Разработка системы мероприятий по созданию высокопродуктивных устойчивых агроэкосистем в хозяйстве ОАО "Парижская Коммуна" Тулунского района (стр. 4 из 5)

Содержание азота в растительных остатках люцерны составляет 2 %.

Таким образом, в звене люцерна – пшеница создаётся положительный баланс азота - +21,58 кг/га (122,2+22,5).

Эуст = 123,12/144,7 = 0,85

Вывод: результаты расчетов показали, что коэффициент экологической устойчивости почвенного блока является довольно высоким. Следовательно, процессы гумификации и минерализации, протекающие в почве, находятся в экологическом равновесии, что говорит о высокой устойчивости данной агроэкосистемы.

3.4 Проблема использования биологического азота

Важнейшую проблему создания достаточного количества белка невозможно решить без использования биологического азота в земледелии, поэтому остаётся актуальным широкое использование уникальных способностей бобовых и микроорганизмов фиксировать молекулярный азот атмосферы.

Микробиологическая фиксация атмосферного азота – экологически чистый путь снабжения растений связанным азотом, требующий относительно небольших энергетических затрат на активизацию азотфиксаторов в почве.

По источникам доступной энергии азотфиксирующие микроорганизмы относят к 2м основным группам: автотрофам и гетеротрофам, хотя такое деление достаточно условно. Автотрофные фиксаторы атмосферного азота – цианобактерии и фотосинтезирующие анаэробные бактерии – играют заметную роль лишь в переувлажненных и затопленных почвах, где фиксируют до 20-50 кг/га азота в год. В почвах всех типов в ризосфере и филлосфере растений наиболее распространены и многочисленны гетеротрофные азотфиксирующие организмы. Наиболее хорошо известно значение клубеньковых бактерий в азотном питании бобовых растений и в обогащении почв азотом.

Способность к фиксации азота обнаружена у большого числа бактерий, принадлежащих к различным систематическим группам. Помимо хорошо известных – азотобактера, клостридий, клубеньковых бактерий – эта способность обнаружена у многих других бактерий: Bacillus, Erwina, Klebsiella и др. У чистых культур эукариотных микроорганизмов, в том числе у грибов и дрожжей, азотфиксирующая активность не обнаружена. Однако известно, смешанные культуры азотфиксаторов с эукариотами характеризуются повышенной нитрогеназной активностью.

Бессменное возделывание небобовых культур не приводит к существенному снижению содержания азота в почве, несмотря на ежегодное отчуждение его с урожаем, тогда как в пару количество гумуса и азота в почве непрерывно уменьшается. Хотя при ассоциативной азотфиксации микроорганизмы и растения не вступают в такое тесное взаимодействие, как в симбиотических системах, в целом она имеет примерно те же экологические особенности – активность азотфиксации меняется по мере развития растений, достигая максимума в периоды бутонизации и цветения и снижаясь во время созревания.

В течение последних лет проводились интенсивные исследования нитрогеназы – основного фермента, осуществляющего процесс азотфиксации. У бобовых культур нитрогеназа находится в клубеньковых бактериях, приобретающих внутри клубенька форму бактероидов. Характерная особенность нитрогеназы – восстановление не только молекулярного азота, но и других субстратов, обладающих тройными связями. Это позволяет широко использовать метод определения азотфиксации по восстановлению ацетилена в этилен.

В состав симбиотических азотфиксирующих систем помимо фермента нитрогеназы входят и другие металлсодержащие белки бактероидов и тканей клубенька.

Особенно следует отметить роль железосодержащего белка – леггемоглобина. Леггемоглобин локализуется растительных клетках. В клубеньках он образуется как продукт симбиоза бактерий с высшими растениями. Активность азотфиксации связана с концентрацией леггемоглобина в клубеньках.

Леггемоглобин, являясь переносчиком кислорода, не принимает непосредственного участия в восстановлении азота. Благодаря наличию этого пигмента, с одной стороны, бактероиды, обеспечены кислородом, с другой стороны, сохранены анаэробные условия для работы нитрогеназы. Нитрогеназа очень чувствительна к кислороду и инактивируется им; в то же время для образования энергии АТФ, необходимой для процесса азотфиксации, требуется кислород. Механизм защиты нитрогеназы от кислорода весьма сложен, и леггемоглобин, по-видимому, является лишь одним из многочисленных звеньев в данном процессе.

Проблема максимального использования биологического азота связана с химизацией сельского хозяйства. Практика показывает, что высокие урожаи бобовых культур можно получить лишь при устранении кислой реакции среды, применении фосфорных, калийных удобрений и отдельных микроудобрений.

Таким образом, можно отметить следующие наиболее важные практические аспекты проблемы биологического азота на ближайшее будущее:

1. Эколого-биологическое и агрономическое значение естественного процесса позволит более полноценно использовать природную фиксацию азота и найти способы её интенсификации.

2. Знание условий связывания азота биологическим путём в мягких условиях позволит разработать новые способы получения азотных удобрений.

3. Изучение генетико-селекционных основ азотфиксирующего симбиоза бобовых растений с клубеньковыми бактериями, использование генной инженерии, а также ряда достижений биохимии и молекулярной биологии будут способствовать распространению процесса азотфиксации на многие сельскохозяйственные культуры.

4. Расшифровка механизма фиксации азота даст возможность целенаправленно разработать способы воздействия на этот процесс в природе с целью его интенсификации.

4 Перспективная система мероприятий по созданию высокопродуктивных устойчивых агроэкосистем

4.1 Мероприятия по стабилизации ландшафтов и агроландшафтов

Основные положения создания агроландшафтов сформулированы еще В.В. Докучаевым, определившим главные принципы адаптивного природопользования и обосновавшим комплекс агро-гидромелиоративных мероприятий по оптимизации лесостепных ландшафтов.

Важнейшим мероприятием этого комплекса было создание защитных лесонасаждений. Узкие полезащитные полосы могут занимать на равнинах 2,5-4 %, а при пересеченном рельефе – до 5-8 % пашни.

В отличие от утилитарного подхода к полезащитному лесоразведению в основном с точки зрения защиты агроценозов от неблагоприятных природных факторов агроландшафтная ориентация предполагает создание устойчивой агроэкологической обстановки: повышение обводненности территории за счет сокращения поверхностного стока и усиления внутрипочвенного, снижение интенсивности эрозионных процессов, ослабление силы ветра, равномерное снегозадержание, повышение относительной влажности воздуха, защиту орошаемых земель от заболачивания, резервации для птиц, зверей, энтомофагов, создание благоприятных условий для сельскохозяйственных животных (зелёные зонты), озеленение производственных и социально-бытовых объектов, облесение водоёмов.

Главным инструментом формирования агроландшафта является адаптивно-ландшафтная система земледелия, каждый элемент которой несёт соответствующую нагрузку в данном отношении. Те из них, которые приближают агроландшафты по устойчивости к природным и способствуют повышению продуктивности, заслуживают особого внимания. В числе таких приёмов в первую очередь следует отметить мульчирование поверхности почвы растительными остатками. Этот приём в какой-то мере компенсирует экологическую роль лесной подстилки и степного волокна. Значение его особенно велико для предотвращения дефляции, избыточного стока воды, эрозии, чрезмерного испарения влаги, регулирования температурного режима почвы, подавления сорных растений.

Растительная мульча из пожнивных остатков, соломы и т.п. уменьшает разрушение верхнего слоя почвы под влиянием ударов дождевых капель, ветра, размыва, предотвращает заиление пор, образование корки, благодаря чему увеличивается водопроницаемость почвы и уменьшается поверхностный сток.

Мульчирование растительными остатками в условиях умеренного климата создаёт благоприятные условия для развития дождевых червей, поскольку обеспечивает их легкодоступной пищей, защищает от избыточного иссушения, низких температур почвы. Благодаря этому они быстро размножаются и в течение более длительного времени остаются деятельными в почве.

Так как в предложенном по заданию хозяйстве агроландшафт является мало стабильным, поэтому необходимо провести мероприятия по стабилизации агроэкосистем:

1. Посадку многолетних трав;

2. Посадку лесов;

3. Перевод нестабильных агроэкосистем в стабильные.

Таблица 4

Трансформация земельных угодий

Пашня	9188	-450 в сенокосы; -250 в пастбища	Пашня после трансформации	8488
Сенокосы	28	+ 450 из пашни	Сенокосы	478
Приусадебные участки	76	-	Приусадебные участки	76
Пастбища	530	+250 из пашни	Пастбища	780
Лес	11176	-	Лес	11176
Дороги	100	-	Дороги	100
Болота	-	-	Болота	-
Прочие	-	-	Прочие	-
Пруды и водоёмы	22	-	Пруды и водоёмы	22

Нестабильные элементы: Стабильные элементы:

Пашня 8488 га Сенокосы 478 га

Приусадебные участки 76 га Пастбища 780 га

Дороги 100 га

Пруды и водоёмы-22 Лес 11176 га

Прочие 0 га. Болота 0 га.

8686 га 12434 га

Всего: 21120 га

Где, fi-площадь биотического элемента;

Кэз- коэффициент, характеризующий экологическое значение отдельных биотических элементов;

Кr- коэффициент геолого-морфологической устойчивости рельефа;