Aktualności 

Agroekosystemy i ich elementy. Sposoby zwiększania odporności krajowego rolnictwa na niekorzystne warunki środowiskowe Sposoby zwiększania produktywności agroekosystemów

Umowa na wykorzystanie materiałów serwisu

Prosimy o wykorzystywanie opublikowanych w serwisie utworów wyłącznie do celów osobistych. Zabrania się publikowania materiałów na innych stronach.
Ta praca (i wszystkie inne) jest dostępna do pobrania całkowicie bezpłatnie. Możesz w myślach podziękować jego autorowi i zespołowi serwisu.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Podobne dokumenty

    Pojęcie agroekosystemu, optymalizacja struktury agroekosystemu, źródła zanieczyszczenie chemiczne agroekosystemy, brak równowagi ekologicznej powiązań funkcjonalnych w agroekosystemach. Ocena stanu rosyjskich agroekosystemów pod kątem zanieczyszczeń.

    praca na kursie, dodano 13.11.2003

    Podobieństwa i różnice pomiędzy ekosystemami naturalnymi a agroekosystemami. Struktura agbiocenozy i roślin uprawnych jako główny składnik w agrofitocenozie. Niebezpieczeństwo utraty różnorodności biologicznej na poziomie biosfery i potrzeba zintegrowanego podejścia do agroekosystemu.

    praca magisterska, dodana 01.09.2010

    Przeprowadzanie monitorowanie środowiska agroekosystemy regionu Gatchina Obwód Leningradzki. Ocena kierunku i intensywności procesów degradacji gleby oraz opracowanie działań ograniczających antropogeniczne oddziaływanie na agroekosystemy regionu.

    praca na kursie, dodano 29.12.2014

    Porównanie ekosystemów naturalnych i antropogenicznych według Millera. Główny cel agroekosystemów, ich główne różnice w stosunku do naturalnych. Pojęcie i procesy urbanizacji. Strefy funkcjonalne układu miejskiego. Środowisko układów miejskich i problemy wykorzystania zasobów naturalnych.

    streszczenie, dodano 25.01.2010

    Pojęcie, struktura i rodzaje ekosystemów. Utrzymanie czynności życiowej organizmów i krążenia materii w ekosystemach. Cechy obiegu energii słonecznej. Biosfera jako ekosystem globalny; interakcja istot żywych i nieożywionych, biogenna migracja atomów.

    praca na kursie, dodano 07.10.2015

    Wilgotność i przystosowanie się do niej organizmów. Rodzaje powiązań między organizmami w biocenozach. Transfer energii w ekosystemach. Specjalizacja żywnościowa a bilans energetyczny konsumentów. Antropogeniczny wpływ na litosferę. Procesy erozji wodnej i wietrznej.

    streszczenie, dodano 21.02.2012

    Obieg substancji chemicznych ze środowiska nieorganicznego. Istota dużego cyklu (geologicznego). Opis obiegu substancji w biosferze na przykładzie węgla, azotu, tlenu, fosforu i wody. Oddziaływania antropogeniczne na środowisko naturalne.

    Kryzys cywilizacji agrarnej i organizmów genetycznie zmodyfikowanych Glazko Walerij Iwanowicz

    Tradycyjne ekstensywne sposoby zwiększania produktywności agroekosystemów

    Głównym problemem moralnym ewolucji człowieka jest głód

    Jeden z głównych trendów rozwojowych społeczeństwo- ciągły wzrost poziomu produkcji, a w efekcie - wydajności pracy. Dzięki temu człowiek na przestrzeni dziejów stopniowo zwiększał „pojemność swego otoczenia”. Jeśli jednak demonstruje to pełną moc ludzkiego umysłu, wówczas Homo sapiens wypełniając wzrastającą pojemność środowiska, zachowuje się jak każdy inny gatunek biologiczny. Gatunek wypełnia tę zdolność do poziomu, w którym czynniki biologiczne ponownie stają się regulatorami. I tak, według szacunków ONZ, w 1985 r. śmierć głodowa groziła prawie 500 milionom ludzi, czyli około 10% światowej populacji; w 1995 r. około 25% ludności cierpiało na okresowy lub ciągły głód. Głód jest głównym czynnikiem ewolucyjnym ludzkości.

    Wielki wkład w zrozumienie niebezpieczeństwa głodu wniosła działalność międzynarodowej organizacji pozarządowej tzw. „Klubu Rzymskiego”, utworzonej w latach 60. XX wieku z inicjatywy Aurelio Peccei. Klub Rzymski opracował szereg sukcesywnie udoskonalanych modeli, których zbadanie umożliwiło rozważenie niektórych scenariuszy możliwego rozwoju przyszłości Ziemi i losów na niej ludzkości. Wyniki tych prac zaniepokoiły cały świat. Stało się jasne, że droga rozwoju cywilizacji, zorientowana na stały wzrost produkcji i konsumpcji, prowadzi w ślepy zaułek, gdyż nie jest zgodna z ograniczonymi zasobami planety oraz zdolnością biosfery do przetwarzania i neutralizacji przemysłu marnować. To zagrożenie dla biosfery Ziemi, spowodowane zakłóceniem stabilności ekosystemów, nazywane jest kryzysem środowiskowym. Od tego czasu zarówno w literaturze naukowej, jak i w prasie powszechnej, w mediach środki masowego przekazu Nieustannie poruszane są różne problemy związane z zagrożeniem planetarnym, globalnym kryzysem środowiskowym.

    Choć po opublikowaniu prac Klubu Rzymskiego wielu optymistów wyszło z „obaleniem” i „objawieniami”, nie mówiąc już o naukowej krytyce przewidywań pierwszych modeli globalnych (i to faktycznie nie do końca doskonałych, jak każdy model złożonego systemu), po 20 latach możliwe jest stwierdzenie, że rzeczywisty poziom zaludnienia Ziemi, opóźnienia w produkcji żywności w stosunku do wzrostu zapotrzebowania na nią, poziom zanieczyszczeń środowisko naturalne, wzrost zapadalności i wiele innych wskaźników okazał się bliski temu, co przewidywały te modele. A ponieważ ekologia okazała się nauką posiadającą metodologię i doświadczenie w analizie złożonych systemów przyrodniczych, w tym wpływu czynników antropogenicznych, kryzys przewidywany przez modele światowe zaczęto nazywać „ekologicznym”.

    Chociaż obszar lądowy jest o połowę mniejszy od oceanów, roczna produkcja pierwotnego węgla w ekosystemach jest ponad dwukrotnie większa niż w oceanach (odpowiednio 52,8 miliarda ton i 24,8 miliarda ton). Pod względem produktywności względnej ekosystemy lądowe są 7 razy wyższe niż produktywność ekosystemów oceanicznych. Z tego w szczególności wynika, że ​​nadzieje, że całkowity rozwój zasobów biologicznych oceanu umożliwi ludzkości rozwiązanie problemu żywnościowego, nie są zbyt uzasadnione. Jak widać możliwości w tym zakresie są niewielkie – już obecnie poziom eksploatacji wielu populacji ryb, waleni, płetwonogich jest bliski krytyczny, dla wielu bezkręgowców handlowych – mięczaków, skorupiaków i innych, w związku ze znacznym spadkiem ich liczebności w naturalnych populacji, opłacalna stała się ich hodowla w wyspecjalizowanych gospodarstwach morskich, rozwijając marikulturę. W przybliżeniu taka sama sytuacja ma miejsce w przypadku alg jadalnych, takich jak wodorosty morskie i morszczyny, a także glonów wykorzystywanych przemysłowo do produkcji agaru i wielu innych cennych substancji (Rozanov, 2001).

    Kraje rozwijające się i kraje o gospodarkach w okresie transformacji dążą przede wszystkim do niezależności żywnościowej. Chcą sami produkować żywność i nie być zależni od innych krajów, ponieważ żywność jest być może najpotężniejszą bronią polityczną i narzędziem nacisku w nowoczesny świat(przykładowo Rosja, która importuje aż 40 proc. żywności). Aby podwoić produkcję żywności i wyeliminować uzależnienie, potrzebne są nowe technologie, znajomość genów determinujących produktywność i inne ważne właściwości konsumenckie główne uprawy rolne. Trzeba będzie również wykonać poważną pracę, aby dostosować te uprawy do specyficznych warunków środowiskowych tych krajów. Innymi słowy, musimy polegać na organizmach transgenicznych lub genetycznie zmodyfikowanych (GMO), których uprawa jest znacznie tańsza, mniej zanieczyszcza i nie wymaga angażowania nowych terytoriów.

    Świat nadal był niedoskonały i taki pozostaje. Pierwsza Światowa Konferencja Żywnościowa odbyła się ponad 30 lat temu, w 1974 roku. Szacuje się, że na całym świecie ofiarami chronicznego niedożywienia jest 840 milionów. Mimo sprzeciwu wielu osób po raz pierwszy ogłosiła: „ niezbywalne prawo wolność od głodu.”

    Efekty realizacji tego prawa podsumowano 22 lata później na Światowym Forum Żywnościowym w Rzymie. Odnotowano w nim upadek nadziei społeczności światowej na ograniczenie głodu, gdyż sytuacja na froncie walki z tym złem społecznym nie uległa zmianie. W związku z tym na spotkaniu w Rzymie nakreślono skromniejsze cele - zmniejszenie liczby głodujących do roku 2015 do co najmniej 400 milionów ludzi.

    Od tego czasu problem ten nasilił się jeszcze bardziej. Jak zauważono w raporcie Sekretarza Generalnego ONZ Kofiego A. Anana „Zapobieganie wojnom i katastrofom”, poziom utrzymania wynosi dziś ponad 1,5 miliarda ludzi. - za mniej niż dolara dziennie 830 milionów cierpi głód. Za lata 1960-2000. produkcja wszystkich rodzajów produktów rolnych wzrosła z 3,8 mld do 7,4 mld ton, natomiast ilość produkowanej żywności przeciętnie na osobę pozostała niezmieniona (1,23 tony/osobę). Obecnie prawie połowa ludności świata jest niedożywiona, a jedna czwarta cierpi głód. W krajach Europy Zachodniej, Ameryki Północnej i Japonii, gdzie najbardziej rozpowszechniona jest intensyfikacja chemiczno-technogeniczna Rolnictwo i jest domem dla mniej niż 20% światowej populacji, w przeliczeniu na osobę, zużywa się 50 razy więcej zasobów w porównaniu do krajów rozwijających się i około 80% wszystkich niebezpiecznych odpadów przemysłowych jest uwalnianych do środowiska (raport komisji WHO), co stawia wszystkich na krawędzi katastrofy ekologicznej ludzkości.

    Rolnictwo jest wyjątkową działalnością człowieka, którą można uznać zarówno za sztukę, jak i naukę. I zawsze główny cel Działalność ta w dalszym ciągu zwiększała produkcję, która osiągnęła obecnie 5 miliardów ton rocznie. Aby wyżywić rosnącą populację świata, liczba ta będzie musiała wzrosnąć o co najmniej 50% do roku 2025. Jednak producenci rolni będą mogli osiągnąć taki wynik tylko wtedy, gdy będą mieli dostęp do najbardziej zaawansowanych metod uprawy najwyżej plonujących odmian roślin uprawnych w dowolnym miejscu na świecie. Aby to zrobić, muszą także opanować wszystkie najnowsze osiągnięcia biotechnologii rolniczej, w szczególności produkcję i hodowlę organizmów genetycznie zmodyfikowanych.

     Z książki Pranajama. Świadomy sposób oddychania. autor Gupta Ranjit Sen

    1.4. Drogi oddechowe Zatoki szczękowe, gardło, krtań, zewnątrzklatkowe (powyżej klatki piersiowej) części tchawicy itp., przenoszące przepływ powietrza z otoczenia do pęcherzyków płucnych przez portale oddechowe ciała, a także nos i usta , są zdefiniowane jako

    Z książki Życie leśnej dziczy autor Siergiejew Borys Fiodorowicz

    Z książki Nowa nauka o życiu autor Sheldrake'a Ruperta

    7.3. Zmienione szlaki morfogenezy Chociaż czynniki wpływające na embriony morfogenetyczne powodują jakościowe skutki morfogenezy, takie jak brak jakiejkolwiek struktury lub zastąpienie jednej struktury inną, wiele czynników lub wpływów genetycznych

    Z książki Ścieżki, które wybieramy autor Popowski Aleksander Daniłowicz

    Z książki Czy zwierzęta myślą? przez Fischela Wernera

    Wyuczone objazdy W naturze zwierzę nie zawsze może osiągnąć swój cel w sposób bezpośredni, czy to w poszukiwaniu pożywienia, czy w ucieczce. Czasami jego drogę blokują nieprzeniknione zarośla, innym razem staw lub stroma ściana skalna. Omijając te przeszkody, zwierzę nabywa

    Z książki Oddities of Evolution 2 [Błędy i niepowodzenia w naturze] autorstwa Zittlau Jörga

    Pingwin na głodnej ścieżce Pod wodą pingwin to prawdziwy as. Jego wrzecionowate ciało jest tak głęboko ukryte w przypływach, że nad wodę wznosi się jedynie głowa, szyja i część grzbietu. Jego kości – w przeciwieństwie do kości swoich latających kuzynów – zawierają bardzo mało powietrza,

    Z książki World of Forest Wilds autor Siergiejew Borys Fiodorowicz

    TRASY DOSTAW U wybrzeży wschodniego Krymu, gdzie wznosi się majestatyczne pasmo górskie Karadag, majestatyczna skała Golden Gate wznosi się prosto z błękitnych wód Morza Czarnego, wyglądając jak ogromny łuk zwieńczony iglicą. Starzy mieszkańcy okolicznych miast i miasteczek,

    Z książki Neandertalczycy [Historia upadłej ludzkości] autor Wiszniacki Leonid Borysowicz

    Z książki Opowieści o bioenergii autor Skulachev Władimir Pietrowicz

    Rozdział 4. Dwie ścieżki Fakt czy artefakt? Profesor S. Severin, dowiedziawszy się, że podążając za Scharfschwertem, opanowałem zagraniczną technikę, poprosił mnie, abym zastosował ją do innego przedmiotu: zamiast wątroby szczura musiałem wziąć mięsień piersiowy gołębia. Plan mojego szefa był taki

    Z książki Świat zwierząt. Tom 6 [Opowieści o zwierzakach] autor Akimuszkin Igor Iwanowicz

    Początek podróży Pewnego dnia, przeglądając nowe czasopisma w bibliotece wydziału biologii, natknąłem się na krótki artykuł w Nature zatytułowany „Sprzęganie utleniania i fosforylacji przez mechanizm typu chemiosmotycznego”. Autor P. Mitchell – nowe nazwisko w bioenergii. I termin

    Z książki Dieta surowej żywności przeciwko uprzedzeniom. Ewolucja w żywieniu człowieka autor Demczukow Artem

    Na ścieżce do udomowienia „Udomowienie” oznacza „udomowienie”. Istnieją gatunki zwierząt udomowionych przez człowieka, które są bliskie udomowienia. A jednym z najbardziej prawdopodobnych kandydatów jest eland afrykański. Zresztą istniał już w starożytnym Egipcie

    Z książki Energia życia [Od iskry do fotosyntezy] przez Isaaca Asimova

    Początek podróży... Nie jest tajemnicą, że w naszym społeczeństwie utrwalił się tradycyjny pogląd, że jedzenie mięsa jest dla człowieka czymś naturalnym. W związku z tym „zwykły” przedstawiciel tego społeczeństwa nie jest pozostawiony praktycznie bez szans poznania konsekwencji, jakie wiążą się z jego

    Z książki Władcy Ziemi przez Wilsona Edwarda

    Rozdział 24. GDZIE WSZYSTKIE ŚCIEŻKI Zbiegają się Ostatnie cztery rozdziały w ten czy inny sposób poświęcone zostały procesom związanym z katabolizmem glukozy - najpierw do kwasu mlekowego w procesie beztlenowej glikolizy, następnie do dwutlenku węgla i wody w cyklu Krebsa. Jednak nie można tego powiedzieć

    Z książki Virolution. Najważniejsza książka o ewolucji od czasów Samolubnego genu Richarda Dawkinsa przez Ryana Franka

    2. Dwie ścieżki podboju Ludzie tworzą kultury, używając plastycznych języków. Wymyślamy symbole, które rozumiemy, i wykorzystujemy je do budowania sieci komunikacyjnych o wiele rzędów wielkości większych niż sieci zwierząt. Podbiliśmy biosferę i zdewastowaliśmy ją jak żaden inny gatunek

    Z książki Sekrety płci [Mężczyzna i kobieta w zwierciadle ewolucji] autor Butovskaya Marina Lwowna

    15. Na końcu ścieżki Prawdę mówiąc, im więcej patrzę na stworzenia natury, tym bardziej jestem gotowy zobaczyć w niej najbardziej niesamowite rzeczy. Pliniusz We wstępie do tej książki zaprosiłem Cię, Czytelniku, do wybrania się ze mną w niezwykłą podróż. Mam nadzieję, że teraz widziałeś na własne oczy, jak to zrobić

    Z książki autora

    Tradycyjne i współczesne poglądy na rozwój społeczeństwa (czy istniał matriarchat?) Już od dawna historia narodowa prymitywności, dominował pogląd o jednolitych ścieżkach ewolucji społecznej w różnych regionach świata. W ramach tych idei uważano, że w

    Terminu „zielona rewolucja” użył po raz pierwszy w 1968 roku dyrektor amerykańskiej Agencji ds Rozwój międzynarodowy V. Gouda, próbując scharakteryzować przełom, jaki nastąpił w produkcji żywności na planecie w wyniku powszechnej dystrybucji nowych, wysokowydajnych i nisko rosnących odmian pszenicy i ryżu w krajach azjatyckich, które cierpiały na niedobory żywności. Zapoczątkowało to nową erę w rozwoju rolnictwa na planecie, erę, w której nauki rolnicze były w stanie zaoferować szereg ulepszonych technologii, zgodnie ze specyficznymi warunkami charakterystycznymi dla rolnictwa. farmy w krajach rozwijających się. Wymagało to wprowadzenia dużych dawek nawozów mineralnych i środków melioracyjnych, zastosowania pełnej gamy pestycydów i środków mechanizacyjnych, co skutkowało wykładniczym wzrostem kosztów wyczerpanych zasobów na każdą dodatkową jednostkę plonu, w tym kalorii spożywczych.

    Ideolog Zielonej Rewolucji Norman Borlaug, nagrodzony za jej rezultaty w 1970 roku Nagrodą Nobla, ostrzegał, że zwiększanie plonów tradycyjnymi metodami mogłoby zapewnić żywność dla 6-7 miliardów ludzi. Wzrost demograficzny wymaga nowych technologii w zakresie tworzenia wysoce produktywnych odmian roślin, ras zwierząt i szczepów mikroorganizmów, które wyżywią populację ponad 10 miliardów ludzi.

    Prace rozpoczęte przez N.I. Wawiłow i N. Borlaug oraz jego współpracownicy w Meksyku w 1944 r. wykazali niezwykle wysoką skuteczność selekcji celowanej w celu stworzenia wysokowydajnych odmian roślin rolniczych. Pod koniec lat 60. powszechna dystrybucja nowych odmian pszenicy i ryżu pozwoliła wielu krajom świata (Meksyk, Indie, Pakistan, Turcja, Bangladesz, Filipiny itp.) zwiększyć plony tych ważnych upraw o 2 -3 lub więcej razy. Szybko jednak wyszły na jaw negatywne strony „zielonej rewolucji”. Pewnie dlatego, że miało to charakter głównie technologiczny, a nie biologiczny.

    Sukcesy selekcji są ogromne, jej wkład w zwiększenie produktywności najważniejszych upraw rolnych w ciągu ostatnich 30 lat szacuje się na 40-80%. Hybrydyzacja odgrywa ważną rolę w zwiększaniu wydajności rolnictwa. Tak więc, gdy kukurydza jest zapylana krzyżowo, powstają silniejsze i bardziej produktywne hybrydy. W firmie Plant Genetic System w Gandawie takie hybrydy uzyskano nie tylko dla kukurydzy, ale także dla rzepaku. Chiny w pełni zapewniły sobie bezpieczeństwo żywnościowe. To właśnie w Chinach osiągnięto wielki sukces w hodowli ryżu. Są to przede wszystkim wysokowydajne mieszańce (Golden Falls itp.) bazujące na tradycyjnych lokalnych odmianach, plonujące 12-18 t/ha zamiast zwyczajowych 2,5-3. Obecnie uprawia się je na rozległych obszarach Chin, Wietnamu i innych krajów Azji Południowo-Wschodniej.



    Złożoność sposobów tworzenia odmian staje się jasna, jeśli na przykład weźmiemy pod uwagę listę wymagań dla nowej odmiany pszenicy według klasycznych obliczeń N.I. Do cech, jakie musi spełniać nowa odmiana, należy zaliczyć 46 punktów: duża masa 1000 nasion; duży kłos, który nie odpada po dojrzeniu; ziarno, które nie kiełkuje na korzeniu i w snopach; trwała, nie wylegająca słoma; optymalny stosunek masy ziarna do słomy; odporność na szkodniki i choroby; odporność na suszę; przydatność do zbioru zmechanizowanego itp. Teraz liczba żądań wzrosła jeszcze bardziej. Im więcej cech hodowca stara się połączyć w jednej odmianie lub hybrydzie, tym niższy jest stopień sztucznej selekcji i tym więcej czasu zajmuje stworzenie nowej odmiany. Obecność negatywnych korelacji genetycznych i bioenergetycznych pomiędzy cechami znacząco zmniejsza tempo powstawania nowych odmian.

    Zwiększanie efektywności procesu hodowlanego polega na kontrolowaniu całego zespołu cech genetycznych populacji, a przede wszystkim takich jak zasolenie gleby spowodowane źle zaprojektowanymi systemami nawadniania, a także zanieczyszczenie gleb i zbiorników wodnych, w dużej mierze spowodowane nadmiernym stosowaniem nawozów i pestycydy chemiczne.

    Perspektywy rozwiązania problemu głodu przy zastosowaniu tradycyjnych metod hodowli nie napawają optymizmem. Do 2015 roku około 2 miliardów ludzi będzie żyło w ubóstwie. Hodowcy roślin od dawna próbują rozwiązać ten problem, od dawna zajmując się hodowlą nowych, wysoce produktywnych odmian, tradycyjnymi sposobami poprzez krzyżowanie i selekcję, tj. naturalne sposoby, których głównymi wadami są zawodność i małe prawdopodobieństwo, że hodowca otrzyma to, co zaplanował. Poza tym często życia nie wystarczy, aby stworzyć nową odmianę, tj. zbyt duża inwestycja czasu.

    Zwykle w celu uzyskania nowych odmian i ras zwierząt stosuje się krzyżowanie oraz metody radioterapii i mutagenezy chemicznej. Wśród problemów ograniczających możliwości tradycyjnej selekcji można wyróżnić: nabyciu jednego pożądanego genu często towarzyszy utrata drugiego; niektóre geny pozostają ze sobą powiązane, co znacznie utrudnia oddzielenie genów pozytywnych

    Główną zaletą metod inżynierii genetycznej jest to, że umożliwiają przeniesienie jednego lub większej liczby genów z jednego organizmu do drugiego bez skomplikowanych krzyżowań, a dawca i biorca nie muszą być blisko spokrewnieni. Zwiększa to radykalnie różnorodność zmiennych właściwości i przyspiesza proces uzyskiwania organizmów o pożądanych właściwościach. Selekcja uzbrojona w metody inżynierii genetycznej nie rozwiąże wszystkich problemów na raz, ale gwarantuje, choć skromną, silną, ciągłą i efektywny postęp w rolnictwie.

    Zastępowanie zróżnicowanych genetycznie odmian lokalnych nowymi, wysokoplennymi odmianami i mieszańcami znacznie zwiększyło podatność agrocenoz, co było nieuniknionym skutkiem wyczerpywania się składu gatunkowego i różnorodności genetycznej agroekosystemów. Masowe rozprzestrzenianie się szkodliwych gatunków z reguły ułatwiały wysokie dawki nawozów, nawadnianie, zagęszczanie upraw, przejście do monokultury, systemy uprawy minimalnej i zerowej itp.

    Nowoczesne odmiany umożliwiają zwiększenie średniej wydajności dzięki większej liczbie skuteczne sposoby uprawa roślin i pielęgnacja ich, ze względu na ich większą odporność na szkodniki owadzie i poważne choroby. Jednak pozwalają uzyskać zauważalnie większe zbiory tylko wtedy, gdy zapewni się im odpowiednią pielęgnację i rygorystyczne wdrażanie praktyk agrotechnicznych, zgodnych z kalendarzem i etapem rozwoju roślin (nawożenie, podlewanie, nawilżanie gleby i zwalczanie szkodników). Rośnie zależność produktywności agroekosystemów od czynników technogennych, procesy przyspieszają, wzrasta skala zanieczyszczeń i destrukcji środowiska. Wprowadzając nowe odmiany, wymagane są dodatkowe środki w celu zwalczania chwastów, szkodników i chorób.

    Intensywna technologia prowadzi do degradacji gleby; nawadnianie nieuwzględniające właściwości gleby powoduje erozję gleby; nagromadzenie pestycydów niszczy równowagę i systemy regulacyjne między gatunkami – niszcząc przydatne gatunki wraz ze szkodliwymi, czasami stymulującymi niekontrolowane rozmnażanie się szkodliwego gatunku, który stał się odporny na pestycydy; substancje toksyczne, zawarte w pestycydach, przedostają się do produktów spożywczych i pogarszają zdrowie konsumentów itp.

    Wielu ekspertów uważa, że ​​w XXI wieku. Nadchodzi druga „zielona rewolucja”, technologiczne DNA. Bez tego nie będzie możliwe zapewnienie bytu ludzkiego wszystkim, którzy przychodzą na ten świat. Konieczne będą znaczne wysiłki, zarówno tradycyjnej hodowli, jak i nowoczesnej technologii rolniczego DNA, aby osiągnąć doskonalenie genetyczne roślin spożywczych w tempie, które na to pozwoli. do 2025 r. zaspokoją potrzeby 8,3 miliarda ludzi.

    Biologiczne metody utrzymania żyzności gleby - nawozy organiczne, płodozmian i optymalne łączenie upraw, przejście od chemicznej ochrony roślin do biologicznej, ściśle odpowiadającej lokalnej charakterystyce gleb i klimatu, metody uprawy gleby (np. orka bezodkładnicowa) - niezbędne warunki wystarczające jest utrzymanie i zwiększanie żyzności gleby oraz stabilizacja produkcji żywności Wysoka jakość i bezpieczne dla zdrowia ludzkiego.

    Biotechnologia w produkcji roślinnej. Wszystkie etapy biotechnologiczne procesy produkcji realizowane przy pomocy organizmów żywych. Większość klasycznych metod biotechnologicznych wykorzystuje procesy enzymatyczne i w większości przypadków obiektem badań są mikroorganizmy. Niezaprzeczalne znaczenie mają jednak także inne organizmy żywe, rośliny i zwierzęta, których doskonalenie odbywa się przy użyciu tradycyjnych metod genetyki, selekcji, fizjologii, biochemii itp. Uniwersalny charakter współczesnej biotechnologii przejawia się w powszechnym stosowaniu Metody inżynierii komórkowej i genetycznej.

    Ludzkość z nadzieją patrzy na powstanie takich kultur komórkowych, za pomocą których będzie można wytwarzać cenne leki, eliminować szereg chorób dziedzicznych, nowotworowych i innych, pomagać w oczyszczaniu i poprawie stanu ekologicznego środowiska. Szczególnie obiecująca jest możliwość uzyskania nowych, wysoce produktywnych form roślin o ulepszonych wskaźnikach jakości produktu. Dzisiejsze tempo rozwoju biotechnologii można porównać do imponującego postępu wyposażenie komputera ponad 20 lat temu, a impulsem do tego były narodziny inżynierii genetycznej i komórkowej.

    Udoskonalanie odmian uprawnych i zwiększanie ich produktywności. Prace badawcze nad selekcją nowych, wysokoplennych odmian zbóż, przede wszystkim pszenicy, rozpoczęły się po II wojnie światowej. Nowe odmiany pszenicy wyhodowano w Meksyku, a ryżu na Filipinach. Wyrażenie „zielona rewolucja” pojawiło się w połowie lat 60. po wprowadzeniu tych odmian do uprawy zaproponował cały szereg działań mających na celu zwiększenie produktywności rolnictwa. Uzyskane wyniki w selekcji nowych, wysokowydajnych odmian można zapisać jako atut tradycyjnych badań nad genetyką i bilansowaniem roślin. Technologią zastosowaną do ich uzyskania był transfer poprzez krzyżowanie całych „konstelacji” determinant chromosomowych.

    Najczęściej nie wszystkie cechy jednostki są korzystne. Przykładowo zboża o wzniesionych liściach (cecha korzystna przy gęstym siewie) mogą mieć mniejsze kłosy, przez co wydadzą mniej ziaren. Aby odnieść sukces w selekcji linii o cechach cennych rolniczo, hodowca musi wykazać się cierpliwością i dużymi umiejętnościami.

    Druga zielona rewolucja, o której zaczęto mówić w połowie lat 70. XX w., choć do dziś nie nastąpiła, będzie efektem badań mających na celu selekcję i uprawę nowych roślin: odpornych na choroby, szkodniki i suszę, i które można uprawiać bez stosowania nawozów i pestycydów.

    Umiejętne połączenie metod hodowli in vitro z klasycznymi metodami selekcji znacznie przyspieszy proces selekcji.

    Wcześniej omawialiśmy (rozdział 4.1), że co minutę na 1 cm 2 górnej warstwy atmosfery ziemskiej odbierane są 2 kalorie energii słonecznej – tzw. stała słoneczna, Lub stały. Zużycie energii świetlnej przez rośliny jest stosunkowo niewielkie. W procesie fotosyntezy wykorzystywana jest jedynie niewielka część widma słonecznego, tzw. PAR (promieniowanie fotosyntetycznie aktywne o długości fali 380-710 nm, 21-46% promieniowania słonecznego). W strefie klimatu umiarkowanego na terenach rolniczych wydajność fotosyntezy nie przekracza 1,5-2%, a najczęściej wynosi 0,5%.

    W rozwoju rolnictwa globalnego kilka typów ekosystemów różni się ilością energii dostarczanej i wykorzystywanej przez człowieka oraz jej źródłem (M.S. Sokolov i in. 1994).

    1. Naturalne ekosystemy. Jedynym źródłem energii jest energia słoneczna (ocean, lasy górskie). Ekosystemy te stanowią główne podłoże życia na Ziemi (dopływ energii średnio 0,2 kcal/cm 2 rok).

    2. Wysoce produktywne ekosystemy naturalne. Oprócz energii słonecznej wykorzystywane są inne naturalne źródła energii (węgiel, torf itp.). Należą do nich ujścia rzek, delty dużych rzek, mokre lasy deszczowe i inne naturalne ekosystemy o wysokiej produktywności. Tutaj w nadmiarze syntetyzuje się materię organiczną, która jest wykorzystywana lub gromadzona (dopływ energii średnio 2 kcal/cm 2 rok).

    3. Agroekosystemy zbliżone do ekosystemów naturalnych. Oprócz energii słonecznej wykorzystuje się dodatkowe źródła stworzone przez człowieka. Obejmuje to rolnictwo i systemy wodne, które produkują żywność i surowce. Dodatkowymi źródłami energii są paliwa kopalne, energia metaboliczna ludzi i zwierząt (dopływ energii średnio 2 kcal/cm 2 rok).

    4. Intensywne agroekosystemy. Związane ze zużyciem dużych ilości produktów naftowych i agrochemikaliów. Są bardziej produktywne w porównaniu z poprzednimi ekosystemami, charakteryzują się dużą energochłonnością (dopływ energii średnio 20 kcal/cm 2 rok).

    5. Przemysłowy(miejski) ekosystemy. Otrzymują gotową energię (gaz, węgiel, prąd). Należą do nich miasta, obszary podmiejskie i przemysłowe. Są one zarówno generatorami poprawy życia, jak i źródłami zanieczyszczenia środowiska (ponieważ nie wykorzystuje się bezpośredniej energii słonecznej):

    Systemy te są biologicznie powiązane z poprzednimi. Ekosystemy przemysłowe są bardzo energochłonne (dopływ energii średnio 200 kcal/cm 2 rok).

    Podstawowy cechy charakterystyczne funkcjonowanie ekosystemów naturalnych i agroekosystemów.

    1. Inny kierunek wybór. Naturalne ekosystemy charakteryzują się doborem naturalnym, co prowadzi do ich podstawowej właściwości - stabilności, wymiatając niestabilne, nieżywotne formy organizmów w swoich zbiorowiskach.


    Agroekosystemy są tworzone i utrzymywane przez człowieka. Najważniejsze tutaj jest sztuczna selekcja, którego celem jest zwiększenie plonów. Często plon odmiany nie jest powiązany z jej odpornością na czynniki środowiskowe i szkodniki.

    2. Zróżnicowanie składu ekologicznego fitocenoz zapewnia stabilność składu produktu w naturalnym ekosystemie, gdy warunki pogodowe zmieniają się w różnych latach. Tłumienie niektórych gatunków roślin prowadzi do zwiększenia produktywności innych. W rezultacie fitocenoza i ekosystem jako całość zachowują zdolność do tworzenia określonego poziomu produkcji w różnych latach.

    Agrocenoza upraw polowych jest zbiorowiskiem monodominującym i często jednoodmianowym. Wszystkie rośliny w agrocenozie są w równym stopniu dotknięte niekorzystnymi czynnikami. Zahamowania wzrostu i rozwoju rośliny głównej nie można zrekompensować wzmożonym wzrostem innych gatunków roślin. W rezultacie trwałość produktywności agrocenozy jest niższa niż w ekosystemach naturalnych.

    3. Występowanie różnorodności gatunkowej skład roślin o różnym rytmie fenologicznym umożliwia fitocenozie jako integralnemu systemowi nieprzerwane prowadzenie procesu produkcyjnego przez cały sezon wegetacyjny, w pełni i oszczędnie wykorzystując zasoby ciepła, wilgoci i składników pokarmowych.

    Okres wegetacji roślin uprawnych w agrocenozach jest krótszy niż okres wegetacyjny. W odróżnieniu od fitocenoz naturalnych, gdzie gatunki o różnym rytmie biologicznym osiągają maksymalną biomasę w różnych momentach wegetacji, w agrocenozie wzrost roślin odbywa się jednocześnie, a kolejność etapów rozwojowych jest z reguły zsynchronizowana. Stąd czas oddziaływania fitoskładnika z innymi składnikami (np. glebą) w agrocenozie jest znacznie krótszy, co w naturalny sposób wpływa na intensywność procesów metabolicznych w całym ustroju.

    Odmienne tempo rozwoju roślin w naturalnym ekosystemie i jednoczesność ich rozwoju w agrocenozie powodują odmienny rytm procesu produkcyjnego. Rytm procesu produkcyjnego np. w naturalnych ekosystemach użytków zielonych wyznacza rytm procesów niszczenia lub determinuje szybkość mineralizacji resztek roślinnych oraz czas jej maksymalnej i minimalnej intensywności. Rytm procesów niszczenia w agrocenozach w znacznie mniejszym stopniu zależy od rytmu procesu produkcyjnego, gdyż nadziemne pozostałości roślinne dostają się do gleby i do gleby na krótki okres czasu, z reguły końcem lata i wczesną jesienią, a ich mineralizacja prowadzona jest głównie na rok przyszły.

    4. Istotna różnica między ekosystemami naturalnymi a agroekosystemami polega na tym stopień kompensacji krążenia substancji w ekosystemie. Cykle substancji (pierwiastków chemicznych) w naturalnych ekosystemach zachodzą w cyklach zamkniętych lub są bliskie kompensacji: wkład substancji do cyklu w pewnym okresie jest średnio równy wydatkowi substancji z cyklu, a stąd w obrębie cykl wejście substancji do każdego bloku jest w przybliżeniu równe wyjściu substancji z niego (rys. 18.5).

    Ryż. 18,5. Cykl składników odżywczych

    ekosystem naturalny (wg A. Tarabrina, 1981)

    Oddziaływania antropogeniczne zakłócają zamknięty cykl substancji w ekosystemach (ryc. 18.6).

    Ryż. 18.6. Cykl składników odżywczych

    agroekosystem (wg A. Tarabrina, 1981)

    Część substancji zawartej w agrocenozach jest bezpowrotnie usuwana z ekosystemu. Przy dużych dawkach nawozów na poszczególne pierwiastki można zaobserwować zjawisko polegające na tym, że ilość składników pokarmowych dostających się do roślin z gleby jest mniejsza niż ilość składników odżywczych dostających się do gleby z rozkładających się resztek roślinnych i nawozów. W przypadku produktów użytecznych gospodarczo w agrocenozach oddziela się 50-60% materii organicznej z jej ilości zgromadzonej w produktach.

    5. Naturalne ekosystemy to, że tak powiem, systemy, autoregulacyjny, i agrocenozy - kontrolowane przez człowieka. Aby osiągnąć swój cel, osoba w agrocenozie zmienia się lub kontroluje w dużym stopniu wpływ czynników naturalnych, daje przewagę we wzroście i rozwoju, głównie składnikom wytwarzającym żywność. Głównym zadaniem w tym zakresie jest znalezienie warunków dla zwiększenia produktywności przy jednoczesnej minimalizacji kosztów energii i materiałów oraz zwiększeniu żyzności gleby. Rozwiązaniem tego problemu jest jak najpełniejsze wykorzystanie zasobów naturalnych przez agrofitocenozy i utworzenie w agrocenozach skompensowanych cykli pierwiastków chemicznych. Całkowite wykorzystanie zasobów zależy od cech genetycznych odmiany, czasu trwania sezonu wegetacyjnego, niejednorodności składników w uprawach wspólnych, warstwowego siewu itp.

    W związku z powyższym M.S. Sokolov i in. (1994) najbardziej rygorystyczną kontrolę stanu agroekosystemów, wymagającą znacznych nakładów energii, można przeprowadzić jedynie w zamkniętej przestrzeni. Ta kategoria obejmuje systemy półotwarte z bardzo ograniczone kanały komunikacji ze środowiskiem zewnętrznym (szklarnie, kompleksy inwentarskie), gdzie temperatura, promieniowanie, obieg substancji mineralnych i organicznych są regulowane i w dużym stopniu kontrolowane. Ten - zarządzane tematy agroekosystemów. Wszystkie inne agroekosystemy - otwarty. Po stronie ludzkiej skuteczność kontroli jest tym większa, im jest ona prostsza.

    W na wpół otwarte I otwarty systemów, wysiłki ludzkie ograniczają się do zapewnienia optymalne warunki wzrost organizmów i ścisła kontrola biologiczna nad ich składem. Na tej podstawie powstają następujące zadania praktyczne:

    Po pierwsze, jeśli to możliwe, całkowita eliminacja niepożądanych gatunków;

    Po drugie, selekcja genotypów o wysokim potencjale produktywności.

    Ogólnie rzecz biorąc, cykl substancji łączy różne gatunki zamieszkujące ekosystemy (ryc. 18.7).

    Ryż. 18,7. Przepływ energii w agroekosystemie pasterskim

    (wg N.A. Urazaev i in., 1996):

    Uwaga: białe strzałki pokazują migrację substancji od producentów do konsumentów pierwotnych i wtórnych, czarne strzałki pokazują mineralizację pozostałości organicznych roślin i zwierząt

    W biosferze wiele krążących substancji pochodzenia biogennego jest jednocześnie nośnikami energii. Rośliny poprzez proces fotosyntezy przekształcają energię promieniowania Słońca w energię wiązań chemicznych substancji organicznych i gromadzą ją w postaci węglowodanów - potencjalnych nośników energii. Energia ta jest zawarta w cyklu odżywiania od roślin poprzez fitofagi do konsumentów wyższego rzędu. Ilość związanej energii stale maleje w miarę przemieszczania się wzdłuż łańcucha troficznego, ponieważ znaczna jej część jest wydawana na utrzymanie funkcji życiowych konsumentów. Dzięki cyklowi energetycznemu w ekosystemie zostaje zachowana różnorodność form życia, a system pozostaje zrównoważony.

    Zdaniem M.S. Sokolov i in. (1994) wygląda zużycie energii fotosyntetycznej roślin w agroekosystemie na przykładzie użytków zielonych w centralnej Rosji w następujący sposób:

    Około 1/6 energii zużywanej przez rośliny jest zużywana na oddychanie;

    Około 1/4 energii dostaje się do ciała zwierząt roślinożernych. Jednocześnie 50% trafia do odchodów i zwłok zwierząt;

    Ogólnie rzecz biorąc, wraz z martwymi roślinami i fitofagami, około 3/4 początkowo pochłoniętej energii zawarta jest w martwej materii organicznej, a nieco ponad 1/4 jest wydalana z ekosystemu podczas oddychania w postaci ciepła.

    Jeszcze raz zauważmy, że przepływ energii w łańcuchu pokarmowym agroekosystemu podlega prawu przemian energetycznych w ekosystemach, tzw. Prawo Lindemanna Lub prawo wynosi 10%. Zgodnie z prawem Lindemanna tylko część energii otrzymanej na pewnym poziomie troficznym agrocenozy (biocenozy) jest przekazywana organizmom znajdującym się na wyższych poziomach troficznych (ryc. 18.8).

    Ryż. 18.8. Straty energii w łańcuchu pokarmowym (wg T. Millera, 1994)

    Transfer energii z jednego poziomu na drugi odbywa się z bardzo niską wydajnością. To wyjaśnia Limitowana ilość ogniwa łańcucha pokarmowego, niezależnie od tej czy innej agrocenozy.

    Ilość energii wyprodukowanej w danym ekosystemie naturalnym jest wartością dość stabilną. Dzięki zdolności ekosystemu do produkcji biomasy człowiek otrzymuje żywność, której potrzebuje i wiele zasoby techniczne. Jak już zauważono, problem zaopatrzenia w żywność rosnącej populacji ludzkiej to przede wszystkim problem zwiększania produktywności agroekosystemów (rolnictwa), ryc. 18.9.


    Ryc. 18.9. Schemat blokowy produktywności agroekosystemu


    Oddziaływanie człowieka na systemy ekologiczne, związane z ich zniszczeniem lub zanieczyszczeniem, prowadzi bezpośrednio do zakłócenia przepływu energii i materii, a co za tym idzie do spadku produktywności. Dlatego pierwszym zadaniem stojącym przed ludzkością jest zapobieganie spadkowi produktywności agroekosystemów, a po jego rozwiązaniu można rozwiązać drugie najważniejsze zadanie - zwiększenie produktywności.

    W latach 90 XX wiek roczna pierwotna produktywność gruntów uprawnych na planecie wyniosła 8,7 miliarda ton, a rezerwa energii wyniosła 14,7 × 1017 kJ.

    Czego potrzebuje rolnictwo?

    Celem współczesnego rolnictwa jest uzyskiwanie wysokich i zrównoważonych plonów uprawianych roślin, tak aby ilość plonów pozostających i akumulujących się w krajobrazie była jak najmniejsza od tej, którą wykorzystuje człowiek. Strategia natury jest skierowana, jak widać z wyniku procesu sukcesji, w stronę przeciwnej efektywności.

    Człowiek stara się uzyskać jak najwięcej produktów z krajobrazu, rozwijając i utrzymując ekosystemy we wczesnych stadiach sukcesji, zwykle monokultury. Chociaż produktywność biomasy w monokulturach jest wysoka, sam agroekosystem jest bardzo wrażliwy. Niedojrzałe społeczności włączone wczesne stadia sukcesja ekologiczna ma tylko kilka gatunków i jest całkiem spora proste obwodyżywność składająca się głównie z producentów i raczej małych rozkładających się. Rośliny w tych zbiorowiskach to zazwyczaj nisko rosnące rośliny jednoroczne. Nabierają pewności zasoby materialne z innych ekosystemów, ponieważ same są zbyt proste, aby zatrzymać i przetworzyć wiele otrzymywanych składników odżywczych.

    Ludzie potrzebują nie tylko żywności i odzieży, ale także atmosfery zrównoważonej pod względem proporcji CO2 i O2, czystej wody i żyznej gleby. Do niedawna ludzkość uważała za oczywiste, że natura zapewnia jej wymianę gazową, oczyszczanie wody, obieg składników odżywczych i inne funkcje ochronne samowystarczalnych ekosystemów. Tak było do czasu, gdy liczba ludności na świecie i ingerencja człowieka w środowisko wzrosły do ​​tego stopnia, że ​​zaczęło to zakłócać równowagę regionalną i globalną.

    Główne czynniki powodujące zaburzenia równowagi ekologicznej w krajobrazach rolniczych można podzielić na 2 grupy:

    1. Klęski żywiołowe oraz anomalie pogodowe i klimatyczne: huragany, powodzie, susze, pożary, zmiany w cykliczności sezonu wegetacyjnego.

    2. Irracjonalna działalność człowieka: zanieczyszczenie środowiska, nieracjonalne wykorzystanie zasobów naturalnych, wylesianie, zaoranie zboczy, nadmierny wypas, nawadnianie, nadmierne użycie chemikaliów itp.

    Wpływ człowieka na biosferę stwarza ogromne zagrożenie.

    Po pierwsze, istnieją znaczące zmianyśrodowisko. Amerykański ekolog B. Nebel uważa możliwe ocieplenie klimatu, „efekt cieplarniany”, za największą nadchodzącą katastrofę. Efekt cieplarniany rozumiany jest jako stopniowe ocieplanie się klimatu na naszej planecie w wyniku wzrostu stężenia w atmosferze zanieczyszczeń antropogenicznych (CO2 ~ 66%, metan ~ 18%, freony ~ 8%, tlenki azotu ~ 3 % i inne gazy ~ 5%), które przechodzą promienie słoneczne, zapobiegają długofalowemu promieniowaniu cieplnemu z powierzchni ziemi. Część tego pochłoniętego promieniowania cieplnego z atmosfery jest wypromieniowywana z powrotem na powierzchnię ziemi, tworząc efekt cieplarniany. Przewiduje się, że konsekwencją ocieplenia klimatu będzie topnienie wiecznego śniegu i lodu oraz podniesienie się poziomu morza o około 1,5 m, co spowoduje zalanie około 5 mln km2 najbardziej żyznych i gęsto zaludnionych terenów. Dlatego dalej Międzynarodowa Konferencja na temat zmian klimatycznych (Toronto, 1979) wyrażono opinię, „że ostateczne konsekwencje efektu cieplarnianego można porównać jedynie z globalną wojną nuklearną”.

    Problem wytrącania się kwasów nie jest zjawiskiem nowym. Po raz pierwszy zarejestrowano je w 1907 roku w Anglii. Do chwili obecnej zdarzały się przypadki opadów o pH 2,2-2,3 (kwasowość octu domowego). Dwutlenek siarki jest główną substancją zanieczyszczającą odpowiedzialną za powstawanie kwaśnych opadów (~ 70%), 20-30% kwaśnych opadów jest związanych z tlenkiem azotu i innymi gazami. Podczas spalania paliwa do atmosfery uwalniane są SO2 i tlenki azotu, które stopniowo reagują z parą wodną, ​​tworząc kwasy. Najbardziej zauważalny negatywny wpływ na gleby mają kwaśne opady atmosferyczne, powodujące ich zakwaszenie, co skutkuje wzmożonym wymywaniem składników pokarmowych oraz zmniejszeniem aktywności rozkładających, wiążących azot i innych organizmów występujących w środowisku glebowym. Kwaśne opady zwiększają także mobilność metali ciężkich (kadmu, ołowiu, rtęci) i uwalniają aluminium, które w wolnej postaci jest toksyczne. Wszystkie te substancje (aluminium, metale ciężkie, azotany itp.) przedostają się do wód gruntowych, powodując pogorszenie jakości wody pitnej.

    Oddziałując na roślinność, kwaśne opady sprzyjają wypłukiwaniu składników odżywczych (Ca, Mg, K), cukrów, białek i aminokwasów z roślin. Uszkadzają tkanki mechaniczne, zwiększając prawdopodobieństwo przedostania się przez nie patogennych bakterii i grzybów, przyczyniając się do wybuchów liczebności owadów – w efekcie spada wydajność fotosyntezy.

    Zniszczenie warstwy ozonowej atmosfery stwarza ogromne zagrożenie. Ekran ozonowy znajduje się na wysokości 9-32 km. Stężenie ozonu w nim wynosi 0,01-0,06 mg2/m3. Jeżeli ozon zawarty w granicach ekranu zostanie wyizolowany w czystej postaci, jego warstwa będzie wynosić 3-5 mm. Ozon w górnych warstwach atmosfery powstaje w wyniku rozpadu cząsteczki tlenu pod wpływem promieni UV na dwa atomy tlenu. Późniejsze dodanie atomu tlenu do cząsteczki tlenu powoduje powstanie ozonu. Jednocześnie zachodzi odwrotny proces rozpadu ozonu i powstawania O2. Warunkiem zajścia reakcji jest obecność promieni UV i ich konwersja na promienie IR. Ekran ozonowy pochłania do 98% promieni UV. W ostatnich latach można zaobserwować tendencję do zmniejszania się poziomu ozonu. Najpoważniejszym wrogiem ozonu są różne zanieczyszczenia, przede wszystkim freony (chlorofluorowęglowodory). Pod wpływem promieniowania słonecznego freon ulega zniszczeniu, uwalniając chlor, który jest katalizatorem rozkładu ozonu, a równowaga przesuwa się w kierunku powstania O2, w wyniku czego warstwa ozonowa ulega zniszczeniu. Istnieją dowody na to, że spadek ozonu o 1% prowadzi do wzrostu zachorowalności na raka skóry o 5-7%. Dla europejskiej części Rosji będzie to około 6-6,5 tys. osób rocznie.

    Po drugie, gdy zagospodarowuje się nowe tereny pod rolnictwo, często wycina się lasy, co prowadzi do nieodwracalnej utraty wielu żyjących w nich zwierząt i roślin. Powierzchnia leśna skutecznie chroni glebę przed erozją i zatrzymuje wilgoć gleby, gdyż umożliwia wchłanianie wody do luźnej warstwy ornej gleby pokrytej ściółką. Badania wykazały, że spływ powierzchniowy z zalesionego zbocza jest o 50% mniejszy niż z podobnego zbocza porośniętego trawą. Lasy skutecznie absorbują składniki odżywcze uwalniane podczas rozkładu szczątków, czyli poddają je recyklingowi. A z gołych zboczy przepływy wody usuwają glebę, co powoduje powodzie i zamulanie ekosystemów rolniczych i wodnych na nizinach. Kiedy następuje wylesianie, wymywanie azotu z gleby wzrasta 45-krotnie.

    Zmiany w ekosystemach możliwe są także przy intensywnym użytkowaniu naturalnych łąk i pastwisk do wypasu. Tereny te są często nadmiernie wypasane. Oznacza to, że trawa jest zjadana szybciej, niż jest w stanie się odnowić: gleba zostaje odsłonięta, a procesy erozji nasilają się. Tereny takie szczególnie cierpią z powodu erozji wietrznej i następującego po niej pustynnienia.

    Nawadnianie przyczynia się do znacznego wzrostu produkcji rolnej w regionach o niewystarczających opadach deszczu. Nawadnianie może doprowadzić do zasolenia gleby do poziomu nie do zniesienia dla roślin, gdyż nawet najlepsza woda do nawadniania zawiera sole przenoszone do niej z gleby. Sól jest również wypłukiwana z cząstek mineralnych samej nawadnianej gleby. W miarę utraty wody w wyniku parowania i transpiracji sole pozostałe w roztworze glebowym mogą gromadzić się w ilościach utrudniających rozwój roślin. Zasolenie jest uważane za formę pustynnienia. Wiadomo, że 3,30% wszystkich nawadnianych gruntów na planecie jest już zasolone.

    Nie tylko człowiek wpływa na agroekosystemy; zagrożenie stanowi także ciągła inwazja na grunty rolne niepożądanych gatunków: chwastów, owadów, gryzoni i patogenów. Szkodniki te mogą zniszczyć całe uprawy monokulturowe, jeśli nie są chronione lub jeśli szkodniki i patogeny nie są odpowiednio kontrolowane. Gdy u szybko rozmnażających się gatunków rozwinie się genetyczna odporność na pestycydy, należy stosować coraz silniejsze trucizny. Każdy pestycyd przyspiesza naturalną selekcję szkodników do tego stopnia, że ​​środki chemiczne stają się całkowicie nieskuteczne. A środowisko jest coraz bardziej zanieczyszczone.

    Nadmierne stosowanie nawozów mineralnych znacznie przekracza dopływ energii do ekosystemu, natomiast aktywna materia organiczna (próchnica) jest systematycznie wyłączana z cyklu funkcjonowania ekosystemu i ulega zniszczeniu, gdyż wchłanianie składników mineralnych przez rośliny następuje znacznie szybciej. W rezultacie zostaje naruszone cykl naturalny cyrkulacja azotu, fosforu i mikroorganizmów zawartych w glebie.

    I wreszcie fauna polowo-leśno-łąkowa rozwija się lepiej w agroekosystemach o określonej wielkości, ponieważ owady zapylające żyjące na łąkach i międzypolach nie docierają do środka dużego pola. Ptaki owadożerne, powstrzymując masowe rozmnażanie szkodników, wylatują na zdobycz w odległości 300-400 m od gniazda. Na polach kontrolują zwykle tylko 100-200 m od brzegu. Awifauna żyje bardziej na obrzeżach pól niż w ich centralnej części, dlatego warto wyznaczyć pola, ograniczając je do pasów leśnych.

    Obecnie, kiedy problemy globalne nabrały niezwykle pilnej wagi, badacze zmuszeni są w coraz większym stopniu zwracać się do dziedzictwa V.I. Wiernadskiego, który nie tylko przewidział zaostrzenie tych problemów, ale także nakreślił szereg realnych sposobów ich rozwiązania. Badając podstawowe procesy ruchu materii i energii w przyrodzie, naukowiec jako pierwszy zwrócił uwagę na rosnący wpływ działalności człowieka na planetarne cykle biochemiczne, zamieniając człowieka w siłę geologiczną, która może doprowadzić do globalnego kryzysu środowiskowego.

    Produkcja została zbudowana przez człowieka jako system otwarty. Otwarte przy wejściu – zaangażowanie zasobów naturalnych i ich przekształcenie w dobra gospodarcze; i otwarte przy wyjściu – osoba wyrzuca odpady na wysypisko. Taka produkcja wchodzi w konflikt z ogólna zasada na której zbudowane jest życie, jest zasadą zamkniętego cyklu. Aby uniknąć kryzysu ekologicznego, należy tworzyć agroekosystemy na wzór naturalnych, które charakteryzują się zamkniętym obiegiem substancji. Przykładem jest tradycyjne rolnictwo w Chinach i Japonii. Wykorzystano tam wszelkie odpady organiczne, w tym odchody, a gleba zachowała żyzność przez tysiące lat.

    Podstawowe zasady organizacji bezodpadowej produkcji rolnej zostały nakreślone przez D.N. Pryanisznikow. Głównym warunkiem funkcjonowania gospodarki jest obowiązkowe łączenie produkcji roślinnej i zwierzęcej. W zależności od konkretnych warunków proporcje tych gałęzi przemysłu mogą być różne, jednak we wszystkich przypadkach hodowla zwierząt poprzez recykling odpadów pożniwnych zapewnia zamknięty obieg składników mineralnych dzięki nawozom organicznym. Według Urazaeva (1996) w celu utrzymania żyzności gleby w Centralnej Strefie Czarnobyla na każdy hektar należy stosować odchody dwóch krów.

    Drugim ważnym elementem jest rozbudowany system płodozmianu imitujący sukcesywne zmiany zbiorowisk naturalnych. Gatunki kolejno sadzone na tym samym polu muszą mieć znacząco odmienne wymagania w zakresie składników mineralnych oraz przyczyniać się do utrzymania i poprawy właściwości wodno-fizycznych gleby oraz poziomu odżywienia azotem. Muszą mieć zasadniczo różne szkodniki i patogeny oraz inaczej oddziaływać z chwastami.

    Ale nie wolno nam również zapominać, że agrocenozy są niestabilne w czasie, a utrzymanie ich stabilności w oparciu o monokultury kosztuje ludzi coraz więcej. Wspierając monokultury, sprzeciwiamy się ewolucyjnym tradycjom żywej natury. Przejście na polikulturę, wykorzystanie wszelkich pozostałości organicznych z pola wpisywałoby się w trend rozwoju procesów naturalnej biosfery i zapewniłoby dodatkowo wysoka wydajność, maksymalna gęstość pokrycia lądowego planety. Zatem polikultura kukurydzy, owsa i słonecznika (w doświadczeniach Instytutu Rolniczego w Penza) daje 414,8 c/ha masy paszowej przy czystym plonie z siewu wynoszącym 326,7 c/ha. W różnych częściach kraju od dawna znana jest mieszanka pszenicy i żyta („surzha”), która zawsze, bez względu na wszystko, warunki pogodowe, daje gwarancję plonów, w których dominuje pszenica lub żyto, w zależności od specyficznych warunków danego sezonu wegetacyjnego. W warunkach obwodu moskiewskiego mieszanka: wyka + groszek + słonecznik nie tylko dała większy plon paszy, ale także 3-4-krotnie zmniejszył się stopień zanieczyszczenia gleby, co spowodowało niepotrzebne użycie herbicydy. Mieszanki różnych odmian tego samego gatunku roślin stają się coraz bardziej powszechne. I tak w doświadczeniach P.V. Yurina (Jabłokow, 1992) na powierzchni 4 tys. ha plon pszenicy odmian mieszanych wynosił 43,3 c/ha, a przy monokulturze 33,7 c/ha.

    Rozwiązując problemy zazieleniania kompleksu rolno-przemysłowego, należy nauczyć się tworzyć krajobraz rolniczy z optymalnym połączeniem ekosystemów sztucznych i naturalnych, co znacznie zmniejszy wpływ kompleksu rolno-przemysłowego na środowisko. Należy dążyć do jak najlepszego dostosowania produkcji rolnej do istniejących warunków naturalnych przy minimalnych zmianach.

    W każdym krajobrazie udział gruntów intensywnie użytkowanych (urbanizacja, grunty orne) i ekstensywnie użytkowanych (plantacje leśne, łąki, rezerwaty przyrody) nie powinien przekraczać ustalonych limitów. Zatem powierzchnia intensywnie użytkowanych gruntów w tajdze północnej nie powinna przekraczać 10-20% terytorium zagospodarowanego, w tajdze południowej 50-55%, w leśno-stepowym 60-65% (Reimers, 1990).

    Największą stabilność w ekosystemach lądowych charakteryzują zbiorowiska leśne, bagna, naturalne łąki i pastwiska. W tym rankingu agroekosystemy (pole, ogród) zajmują jedno z ostatnich miejsc. Dlatego w celu zwiększenia produktywności biologicznej agroekosystemów i ich trwałości ekologicznej wskazane jest posiadanie optymalnej (procentowej) zawartości roślinności leśnej, naturalnych łąk, pastwisk, rzek, jezior, bagien, „nieużytków” itp., czyli , mieszanina społeczności o różnym wieku ekologicznym. Ponadto w optymalizacji środowiskowej struktury krajobrazów rolniczych duża rola odgrywają naukowo potwierdzone wskaźniki powierzchni użytków rolnych, łąk, lasów i liczby zwierząt gospodarskich. Stabilność agroekosystemów wspierają także ochronne plantacje leśne. Mają one ogromny wpływ na regulację przepływu, reżim hydrologiczny obszaru, poprawę mikroklimatu i zwiększenie plonów roślin rolniczych. Zajmując zaledwie 14% gruntów ornych wzdłuż granic pól, pasy leśne (na stepie) pomagają zwiększyć plony rolne o 15-20%. Na stabilność agroekosystemów wskazuje także korzystny wpływ siewu traw wieloletnich. Łąki i lasy stabilizują obieg składników odżywczych (N, P, K), zapobiegają rozwojowi erozji gleby, pochłaniają i neutralizują nawozy i pestycydy zmywane z pól, zapobiegając przedostawaniu się ich do zbiorników wodnych.

    Rolnictwo potrzebuje przyjaznych dla środowiska systemów rolnictwa, które zapewniają wysokie i zrównoważone plony roślin rolnych o dobrej jakości produktów; ciągły wzrost żyzności gleby; ukierunkowana regulacja aktywności biochemicznej mikroorganizmów glebowych, redukcja zanieczyszczenia środowiska środkami agrochemicznymi; maksymalne wykorzystanie technologii oszczędzania energii chroniących glebę.

    Instytut Rolniczy Kuban opracował i wdrożył w praktyce metody uprawy ryżu przy znacznym zmniejszeniu zużycia wody i bez herbicydów. Na przestrzeni lat w kilku obszarach Region Krasnodarski Z powodzeniem pracują w tej technologii, uzyskując średnie plony na poziomie 75-76 c/ha. Specjaliści języka angielskiego w regionie Krasnodarskim w latach 1986-1988. stosował technologię bezorkowej uprawy gleby przy użyciu herbicydów, insektycydów, grzybobójców i regulatorów wzrostu. Zbiory pszenicy w 1987 r. wyniosły 48 c/ha, a w tym samym miejscu przy tradycyjnej uprawie pola pługiem, ale bez pestycydów - 53,9 c/ha i przy niższych kosztach. Opracowano i zastosowano technologie wolne od herbicydów przy uprawie kukurydzy na Terytorium Krasnodarskim. Jednocześnie plony zbóż i zielonej masy nie są mniejsze, a koszty bezpośrednie zmniejszają się o 25-30%. A Nowogródski Instytut Rolniczy z powodzeniem opracowuje technologie bez użycia nawozów mineralnych i pestycydów.

    Bezodpadowe technologie pozwalają nam rozwiązywać nie tylko problemy ekologiczne, ale także problem ograniczenia znaczących strat składników użytecznych surowców zawartych w odpadach. Na przykład biomasę dowolnej rośliny można w całości wykorzystać w procesie biotechnologicznym. Przy wysokich plonach (>500 centów/ha) słodkie sorgo zawiera 22-30% cukrów. Podczas przetwarzania uzyskuje się syropy cukrowe, skrobię, etanol, a odpady nienadające się do ponownego przetworzenia wykorzystuje się do produkcji biogazu i jako dodatek do pasz objętościowych (Chernova i in., 1989).

    Kompleks żywienia zwierząt Michurinsky (obwód Tambowa) opracował metodę wykorzystania gnojowicy do nawadniania nawadnianych pastwisk.

    Wiele krajów posiada instalacje do przetwarzania i usuwania odpadów płynnych z gospodarstw hodowlanych. W procesie przetwarzania wydziela się frakcja stała – osad (wykorzystywany jako nawóz organiczny), frakcja płynna – ścieki zdezynfekowane (nawozy, woda przemysłowa), frakcja gazowa – biogaz (zawiera 60-70% metanu), wykorzystywana jako paliwo.

    Problem usuwania obornika jest złożony, dlatego poszukuje się zasadniczo nowych podejść do jego rozwiązania. Prowadzone są intensywne prace mające na celu stworzenie gospodarstw rolnych, które funkcjonowałyby na wzór naturalnych ekosystemów, tj. produkcja bezodpadowa. Kompleks hodowlany „Przetwornik Białkowy” przeznaczony jest do tuczu bydła. To sztuczny ekosystem z prawie zamkniętym cyklem substancji. Autotrofy są reprezentowane przez glony i warzywa hydroponiczne, heterotrofy - bydło, owce (lub świnie), ptaki, ryby (lub homary). Jedna część obornika służy tu jako nawóz dla roślin, druga służy do karmienia zwierząt, a trzecia ulega abiotycznemu rozkładowi na tlen i wodór. Pomieszczenia dla zwierząt wzbogacane są w tlen, a wodór wykorzystuje się w generatorach konwertorowych jako materiał energetyczny. Produktami wyjściowymi konwertera są wyłącznie czysta woda i wysokiej jakości mięso.

    Można zatem powiedzieć, że istotą zazieleniania rolnictwa jest zapewnienie maksymalnej izolacji wykorzystania składników pokarmowych minerałów i cyrkulacji wilgoci, samonaprawy właściwości gleby, minimalnych strat produktów rolnych, tj. zero waste, aby agroekosystem stał się zrównoważony, konieczne jest ograniczenie do minimum wpływu człowieka na niego, aby „działał” jak naturalny ekosystem. Gospodarstwo takie w najmniejszym stopniu zaburzy naturalną równowagę całego krajobrazu rolniczego i zapewni niezbędne produkty.