehen verloren, was die Umwelt sowie die Geschwindigkeit und den Umfang des Wassers verschmutzt Die Winderosion hat unter den Bedingungen der technogenen Landwirtschaft in den meisten Ländern katastrophale Ausmaße erreicht. Infolgedessen nimmt mit steigendem potenziellen Ertrag von Agrarökosystemen in der Regel ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltstressoren ab, und die Variabilität der absoluten Größe und Qualität der Ernte wird zunehmend durch das Wetter und nicht durch agrotechnische Faktoren bestimmt. Es ist kein Zufall, dass selbst in Ländern mit der höchsten technogenen Intensivierung der Landwirtschaft die jährliche Schwankung des absoluten Ertrags vieler Kulturpflanzen zu 30–80 % von den „Vags“ des Wetters abhängt. So beträgt im Bundesstaat Illinois (USA) der durchschnittliche Korrelationskoeffizient zwischen Maisertrag und Wetterfaktoren 0,88. Es zeigt sich, dass die klimatische Komponente der Variabilität der Winterweizenerträge in den GUS-Staaten bis zu 30 % variiert, in der Ukraine und im Nordkaukasus bis zu 60 %, in den nordöstlichen und östlichen Regionen Russlands übersteigt die interjährliche Variabilität der Getreideernteerträge 25 %.
Zuvor wurde festgestellt, dass nur 10 % der Ackerflächen weltweit frei von Stressfaktoren sind, etwa 20 % mineralischem Stress, 26 % Trockenheit und 15 % niedrigen Temperaturen ausgesetzt sind. Saure Böden (toxische Konzentrationen von Aluminium- oder Manganionen) machen 40 % der weltweiten Ackerfläche aus. Die Wirkung abiotischer Stressfaktoren ist der Hauptgrund dafür, dass nur 25–30 % des potenziellen Ernteertrags realisiert werden. Eine vollständige Eliminierung der Auswirkungen abiotischer Stressfaktoren durch technogene Rekultivierung der Umwelt erweist sich in der Regel als wirtschaftlich unrentabel oder technisch nicht realisierbar.
Zu den wichtigsten Faktoren, die die geringe ökologische Nachhaltigkeit moderner Agrarökosysteme bestimmen, gehören die Verarmung ihrer Artenzusammensetzung, die immer größere genetische Homogenität von Sorten und Hybriden sowie die Einheitlichkeit der Agrarlandschaften. So werden in semiariden Regionen der Welt etwa 90 % der gesamten Getreideproduktion durch nur vier Nutzpflanzen gedeckt: Weizen, Gerste, Sorghum und Hirse. Der Trend zur Verringerung der Artenvielfalt trägt nicht nur nicht zu einer Steigerung des Nutzens der Ernährungsstruktur bei, sondern ist auch im Hinblick auf eine möglichst effektive Nutzung ungleichmäßig verteilter Boden-, Klima- und Wetterbedingungen nicht adaptiv Zeit und Raum sowie die Verbesserung der ökologischen Nachhaltigkeit von Agrarökosystemen und Agrarlandschaften. Es ist bekannt, dass jede Pflanzenart und -sorte ihre eigenen optimalen Umweltbedingungen für das normale Funktionieren des Photosyntheseapparats hat (Temperatur, pH-Wert des Substrats, Gehalt an N, P, K im Boden usw.). Wenn Pflanzen vom Typ C4 (Mais, Sorghum, Zuckerrohr usw.) besser an Gebiete mit hohen Temperaturen angepasst sind (höheres Temperaturoptimum für die Photosynthese), bieten Pflanzen vom Typ C3 (Rüben, Sonnenblumen, Karotten usw.) eine hohe Produktivität in Regionen mit niedrigeren Temperaturen und besser belüfteten Pflanzen. Darüber hinaus verschiedene Typen Kulturpflanzen in derselben Bodenklimazone weisen deutlich unterschiedliche Werte der Klima- und Wetterkomponenten der Ertragsvariabilität auf. Aus diesem Grund gewährleistet eine größere Vielfalt an Kulturpflanzen, insbesondere solche, die nach dem Prinzip der gegenseitigen Kompensation ausgewählt werden, eine bessere Voranpassung und damit eine bessere Umweltzuverlässigkeit der Pflanzenproduktionssysteme.
Zahlreiche Daten bestätigen, dass überwiegend chemisch-technogene Intensivierungen und enge Spezialisierung Landwirtschaftliche Betriebe gehen in der Regel mit der Zerstörung natürlicher Landschaftselemente, einem Rückgang der Vielfalt natürlicher Biotope und dem Verschwinden vieler Pflanzen- und Tierarten einher. Gleichzeitig stört der weit verbreitete Einsatz von Pestiziden das ökologische Gleichgewicht in Agrarökosystemen und führt in den meisten Fällen zur Entstehung aggressiverer und virulenterer Krankheitserregerrassen sowie zu einer erhöhten Schädlichkeit einzelne Arten Insekten und Unkraut. Die Vernichtung von Insekten muss rechtzeitig erfolgen.
All dies verringert nicht nur die Effizienz der Nutzung technogener Faktoren, sondern auch die Reserven an verfügbarer Feuchtigkeit (die Wahrscheinlichkeit von Dürren steigt), den Grad der Bodenbiogenität, die Geschwindigkeit der mikrobiologischen Entgiftung von Pestiziden usw. erheblich. Durch Wasser, Wind und vom Menschen verursachte Erosion nimmt die Vielfalt der Felder im Hinblick auf die Bodenfruchtbarkeit zu, ihre wasserphysikalischen Eigenschaften verschlechtern sich stark, was auch die Abhängigkeit der Größe und Qualität der Ernten von den „Launen“ des Bodens deutlich erhöht Wetter.
Damit steht die derzeit am weitesten verbreitete, überwiegend chemisch-technogene Intensivierung der Landwirtschaft im offensichtlichen Widerspruch zu den grundlegenden Evolutionsgesetzen sowie dem Konzept der harmonischen Entwicklung der Biosphäre und der menschlichen Gesellschaft. Selbst Befürworter einer überwiegend chemisch-technogenen Intensivierung erkennen die Krise der Situation in der modernen Landwirtschaft, obwohl sie diese als „leichte Krise“ einstufen. Eine systematische Analyse der Widersprüche der bestehenden Strategie zur Intensivierung des agroindustriellen Komplexes zeigt, dass sie nicht nur im Hinblick auf die Einsparung von Ressourcen, Energie und Umweltschutz, sondern auch im Hinblick auf eine nachhaltige Steigerung des Produktionspotenzials von Agrarökosystemen, einschließlich ihrer Anpassung an mögliche, sinnlos ist ungünstige globale und lokale Klimaveränderungen.
Bei der Diskussion über Möglichkeiten zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der heimischen Landwirtschaft gegenüber ungünstigen und extremen Umweltbedingungen verdient auch eine kurze historische Analyse dieses Problems Beachtung. Es ist bekannt, dass der durchschnittliche Ertrag der wichtigsten Getreidekulturen (Roggen, Weizen, Hafer, Gerste usw.) für den Zeitraum vom 17. bis zur ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts beträgt. in Russland blieb nahezu unverändert und belief sich auf das Ende des 16. - Anfang des 17. Jahrhunderts. - 4,7; in der ersten und zweiten Hälfte des 18. Jahrhunderts. 4,8 bzw. 4,9; in der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts. - 4,7 c/ha. Und nur im Zeitraum 1860-1914. Die Getreideerträge im europäischen Russland verdoppelten sich fast und erreichten 9-10 c/ha. Es ist bemerkenswert, dass der Koeffizient der zwischenjährlichen Variabilität des Ertrags der wichtigsten Getreidekulturen in Russland in den letzten 100 Jahren praktisch nicht gesunken ist. Also, 1883-1911. Die durchschnittliche Variabilität der Getreideernten in 50 Provinzen des europäischen Teils Russlands betrug 13,5 % für Roggen, 19,5 % für Hafer, 23,7 bzw. 26,9 % für Sommer- und Winterweizen. Darüber hinaus übertraf Russland in Bezug auf die Variabilität der Bruttoweizenernte alle europäischen Länder und die Vereinigten Staaten und übertraf nur Australien (Tabellen 6.143, 6.144, 6.145). Es stellte sich heraus, dass für Russland keine durchschnittlichen Gebühren die Norm sind, sondern stark von der Norm abweichen. Wenn wir den Unterschied in der Anzahl der Sammlungen über und unter der Norm berücksichtigen, dauert es in Russland 4,5-mal länger, Ernteknappheit zu beseitigen als in anderen Ländern. Die Zahl der herausragenden Sammlungen pro 10 schwankte im Durchschnitt für verschiedene Regionen Russlands zwischen 3,5 und 16,7, die Zahl der phänomenalen Sammlungen zwischen 0 und 50 und im Durchschnitt bei 5. Die Intensität der Schwankungen nahm von Norden und Westen nach Süden zu Ost. Im Gegensatz zu anderen Ländern, in denen die Schwankungen zwischen (-) und (+) liegen, gibt es in Russland keinen klaren Trend zu steigenden Gebühren.
Die größten Schäden an Nutzpflanzen werden durch Boden- und Luftdürren verursacht, die fast jährlich auf 70 % der Getreideanbaufläche beobachtet werden. „In der Nicht-Schwarzerde-Zone Russlands“, schrieb A. Levitsky, „gibt es seit langem ein beliebtes Sprichwort: „Nicht die Erde gebiert, sondern der Himmel ...“. Die verheerendsten Dürren in Russland sind Frühlingsdürren, die 3–12 Tage dauern. Aus diesem Grund ernähren sich selbst die am stärksten getreideproduzierenden Schwarzerdeprovinzen, die die „Kornkammer“ Russlands bildeten, wie V. Wiener 1912 mit Bedauern feststellte, in manchen Jahren von importiertem Brot. Es ist typisch, dass die Niederschlagsmenge, die auf umliegenden Bauernhöfen im Laufe des Jahres fällt, um das Zwei- bis Dreifache schwanken kann. Selbst in einem durchschnittlichen Feuchtigkeitsjahr in den südlichen Steppen der Wolgaregion beträgt der systematische Mangel an Winterweizen aufgrund des Feuchtigkeitsmangels sowohl während der Frühjahrs-Sommer-Vegetationsperiode als auch im Herbst 5-15 c/ Ha. Unter Berücksichtigung unterschiedlicher Variationskoeffizienten des Ertrags verschiedener Kulturpflanzen unter gleichen Umweltbedingungen ist es durch eine geeignete Kombination von Kulturpflanzen möglich, den Bruttogetreideertrag anzugleichen und so die Nachhaltigkeit seiner Produktion insgesamt (mit unterschiedlichen) zu erhöhen Anteile der Kulturpflanzen an der Gesamternte) (Tabelle 6.146).