Влияние характера землепользования на живые организмы

Влияние характера землепользования на живые организмы

Влияние характера землепользования на живые организмы

Введение

Характер землепользования отражается не только на организмах, обитающих в растительном покрове, но и на тех, что обитают на поверхности почвы и в ней самой. Уже продолжительность покоя озимых культур способствует лучшему развитию жизнедеятельности на поверхности почвы, чем это возможно в посевах большинства яровых культур. Из последних поля с пропашными культурами особенно бедны наземными животными и потому биологически менее буферны, так что естественные враги фитофагов уже недостаточно эффективны для того, чтобы вызвать сокращение численности вредителей. В самой почве, напротив, развитие эдафона тесно связано с имеющимися количествами органического вещества.

1. Экономические соображения

Использование культур связано не только с биологическими предпосылками. Столь же решающее значение имеют экономические соображения. Если, например, определенные полевые культуры лишь с трудом удается реализовать или их производство обходится слишком дорого, то выращивать их нерентабельно, хотя исходя из плодородия почвы или для подавления определенных возбудителей болезней или вредителей оно может быть весьма желательным. По размеру необходимых затрат труда и капитала различают экстенсивные и интенсивные культуры. От экстенсивного к интенсивному использованию ведет примерно следующий ряд: постоянные сенокосы и пастбища - полевые кормовые культуры - зерновые (кроме кукурузы) - однолетние экстенсивные листовые культуры (масличные крестоцветные, зернобобовые) - интенсивные листовые культуры (пропашные крестоцветные, картофель, свекла, кукуруза на зерно и т.д.) - специальные культуры (плодоводство, виноградарство, табак, хмель и др.). Как правило, более интенсивные культуры гораздо чувствительнее к поражению возбудителями болезней и вредителями и по этой причине требуют более высоких затрат на защиту растений. В этом можно одновременно видеть проявление все прогрессирующего удаления от естественных условий. Растущие потери урожая, обусловленные поражением болезнями и вредителями, приводят, согласно «закону убывающих прибавок урожая», к тому, что культура становится все менее рентабельной и в конце концов должна быть заменена более экстенсивной системой использования, требующей меньших затрат. Если увеличивающийся при этом ущерб ведет к дальнейшей экстенсификации землепользования, то предотвращение ущерба путем совершенствования защиты растений, наоборот, ведет к интенсификации производства.

2. Севообороты

Для выбора севооборота также важны экономические соображения (например, обеспеченность рабочей силой, возможность своевременной обработки почвы, распределение навоза, возможность реализации товарной продукции). Повторное выращивание одного вида растения на том же поле может привести к ослаблению посевов. Причины этого весьма различны и связаны с односторонним выносом питательных веществ, изменением микрофлоры почвы, неблагоприятным действием выделений или продуктов разложения корней и растительных остатков и, наконец, с накоплением определенных возбудителей болезней и вредителей. Из всего этого вытекает необходимость чередования культур. Комплекс вопросов, связанных с изменениями жизнедеятельности организмов и происходящими в почве биохимическими процессами в результате введения севооборотов, весьма сложен и во многих отношениях еще не выяснен. Следует особо указать четыре более общих момента.

. Совместимость культур. Такие растения, как клевер, люцерна, горох, фасоль, а также горчица, лен, табак, плохо переносят повторное выращивание на том же поле, причем их плохой рост объясняется неблагоприятным действием каких-то веществ. С другой стороны, рожь и картофель можно было бы без всякого ущербы часто выращивать на одном и том же поле, если бы это не приводило к накоплению возбудителей болезней и вредителей.

. Баланс гумуса. Необходимо предусмотреть здоровое соотношение между культурами, способствующими обогащению почвы гумусом, и культурами, снижающими его содержание, т.е. между кормовыми и пропашными культурами. Для достижения уравновешенного гумусного баланса особенно важно учитывать весьма различную массу корней и других послеуборочных остатков у каждой из культур. По этой причине характер севооборота сильно влияет на образование гумуса. Полевые кормовые культуры с более продолжительным периодом прекращения обработки почвы, большим поступлением в почву органических веществ от растений, обилием дождевых червей, способствующих увеличению проницаемости подпочвы, повышают содержание устойчивого гумуса в почве. Выращиваемые в качестве промежуточных подсеваемые культуры, используемые весной или осенью, также способствуют повышению плодородия почвы, так как они без дополнительной обработки почвы поставляют в нее органическую массу своих послеуборочных остатков.

. Влияние на эдафон. Для поддержания интенсивной жизнедеятельности почвенных организмов желательно создание возможно более долговременного растительного покрова. Возможность для этого создает выращивание промежуточных культур. Однако нельзя оставлять без внимания и некоторые неблагоприятные побочные влияния. В частности, при выращивании промежуточных культур иногда возрастает опасность появления присущих севообороту болезней и вредителей (кила капусты, рак клевера, нематоды, личинки майских хрущей, проволочники).

Севообороты во всем их многообразии должны удовлетворять пищевые потребности почвенных организмов не только количественно, но и качеством корней и других послеуборочных остатков. Различие в требованиях к пище у разных сапробионтных групп было доказано в опытах, одновременно выявивших и последействие некоторых происходивших ранее процессов. На делянках с легкими почвами, засеянных злаковыми травами, одно- и многолетними бобовыми, и на незасеянных контрольных делянках было установлено, что число почвенных бактерий, грибов, клещей и ногохвосток коррелировало не только с происходившими изменениями температуры и влажности почвы, но, кроме того, зависело от особенностей посева культуры, который одновременно был регулятором микроклимата и источником питания. Под бобовыми культурами преобладали эубактерии, грибы и ногохвостки, под злаковыми травами - клещи и актиномицеты. После трех лет выращивания тех же кормовых растений все опытное поле было перекопано и часть его была засажена картофелем, а часть засеяна овсом с горчицей. Несмотря на это, в первый год пересева биологические особенности еще сохранились. В следующем году поле засевалось по той же схеме повторно, и все еще под совершенно разными полевыми культурами можно было доказать влияние, обусловленное прежними кормовыми культурами. Разница исчезла только на третий год. Соотношения можно было проследить и по урожаям, которые в течение двух лет после многолетних бобовых были очень хорошими как у картофеля, так и у овса с горчицей, после злаковых трав - хорошими, после однолетних бобовых - средними, а на контрольных, не засевавшихся делянках - плохими. В других опытах сравнивали влияние люцерны, клевера (Trifolium repens), ежи сборной и смеси этих трех культур. Здесь выявилась сходная тенденция по отношению к указанным группам эдафона.

При нормальном севообороте подобные различия стираются очень скоро. В одном опыте, где сравнивали численность клещей, ногохвосток и энхитреид, на следующих за свеклой посевах ярового ячменя, гороха и картофеля не было установлено практически никакой разницы к началу вегетационного периода. Однако в летние месяцы появилась уже заметная разница. Под горохом и картофелем численность животных этих трех групп была выше, чем под яровым ячменем. В качестве последующей культуры на всех трех полях выращивали пшеницу; уже начиная с апреля различия в эдафоне стали постепенно исчезать. Ко времени уборки пшеницы, в августе, вообще уже не было статистически достоверных различий. Все же и в этих опытах некоторое время сказывалось влияние предшественников на эдафон под следующей культурой благодаря наличию в почве растительных остатков. При многолетних севооборотах влияние предшественника уже нельзя с уверенностью приписать какой-либо определенной культуре. Так, например, сравнивали два варианта севооборотов (культуры, под которые вносили навоз, выделены):

В среднем для восьми культур (с разным размещением в севообороте и при равном количестве, но неодинаковом распределении удобрений) между этими двумя севооборотами не было достоверной разницы в численности ногохвосток, клещей или энхитреид, хотя севооборот с двойными звеньями (дважды колосовая - дважды листовая культура) противопоставляется севообороту с последовательным чередованием культур. Между прочим, такие же выводы были сделаны также в отношении микрофлоры и свободноживущих нематод. Только по отношению к определенным возбудителям болезней и вредителям севооборот со сдвоенными звеньями оправдывает себя, если расчет урожаев делать на целую ротацию севооборота. При севооборотах без кормовых трав численность бактерий, ногохвосток и клещей меньше, чем в севообороте с включением клевера или люцерны.

. Накопление возбудителей болезней и вредителей. При отсутствии севооборота или при неправильно составленном севообороте усиливается поражение некоторыми болезнями и вредителями. В первую очередь речь идет об организмах, повреждающих растение-хозяина на почве. В Центральной Европе патогенные грибы, переносимые на посевы зерновых культур с послеуборочных остатков - Ophiobolus graminis и Cercosporella herpotrichoides, могут служить примером «болезней севооборота». Оказалось, что для подавления этих грибов следует избегать в севообороте чередования пшеницы и ячменя и особенно высева пшеницы после пшеницы, тогда как овес и другие полевые культуры являются хорошими предшественниками. При следовании пшеницы после пшеницы в одном опыте степень поражения офиоболезом равнялась 3,8 балла при пятибалльной системе оценки. Если пшеницу на один год исключали из ротации, то степень поражения все еще равнялась 2,4 балла; после двухлетнего перерыва -1,4, а после трехлетнего - 0,1 балла. Кила капусты также относится к болезням севооборота. Она появляется, если рапс, сурепицу и крестоцветные овощные и кормовые растения слишком часто выращивают на одном и том же поле. Особенно восприимчивы к ней капуста и брюква, которые по этой причине должны размещаться в севообороте в наиболее безопасном для крестоцветных месте. Далее, в качестве причин больших потерь урожая при неудовлетворительных севооборотах можно назвать ризоктониоз и вирусное увядание гороха (например, вблизи консервных фабрик), гнили проростков крестоцветных, черную паршу картофеля (Rhizoctonia solani) и рак клевера.

Из вредителей в этой связи следует назвать прежде всего нематод. Численность картофельной нематоды (Heterodera rostochiensis) при прекращении выращивания картофеля уже в первый же год может уменьшиться на 40-50%, на второй год она сокращается еще на 20%, а на третий год составляет лишь 10% от первоначальной. То же относится и к другим фитопаразитическим нематодам, если они специализированы по хозяину. При этом следует учитывать, что овсяная нематода (Н. aven.de) хотя и менее охотно, но переходит на пшеницу и ячмень, а свекловичная нематода (Н. schachtii) не ограничивается только свеклой, а поражает также крестоцветные (например, брюкву и рапс).

Численность некоторых насекомых также возрастает с годами при частом возврате на поля культур или при выращивании многолетних полевых культур. В современном полеводстве можно выделить две группы животных-вредителей, отбор которых произошел под влиянием смены растительного покрова. Во-первых, это полифаги, вредящие самым различным культурам севооборота. Хорошие условия распространения для них необязательны. В большинстве случаев у них длительный период развития, и их личинки живут в почве. Вторая группа состоит из видов, кормовые растения которых относятся к одному семейству или роду. У них короткий цикл развития и повышенная способность к распространению. Вообще врожденный инстинкт миграции, видимо, намного чаще свойствен насекомым временных биотопов, чем обитателям постоянных биотопов. Важный вредитель зерновых в Северной Америке Cirphis unipuncta утратил свое значение только после введения интенсивных севооборотов, которые собственно потребовались для предотвращения эрозии почвы. При сравнении численности вредителей на кукурузных полях с различной длительностью их использования под эту культуру в штате Иллинойс (США) было обнаружено повсеместное обилие многоядных проволочников из родов Melanotus и Conoderus. Личинки пластинчатоусых жуков и комариков (Sciaridae) были обнаружены только на полях, где кукурузу выращивали первый год (после сои как предшественника), и затем на полях, где много лет росла кукуруза. Личинки мухи Hylemyia platura были только на 2-3-летних полях.

Правда, имеются также примеры, когда повторное выращивание той же культуры после первоначального увеличения численности вредителя постепенно приводит к ее уменьшению. Это было, например, доказано для свекловичной крошки (Atomaria linearis). При постоянном свеклосеянии все больше сказывается действие гриба Cephalosporlum, поражающего этого вредителя. Устанавливающиеся связи между грибом и вредителем нарушаются, следовательно, нормальным севооборотом. Возможно, что такие случаи не единичны. После длительного выращивания пшеницы на Ротамстедской станции (Англия) поражение офиоболезом в конце концов стало уменьшаться. Следовало бы в гораздо большем масштабе, чем до сих пор, ставить длительные опыты с монокультурами, чтобы выяснить, не снизится ли ущерб от некоторых видов после сильного поражения ими культур на второй и третий год до экономически допустимого в последующем.

Разнообразные связанные с севооборотом биологические явления могут отчасти переплетаться, но об этом известно пока слишком мало. Однако мы знаем, например, что правильные севообороты способствуют развитию определенных почвенных организмов, которые, в свою очередь, подавляют развитие менее конкурентоспособных паразитов, таких, как Ophiobolus. Это становится особенно заметным после запашки культур на зеленое удобрение. Следовательно, одновременно может происходить улучшение гумусного баланса, стимулирование развития эдафона и подавление определенных вредителей.

3. Пространственное размещение культур

Наряду с чередованием культур во времени необходимо обратить внимание и на пространственное их размещение. Гороховый слоник (Sitona lineatus) более многочислен на клевере и люцерне там, где их поля граничат с посевами предпочитаемых этим видом гороха и фасоли, потому что после уборки зернобобовых культур он переселяется на многолетние кормовые бобовые. С другой стороны, после скашивания клевера или люцерны соседние поля гороха или фасоли повреждаются этим жуком, начиная с краев. После скашивания луга или клевера многие полевки покидают свои участки и ищут новые местообитания и прежде всего поля с созревающей культурой, которые на какое-то время обеспечивают лучшее укрытие и питание. В свекловодстве заражение свеклы крупных размеров, но с низкой сахаристостью вирусной желтухой происходит через тлей с семенных участков свеклы, расположенных поблизости от полей. Шведская муха весной особенно сильно повреждает поля овса, граничащие с постоянными сенокосами и пастбищами. Обширные посевы горчицы представляют опасность для близлежащих посевов рапса из-за крестоцветных блошек (Phyllotreta), охотно переходящих перед зимовкой на несколько недель на рапс. В Финляндии посевы овса вблизи посевов тимофеевки иногда сильнее заселяются цикадками Calligypona pellucida. Опасность для соседних культур представляют далее подвижные личинки хлебной жужелицы (Zabrus), гороховый комарик (Contarinia) и свекольная муха (Pegomyia).

Можно привести примеры и для грибов. Ранний картофель не должен граничить с поздними сортами картофеля вследствие угрозы фитофтороза. Яровой ячмень легко и очень рано заражается мучнистой росой (Erysiphe graminis) и желтой ржавчиной (Рисcinia glumarum) от озимого ячменя, потому что оба гриба в виде мицелия зимуют на озимом ячмене, где они весной сразу же образуют споры. Если упор делается на выращивание яровых сортов ячменя, то целесообразно прекратить высев озимого ячменя. Парки, где растет можжевельник казачий (Juniperus sabina), не должны включать деревья груши, так как иначе для ржавчинного гриба (Gymnosporangium sabinae) будут созданы благоприятные условия существования, поскольку оба вида деревьев являются его облигатными сменными хозяевами.

Литература

1. Тишлер В. Сельскохозяйственная экология. М., «Колос», 1971.

. Основы общей и сельскохозяйственной экологии: Ю.А. Захваткин - Санкт-Петербург, Мир, 2003 г. - 360 с.

. Лекции по экологии: О.В. Богданкевич - Москва, ФИЗМАТЛИТ, 2002 г. - 208 с.

. Общая экология: М.В. Гальперин - Санкт-Петербург, Форум, Инфра-М, 2007 г. - 336 с.