БИОЦЕНОЗ И АГРОЦЕНОЗ

1 вопрос Возникновение всего разнообразия жизни на земле и образование почвы напрямую связано с растением
Созданная растениями, почва стала средой, обеспечивающей растения факто рами жизни. Нет растений, нет жизни !
Нет растений нет почвы!
Нет почвы, нет растений !
Задача экологии, как науки - изучение взаимоотношений в системе- “почва-растение”, установление факторов влия ния растений и почвы друг на друга и изменение свойств почвы и растений.

Возможность человека регулировать взаимоотношения между растениями и почвой позволяет сохранять и улучшать условия роста и развития растений, а значит повышать их продуктивность
Природа и человек создали уникальные биологические системы биоценозы и агроценозы в которых создаются и ре-гулируются условия для роста, развития растений.

2 вопрос
Природа создала уникальные биологичес кие системы- биоценозы (био- жизнь, ценоз-сообщество)
Биоценоз – саморегулирующая эколо-гически устойчивая, сбалансированная, биологическая система живых организ -мов, сформировавшаяся в результате естественного отбора за длитель- ного периода времени.
- устойчив к внешним воздействиям;
- экологически уровновешен;
- обеспечивает самовосстановление и само- развитие;

Жизнь растений в естественных услови- ях регулируется самой природой без вме- шательства человека ( некосимая степь НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева с 1893 г.). В этих условиях растения живут на од -ном месте сотнями лет не снижая своей продуктивности.
Основные компоненты биоценоза:
- растения отобранные природой;
- животные;
- вредители и болезни; (растений и животных);
Ведущее звено в биоценозе - фитоценоз (сообщество растений).

Земледелец, на основе длительного практи- ческого опыта вынужден был разрушить биоценозы и создать агроценозы, как более продуктивные растительные сообщества. ( Цель ?)
Агроценоз (агробиоценоз)- (агро -поле, ценоз-сообщество) сложная биологическая система живых организмов, созданная и регулируе -мая человеком на землях сельскохозяйствен- ного использования в целях удовлетворения своих потребностей в продуктах питания и сырье.

Основные компоненты агроценоза:
- возделываемые растения;
- животные;
- вредители;
- болезни;
- более продуктивен чем фитоценоз;
- неустойчив к внешним воздействиям;
- основная масса органического вещества
изымается из системы человеком
Ведущим звеном в агроценозе является агрофитоценоз - сообщество возделывае -мых земледельцем растений.

Обеспечение равновесия в агрофито-ценозе, поддержание жизни и его ра-звитие регулируются земледельцем:
- ежегодной сменой культур (севооборот); - обработкой почвы; - внесением удобрений; - средствами защиты растений; - нормой высева семян;
- сроком посева ( посадки) растений и др.

В искусственно созданных посевах (агроценозах), растения возделываемые без чередования, уже на второй год сни-жают свою продуктивность, а через 3-7лет практически перестают создавать экономически целесообразный урожай.
В чем причина?
Как объяснить этот факт?
Ответ на эти вопросы можно получить при сравнительном анализе жизни растений в фитоценозах и агроценозах.
Окончание 12. 12 .15г.

Жизнь растений в фитоценозах (естественных природных сообществах)
В естественных условиях природы, без вмеша тельства человека, постепенно формируется сообщество растений, состоящее из многих видов.
На участках некосимой степи Курского природного заповедника зафиксировано следу ющее количество видов растений :
. Стрелецком - 272;
Казацком - 264;
Ямском - 299;

Все виды растений, составляющих фитоценоз, различаются по биологическим особенностям. В их составе: многолетние и однолетние
- злаковые;
- бобовые ;
Растения имеют различные сроки вегетации, используют разные по количеству и составу питательные вещества, воду, свет, тепло и др.
Одни растения начинают вегетацию ранней весной, другие позже, третьи во второй полови-не вегетационного периода и т.д.

В фитоценозах одни растения занимают нижний ярус, другие - средний, третьи – са-мый высокий, что обеспечивает эффектив -ное использование солнечного света и созда -ние максимального количества органическо- го вещества.
Растения, закончив вегетацию, в разные сро- ки отмирают и начинается их разложение микроорганизмами.
Другие растения продолжают вегетацию и оказывают влияние на темп разложения их предшественников.

При выпадении одного вида растений, его место занимает другой, более устойчивый и
сообщество как система, его продуктивность остаётся устойчивым.
Выделяемые растениями корневые метоболи- ты, усваиваются другими растениями и ми- кроорганизмами, оказывая стимулирующее или ингибирующее действие на их рост и ра-звитие.
Таким образом, в естественных сообществах имеет место чередование растений в течение вегетационного периода (весна, лето, осень).

В естественных фитоценозах биологические процессы воспроизводства органического веще ства уравновешены, т.е. ежегодно его создается в целом чуть больше, чем разлагается в этом году, что в итоге и обеспечивает постепенный прирост потенциального плодородия почвы:
-увеличиваются запасы гумуса; - растёт валовое содержание зольных элементов;
- возрастает экологическая устойчивость среды.

В ходе исторического развития зем-леделец, для решения задачи обеспе-чения себя продуктами питания и промышленности сырьём вынужден был изменить ход природных проце-ссов в биоценозах и перейти к посе-вам культур (агроценозам) по причи-не того, что естественные растите-льные сообщества менее продуктив- ны.

Жизнь растений в посевах (агрофитоценозах).
Агрофитоценоз - многоуровневая, регу-лируемая земледельцем во времени и про странстве биологическая система, все зве- нья которой связаны между собой биоце-нотическими взаимоотношениями, в осно-ве которых лежит воздействие организмов друг на друга (по М.В. Маркову).
- сельскохозяйственные культуры; - сорные растения ;

Сложность агрофитоценоза, как систе-мы, состоит в том, что в единой среде - почве человеком регулируются взаимо-отношения между живыми организма- ми:
- возделываемыми культурами;
- растениями и микроорганизмами;
- растениями их вредителями и болезнями;
- культурными растениями и сорняками.

Взаимоотношения живых организмов в агрофитоценозе регулируются человеком.
Посевы полевых культур, как правило, состоят из растений одной культуры.
Ежегодно в агрофитоценозе создается бо-льшое количество однородного по качест-ву органического вещества и необходимо создать условия для его разложения к по-севу следующей культуры.

При возделывании в агроценозах раз-личных по биологии культур, каждая из них будет по разному воздействовать на свойства почвы и её плодородие.
Действие каждой культуры на свойст-ва почвы осуществляется на всей площа ди севооборота во времени.
Агрофитоценоз создан земледельцем на основе приобретённых им знаний о развитии природных явлений и процес-сов, обеспечивающих рост и развитие растений.

В агрофитоценозе , при разложении био-массы разных видов растений с различ-ным химическим составом действие их на свойства почвы осуществляется во време-ни, что ведёт к образованию гумуса более высокого качества и росту плодородия почвы. Агрофитоценоз в основе своей копирует воздействие на свойства почвы природ-ных процессов, происходящих в фитоцено-зе, но только ограниченным набором куль тур и во времени.

Земледелец, разрушив саморегулирующуюся природную систему- биоценоз создал - агроце ноз и приобрёл не только дополнительное ко- личество продуктов питания и сырья для пе- реработки, но и проблемы, а также задачи, ко торые решает на всех этапах развития земле -делия:
- сохранение и повышение плодородия почвы;
- защита почв от эрозии и дефляции;
- сохранение окружающей среды и др.
Основой агроценоза, его средообразующим ба- зовым звеном являеться научно-обоснован -ное чередование культур - севооборот.

Севооборот - величайшее изобретение самой природы, обеспечивающее макси- мальную возможность растениям син-тезировать , накапливать и сохранять энергию солнца на земле в форме слож-ного органического вещества ( гумуса ).
Севооборот является целостной, отно-сительно замкнутой системой,состоящей из разных компонентов:
- сельскохозяйственных культур;
- сорных растений и др;

Вопрос-3. Влияние чередования культур в севооборотах на воспроизводство биологических факторов плодородия почвы.
В современных условиях сельскохозяйствен- ного производства севооборот является основ-ным средством регулирования плодородия поч вы и её фитосанитарного состояния на основе:
1. Влияния возделываемых культур;
а) корней растений;
б) корневых выделений (эксудатов)
2. Растительных остатков ;
а) корневых
б) пожнивных

Различный химический состав биологически активных веществ выделяемых вегетирующи- ми растениями в почву и их растительных ос- татков предопределяют процессы их трансфор- маци и воспроизводства элементов плодородия почвы.
Темп разложения растительных остатков за-висит от соотношения в них С:N. ( углерод / азот )
Сельскохозяйственные культуры по этому показателю, разделяют на две группы:
- зерновые - колосовые;
- бобовые - многолетние и однолетние, свёкла;
.

Растительные остатки зерновых колосовых культур имеют низкое содержание азота и широкое соотношение С:N (более 20), медлен- но разлагаются и требуют дополнительного внесения азота.
2. Бобовые многолетние и однолетние культу- ры, свёкла и др. создают биомассу с высоким содержанием азота С:N ( менее 20). Она быст- ро разлагается и ускоряет трансформацию трудноразлагаемых остатков прошлых лет(до 6)
Чередованием этих групп культур можно ре-гулировать процесс создания элементов поч-венного плодородия.

Чередование культур различных по биологии и составляет основной принцип плодосмена.
Плодосмен - строгое чередование сельскохо - зяйственных культур, различных по биоло -гии, при котором обеспечивается их непре - рывное возделывание и рост продуктивности на всей площади севооборота.
Классический плодосмен ( норфольский):
1. Клевер Мн. травы - 25 %
2. Озимые Зерновые - 50 %
3. Корнеплоды Корнеплоды - 25 %
4. Ячмень + клевер.

В бессменных посевах или чередованиях однородных по биологии культур имеет место одностороннее влияние растений на почву,что обеспечивает:
-нарушение взаимосвязей растений и микро- организмов, рост численности токсических форм;
-увеличение количества сорняков вредите- лей, болезней;
- накопление в почве токсических веществ;
-формирование гумуса низкого качества с преобладанием в его составе фульвокислот и др.

Влияние чередования культур на питатель- ный режим почвы обеспечивается за счет :
1. Равномерного распределения растительных остатков по полям севооборота. Это создаёт условия для формирования гумуса высокого качества и поддержания сбалансированного обмена вещества и энергии в системе «почва-растение».
2. Рационального перераспределения влаги и питательных веществ между культурами севооборота за счет различия в биологии и технологии возделываемых растений.

3. Повышения биогенности и биологической активности почвы - роста численности и ка-чественного разнообразия микроорганизмов, нитрификационной способности, интенсивно-сти продуцирования углекислоты и других процессов улучшающих питание, рост и раз-витие растений.
4. Создания рационального соотношения элементов питания в почвенном растворе на всей территории севооборота и повышения эффективности действия каждого элемента питания.

II. На процессы регулирования водного режима почв и растений.
Правильное и рациональное использование влаги при чередовании культур обеспечивае-тся за счет её различного использования воз-делываемыми культурами по сезонам вегета-ционного периода и слоям почвенного гори-зонта.
Яровые зерновые культуры используют влагу первой половины вегетационного периода с глубины почвы до 1 метра.

Пропашные культуры используют осадки как первой, так и второй половины вегета -ционного периода с глубины более 1 метра.
Культуры севооборота используют влагу разных периодов.
1. Горох (9 месяцев)
2. Озимая пшеница ?
3. Сахарная свекла ?
4. Ячмень ?
Озимая пшеница использует влагу Сахарная свекла 15 месяцев. начиная с Ячмень-9 сентября до июля следующего года (10 месяцев). (с июля до октября-это), месяцев от уборки свеклы в октябре - до 15 июля.

Свёкла, подсолнечник, мн. травы испо-льзуют влагу с глубины до трёх мет-ров, а озимая пшеница и ячмень до 1 ме-тра, т.е. чередование позволяет накопить влагу для этих культур, как более влаго-любивых.
Севооборот обеспечивает создание усло-вий для роста и развития различных по биологии культур, оптимизируя их с природными ресурсами зон земледелия и приближая к оптимуму.

Обеспечение равновесия в агроценозе, поддер- жание жизни и развитие его регулируются земледельцем:
- ежегодной сменой культур (севооборот); - обработкой почвы; - внесением удобрений; - средствами защиты растений;
- выбором сорта или гибрида; - нормой высева семян;
- сроком посева растений и др.

Севооборот - величайшее изо -бретение самой природы, постоя- нно развиваемое и используемое земледельцем с целью обеспече- ния максимальной возможности для растений синтезировать, на-капливать и сохранять энергию солнца на земле в форме сложно го органического вещества ( гумуса).

Севооборот :
ум,
честь,
совесть,
гордость
Настоящего Агронома!
Любите себя! Гордитесь собой!
Будьте здоровы и любимы!

Севооборот :
ум,
честь,
совесть,
и гордость
Настоящего Эколога!
Любите себя! Гордитесь собой!
Здоровья Вам и успехов в
Новом году!

Возможность человека регулировать взаимо отношения между растениями и почвой позво ляет сохранять и улучшать условия роста и развития растений, а значит повышать проду ктивность растений.
Академик Д.Н. Прянишников в своей работе: “Севооборот и его значение в поднятии уро-жайности ”(1947 г.) все причины, связанные с необходимостью чередования культур объе-динил в 4 группы :
1. Химического порядка
2. Физического порядка.
3. Биологического порядка.
4. Экономического порядка.

1. Причины химического порядка обусловлены влиянием растений на питательный режим почвы.
Различные по биологии сельскохозяйствен- ные культуры влияют на питательный ре-жим почвы посредством:
- прижизненных выделений растений;
- растительных остатков;
- корневой системы растений;
- выноса питательных веществ с урожа- ем возделываемых культур;
- выделения стимуляторов и ингибиторов;
- симбиотической взаимосвязи между рас- тениями и микроорганизмами.

Сельскохозяйственные культуры, после их уборки, оставляют в почве и на её поверхно-сти разное количество растительных остатков (корневых и пожнивных), различающихся по химическом составу ( т /га)
пожнивных корневых Многолетние травы 1.5 – 2.0 4 – 6 ( д о н н и к , люцерна, клевер, эспарцет)
Кукуруза на зерно
и силос 1.3 – 1.6 3 – 4
Зерновые колосовые 1.0 - 1.4 2 - 3
Горох на зерно 0.7 - 0.8 1 - 2
Подсолнечник 2.0 - 3.0 3 - 4
Свёкла(сахарная,
кормовая) 0.3 – 0.5 1 - 2

При разложении растительных остатков микроорганизмами высвобождаются ми- неральные формы питательных веществ в зависимости от количества растительных остатков.
Азота ( N ) от 21,5 до 51,5 %
Фосфора ( Р ) от 18,5 до 51,7 %
Калия ( К ) от 10.7 до 48,1 %
Кальция ( Са ) от 27,6 до 54,0 %.
Если растительные остатки предшественника не успеет разложиться до посева следующей культуры, то наблюдается снижение её про- дуктивности по причине иммобилизации (закрепления ) азота микроорганизмами, веду-щими их разложение.

Образующиеся при разложении раститель -ных остатков соединения ( N, Р, К, Са и др.) используются следующими по схеме севоо- борота культурами.
Различия в биологии и технологии возделы- ваемых культур обеспечивают равномер -ное распределение растительных остатков разного химического состава по всем полям севооборота во времени.
Растительные остатки каждой культуры обеспечивают регулирование биогенных процессов в почве на всей площади севообо- рота, темпы минерализации и гумифика - ции.

Различные по биологии культуры выносят из почвы питательные вещества в разном соотношении.
Чередование культур в севообороте, исклю - чает односторонний вынос из почвы пита -тельных веществ, сохраняя оптимальное их соотношение в почвенном растворе по всему профилю на всех полях.
Бобовые культуры способны фиксировать атмосферный азот и обогащать им почву. Чередование этой группы с другими культу- рами севооборота улучшает азотное питание растений.

Бобовые культуры фиксируют азот из воздуха в симбиозе с клубеньковыми бактериями и обогащают им почву в разном количестве ( кг. на 1 га):
люцерна - 200 - 250
клевер - 150 - 170
эспарцет - 110 - 130
вика - 50 - 70
люпин - 40 - 60
Люцерна, гречиха, горчица, эспарцет способ- ны использовать для обеспечения своей жиз-недеятельности труднорастворимые соеди-нения фосфора.

.
Другие культуры могут использовать только подвижные формы фосфорных соединений.
При чередовании этих двух групп куль-тур рациональнее используются запасы соединений фосфора из почвы.
Чередование в севообороте различных по биологии и потребности в элементах питания культур обеспечивает баланс питательных веществ и гумуса в почве.

Культуры обеспечивающие создание элемен -тов почвенной структуры:
- многолетние травы;
- озимые зерновые;
- яровые зерновые;
Пропашные культуры, в большинстве своём, из-за широких междурядий и интенсивных обработок почвы до посева и в период вегета-ции, способствуют разрушению структуры почвы:
-сахарная и кормовая свёкла;
-подсолнечник;
- кукуруза и др;

2. Причины физического порядка обусловлены влиянием сельскохозяйствен- ных культур на агрофизические показатели плодородия почвы :
структуру;
плотность сложения;
строение пахотного слоя;
Возделываемые культуры имеют разную по массе, строению и глубине проникновения в почву корневую систему.
Корневая система растений проникая в по - чву на разную глубину, разделяет её и обеспе- чивает образование структурных элементов.
Образование структурных агрегатов почвы находится в прямой зависимости от массы корневой системы растений и в обратной зависимости от интенсивности обработки почвы.
Под зерновые культуры обработку почвы ведут на меньшую глубину и число обработок меньше. Под пропашные культуры почву обрабатывают на большую глубину и число обработок больше. Следовательно, пропашные культуры способствуют разрушению, а зерновые сохранению и созданию структурных элементов почвы.
При чередовании зерновых культур с пропашными и многолетними травами в севообороте агрофизические показатели плодородия выравниваются, т.к. все культуры схемы севооборота, проходят по каждому полю.
От структуры почвы в прямой зависимости находятся и другие агрофизические свойства ее (устойчивость к эрозии и дифляции, плотность, пористость, водопроницаемость и т.д.)
От физических свойств почвы напрямую зависят водно-воздушный и тепловой режимы. Зерновые колосовые культуры сеют сплошным способом, они в короткие сроки закрывают поверхность почвы и предотвращают потерю влаги из нее через испарение. Они хорошо используют влагу основного запаса (холодного периода) и осадки, выпадающие в первой половине лета.
Пропашные культуры высевают с широкими междурядьями, они медленно растут в начальный период и много влаги теряется из почвы, но они хорошо используют осадки второй половины лета.
Чередование этих групп культур позволяет рационально использовать осенью запасы влаги и летние осадки и обеспечить более устойчивое получение урожаев возделываемых культур. Растения, имеющие мощную корневую систему и высокие транспирационные показатели сильно иссушают почву (многолетние травы, сахарная и кормовая свекла, подсолнечник и др.). Зерновые культуры наоборот используют влагу из почвы до 1 м, поэтому важно чередовать эти группы культур для более продуктивного использования влаги.

От состояния структуры почвы в прямой зависимости находятся следуюшие её свой - ства:
- устойчивость к эрозии и дефляции;
- плотность;
- пористость;
- водопроницаемость ;
-водно-воздушный и тепловой режимы;
Зерновые колосовые культуры высевают сплошным способом. Растения в короткие сроки закрывают поверхность почвы сохра няя влагу от испарения, продуктивно используют влагу основного запаса и осад -ки, вегетационного периода.

Культура сплошного посева
Поле чистого пара

Пропашные культуры высевают с широки- ми междурядьями. В начальный период они медленно растут и влага в основном теря- ется из почвы. Во второй половине лета они интенсивно развиваются, продуктивно используют влагу и выпадающие осадки.
Зерновые культуры используют влагу из почвы до 1м.
Пропашные ( сахарная и кормовая свёкла, подсолнечник и др.), многолетние травы сильно иссушают почву ( 1,5 - 5 м. и более).

Поле сахарной
свёклы
Поле озимой пшеницы

Образование структурных агрегатов почвы находится в прямой зависимости от массы корневой системы растений и в обратной от интенсивности обработки почвы.
Зерновые культуры требуют меньшее коли -чество и глубину обработок почвы.
озимая пшеница;
яровая пшеница;
ячмень;
просо;
гречиха;

Под пропашные культуры необходимы боль -шее число и глубина обработок почвы. - сахарная и кормовая свёкла;
- подсолнечник;
- кукуруза на зерно и силос;
- овощные культуры
Следовательно, пропашные культуры спосо- бствуют разрушению структуры почвы, а культуры сплошного посева сохранению и созданию элементов почвенной структуры.

Сильно развитую корневую систему имеют: люцерна, клевер, эспарцет, донник, подсолнечник, вика, сахарная и кормовая свекла.
Корни этих растений глубоко прони-кают в почву и поглощают питатель ные вещества из глубоких горизон-тов (1,5 - 5метров).
Просо, гречиха, яровые и озимые колосовые культуры используют питательные вещества и воду из неглубоких слоев почвы ( до 1м).

Чередование в севообороте культур сплошного посева и пропашных обеспечивает рациональное использование :
- воды из верхних и нижних горизонтов
почвы;
- основного запаса влаги почвы;
- осадков вегетационного периода;
- повышение устойчивости урожаев
возделываемых культур.

3. Причины биологического порядка обуслав-ливают необходимость чередования культур в севообороте основанную на их взаимосвязи с другими компонентами агроценоза (сорняки, вредители, болезни), их влиянием на биологи-ческие свойства почвы и её фитосанитарное состояние.
Различные по биологии сельскохозяйствен-ные культуры обладают разной способностью конкурировать с сорной растительностью за факторы жизни растений.
Высокая конкурентная способность:
- многолетние травы
- озимые культуры
- однолетние травы
(многокомпонетные)

Средняя конкурентная способность:
- ячмень; -подсолнечник;
- овес; - кукуруза;
- гречиха; - овёс;
Слабая конкурентная способность:
- яровая пшеница; - сахарная свекла;
- просо; - картофель;
Сорные растения в результате эволюции приспособились к циклу развития культур- ных растений.

Озимые ,зимующие и многолетние сорняки приспособились к циклу развития озимых хлебов и многолетних трав.
Яровые ранние и поздние сорняки по циклу развития ближе к яровым ранним и поздним яровым культурам.
Чередование различных по конкурентной способности культур способствует снижению вредоносности сорных растений.
Различия в технологии возделывания культур способствуют снижению численности сорных растений.

Глубокая вспашка под пропашные культуры и последующие междурядные обработки способствуют очищению почвы от сорняков.
При подготовке почвы под посев позд них яровых зерновых культур (просо и др.), ранние сорные растения уничтожа ются предпосевной подготовкой почвы.
В почве имеются специфические зачат ки болезней и вредителей сельскохозяй ствен ных культур.

Основные болезни зерновых колосовых: различные виды - головни;
- ржавчины;
- вирусные болезни;
Основные вредители:
- клоп-черепашка;
- озимая совка;
- шведская и гессенская мухи;
-различные виды тли и др.
Все эти болезни и вредители совсем не повре- ждают посевы сахарной свеклы, подсолнечника, и др. пропашных культур, а вредители и болез- ни, наносящие вред пропашным культурам не наносят вред зерновой группе.

Бессменное возделывание культур или чередование однородных по биологичес- ким особенностям, приводит к накоплению в почве токсических веществ, выделяемых растениями и микроорганизмами.
При чередовании культур в севообороте фитопатогенный потенциал почвы снижа- ется и не превышает экономического поро- га вредоносности в сравнении с бессмен- ным возделыванием культур, или неправи- льным чередованием.

4. Причины экономического порядка обуславливают необходимость чередова- ния культур в севооборотах основанную на:
1. Экономической целесообразности
возделывания культуры.
2.Рациональном использованием
ресурсов:
- финансовых
- энергетических
- технических
- трудовых

Экономическая целесообразность, прежде всего, должна учитывать биологический аспект чередования культур. Игнориро- вание этого приводит к росту патогенного потенциала (развитие болезней, вредителей, сорняков ), что может свести на нет экономи ческий эффект.
Причины чередования культур обуславли- вают необходимость разрабатывать и вво -дить в условиях хозяйства различные типы севооборотов: - полевые;
- кормовые;
- специальные;