Među prioritetnim područjima korištenja biljnih resursa je problem uvođenja novih biljnih vrsta i ekotipova u uzgoj. Iako su procesi prirodne i umjetne selekcije međusobno povezani, potonji ima niz značajki. Poznato je, primjerice, da u prirodnoj flori indeks prinosa nema vodeću ulogu u selekciji. U međuvremenu, u prirodnim populacijama postoji genotipska varijabilnost za ovo svojstvo, čije je značenje za kultivirane biljke očito. Stoga, prema Primacku, pri proučavanju populacija 15 jednogodišnjih i višegodišnjih vrsta Plantago, jednogodišnje vrste pokazale su veće stope "reproduktivnog napora" (broj školjki i sjemenki, težina sjemena po jedinici površine lista) u usporedbi s višegodišnjim vrstama. Štoviše, pokazalo se da ih je u proljetnim jednogodišnjim vrstama više nego u ljetnim. Postoji razlog za vjerovanje da su mnoge vrste i ekotipovi koje je čovjek odabrao imali visoke stope "reproduktivnog napora", a razina genotipske varijabilnosti za ovu osobinu imala je presudan utjecaj na učinkovitost ciljane selekcije.
U većini slučajeva, izrazito visoka ekološka plastičnost biljnih vrsta kombinirana je s njihovom vrlo niskom produktivnošću. Dakle, u mnogim divljim vrstama, strategija prilagodbe nepovoljnim uvjetima vanjsko okruženje na temelju niske stope procesa rasta. Nije slučajnost, primjećuje Stuart, da čak i uz pretjerani unos hranjivih tvari divljih biljnih vrsta, njihova stopa rasta ostaje nepromijenjena. Među velikom raznolikošću biljnih vrsta postoje one na čiju stopu rasta gotovo ne utječu pojedini čimbenici okoliša. Primjeri su neke vrste vegetacije tundre, čija brzina rasta ne ovisi o temperaturi; Plantago coronopus samo malo reagira na sadržaj hranjivih tvari u tlu; na stopu rasta Carex limosa ne utječu promjene koncentracije K+ u rasponu od 100 puta itd. Očito je da su ljudi preferirali one biljne vrste koje su pozitivno reagirale na rast na optimizaciju uvjeta okoliša (oranje, visoka plodnost tla, navodnjavanje itd.). d.). Vodeću ulogu nisu imale samo značajke ontogenetske prilagodbe divljih vrsta, već i potencijal njihove genotipske varijabilnosti.
Gore spomenuta priroda odnosa između visoke ekološke plastičnosti biljaka i njihove niske produktivnosti zaslužuje posebnu pozornost. Moguće je da je upravo ova značajka adaptivnih sposobnosti biljaka poslužila kao osnova za postavljanje pitanja: "prilagodba ili maksimalni prinos?" spektra genotipske varijabilnosti, povećanje prinosa biljaka je nezamislivo. Štoviše, ova suprotnost ima smisla samo u odnosu na opću i široku prilagodbu biljaka, dok su specifične i uske prilagodbe neizostavan uvjet povećanja prinosa za većinu kultiviranih biljnih vrsta.
Visok stupanj genetičke i morfofiziološke integracije opće ekološke stabilnosti svake biljne vrste u većini slučajeva poništava pokušaje oplemenjivača da hibridizacijom (uključujući interspecifičnu hibridizaciju) postignu ekološku stabilnost sorti svojstvenih drugim vrstama. Ništa manje težak nije zadatak kombiniranja visoke potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti u jednoj sorti (pa čak i hibridu). Sorte s visokom potencijalnom produktivnošću i niskom otpornošću na okoliš daju visoke prinose samo u povoljnim uvjetima okoliša, dok ih u stresnim uvjetima naglo smanjuju. Stoga se u oplemenjivačkoj praksi, posebice pri korištenju divljih vrsta kao donora, primjenjuju metode inducirane rekombinogeneze, smanjenje eliminacijskog učinka "selekcijskih sita" uslijed odabira gameta i zigota te korištenje mogućnosti ekološko-geografske mreže uzgoja i ispitivanja sorti. od iznimne važnosti. Važna uloga pridaje se metodama stvaranja F1 hibrida, mješovitih, sintetskih i višerodnih sorti.
Općenito, postoje vrlo različita gledišta u vezi s mogućnostima kombiniranja visoke potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti u jednom genotipu. Tako, prema Adameru, povećanje vrijednosti nekih komponenti prinosa uslijed selekcije obično smanjuje vrijednost drugih. Pa ipak, poteškoće odabira kombinacije potencijalne produktivnosti i održivosti okoliša, čak ni na međuvrsnoj razini, ne treba preuveličavati, a još manje apsolutizirati. Kao što je poznato, mogućnost rješavanja ovog problema prikazana je u radovima I.V. Michurin, L. Burbank, N.V. Tsitsin i drugi istraživači. Podatke o neovisnoj segregaciji svojstava koja određuju potencijalnu produktivnost i ekološku stabilnost biljaka, poznate još od tridesetih godina 20. stoljeća, danas potkrijepljuje dovoljan broj podataka o određenoj fiziološkoj, biokemijskoj i genetskoj neovisnosti glavnih komponenti ontogenetske prilagodbe biljaka. potencijal. Mnoga svojstva koja karakteriziraju otpornost biljaka na vodni stres (snažan korijenski sustav, voštana prevlaka, prostorna orijentacija lišća, njihova pubertetlija itd.), u pravilu, nisu u negativnoj korelaciji s potencijalnom i biološkom produktivnošću ili njihovim komponentama. Štoviše, na primjer, veliko grananje korijenskog sustava, dubina njegovog prodiranja osiguravaju ne samo visoku (štoviše, aktivnu) otpornost biljaka na sušu, već i mogućnost boljeg korištenja elemenata mineralne prehrane od strane njih, određujući tako veći potencijal i biološka produktivnost uzgojene vrste. Tipičan primjer u tom smislu je lucerna.
Činjenica da potencijalnu produktivnost i ekološku otpornost kontroliraju različiti kompleksi gena ukazuje na realnu mogućnost njihovog kombiniranja u jednu sortu ili hibrid. Coyne daje podatke o komponentama prinosa graha (broj mahuna po biljci, broj sjemenki po mahuni i prosječna težina sjemena) koje imaju gotovo isti učinak na ukupni prinos sjemena i koje kontroliraju različiti genetski sustavi. Stoga je za ovu kulturu najučinkovitija bila ne pojedinačna, već masovna selekcija u pogledu prinosa u kasnijim generacijama koje se dijele.
Kombinacija visoke potencijalne produktivnosti i ekološke stabilnosti u jednoj sorti ili F1 hibridu zahtijeva korištenje ne samo posebnih metoda uzgoja (interspecifična hibridizacija, indukcija rekombinacije, itd.), već i izbor posebnih pozadina za procjenu proizvodnog prinosa izvorne sorte. forme i obećavajuće linije. Prema Johnsonu i Freyu, Vela-Cardenasu i Freyu, Allenu i sur., ekološke i genetske varijante prinosa biljaka veće su u povoljnim okolišnim uvjetima za njihov uzgoj. Štoviše, ako je u optimalnom okruženju nasljednost prinosa i njegovih komponenti (i prednost odgovarajuće selekcije) visoka, onda je u nepovoljnim uvjetima izrazito niska, a učinkovitost selekcije naglo opada. Stoga, selekcija za visoke produktivne prinose, pod uvjetom uklj. a zbog veće ekološke održivosti, bolje je provoditi u poticajnom nego u stresnom okruženju. Praktično to znači da je ekološku stabilnost sorti i hibrida u odgovarajućim stresnim uvjetima uputno ocjenjivati ​​tek nakon što je već dokazan njihov visok potencijalni prinos u povoljnim okolišnim uvjetima.
Učinkovit pristup u uzgoju, na primjer, za otpornost biljaka na sušu je kombinirano korištenje optimalnog i stresnog okoliša u smislu opskrbe vodom. Ovaj se pristup temelji na pretpostavci da su potencijalna produktivnost i otpornost na sušu kontrolirani različitim genetskim sustavima i stoga se mogu neovisno birati jedni od drugih u procesu uzgoja. S tim u vezi, autor smatra svrsishodnim selekciju na otpornost na sušu provoditi u odgovarajućem stresnom okruženju, te selekciju na visoku potencijalnu produktivnost u uvjetima optimalne vodoopskrbe. Primjer nezavisnog nasljeđivanja otpornosti na vodni stres je kutikularni sloj, čija veća debljina osigurava bolju otpornost biljaka na sušu i nije povezana s negativnom korelacijom s prinosom ili njegovim komponentama. Naizmjeničnom selekcijom u uvjetima vodnog stresa (za bolje ispoljavanje jednog ili drugog svojstva otpornosti) i optimalne vodoopskrbe (za maksimalno ispoljavanje potencijalnog prinosa ili njegovih komponenti), moguće je u jednoj sorti spojiti visoku potencijalnu produktivnost i otpornost. Sličnu mogućnost potvrđuju i naši raniji podaci da su razlike između vrsta i sorti u njihovoj sposobnosti apsorpcije, akumulacije i korištenja elemenata mineralne prehrane, kao i edafske otpornosti, određene različitim genskim kompleksima. Na primjer, prikazane su značajne razlike između sorti rajčice, graha, kukuruza i drugih usjeva u pogledu učinkovitosti korištenja N, P i K, prikazane su visokorodne sorte pšenice, sirka i riže otporne na kisela i slabo produktivna tla. stvorio.
Lu, Chiu, Tsai i sur., Oka, sekvencijalnom selekcijom na visoku produktivnost u potomstvu hibrida soje uzgojenih u različitim rokovima sjetve (disruptivna sezonska selekcija), dobili su euripotentne sorte, tj. sposoban pružiti visoke prinose u širokom rasponu promjena uvjeta okoliša. Time je dokazana povezanost između prilagodljivosti biljaka na sezonsku i regionalnu varijabilnost uvjeta okoliša i učinkovitosti metode disruptivne sezonske selekcije u povećanju ukupne prilagodljivosti sorata soje. S obzirom na to da je soja osjetljivija na promjene duljine dana i temperature od ostalih usjeva, pri uzgoju različitih sorti u različitim ekološkim zonama i/ili u različitim godinama, potrebno je uzeti u obzir značajnu interakciju u “genotip- okoliš” koji prikriva genotipsku varijabilnost. Kako bi se povećala ekološka održivost pšenice, Borlaug je opsežno iskoristio mogućnost veće ekološke diferencijacije uzgojnog materijala zbog različitih rokova sjetve i uzgoja na različitim nadmorskim visinama.
Finlay i Wilkinson pronašli su genotipove ječma koji su vrlo tolerantni u širokom rasponu okruženja, te intenzivne sorte riže koje su prilagođene visokim stopama gnojiva i zgušnjavanju, održavajući toleranciju na različite vremenske uvjete na razini lokalnih kultivara. Pokazalo se da su neke visokoprinosne sorte odabrane u optimalnim uvjetima okoliša zadržale svoju prednost iu nepovoljnijim uvjetima okoliša, a vrijednost prinosa u različite sredine i njegova stabilnost ispada da su uvelike neovisni jedni o drugima.
U križnooplodnim krmnim usjevima, za razliku od samooplodne pšenice i riže, Suzuki nije uspio pronaći kombinacije visoke potencijalne produktivnosti i otpornosti na okolišne stresore u jednoj sorti, a visokoprinosne krmne sorte, u pravilu, pokazale su snažan odgovor na mijenjanje uvjeta okoline. Autor objašnjava ovu značajku činjenicom da je prilagodljivost usjeva s unakrsno oprašivanjem posljedica ne samo prilagodljivosti pojedinačnih biljaka (homeostaza individualni razvoj), ali i heterogenost genetskog sastava populacije (genetska ili populacijska homeostaza). Štoviše, očito je da genetska homeostaza ima značajniji učinak na ontogenetsku prilagodbu, što pridonosi boljoj prilagodljivosti križnooplodnih biljaka na prirodni okoliš od samooplodnih. U tom smislu, po našem mišljenju, mogućnost više učinkovitu upotrebu genetička homeostaza za povećanje potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti usjeva koji se križno i samooprašuju stvaranjem mješovitih vrsta i sortnih usjeva, kao i sintetičkih i višelinijskih sorti.
F, hibridi igraju posebno važnu ulogu u povećanju potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti kultiviranih biljaka. Uočena je ne samo njihova visoka potencijalna produktivnost, već i veća stabilnost, kao i veća ekološka homeostaza u odnosu na roditeljske linije. I premda Griffing i Zsiros s pravom vjeruju da okolišni stresovi obično minimiziraju heterotične učinke, često postoje slučajevi veće otpornosti F hibrida na okolišne stresore. Pokazalo se, primjerice, da je homeostaza individualnog razvoja hibrida kukuruza posljedica njihove heterozigotnosti, a značajan dio heterozičnog učinka hibrida kukuruza, pšenice, ječma, Phalaris tuberosa x P. arundinacea i drugih usjeva. povezana je s njihovom povećanom otpornošću na toplinski stres. Prema Langridgeovoj sugestiji, ovo posljednje je zbog veće stabilnosti F, hibridnih proteina. Podsjetimo da u zajednički kompleks ekološka održivost viših biljaka tolerancija na ekstremne temperature je najdeficitarnije svojstvo. Osim otpornosti na temperaturni faktor, F1 hibridi imaju veću ukupnu prilagodljivost. Prema Quinbyju, "jaki" hibridi sirka, prilagođeni uvjetima različitih geografskih širina i različitih nadmorskih visina, istovremeno pokazuju specifične prilagodbe, uklj. po zrelosti.
Dakle, prednosti F1 hibrida temelje se na pozitivnom heterozisnom učinku ne pojedinačnih komponenti, već cjelokupnog sustava ontogenetske prilagodbe. Kao rezultat toga, fenotipska varijabilnost u heterozigota obično je manje izražena nego u inbred linijama. Potonji su osjetljiviji na promjene pod utjecajem vanjskih uvjeta, fiziološki manje sposobni kompenzirati utjecaj nepovoljnih čimbenika. okoliš, dok heterozigoti u ovoj situaciji imaju širi raspon zaštitno-kompenzacijskih reakcija, veću morfogenetsku plastičnost i učinkovitiju razvojnu homeostazu.
Imajte na umu da je široka uporaba F1 hibrida posljedica ne samo fenomena "pravog heterozisa", već i sposobnosti brzog kombiniranja najvažnijih ekonomski vrijednih svojstava, uključujući i ona između kojih postoje negativne genotipske i ekološke korelacije i koja se obično ne mogu kombinirati s izborom sorti. Važno je kombinirati visoku potencijalnu produktivnost i ekološku održivost. Osim toga, stvaranjem F1 hibrida mogu se prevladati poteškoće povezane s upotrebom vrijednih dominantnih gena povezanih s nepovoljnim recesivnim genima (primjerice, Tm-2 i nv u rajčici), i više kratko vrijeme pružaju kombinaciju vrijednih dominantnih gena, uklj. kontroliranje otpornosti na nove rase patogena.
Heterogenost usjeva igra važnu ulogu u određivanju potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti. Literaturni podaci o ovoj problematici vrlo su kontradiktorni. Tako je u pokusima Schnella i Beckera heterogenost usjeva kukuruza imala isti učinak na stabilnost prinosa kao i heterozigotnost, iako je njihova kombinacija dala samo malu prednost u odnosu na učinak heterozigotnosti. Međutim, uz superiornost mješavine genotipova koju su primijetili mnogi istraživači, uklj. heterozigota, u odnosu na homogene usjeve, u nizu radova takve prednosti nisu zabilježene.
Uzimajući u obzir praktične poteškoće uzgojne promjene idiotipa biljaka, pokazatelje evolucijski uvjetovane ekološke stabilnosti kultiviranih vrsta treba smatrati temeljnim čimbenikom u određivanju vrste strukture biljne proizvodnje u nepovoljnim zemljišno-klimatskim zonama i prioritetima usjeva u oplemenjivačkom radu. S tim u vezi Posebna pažnja treba posvetiti povećanju proizvodnog prinosa biljnih vrsta kao što su sirak, proso, uljana repica, raž i dr., koje imaju visoku konstitutivnu otpornost na nedostatak vlage i/ili topline, što u najvećoj mjeri ograničava veličinu i kvalitetu usjeva u mnogim regijama naše zemlje. Ovaj pristup nije samo realan, već je i dalje najučinkovitiji u rješavanju problema povećanja otpornosti intenzivnih agrocenoza na vremenske fluktuacije (suše, suhi vjetrovi, mrazevi, mrazevi, kratka vegetacijska sezona itd.).
U povećanju potencijalne produktivnosti i ekološke stabilnosti sorti i agrocenoza važnu ulogu ima kako opća tako i specifična sposobnost koja karakterizira njihovu sposobnost da učinkovito iskoriste povoljne okolišne uvjete i/ili da se odupru djelovanju abiotskih i biotskih stresora. Štoviše, kao što je već navedeno, ukupna potencijalna produktivnost i ekološka održivost ne mogu se svesti na zbroj odgovarajućih specifičnih prilagodbi, već su to integrativna svojstva biljke i agrocenoze u cjelini. Osim, opća stabilnost može oslabiti ili, obrnuto, ojačati zbog jednog ili drugog specifičnog otpora, i između različiti tipovi potonji mogu imati i pozitivne i negativne korelacije.
Podržavaju ove pretpostavke nalazi Brigglea i Vogela o visokoprinosnim, široko prilagođenim sortama patuljaste pšenice pacifičkog sjeverozapada za koje je utvrđeno da nisu prikladne za uzgoj u suhim uvjetima Velikih ravnica, te nalazi Quisenberryja i Roarka o sortama pamuka koje učinkovito koriste vodu u optimalan način vlažnom okruženju, ali ne pokazuju ovu sposobnost pod pritiskom vode. Odaberite linije za široku prilagodbu, tj. prilagodljivost širokom rasponu ekoloških okruženja, prema Reitzu, znači uzgoj za osrednje, pa čak i niske prinose. Prema Matsuou, sorte s visokim potencijalom produktivnosti koje daju visoke prinose u povoljnim uvjetima okoliša bolje reagiraju na promjene u njima, oštro smanjujući prinose u nepovoljnim uvjetima. Prema Hurdu, kod sorti koje imaju dobro razvijen korijenov sustav u povoljnim okolišnim uvjetima, njegova snaga je značajno smanjena pod pritiskom vode. Genotipovi ječma sa širokom prilagodljivošću imaju tendenciju davanja srednjih prinosa, dok genotipovi prilagođeni okolišu imaju najveću produktivnost. Općenito, najveći produktivni prinos F1 sorte ili hibrida može se postići ako su posebno prilagođeni uvjetima uzgoja. U slučajevima kada je selekcija usmjerena na maksimiziranje jednog određenog svojstva i završava nakon niza generacija, populaciji je dana prilika da postigne vlastitu genetičku ravnotežu, intenzivno selekcionirano svojstvo vrlo često gubi dio, a često i više, fenotipskog uspjeha ( poboljšanje) postignuto tijekom prethodnog razdoblja intenzivne selekcije.
U procesu prirodne i umjetne selekcije, koje idu kroz cjelokupni fenotip biljke, a ne prema pojedinim svojstvima, neizbježna je njihova povezana varijabilnost. Ova se odredba ostvaruje u najvećoj mjeri i to ponajprije za tako obično složene i integrirane u svojoj genetskoj i fiziološko-biokemijskoj prirodi komponente produktivnosti kao što su potencijalna produktivnost i ekološka održivost. Zbog toga problem omjera potencijalne produktivnosti i ekološke održivosti sorti sve više dobiva teorijski i praktični značaj.

postoji tri glavne komponente poljoprivredni sustavi: klima, tlo, mikroklima.

klima ( od grčkog Yipa- nagib) - dugoročni vremenski režim, određen nagibom zemljine površine prema sunčevim zrakama. Na prirodu kilimata u bilo kojem području utječe geografska širina i visina terena,

njegova blizina vodenom tijelu (more, rijeka, jezero, močvara, akumulacija), reljef, vegetacijski pokrov, prisutnost snijega, leda, zagađenje zraka.

Tlo je površinski sloj zemlje nastao kao rezultat razaranja stijene i životna aktivnost živih organizama (bakterije, gljive, crvi itd.).

Plodna tla osiguravaju biljkama hranjiva, vodu, a korijenskom sustavu dovoljno zraka i topline.

Plodnost tla može biti prirodni I stečena. Prirodna plodnost tla ovisi o sadržaju humus I

sastav otopine tla.

Humus(od latinskog. nitiz- zemlja, tlo) - to je humus nastao razgradnjom biljnih i životinjskih ostataka mikroorganizmima; humus ima tamnu boju. Najviše ga ima u crnici.

otopina tla je sadržaj vlage u tlu. U njemu su otopljene hranjive tvari. Što je otopina tla bogatija, to je tlo plodnije.

Kiselost tla je važna za plodnost. Može se odrediti pomoću kemijska analiza, posebne naprave i vegetacijski pokrov.

Po kemijski sastav tla su:

Jako kiselo Srednje kiselo Slabo kiselo Gotovo neutralno Neutralno Slabo alkalno Alkalno

pH manji od 4,5 pH 4,6 - 5,0 pH 5,1 - 5,5 pH 5,6 - 6,0 pH 6,1 - 7,0 pH 7,1 - 8,0 pH 8,1-9 ,0

Poljoprivredne biljke preferiraju medij otopine tla koji je blizu neutralne kiselosti (kisela tla se neutraliziraju dodavanjem kalcija i magnezija).

Kiselost tla određena je sastavom vegetacijskog pokrova:

Kisela tla - bjelobrada stršica, mala kiselica, Ivan da Marya, poljska preslica, srednji trpuc, hrastov vrelac, dugolisni bodljikavac, crveni krastavac, poljska toriza, jetka ljutica, metvica na lijevo, popovnik, puzavi ljutik. Subacidno - mirisna kamilica, livada, djetelina livada, i neutralna tla - djetelina puzavica, obična divlja djetelina, poljski povojac

Stečena plodnost tla postiže se njegovom obradom, gnojidbom, navodnjavanjem, odvodnjom, što se koristi u formiranju agroekosustava, tj. poljoprivredno zemljište.

Bez odgovarajuće njege, tlo se iscrpljuje i postupno gubi hranjive tvari. Uništavaju ga voda i vjetar, u njemu se smanjuje broj mikroorganizama koji stvaraju tlo i crva. Zbijeno je, zaslanjeno, isušeno ili, obrnuto, natopljeno (vodeno).

Pravilnim korištenjem tla njegova se plodnost održava i dodatno povećava.

Mikroklima. Izbor namjene poljoprivrednog zemljišta na određenom području uvelike ovisi o mikroklimi.

Mikroklimu formiraju: teren;

Visina vegetacije; blizina vodenih tijela;

Toplinsko zračenje toplinske mreže; položaj tvornica i kuća;

Kontaminacija atmosfere dimom i plinom itd.

Teren utvrđuje se različito zagrijavanje padina, značajke i strujanja toplinskog i hladnog zraka uz padine te raspodjela brzina i vjetra.

U rano proljeće na južnim padinama počinje brzo zagrijavanje i sušenje tla, a na sjevernim padinama još može biti snijega.

Hladan zrak se nakuplja u reljefnim depresijama - tamo se uočavaju češći i značajniji mrazevi, obilno se taloži rosa, inje i magla.

Velik utjecaj na isparavanje i vlažnost tla i zraka ima teren. Isparavanje je intenzivnije na visinama, pa su gornji dijelovi padina suši. Količina vlage u tlu postupno se povećava prema podnožju padina.

Na vrhovima i na privjetrinskim padinama snježni pokrivač je znatno manji nego na zavjetrini i u depresijama reljefa. Oblik reljefa ima značajan utjecaj na intenzitet

uništavanje pokrova tla. Povišena mjesta, privjetrinske i južne padine podložne su najvećem razaranju.

Visina vegetacije I blizina vodenih tijela odrediti sadržaj vlage u prostoru.

Toplinsko zračenje autocesta I blizina tvornica i kuća imaju opipljiv učinak na toplinski režim površinskog sloja zraka i tla, susjedna područja.

dim I atmosfersko zagađenje doprinose njegovom zagrijavanju.

Zadaci:

1. Upoznati pojam agrocenoza.
2. Otkriti ekološke značajke agrocenoza;
3. Načini povećanja njihove produktivnosti;
4. Ekološki načini povećanja njihove održivosti i biološke raznolikosti;
5. Njegujte ispravan, brižan odnos prema prirodi.

Oprema: shema potpore; kartice s uputama, slike raznih agrocenoza, video film "Požurite spasiti planet" udžbenik "Osnove ekologije" Chernova N.M.

Tijekom nastave

ja. Ponavljanje prošlosti:

II. Skoči na temu:

Kao rezultat ljudske aktivnosti nastale su umjetne biogeocenoze.

Rusija je zemlja s razvijenom poljoprivredom. Poljoprivredna zemljišta (oranice, sjenokoše, pašnjaci, voćnjaci) zauzimaju više od 40% teritorija, a sva su agrocenoze.

Agrocenoze su biocenoze koje su nastale na poljoprivrednom zemljištu. Navedite primjere agrocenoza.

III. Poruka teme:

Danas ćemo u lekciji naučiti: (Pozivam se na plan napisan na ploči).

Na stolu:

Plan.

1. Glavni ekološki znakovi agrocenoze.
2. Načini povećanja produktivnosti agrocenoze.

IV. Učenje novog:

Samostalni rad u skupinama.

Predlažem da saznate glavne ekološke znakove agrocenoze.

Radimo u grupama.

Za odgovor upotrijebite tekst §18 str.117 i karticu s uputama. Svakoj skupini ponuđena je ilustracija (1. skupina - polje krumpira; 2. skupina - voćnjak s jabukama; 3. skupina - polje s repom;)

Pitanja kartice s uputama:

1. Koja je agrocenoza prikazana?
2. Navedite vrste uključene u agrocenozu?
3. Napravite 2 dijagrama strujnog kruga napajanja (imajući na umu da osoba može biti obvezna karika).
4. Donesite zaključak o stabilnosti agrocenoze.?

V. Zaključak:

Na temelju rečenog izvest ćemo zaključak.

Postavljam grafikon na ploču:

Kao rezultat toga nastale su agrocenoze ekonomska aktivnost osoba.

1. Oni uključuju nekoliko vrsta.
2. Razlikuju se u kratkim prehrambenim lancima.
3. To su nestabilni sustavi. do.sastoje se od malog broja vrsta.Nestabilnost agrocenoze uzrokovana je činjenicom da su zaštitni mehanizmi kultiviranih biljaka slabiji od onih divljih vrsta.

VI. Načini povećanja produktivnosti agrocenoze.

Osoba stalno nastoji povećati stabilnost agrocenoze, povećati produktivnost, tj. ubrati više proizvoda.

Razmislite kako se to postiže? Što osoba čini da poveća prinos?

(Odgovori učenika).

Dakle, osoba troši dodatnu energiju: primjenjuje gnojiva, obrađuje tlo, navodnjava, bori se protiv štetnika, okreće usjeve, tj. primjenjuje se plodored. Danas ćemo se u lekciji upoznati s pojedinačnim poljoprivrednim postupcima za povećanje produktivnosti agrocenoze. Svaka grupa je dobila domaću zadaću. Predloženo je saznati (zadaci grupama):

1. Pesticidi. Za i protiv upotrebe pesticida. Biološka borba.
2. Do čega dovodi upotreba mineralnih gnojiva? Ima li izlaza?
3. Monokulture. Plodoredi.

Svaka skupina izvještava o obavljenom radu. Za svaku poruku donosi se zaključak.

VII. Zaključci:

1) Jedan od naj moderni trendovi V poljoprivreda.: očuvanje raznolikost vrsta. Čovjek treba težiti očuvanju različitosti organizmi u tlu odgovorni za procese formiranja tla, za održavanje ciklusa tvari, zbog pravilnog plodoreda, unošenje organskih gnojiva u tlo.

Pitanje: Koje poljoprivredne metode su antiekološke, tj. štetno?

2) Mnogi moderne načine industrijske poljoprivredne proizvodnje su antiekološki, odnosno štetni.

To su: a) Monokulture.

b) Korištenje pesticida.

c) Velike doze mineralnih gnojiva.

Ovaj popis se može nastaviti: prekomjerna ispaša, nepravilno oranje polja, korištenje teške opreme.

Zašto su štetni? Oni doprinose nakupljanju otrovnih tvari u tlu, vodi, nakupljanju otrova u biljkama, životinjama. Trenutno su ljudi sve više svjesni štetnosti ovih metoda i odbijaju ih, prelazeći na ekološki prihvatljive poljoprivredne prakse, metode povećanja plodnost.

VIII. Predlažem pogledati film i odgovoriti na pitanje: koje se ekološke agrometode koriste za povećanje produktivnosti agrocenoza?

Projekcija filma. "Požuri spasiti planet."

Rad u bilježnicama. Popunjavanje tablice.

IX. Sažetak lekcije.

Pitanja za studente:

1. Što se događa kao rezultat korištenja tih ekoloških ili organskih metoda.
2. Kakav je rezultat?

(Rezultat ovih metoda: čisti proizvodi, bez kemijskih nečistoća. Čista zemlja, očuvanje prirodnih resursa, stabilna žetva nekoliko godina.)

Zaključak:

Racionalno upravljanje okolišem u poljoprivredi osigurava:

• dobivanje visokog prinosa uz očuvanje plodnosti tla;
• proizvodnja ekološki prihvatljivih proizvoda;
• nema onečišćenja tla, vode, atmosfere, životinja, biljaka;

Neka moto u životu čovjeka bude: "Rad s prirodom i na prirodi je propusnica za budućnost."

“Ako nam je suđeno da dišemo isti zrak
Ujedinimo se svi zauvijek
Spasimo svoje duše
Tada ćemo mi sami na Zemlji biti sačuvani.”
(N. Starshinov)

x. Domaća zadaća: Pitanja su rasprave.

UVOD

Vrste agroekosustava

Omjer organizama u poljoprivrednim sustavima

Kultivirane biljke kao sastavnica agrosustava

Značajke kruženja tvari u agroekosustavima

Načini povećanja produktivnosti agroekosustava

Bibliografija

UVOD

Poljoprivreda značajno transformira prirodne komplekse. Kao rezultat toga, formirane su različite antropogene poljoprivredne formacije (oranice, vrtne plantaže, livade, pašnjaci itd.) koje zauzimaju oko trećinu zemlje, uključujući gotovo 1,5 milijardi hektara obradive zemlje.

U svjetlu suvremenih koncepcija agroekosustava (agrobiogeocenoses) - sekundarne, ljudskim djelovanjem modificirane biogeocenoze koje su postale značajne elementarne jedinice biosfere; temelje se na umjetno stvorenim, u pravilu, biotičkim zajednicama osiromašenim vrstama živih organizama. Ove zajednice formiraju i reguliraju ljudi radi dobivanja poljoprivrednih proizvoda. Agroekosustave karakterizira visoka biološka produktivnost i dominacija jedne ili više odabranih vrsta (sorti, pasmina) biljaka ili životinja. Uzgajane kulture i uzgojene životinje podvrgnute su umjetnom, a ne prirodni odabir. Kao ekološki sustavi, agroekosustavi su nestabilni: imaju slabo izraženu sposobnost samoregulacije; bez potpore čovjeka brzo propadaju ili podivljaju i pretvaraju se u prirodne biogeocenoze (primjerice, meliorirana zemljišta - u močvare, plantaže šumskih kultura - u šuma).

Agroekosustavi u kojima prevladavaju usjevi žitarica postoje ne više od godinu dana, višegodišnje trave - 3 ... 4 godine, voćne kulture - 20 ... 30 godina, a zatim propadaju i umiru. Zaštitni šumski pojasevi, koji su elementi agroekosustava, postoje u stepskoj zoni najmanje 30 godina. Međutim, bez ljudske podrške (rezanje, dodavanje), postupno "podivljaju", pretvarajući se u prirodne ekosustave ili umiru. Prevladavajuća raznolikost agroekosustava su umjetne fitocenoze: kultivirane (planski eksploatirane livade i pašnjaci); polukulturne (netrajno uređeni umjetni nasadi - sjetve, višegodišnje livade); kulturni (stalno regulirani višegodišnji nasadi, ratarske i hortikulturne kulture); intenzivno uzgajaju (stakleničke i plasteničke kulture, hidroponike, aeroponike i druge koje zahtijevaju stvaranje i održavanje posebnih uvjeta tla, vode i zraka). Upravljanje agroekosustavom provodi se izvana i podređeno je vanjskim ciljevima.

1.
Vrste agroekosustava

Agroekosustavi, kao i prirodni ekosustavi, sastoje se od mnogih međusobno povezanih bioloških, fizikalnih i kemijskih komponenti.

Nedostatak općeprihvaćene klasifikacije agroekosustava u određenoj je mjeri kompenziran tipizacijom poljoprivrednih struktura koju koristi FAO. Prema ovoj tipizaciji razlikuje se pet tipova korištenja zemljišta, za svaki od kojih se klasificiraju agroekosustavi:

1. Poljoprivredno ili poljoprivredno korištenje zemljišta - agroekosustavi s kišnim hranjenjem, navodnjavanjem (plodored žitarica, mahunarki, stočne hrane, povrća, dinja, industrijskih i ljekovitih usjeva).

2. Plantažno i vrtno korištenje zemljišta - plantažni agroekosustavi (grm čaja, stablo kakaovca, stablo kave, šećerna trska), vrtni agroekosustavi (voćnjaci, bobičasto voće, vinogradi).

3. Korištenje pašnjaka - pašnjački agroekosustavi (udaljeni pašnjaci: tundra, pustinja, planina; šumski pašnjaci; poboljšani pašnjaci; sjenokoše; kultivirane livade).

4. Mješovito korištenje zemljišta - mješoviti agroekosustavi koje karakterizira jednak omjer i kombinacija više vrsta korištenja zemljišta, kao i procesa za dobivanje primarnih i sekundarnih bioloških proizvoda.

5. Korištenje zemljišta za proizvodnju sekundarnih bioloških proizvoda - agroindustrijski ekosustavi (područja intenzivne "industrijalizirane" proizvodnje mlijeka, mesa, jaja i drugih proizvoda temeljena na prevladavajućim procesima opskrbe sustava tvarima i energijom izvana) .

Suvremeni agroekosustavi uključuju složene materijalno, energetski, ekonomski i ekološki međusobno povezane procese za proizvodnju bioloških proizvoda. Istodobno se osigurava reprodukcija potencijala prirodnih resursa i učinkovito korištenje potpora antropogene energije.

Znanstveno utemeljena organizacija agroekosustava osigurava stvaranje racionalne prirodne i prirodno-gospodarske infrastrukture (ceste, kanali, šumski nasadi, poljoprivredna zemljišta i dr.), primjerene karakteristikama lokalnog krajolika i gospodarskom korištenju teritorija kao cijelo.

2. Omjer organizama u poljoprivrednim sustavima

agroekosustav organizam poljoprivredni

Sastavnice agroekosustava su poljoprivredna zemljišta na kojima se uzgajaju žitarice, medarice, krmno i industrijsko bilje, te livade i pašnjaci.

Glavni elementi agrobiocenoze u poljoprivrednim ekosustavima su:

1. Kulturne biljke koje sije ili sadi čovjek.

2. Korovi koji su mimo, a ponekad i protiv volje čovjeka, prodrli u agrobiocenozu.

3. Mikroorganizmi rizosfere kulturnih i korovskih biljaka.

4. Kvržične bakterije na korijenu mahunarki koje vežu slobodni dušik u zraku.

5. Mikorizne gljive na korijenju viših biljaka.

6. Bakterije, gljive, aktinomicete, alge, slobodno žive u tlu.

7. Beskralježnjaci koji žive u tlu i na biljkama.

8. Kralješnjaci (glodavci, ptice itd.) koji žive u tlu i usjevima.

Dijagram toka produktivnosti agroekosustava

Agroekosustav ima biološku produktivnost ili biološki kapacitet.

Veličina populacija pojedinih vrsta uključenih u njih varira zbog stalnih promjena abiotskih i biotskih čimbenika. Čimbenici koji utječu na gustoću populacije vrste uključuju međuvrsno natjecanje za hranu i prostor. Međuvrsno natjecanje događa se uglavnom kada različite vrste imaju iste ili slične zahtjeve za okolišne uvjete. Sa sve većom oskudicom sredstava za život, konkurencija se pojačava. Obično se gustoća populacija različitih skupina organizama u agroekosustavu održava na optimalna razina. U agrofitocenozi se regulacija gustoće naseljenosti očituje u obliku intraspecifične konkurencije biljaka, a kao rezultat toga, na okupiranom području uspostavlja se njihova relativna optimalna gustoća. Na primjer, broj biljaka djeteline po m2 do žetve pokrovnog usjeva je 400/m2. Sljedeće godine, do početka vegetacije, može pasti na 150-200 kom / m2, što stvara najpovoljnije uvjete za formiranje usjeva. Regulacija gustoće vegetacijskog pokrova također se događa pod utjecajem čimbenika kao što je gustoća lisne površine, izražena kroz indeks asimilirajuće površine. Konkurencija se pogoršava pri velikoj gustoći površine lima. Budući da sve biljke ne dobivaju dovoljno svjetla, one slabije se suzbijaju. Posljedično, uočava se intraspecifično natjecanje između jedinki iste vrste. Veličina populacije vrste ograničena je veličinom okolišnih resursa potrebnih za njezin život.

Međuvrsno natjecanje biljaka ne dovodi do potpunog istiskivanja manje konkurentne vrste. Kao proces borbe između kulturnih i korovskih biljaka, međuvrsno natjecanje se očituje u otvorenom agroekosustavu. Na livadama i pašnjacima prevladava ovaj oblik natjecanja. Biljne zajednice ovdje karakteriziraju tipična obilježja karakteristična za ovo područje. Usjevi kultiviranih biljaka u agrofitocenozi jedini su izvor prehrane biljojeda i fitofagnih kukaca. U razdobljima povoljnim za rast biljaka, populacije proizvođača mogu se naglo i brzo povećati. Masovno razmnožavanje biljojeda i kukaca fitofaga obično uzrokuje velike štete na poljoprivrednim usjevima. Prirodna regulacija brojnosti biljojeda, fitofagnih insekata i dovođenje njihovih populacija do ekonomski neškodljivog praga korištenjem njihovih prirodnih predatora teško je i ne daje uvijek dobre rezultate. Stoga se u poljoprivrednoj praksi umjetno ometanje i regulacija broja fitofaga provodi korištenjem razna umjetna sredstva zaštite.

Pod utjecajem fitofaga, smanjenje produktivnosti biljaka nije uvijek proporcionalno količini hrane koju konzumiraju, njihovoj dominaciji ili biomasi, već je posljedica prirode oštećenja autotrofa, njihove starosti i stanja. Na primjer, ako fitofag napadne mladu biljku, tada se u nekim slučajevima čini veća šteta nego kada se hrani odraslim biljkama (krstašica i sl.). Naprotiv, u drugim slučajevima mlade biljke bolje nadoknađuju štetu zbog formiranja novih izdanaka ili intenzivnijeg rasta zdravih izdanaka nego biljke koje su pretrpjele kasnije. Često je šteta koju uzrokuju životinje uravnotežena dobrobiti koju donose. Dakle, grabovi, hraneći se potomstvom, uništavaju štetočine poljoprivrednih usjeva, a ujedno mogu uzrokovati štetu oštećujući sadnice kukuruza i žitarica.

Osobitost ekološke piramide na čijem se vrhu nalazi čovjek specifično je obilježje svakog agroekosustava. U agroekosustavima osiromašen je sastav vrsta biljaka i životinja. Poljoprivredni ekosustavi imaju nekoliko komponenti. Nizak sadržaj komponenti također je jedan od znakova agroekosustava.

3. Kultivirane biljke kao sastavnica poljoprivrednog sustava

Kultivirana biljka glavna je komponenta ne samo ekološkog, već i socioekonomskog sustava. Sjetva poljoprivrednih kultura, krmnog i ljekovitog bilja je, prije svega, društveni nalog radi zadovoljenja potreba ljudi u jednom ili drugom proizvodu biljnog podrijetla: hrani, stočnoj hrani, sirovinama za industriju itd. Kulturne biljke su ne samo proizvod prirode, već i predmet ljudskog rada. Stoga je njihov rast i razvoj uvjetovan prirodnim i antropogenim čimbenicima.

Trenutno se u kulturi uzgaja oko 4000 biljnih vrsta. Najčešće se uzgajaju kultivirani usjevi, rjeđe - samonikle biljke.

Unatoč relativno velikom izboru kultiviranih biljaka, među poljoprivrednicima su najraširenije (prema Zlobinu):

proljetne jednogodišnje biljke - uzgajaju se najčešće, imaju vegetacijsku sezonu od nekoliko tjedana do nekoliko mjeseci;

zimske jednogodišnje biljke - sije se u jesen, bere se sredinom ljeta sljedeće godine;

dvogodišnje biljke - češće se uzgajaju kao jednogodišnji usjevi;

višegodišnje bilje;

drveće i grmlje, neke od njihovih vrsta (na primjer, pamuk) uzgajaju se kao jednogodišnje biljke.

U pravilu se uzgajaju visokorodne kultivirane biljke. Riža, pšenica, kukuruz, krumpir, ječam, slatki krumpir, kasava, soja, zob, sirak, proso, šećerna trska, šećerna repa, raž i kikiriki naširoko se koriste u cijelom svijetu. Kulturna flora CIS-a ima više od pedeset vrsta. Sjeme samoniklog bilja koristi se relativno rijetko, uglavnom u stvaranju livada, pašnjaka i nasada ljekovitog bilja.

Središnje mjesto u agrofitocenozi zauzimaju kultivirane biljke. Oni su, prema M. V. Markovu, glavna komponenta, jezgra ovog biološkog sustava. Najjači, često dominantan utjecaj na agrofitocenozu imaju kultivirane biljke. Dominantna biljka nije samo sastavni dio fitocenoze, već i važan čimbenik okoliša koji ima višestrani utjecaj na okoliš, ekološku situaciju koja se razvija u agrobiogeocenozi. Stoga je dominanta dobila naziv "edifikator". Međutim, neki se autori protive uvođenju ovog pojma, budući da je edifikacijski učinak kultiviranih biljaka mnogo manje izražen od divljih, ponekad se uopće ne manifestira u agrofitocenozama. Možda izraz "edifikator" nije sasvim uspješan, ali je prilično raširen u agrobiogeocenologiji.

Kao dominantni edifikator u agrobiogeocenozu se najčešće uvodi jedna vrsta kultivirane biljke (primjerice pšenica, raž ili kukuruz). Relativno su rijetki mješoviti usjevi dviju ili više vrsta (kondominate) - grahorica sa zobi, višekomponentna biljna smjesa. Ponekad se siju dvije ili više sorti iste biljne vrste, odnosno stvaraju jednovrstnu diferenciranu (prema Markovu) ili zajedničku (prema Yurinu) sjetvu.

Oblici edifikacijskog djelovanja dominantnih biljaka (i kondominanti) su različiti. Edifikatori mijenjaju mikroklimu agrobiogeocenoze, utječu na fizikalno-kemijska svojstva tla i vlažnost tla. Otpuštanjem biološki aktivnih tvari edifikatori značajno utječu na floru i faunu agrobiogeocenoze. Zasađene biljke utječu na okoliš izlučivanjem metabolita. Među metabolitima važnu edifikatorsku ulogu u fitocenozi imaju kolini (uzročnici utjecaja viših biljaka na više) i fitoncidi (uzročnici utjecaja viših biljaka na niže). Edifikacijsku ulogu dominanti (i kondominanti) agrofitocenoze potrebno je dalje cjelovito proučavati.

Edifikacijska uloga kultiviranih biljaka različitih vrsta nije ista. Prema N. E. Vorobyovu, prema stupnju smanjenja edifikacijskog utjecaja, mogu se rasporediti u sljedeći red: višegodišnje trave, ozime klasove, jare klasove, mahunarke, jare medice (suncokret, krumpir, kukuruz), dinje. , povrće.

Prema njihovim edifikacijskim svojstvima, odnosno prema sposobnosti utjecaja na okoliš, VV Tuganaev dijeli kultivirane biljke u tri skupine.

Prva grupa uključuje snažno edukativno bilje. To uključuje biljke kontinuirane sjetve, koje tvore travu, čiji je projektivni pokrov oko 100%. Ista skupina uključuje biljke visoke (do 3 m) i srednje visoke, ali brzo razvijajuće od proljeća (ozima raž, uljana repica, grahorica, suncokret za silažu).

Drugu skupinu čine srednji edifikator bilje. Tu spadaju biljke kontinuirane i redne proljetne sjetve, dosta visoke, s projektivnim pokrovom od 70-80%, uglavnom se brzo razvijaju nakon nicanja (jare žitarice, uključujući rižu), medusne kulture (pamuk, kukuruz, heljda, soja).

Treću skupinu čine slabo edifikatorski bilje. Tu spadaju neke biljke koje se sporo razvijaju nakon nicanja i s projektivnim pokrovom ne većim od 50%: tikve, povrće, grašak itd.

Ova klasifikacija, koja odražava stupanj edifikacijskog utjecaja poljoprivrednih kultura, može se koristiti u procjeni agrobiogeocenoza.

Kao dominantni edifikatori, kultivirane biljke određuju strukturu i funkciju agrobiogeocenoza i njihov komponentni sastav. Značajno utječu na stanje satelitskih biljaka (korovi i sl.).

Višeznačan proizvodna djelatnost osobe čini zamjetne prilagodbe u procesima razmjene mase i energije, utječući i mijenjajući njihove teritorijalne i vremenske karakteristike. Agroekosustavi su, naravno, uključeni u te promjene (i ponekad u velikoj mjeri), pridonoseći, posebno, otvorenosti ciklusa tvari itd. 10 milijuna tona ovog elementa. Višak hranjivih tvari uzrok je onečišćenja prirodnih voda, razvoja nepoželjnih procesa u tlu itd. Poremećaj prirodnih ciklusa tvari nije jedina posljedica ljudskog uplitanja u prirodne cikluse. Poljoprivreda mijenja intenzitet i putanju njihova kretanja u kruženju tvari i tokovima energije. Osobito je opasno uključivanje u cirkulaciju umjetno sintetiziranih tvari, uključujući i ksenobiotike.

Unutar teritorijalnih područja pod utjecajem agroekosustava koji nastaju i funkcioniraju, formiraju se vlastiti razvoj i kretanje migracijskih tokova tvari, što na različite načine utječe na stanje prirodnih kompleksa i njihovih komponenti i zahtijeva nestandardna rješenja pri razmatranju specifičnih ekoloških situacija. .

Svi ekosustavi funkcioniraju na temelju prolaska biogeokemijskih ciklusa – evolucijski utvrđenih univerzalnih prirodnih procesa. U skladu s načelima homeostaze, zamjetne promjene u bilo kojoj od funkcionalnih komponenti koje tvore ekosustav mogu poslužiti kao temeljni uzrok značajnih promjena u drugim komponentama; u ovom slučaju narušena je bivša unutarnja struktura sustava (sastav biljnih i životinjskih zajednica, dominacija organske tvari itd.). Stabilnost ekosustava je očuvana čak i ako se preseli u nova razina homeostaza. Ako se bilo koja od funkcionalnih komponenti isključi ili postane neučinkovita, ekosustav može biti uništen pod utjecajem abiotskih čimbenika, na primjer, pod utjecajem erozije.

Postizanje stabilnog funkcioniranja agroekosustava, sprječavanje nastanka i razvoja degradacijskih procesa zahtijeva stalni svrhovit rad: znanstveno razumijevanje karakteristika biološke proizvodnje, formiranje odgovarajućih područja praktične djelatnosti. Komparativno vrednovanje svojstava prirodnih i kultiviranih sustava od temeljne je važnosti. U budućnosti treba osigurati maksimalno približavanje svojstava umjetnih formacija svojstvima prirodnih - to bi se, zapravo, trebalo svesti na agroekološka rješenja koja se temelje na uzimanju u obzir karakteristika razmjene mase i energije u agroekosustavima.

Proizvodni proces agroekosustava ne ovisi o izoliranim abiotskim (položaj, sunčevo zračenje, toplinski i vodni režim, mineralna ishrana itd.), biotskim i antropogenim čimbenicima, već istodobno o njihovom cjelokupnom kompleksu (rezultirajućem vektoru složenih kombinacija međufaktorijalnih faktora). interakcije). Produktivnost agroekosustava osigurava se intenzitetom i usmjerenošću procesa metabolizma i prijenosa energije između uzgajane kulture i prirodnog okoliša, koji su pod ljudskom kontrolom. Ekosustavna razina biološke organizacije agroekosustava u konačnici ovisi o kvaliteti gospodarenja, stupnju njegove prirodne usklađenosti.

5. Načini povećanja produktivnosti agroekosustava

Zemljinu površinu predstavlja velika raznolikost prirodnih i transformiranih (antropogenih) ekosustava. Zajedničko svojstvo za svaki od njih je autotrofija kao rezultat fotosinteze pod djelovanjem jednosmjernog toka sunčeve energije koja prolazi kroz tvari i žive organizme prirodnih i modificiranih ekosustava.

Za biljku su komponente ukupnog toka energije Sunca od velike važnosti: zbog prostorno-vremenskih promjena utječu na tijek fizioloških procesa itd.

Za sve biljne objekte, akumulacija energije je popraćena stvaranjem ili nakupljanjem biomase, koja služi kao strukturni materijal za formiranje biljnih organa i kao energetski materijal za biosintezu, što osigurava postojanje ne samo jedne biljke, već ali i cjelokupna najsloženija biološka struktura.

Rast i razvoj biljaka kao organotvorni proces i proces proizvodnje biomase započinju nakon formiranja optičko-fotosintetskog sustava lista i daljnjeg odvijanja reakcija fotosinteze. To je jedini proces na Zemlji tijekom kojeg se akumulacija i pretvorba energije jednostavnih anorganskih tvari u energiju kemijskih veza organskih tvari osigurava apsorpcijom energije prirodnog izvora, energije zračenja Sunca.

Najveća produktivnost agroekosustava (kao i ekosustava), odnosno maksimalna akumulacija biomase u obliku raznih vegetativnih i reproduktivnih organa kultiviranih biljnih vrsta, određena je prilagodljivošću optičkog aparata sunčevoj energiji. Jedan od znakova takve prilagodljivosti je maksimalna akumulacija energije, odnosno biomase, od strane biljke u jedinici vremena. Pod uvjetom da drugi čimbenici okoliša koji osiguravaju proces fotosinteze nisu ograničeni, 95 ... 97% organskih spojeva predstavljenih biljnom biomasom nastaje zbog apsorbirane svjetlosne energije. U ovom slučaju, naravno, dio energije troši se na disanje.

Kako bi maksimalno iskoristili dolaznu energiju, ekosustavi su razvili niz adaptivnih svojstava (na primjer, raznolikost sastava vrsta). Analogno tome, trebalo bi stvoriti i agroekosustave, budući da potonji imaju istu primarnu osnovu za proizvodnju bioloških proizvoda. S tim u vezi, zanimljivo je podsjetiti da su farmeri Maja uspjeli uzgojiti visokoprinosne sorte kukuruza, mahunarki, bundeva, te ručnom tehnikom obrade manje šumske površine i kombinacijom usjeva više kultura (kukuruz i grah) na jednom polju omogućilo je dugotrajno održavanje njegove rodnosti i nije zahtijevalo česte promjene površina.

Stvaranje visokoproduktivnih kombinacija usjeva jedan je od pravih i učinkovitih načina povećanja produktivnosti i isplativosti u agroekosustavima. Mješoviti i združeni usjevi mogu se koristiti u agroekosustavima s visokim stupnjem mehanizacije rada. Poljoprivredne kulture siju se naizmjenično u trake ili redove, a sije se i između redova žitarica. U krajevima s umjerenom klimom koriste se različite kombinacije usjeva: grašak i soja sa zobi i kukuruzom, soja i grah s kukuruzom, soja s pšenicom, grašak sa suncokretom, uljana repica s kukuruzom. Optimalnim odabirom komponenti žitarica i mahunarki produktivnost usjeva i prinos bjelančevina značajno se povećavaju, ne samo zahvaljujući zrnu mahunarki, već i zbog povećanja sadržaja bjelančevina u zrnu žitarica koje koriste dušik fiksiran iz mahunarki.

Brojnim istraživanjima domaćih i inozemnih znanstvenika specificirana su optička svojstva gotovo 1500 biljnih vrsta (mezofiti, kserofiti, higrofiti i sukulenti zeljastih, grmolikih i drvenastih oblika) te je dobivena prosječna spektralna apsorpcijska krivulja energije zračenja. Prema utvrđenoj distribuciji, najmanja apsorpcija energije zračenja od strane "prosječnog" lista (do 20%) opažena je u rasponu valnih duljina od 0,75 ... 1,30 μm, a najveća (70% ili više) - u rasponi od 0,30 ... 0,70; 1,80...2,10 i 2,23...2,50 µm. Energetska ravnoteža ekosustava, koja varira ovisno o klimatskom pojasu, objektivno određuje formiranje u ekosustavima prilagodljivosti "optimalnoj" apsorpciji energije zračenja, što je moguće u određenim uvjetima. Prilagodba energetske bilance ekosustava, koja odgovara potrošnji energije za izmjenu topline i transpiraciju, posvuda određuje proizvodnu učinkovitost prirodnih i umjetnih cenotskih formacija. Energetske značajke različitih prirodnih zona planeta omogućuju razlikovanje 5 glavnih (globalnih) vrsta agroekosustava.

Tropski tip karakterizira visoka opskrba toplinom, što potiče kontinuiranu vegetaciju. Poljoprivreda se temelji uglavnom na funkcioniranju agroekosustava u kojima prevladavaju višegodišnji nasadi (ananas, banane, kakao, kava, višegodišnji pamuk i dr.). Jednogodišnji usjevi daju nekoliko usjeva godišnje. Značajke ovog tipa agrosustava uključuju potrebu za kontinuiranim ulaganjem antropogene energije u vezi sa stalnim terenskim radom tijekom cijele godine. Agroekosustave ovog tipa zapravo karakterizira istovjetnost prirodnih i antropogenih procesa izmjene mase i energije.

U agroekosustavima suptropskog tipa intenzitet antropogenih protoka tvari i energije je manji; očituje se diskretnost i disperznost tih tokova. Uglavnom, karakterizira ga prisutnost dvije vegetacijske sezone - ljeta i zime. Rastu višegodišnje biljke koje imaju dobro definirano razdoblje mirovanja (grožđe, Orah, čaj, itd.). Jednogodišnje biljke ljetnog razdoblja predstavljene su kukuruzom, rižom, sojom, pamukom, zelenilom itd.

Agroekosustave umjerenog tipa karakterizira samo jedna (ljetna) vegetacijska sezona i dugo ("neradno") razdoblje zimskog mirovanja. Vrlo velika potreba za ulaganjem antropogene energije javlja se u proljeće, ljeto i prvu polovicu jeseni.

Poljoprivreda u agroekosustavima polarnog tipa je žarišne prirode. Agroekosustavi su značajno ograničeni geografski i vrstama uzgojenih kultura (lisnato povrće, ječam, neke korjenaste kulture, rani krumpir).

Na otvorenom tlu nema agroekosustava arktičkog tipa. Uzgoj kultiviranih biljaka isključen je zbog vrlo niskih temperatura toplog razdoblja: u ljetnim mjesecima postoje duga hladnoća s negativnim temperaturama. Moguće je koristiti zatvoreno tlo.

Na području Rusije dominantni su agroekosustavi umjerenog tipa. Pri organizaciji agroekosustava važno je osigurati potpunije korištenje energije zračenja.

Bibliografija

1. Agroekologija / V. A. Chernikov, R. M. Aleksakhin, A. V. Golubev i sur.; ur. V.A. Chernikov, A.I. Chekeres. - M.: Kolos, 2000. - 536 str.: ilustr.-

Poljoprivredna ekologija / N.A. Urazaev, A.A. Vakulin, A.V. Nikitin i drugi - M .: Kolos, 2000. - 304 str: ilustr.

Stepanovskikh A.S. Ekologija. - Kurgan: GIPP "Zauralie". - 2000. - 704 str., ilustr.

Stanje poljoprivrede u Rusiji iu svijetu karakterizira stalni trend prema eksponencijalnom porastu troškova nezamjenjive energije za svaku dodatnu jedinicu proizvodnje (uključujući kalorijsku hranu), sve veća opasnost od globalnog onečišćenja i uništavanja prirodnog okoliša, kao i velika ovisnost veličine i kvalitete usjeva o djelovanju abiotskih i biotskih stresora. U međuvremenu, raširena uporaba tehnogenih sredstava u drugoj polovici 20. stoljeća stvorila je iluziju o navodno visokom stupnju zaštite agroekosustava od vremenskih fluktuacija. Pritom nije uzeto u obzir da se povećanje potencijalnog prinosa agrocenoza i njihove otpornosti na abiotske i biotičke stresore pokazuju kvalitativno različitim i u određenoj mjeri neovisnim zadaćama. Poznato je da pod djelovanjem abiotskih stresora (temperatura, voda, edafski itd.) sorte i hibridi s visokom potencijalnom produktivnošću, koji su u usporedbi s ekstenzivnima obično osjetljiviji na nepovoljne, pa i ekstremnije uvjete okoliša, pretrpjeti najveću štetu..
Djelovanje abiotskih i biotskih stresora glavni je razlog 2-3 puta ili više razlika između potencijalnih i ostvarenih prinosa usjeva. Štoviše, što su lošiji zemljišno-klimatski i vremenski uvjeti regije, što je niža razina tehnogene opremljenosti farmi, to je navedena razlika veća. Imajte na umu da učinkovitost korištenja melioranata, gnojiva, navodnjavanja, pesticida i drugih tehnogenih čimbenika, u konačnici, također ovisi o ekološkoj održivosti agroekosustava i agrokrajobraza. Štoviše, važna je i ekološka stabilnost biljaka u kontroliranim uvjetima okoline (primjerice, samo „tolerancija na sušu“ usjeva koji se navodnjavaju omogućuje im da izdrže suhe vjetrove; usjevi povrća u staklenicima moraju biti zaštićeni od djelovanja biotičkih stresora itd.). ). Održivost okoliša također je glavni uvjet za promicanje ekonomski opravdanog uzgoja poljoprivrednih kultura u zemljišno nepovoljnim poljoprivrednim zonama, klimatskim i vremenskim uvjetima. Poznato je da velika ovisnost biljne proizvodnje o "hirovima" vremena dovodi do negativne posljedice u cijelom lancu međusektorskih (proizvodnja stočne hrane, stočarstvo, prerađivačka industrija) i međuregionalnih veza u agroindustrijskom kompleksu, značajno otežavajući problem ritmične opskrbe stanovništva hranom, a industrije sirovinama.
Stanje stabilnosti ili dinamičke ravnoteže agroekosustava uključuje održavanje određene razine njegove produktivnosti u različitim, uklj. ekstremni uvjeti okoline. Istodobno, pokazatelji očuvanja dinamike brojnosti populacija različitih vrsta faune i flore, kao i biogeokemijskih ciklusa, ostaju prilično konstantni u vremenu i prostoru. Prednost održivih ekosustava u stanju dinamičke ravnoteže očituje se u njihovoj sposobnosti da s najvećom učinkovitošću koriste resurse okoliša i akumuliraju najveći broj biomase po jedinici površine tijekom vegetacije i po jedinici vremena.
Strategija adaptivne intenzifikacije biljne proizvodnje usmjerena je na ekološki, ekonomski i moralno-psihološki prihvatljivu (prihvatljivu) razinu rizika. Najvažnije faze njezina utvrđivanja su identifikacija mehanizama i prirode opasnosti, kao i procjena vjerojatnosti njihove manifestacije, uzimajući u obzir donošenje preventivnih mjera. Trenutno se u tu svrhu naširoko koriste glavne odredbe teorije katastrofa, prema kojima zaštita od njih može biti aktivna i pasivna, preventivna i restorativna. S tim u vezi postoje godišnje, sezonske, kratkoročne prognoze, kao i operativne informacije o nastalim događajima. Primjerice, mjere za sprječavanje štetnih učinaka suše uključuju agroekološko makro-, mezo- i mikrozoniranje usjeva i nasada; izbor usjeva i sorti (hibrida) otpornih na sušu; očuvanje zaliha vlage zbog para, malčiranja, korištenja kulisa i šumskih pojaseva, izgradnje objekata za navodnjavanje i dr.
Povećanje ekološke održivosti agroekosustava i agrokrajolika glavna je rezerva održivi rast njihovu produktivnost, resursnu i energetsku učinkovitost, ekološku sigurnost i profitabilnost. Štoviše, suvremene kemijsko-tehnogene metode intenziviranja proizvodnje usjeva samo u maloj mjeri mogu povećati otpornost agrocenoza na "hirove" vremena. Štoviše, visoke doze dušičnih gnojiva, navodnjavanje, uniformnost vrsta i zgušnjavanje usjeva obično smanjuju ekološku održivost agroekosustava. S postojećim tehnologijama gubi se oko 50-60% dušika, 70-80% fosfora i preko 50% kalijevih gnojiva, do 60-90% vode za navodnjavanje, zagađujući okoliš, a brzina i količina vode i erozija vjetrom u uvjetima tehnogeno intenzivne poljoprivrede dosegla je u većini zemalja katastrofalne razine. Kao rezultat toga, kako se potencijalni prinos agroekosustava povećava, njihova otpornost na okolišne stresore obično opada, a varijabilnost apsolutne vrijednosti i kakvoće usjeva sve je više određena vremenskim uvjetima, a ne agrotehničkim čimbenicima. Nije slučajno da čak iu zemljama s najvišom razinom tehnogene intenzifikacije poljoprivrede, varijabilnost apsolutnog prinosa tijekom godina za mnoge poljoprivredne kulture za 30-80% ovisi o "hirovima" vremena. Tako je u državi Illinois (SAD) prosječni koeficijent korelacije između prinosa kukuruza i vremenskih čimbenika 0,88. Pokazano je da klimatska komponenta varijabilnosti prinosa ozime pšenice u zemljama ZND-a varira do 30%, u Ukrajini i Sjevernom Kavkazu do 60%, u sjeveroistočnim i istočnim regijama Rusije, međugodišnja varijabilnost prinosa usjeva žitarica prelazi 25%.
Već je ranije navedeno da je samo 10% obradivih površina u svijetu slobodno od stresnih čimbenika, oko 20% podložno mineralnom stresu, 26% sušama i 15% niskim temperaturama. Kisela tla (toksične koncentracije iona aluminija ili mangana) čine 40% svjetskih obradivih površina. Upravo je djelovanje abiotskih stresora glavni razlog što se ostvari samo 25-30% potencijalnog prinosa usjeva. Potpuna eliminacija djelovanja abiotskih stresora uslijed tehnogene rekultivacije okoliša obično se pokaže ekonomski neisplativom ili tehnički neizvedivom.
Među najvažnijim čimbenicima koji određuju nisku ekološku stabilnost suvremenih agroekosustava su osiromašenje njihovog sastava vrsta, sve veća genetska homogenost sorti i hibrida, kao i uniformnost agrokrajolika. Tako u polusušnim krajevima svijeta oko 90% ukupne proizvodnje žitarica osiguravaju samo četiri kulture: pšenica, ječam, sirak i proso. Trend smanjenja raznolikosti vrsta ne samo da ne pridonosi rastu korisnosti strukture ishrane, već je i neprilagodljiv u smislu što učinkovitijeg korištenja zemljišno-klimatskih i vremenskih uvjeta neravnomjerno raspoređenih u vremenu i prostoru. , kao i povećanje ekološke održivosti agroekosustava i agrokrajolika. Poznato je da svaka biljna vrsta i sorta ima svoje optimalne okolišne uvjete za normalno funkcioniranje fotosintetskog aparata (temperatura, pH supstrata, sadržaj N, P, K i dr. u tlu). Ako su biljke tipa C4 (kukuruz, sirak, šećerna trska itd.) bolje prilagođene zonama visokih temperatura (viši temperaturni optimum za fotosintezu), onda biljke tipa C3 (cikla, suncokret, mrkva itd.) daju visoku produktivnost u regije s nižim temperaturama i bolje prozračenim usjevima. I različiti tipovi kultivirane biljke u istoj zemljišno-klimatskoj zoni imaju značajno različite vrijednosti klimatske i vremenske komponente varijabilnosti prinosa. Zato veća raznolikost usjeva, posebice onih odabranih po principu međusobne kompenzacije, osigurava bolju predprilagodbu, a time i ekološku pouzdanost sustava biljne proizvodnje.
Brojni podaci potvrđuju da pretežno kemijsko-tehnogena intenzifikacija i uska specijalizacija uzgajališta obično prati uništavanje prirodnih elemenata krajobraza, smanjenje raznolikosti prirodnih biotopa i nestanak mnogih biljnih i životinjskih vrsta. Istodobno, raširena uporaba pesticida narušava ekološku ravnotežu u agroekosustavima i u većini slučajeva dovodi do pojave agresivnijih i virulentnijih rasa patogena, kao i povećanja štetnosti. određene vrste insekata i korova. Uništavanje insekata mora se provesti pravodobno.
Sve to naglo smanjuje ne samo učinkovitost korištenja tehnogenih čimbenika, već i rezerve raspoložive vlage (povećava se vjerojatnost suša), razinu biogenosti tla, brzinu mikrobiološke detoksikacije pesticida itd. Zbog vodene, vjetrovne i tehnogene erozije povećava se raznolikost polja u pogledu plodnosti tla, naglo se pogoršavaju njegova vodno-fizikalna svojstva, što također značajno povećava ovisnost veličine i kvalitete usjeva o „hirovima“ vremena.
Dakle, dominantno kemijsko-tehnogena intenzifikacija poljoprivrede, koja je trenutno najraširenija, u očitoj je suprotnosti s osnovnim evolucijskim zakonitostima, kao i konceptom skladnog razvoja biosfere i ljudskog društva. Čak i pobornici pretežno kemijsko-tehnogene intenzifikacije prepoznaju krizu stanja u suvremenoj poljoprivredi, iako je nazivaju "blagom krizom" - blagom krizom. Sustavna analiza kontradiktornosti postojeće strategije za intenziviranje agroindustrijskog kompleksa ukazuje na njenu besmislenost ne samo u smislu uštede resursa i energije i zaštite okoliša, već iu smislu održivog povećanja proizvodnog potencijala agroekosustava, uključujući njihovu prilagodbu mogućim nepovoljnim globalnim i lokalnim klimatskim promjenama.
Kada govorimo o načinima povećanja otpornosti domaće poljoprivrede na nepovoljne i ekstremne uvjete okoliša, kratka povijesna analiza ovog problema zaslužuje pozornost. Poznato je da je prosječni prinos glavnih žitarica (raž, pšenica, zob, ječam i dr.) za razdoblje od 17. do prve polovice 19.st. u Rusiji se gotovo nije promijenio, do kraja XVI. - početka XVII. stoljeća. - 4,7; u prvoj i drugoj polovici 18. stoljeća. odnosno 4,8 i 4,9; u prvoj polovici 19. stoljeća. - 4,7 q/ha. I tek u razdoblju 1860.-1914. prinos zrna u europskoj Rusiji gotovo se udvostručio, dosegnuvši 9-10 c/ha. Važno je napomenuti da se koeficijent međugodišnje varijabilnosti prinosa glavnih žitarica u Rusiji praktički nije smanjio u posljednjih 100 godina. Dakle, 1883-1911. prosječna varijabilnost usjeva žitarica u 50 pokrajina europskog dijela Rusije iznosila je 13,5% za raž, 19,5% za zob, 23,7 odnosno 26,9% za proljetnu i zimsku pšenicu. Štoviše, u pogledu varijabilnosti bruto žetve pšeničnog zrna Rusija je nadmašila sve europske zemlje i SAD, ustupivši samo Australiji (tablice 6.143, 6.144, 6.145). Ispostavilo se da za Rusiju norma nije prosječna naknada, već oštro odstupanje od norme. Ako uzmemo u obzir razliku u broju skupljanja iznad i ispod norme, tada je u Rusiji potrebno 4,5 puta više vremena za uklanjanje nedostatka usjeva nego u drugim zemljama. Broj izvanrednih zbirki na 10 prosjeka u različitim regijama Rusije varirao je od 3,5 do 16,7, broj fenomenalnih - od 0 do 50, au prosjeku - 5. Intenzitet fluktuacija rastao je od sjevera i zapada prema jugu i istoku. Za razliku od drugih zemalja, gdje fluktuacije imaju tendenciju od (-) do (+), u Rusiji nema jasnog trenda povećanja naknada.
Najveće štete usjevima nanose zemljišne i atmosferske suše, koje se gotovo svake godine javljaju na 70% površina žitnih usjeva. “U nečernozemskoj zoni Rusije,” napisao je A. Levitsky, “odavno postoji popularna izreka da “neće zemlja roditi, nego nebo ...”. Najrazornije u Rusiji su proljetne suše, koje traju 3-12 dana. Zato se čak i crnozemne pokrajine s najviše žitarica, koje su činile "žitnicu" Rusije, primijetio je sa žaljenjem 1912. V. Viner, u nekim godinama hrane uvoznim kruhom. Karakteristično je da u obližnjim farmama količina padalina tijekom godine može varirati 2-3 puta. Čak iu prosječnoj godini u pogledu vlage u južnim stepama regije Volga, zbog nedostatka vlage i tijekom proljetno-ljetne vegetacije iu jesenskom razdoblju, sustavni manjak prinosa ozime pšenice iznosi 5-15 c. /Ha. Uzimajući u obzir različite koeficijente varijacije prinosa različitih usjeva u istim uvjetima okoliša, moguće je odgovarajućom kombinacijom usjeva izjednačiti bruto žetvu žitarica, čime se povećava stabilnost njegove proizvodnje u cjelini ( s različitim omjerom usjeva u ukupnom oknu) (tablica 6.146).