WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 19 |

«Институт МГУ имени Государственный фундаментальных М.В. Ломоносова биологический музей проблем биологии РАН имени К.А. ...»

-- [ Страница 2 ] --

Наиболее изучен второй аспект этого определения. В научной, научно-практической литературе опубликованы многочисленные подходы к оценке устойчивости почв, экосистем, ландшафтов. Как сами методики расчетов, так и полученные результаты существенно различаются в зависимости от поставленных задач. Разумеется, опре деляющими в такого рода исследованиях являются ответы на вопро сы «что понимается под словом устойчивость?» и «по отношению к какому виду воздействия оценивается устойчивость?».

В своих работах мы рассматривали устойчивость почвы как ее свойство сохранять, а также восстанавливать естественное состояние и функционирование (с учетом непрерывно идущего эволюционно го процесса), несмотря на разнообразные (физические, химические, биологические) внешние воздействия, как ее способность к саморегу ляции. Была разработана квалиметрическая система оценки устойчи вости почвы как компонента ландшафта (Снакин и др., 1992;

1995б;

Кречетов, Алябина, 2001) и получены картографические оценки этого свойства почвы как в отношении совокупности всех внешних (антро погенных) воздействий (Снакин и др., 1995а;

Snakin et al, 1995), так и в отношении конкретного вида воздействия – химического загрязнения неорганическими веществами (Алябина, Кречетов, 2002, 2007).

Устойчивость системы (в частности, почвы), рассмотренная безот носительно конкретной антропогенной нагрузки определенной интен сивности, является внутренним (имманентным) свойством системы, а ее оценка представляет особый интерес, поскольку позволяет судить, по выражению И. Букс (1987), о потенциальных естественных возмож ностях экосистемы или ее компонентов. Именно такая оценка устойчи вости почв, как нам представляется, может служить характеристикой интегрального почвообразующего потенциала, определяемого через способность формировать наиболее динамически сбалансированные и устойчивые по функционированию почвенные системы.

Оценивая устойчивость почв, мы рассматривали почву, с одной стороны, как компонент биогеоценоза (элементарного ландшафта), имеющий вертикальную структуру, а с другой стороны, как компо нент ландшафта с определенным пространственным расположением.

С учетом такого подхода был разработан комплекс параметров, обес печивающих различные механизмы проявления и реализации устой чивости (Снакин и др., 1995б).

Каждый из отобранных параметров характеризовал определен ный аспект устойчивости почв. С емкостью катионного обмена поч вы, обусловленной ее поглотительной способностью, связана, прежде всего, устойчивость почвы к химическим загрязнителям, с мощнос тью гумусового горизонта – устойчивость почвы к различным фи зическим воздействиям. Тип водного режима почвы характеризует геохимическую устойчивость почв, определяемую в значительной мере интенсивностью выноса веществ за пределы данной системы, положение почвы в ландшафте – особенности и интенсивность миг рационных потоков в почве. Крутизна склона, связанная с процесса ми латеральной миграции вещества, влияет на скорость самовозоб новления почвы. Интенсивность биогенного круговорота в большой мере определяет скорость современного почвообразования и, следо вательно, отражает скорость самовосстановления почвенного пок рова. Таким образом, параметры, использованные при оценке общей интегральной устойчивости почвенных систем, учитывают физичес кие, химические и биологические свойства почвы, рельеф местности, гидроклиматические условия, обеспечивающие различные механиз мы достижения устойчивости почвенного покрова:

• «глушение» воздействия за счет собственных буферных свойств (химических, физических, биологических);

• «сбрасывание» воздействия за пределы экосистемы благода ря положению в пространстве (ландшафте, катене);

• «ликвидацию» последствий воздействия в процессе самовос становления (современное почвообразование).

Основой для построения картосхемы устойчивости почв на тер ритории бывшего СССР (рис.1) послужила почвенная карта СССР масштаба 1:17 000 000 под редакцией Н.Н. Розова (Атлас, 1969).

Шкала устойчивости почв, изменяющаяся от 7 до 21 балла, поделена на 7 градаций. Первые три градации включают регионы, в которых развиты почвы, имеющие минимальную величину устойчивости (от 7 до 12 баллов). Это, прежде всего, северные и северо-восточные ре гионы страны, часть территории центральной Сибири, Забайкалье, отдельные районы Средней Азии, Закавказья. Максимальная ус тойчивость почв (17–21 балл) характерна для полосы черноземных и серых лесных почв. Кроме этого, высокая устойчивость почв ряда Рис. 1. Картосхема устойчивости почв Северной Евразии территорий обусловлена распространенными там богатыми почвооб разующими породами. Промежуточное положение занимают регио ны с почвами, имеющими индекс устойчивости от 1 до 16 баллов.

Полученную картосхему можно рассматривать как отображе ние одного из аспектов реализации почвообразующего потенциала природных факторов –способности (возможности) формировать из любого твердофазного субстрата наиболее устойчивые по функцио нированию почвенные системы. Картографическая оценка другого аспекта реализации интегрального почвообразующего потенциала, рассматриваемого как способность формирования наиболее сложно организованных почвенных тел и почвенных покровов, была прове дена на основе цифровых карт масштаба 1:2 500 000 – почвенной и почвенно-экологического районирования (Почвенная карта, 1988;

Карта почвенно-экологического районирования, 2007). Получены карты вертикальной и латеральной дифференциации почвенного покрова (Алябина, в печати).

Цифровая почвенная карта содержит информацию о почвенном покрове и материнских породах. На цифровой карте почвенно-эко логического районирования использована многоступенчатая так сономическая система деления территории. На высшем уровне вы деляются: 1) географический пояс, 2) почвенно-биоклиматическая область. Далее отдельно рассматриваются равнинные и горные тер ритории. На равнинах выделяются: ) зона (подзона), 4) провинция, 5) округ 6) район. В горах выделяются: ) провинция, 4) округ, 5) (не обязательный уровень) подокруг или район.

Расчеты проводили на самом низшем уровне почвенно-экологичес кого районирования – в границах районов (равнинные территории), в границах районов/подокругов/округов (горные территории), учитывая только тип основной почвы, занимающей большую часть площади поли гона (без учета сопутствующих почв или комплексов). Полученные для территорий низшего уровня данные обобщали в границах самых круп ных единиц почвенно-экологического районирования, выделяемых на равнине и в горах (уровень ) – зон (подзон) и горных провинций – в программе MapInfo методом среднего взвешенного по площади.

В настоящей публикации приводится карта вертикальной диф ференциации почвенного покрова равнинных зон (подзон) и горных провинций (рис.2), которая обнаруживает достаточно высокое фор мальное сходство с картосхемой устойчивости почв, несмотря на су щественные различия в использованных при построении этих карт методических приемах.

Степень вертикальной дифференциации почвенного покрова оце Рис. 2. Вертикальная дифференциация почвенного покрова России нивали количеством почвенных горизонтов в территории (среднее ко личество почвенных горизонтов с учетом площади, занимаемой типами почв). За основу взято количество горизонтов в типах почв, выделенных на почвенной карте (Почвенный покров…, 2001). Рассчитанная величина варьирует от 0, до 6,2. По степени вертикальной дифференциации поч венный покров России можно разделить на 5 уровней.

Минимальное и низкое количество горизонтов (до ,6) выделяет ся в почвенном покрове северной территории России. Максимальная и высокая степень вертикальной дифференциации (среднее коли чество горизонтов превышает 4,6) отличает почвенный покров зоны дерново-подзолистых почв и дерново-подзолов южной тайги;

серых лесных почв лиственных лесов;

серых лесных почв и черноземов ле состепи;

подзоны таежных мерзлотных и палевых почв средней тай ги;

зоны буроземов хвойно-широколиственных и широколиственных лесов и ряда горных провинций.

Вышеизложенное представляет собой попытку картографической оценки степени реализации интегрального почвообразующего потен циала природных факторов на территории нашей страны. Это первый вариант работы, открытый для уточнений и детализации, как с точки зрения методических приемов, так и с методологической стороны.

Алябина И.О., Кречетов П.П. Потенциальная способность почв к самоочищению. Мас штаб 1:5 000 000 // Федеральный атлас «Природные ресурсы и экология России» / Под ред. Н.Г. Рыбальского и В.В. Снакина. М.: НИА «Природные ресурсы», 2002. С. 90–91.

Алябина И.О., Кречетов П.П. Карта потенциальной способности почв к самоочи щению (при химическом загрязнении неорганическими веществами). Масштаб 1: 000 000 // Национальный атлас России. Том 2. «Природа. Экология» М.: Роскарто графия, 2007. С. 18.

Алябина И.О. Вертикальная дифференциация почвенного покрова. Масштаб 1:60 000 000. Латеральная дифференциация почвенного покрова. Масштаб 1:60 // Национальный атлас почв Российской Федерации. В печати.

Атлас СССР / Под ред. А.Н. Баранова и др. М.: ГУГиК, 1969.

Букс И. Некоторые методические подходы к оценке устойчивости природных комплексов для целей прогноза состояния окружающей природной среды // Пробле мы фонового мониторинга состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1987.

Вып.5. С. 200–212.

Карта почвенно-экологического районирования России (цифровая версия) / Под ред. Г.В. Добровольского, И.С. Урусевской. Масштаб 1:2 500 000. 2007.

Кречетов П.П., Алябина И.О. Теоретические основы количественной оценки ус тойчивости почв к техногенному воздействию // Охрана окружающей природной сре ды. Почвы. М.: ВНИИприроды, 2001. С. 197–210.

Почвенная карта РСФСР / Под ред. В.М. Фридланда. Масштаб 1:2 500 000. М.:

ГУГК, 1988 (Скорректированная цифровая версия, 2007).

Почвенный покров и земельные ресурсы Российской Федерации / Под ред.

Л.Л. Шишова, Н.В. Комова, А.З. Родина, В.М. Фридланда. М: Почвенный ин-т им.

В.В. Докучаева РАСХН, 2001. 400 с.

Снакин В.В., Кречетов П.П., Мельченко В.Е., Алябина И.О. Оценка устойчивости экосистем. Почвы // Оценка состояния и устойчивости экосистем. М.: Институт охра ны природы, 1992. С. 66–72.

Снакин В.В., Алябина И.О., Кречетов П.П. Интегральная оценка устойчивости почв к антропогенным воздействиям. Картосхема, масштаб 1:0 млн. // Атлас «Ок ружающая среда и здоровье населения России» / Под ред. М. Фешбаха. М.: ПАИМС, 1995а. С. 2.17.

Снакин В.В., Алябина И.О., Кречетов П.П. Экологическая оценка устойчивости почв к антропогенному воздействию // Известия РАН. Серия географическая. 1995б.

№5. С.50–57.

Шоба С.А., Герасимова М.И., Таргульян В.О., Урусевская И.С., Алябина И.О., Ма кеев А.О. Почвообразующий потенциал природных факторов // Сб. научн. тр. Между народной конференции «Генезис, география и экология почв». Львов, 16–18 сентября 1999 г. Львов, 1999. С. 90–92.

Snakin V.V., Alyabina I.O., Krechetov P.P. Integrated Weighted Measure of Soil Stability Against Anthropogenic Impact. Schematic map, 1:0 M // Environmental and health atlas of Russia / M.Feshbach. Moscow: «PAIMS», 1995. P. 2.17.

ГРУППИРОВКА БИОГЕОХИМИЧЕСКИХ

ПОКАЗАТЕЛЕЙ – КАК РЕЗУЛЬТАТ

ПРЕЕМСТВЕННОСТИ НАУЧНОГО ПОИСКА

Факультет почвоведения МГУ имени М.В. Ломоносова «Достигнув нового и неизвестного, мы всегда с удивлением нахо дим в прошлом предшественников» (Вернадский, 1988). Эти слова в полной мере можно отнести к Анатолию Никифоровичу Тюрюкано ву, чье научное творчество (Тюрюканов, 2001) и сегодня не потеряло своего значения. Это объясняется многими важными причинами. В первую очередь, его глубокой и последовательной приверженностью естественноисторическим принципам, заложенным В.В. Докучаевым и В.И. Вернадским. Во-вторых, важно отметить широту его собс твенных научных исследований, которые охватывали различные об ласти почвоведения, биогеохимии, биогеоценологии – от проблемы микроэлементов до исследования структуры и функционирования пойменных ландшафтов, а также включали в себя эксперименталь ные исследования поведения элементов в процессах круговорота. В третьих, несомненен вклад А.Н. Тюрюканова в развитие биосферного мышления, ставшего сегодня фундаментом для понимания глобаль ных процессов в пределах Земной оболочки. Совершенно закономер но, что статья о биосфере, которая помещена в большой советской энциклопедии (Ковда, Тюрюканов, 1970) была написана совместно с выдающимся ученым, член-корреспондентом АН СССР, профессо ром факультета почвоведения МГУ В.А.Ковдой.

Представляется, что устойчивое развитие и преемственность научного поиска взаимосвязаны между собой, что является необхо димым элементом и залогом планомерного развития современной концепции устойчивого развития, поставившей целый комплекс про блем, совмещающих в себе экологические, экономические и социаль ные аспекты. Этому есть следующее основание, сформулированное еще В.И. Вернадским, которое довольно четко определяет характер взаимодействия научной мысли и механизма устойчивости ноосфе ры, а ведь именно об этом идет речь, когда говорят об устойчивом развитии и пределах роста (Донелла Медоуз и др., 2008). Пожалуй, достаточно упомянуть два положения В.И. Вернадского:

1) научное творчество – это сила изменяющая биосферу, кото рое следует рассматривать как неизбежное явление;

2) вхождение научной работы (как фактора) в биосферу ведет к переходу биосферы в новое состояние – ноосферу.

Таким образом, если мы надеемся на успех последовательного глобального и в то же время пролонгируемоего на разных уровнях ор ганизации биосферы устойчивого развития мы со всей серьезностью обязаны отдавать должное преемственности в научном творчестве, которое играет огромную роль в формировании общечеловеческого мышления относительно устойчивости биосферных компонентов и самой биосферы в целом. Это в полной мере соответствует положени ям о биосферном мышлении, развиваемых в свое время А.Н. Тюрю кановым. Остановимся на преемственности некоторых важнейших положений, развиваемых в области биогеохимии.

Обсуждение проблемы. Биогеохимия как научная дисциплина в настоящий момент приобретает все большее научное и обществен ное звучание не только в связи с общими теоретическими проблемами биосферы, но и увеличивающейся нагрузкой на естественные и уже сложившиеся антропогенные системы. Этим обусловлен постоянный поиск показателей, характеризующих процессы, происходящие в био сфере, причем разнообразных и разноуровненных. Вместе с тем уже имеющееся большое число показателей явно заслуживает в той или иной степени обобщения. Как таковая проблема системности показате лей не является прерогативой исключительно биогеохимии, в полной мере она касается и других естественных дисциплин, в том числе био логии, геологии, геохимии ландшафта, почвоведения и геоэкологии.

В целом развитие научного аппарата в биогеохимии, включая терминологию и показатели, идет в различных направлениях – от использования и разработки эмпирических показателей – до форма лизации в виде моделей. Вместе с тем очевидно, что назрела необхо димость обсудить важнейшие теоретические проблемы, связанные с разработкой системы биогеохимических показателей.

Несомненно, что на вопрос, существуют ли в биогеохимии при меры частных систем показателей, следует ответить утвердительно.

Наиболее ярким примером в этом отношении являются первые конс танты биогеохимии, предложенные еще В.И. Вернадским (1975). Так, первая константа – это среднее число атомов в среднем неделимом виде. Вторая – вес среднего неделимого вида (получается в результа те взвешивания достаточного количества неделимых видов). Третья константа – средняя скорость заселения биосферы данными организ мами. Последняя константа отвечает биогеохимической энергии.

Не ограничившись этой триадой, В.И. Вернадский выдвинул четвертую задачу, которую он сформулировал следующим образом:

«Есть еще одно основное явление, мало охваченное научной рабо той и научной мыслью, для которого в данный момент нет простого и удобного числового выражения», и далее – «это явления правиз ны–левизны». Последним характеристикам В.И. Вернадский прида вал исключительное значение с точки зрения фундаментального от личия косной материи и живого вещества. Сегодня абсолютно ясно, что эти константы последовательно нашли свое развитие в учении о биологическом круговороте, являющегося одной из фундаменталь ных концепций современного естествознания.

Фактически параметры продуктивности, химический состав живых организмов, чистая продукция, характеризующая скорости ежегодного обновления фитоценоза – не это ли последовательное воплощение в научную действительность первых трех констант по В.И. Вернадскому? Несомненно, что ценность системы показателей тем выше, чем большее отражение они находят в соответствующих разделах классификации, включая диагностику и номенклатуру.

Безусловно, с этих позиций ведущее место принадлежит факторно субстантивной классификации биологического круговорота (Родин, Базилевич, 1965). Других, таких ярких прецедентов, которые бы яви лись примером такой долгоживущей и проверенной временем кон цепции, вероятно, в научной литературе, по крайней мере, в рамках обсуждаемой проблемы сыщется не так много.

Но есть и другие примеры. Так, на систему вполне претендуют ха рактеристики, предложенные для оценки функционирования назем ных экосистем (Базилевич и др., 1986), частная система показателей продуктивности по Н.Н. Храмову (1970), до сих пор оцененная дале ко не в полной мере, система показателей гумусного состояния почв (Гришина, 1986), система показателей, характеризующая биогеохи мические циклы по В.А. Ковде (1976) и Н.Ф. Глазовскому (1987).

При анализе сложившейся на сегодня ситуации в области биоге охимии отчетливо заметен огромный размах исследований, не только в отношении объектов, различного уровня организации – от глобаль ных оболочек – до отдельных живых организмов, но и то, насколь ко становится специфичным набор показателей, диктуемый целью и масштабом исследования. Тем не менее, как мы увидим ниже, сущес твует неизменный набор показателей, которые являются инвариант ным, т.е. относительно независимым от направления исследования и уровня организации биосферы.

Очевидно, что становление системы показателей может основы ваться на различных теоретических подходах к биогеохимии. Первый подход, вероятно, должен диктоваться самим определением биогео химии, как дисциплины. В рамках определения по В.В. Ковальскому – это наука о системной организованности биосферы и биогенных циклах химических элементов, в основе которых лежит эволюцион ное единство жизни, живого вещества и среды, определяющее зако номерности биогенной миграции атомов и форм их биогенных со единений (Ковальский, 1985). Если исходить из этого определения, то видятся три группы показателей. Первая из них – это параметры, характеризующие структурную организацию биосферы, вторая – это особенности циклов элементов и третья – это параметры миграцион ных процессов. В целом же речь идет о характеристиках структурно функциональной организации биосферы.

Второй подход – обычный и, пожалуй, традиционный – это по иск эмпирических показателей, которые и составляют основную мас су показателей.

В продолжение обсуждения этого вопроса отметим, что выбор показателей может осуществляться на основе общей концепции о роли тех или иных показателей. Таков, например, набор показателей, используемых для характеристики воды, включающий в себя такие критерии как рН, содержание важнейших элементов, кислорода, а также характеристик состояния органического вещества в воде. Бо лее строгий выбор может быть основан на последовательном реше нии задачи факторного или дискриминантного анализа. Последний особенно уместен, если речь идет о выделении ведущих характерис тик, отвечающих за специфику выделения тех или иных групп. В не которых случаях полезен корреляционный анализ, на основе которо го возможно суждение о возможной роли тех или иных элементов в загрязнении.

Особенно ярко это проявляется в одном из важнейших разделов биогеохимии, которая занимается вопросами биологического круго ворота. В предыдущей работе нами было показано (Богатырев, Ма тышак, 2005), что общее количество параметров по этому разделу, включая различные коэффициенты, индексы и соотношения дости гает на сегодняшний день уже около 100.

Тем не менее, при интегральном рассмотрении разнообразных показателей все они могут быть сведены к нескольким важнейшим интегральным группам (табл. 1).

Как видно из приведенной выше таблицы, показатели также в свою очередь объединяются в две группы. Первая из них – это группа, исполь зуемая на уровне экосистем. Вторая – частный набор показателей, харак теризующих особенности взаимодействия компонентов экосистем, фак тически детализующих особенности их функционирования.

Среди всех подходов, рассмотренных выше, обращает на себя внимание оценка концентрирования и рассеивания элементов на ос Таблица 1. Группировка показателей, используемых в биогеохимии при Тип расчета коэффициентов Показатели характеризуют:

Сопоставление характера Относительная связность системы, взаимосвязей в системе. разветвленность круговорота Соотношение в системе величин, Функционирование и особенности характеризующих особенности круговорота в экосистемах продукционного процесса, (Базилевич, Гребенщиков и др., специфики распределения 1986;

Родин, Базилевич,1965;

элементов по компонентам Храмов, 1970).

экосистем.

Сопоставление запасов элементов, Биогеохимическая активность потребляемых живыми элементов (Глазовская, 1988;

организмами, к запасам элементов, Перельман, 1975).

поступающим или выносимых из системы.

Анализ на уровне отдельных компонентов экосистем:

Исследование состава отдельных Уровни концентрирования Сопоставление концентраций Специфика накопления элементов элементов в различных органах в различных видах растений, растений, между различными а в пределах одного растения видами, изменение концентраций специфика накопления по органам Сопоставление концентраций Специфика рассеивания или в исследуемом объекте к концентрирования элементов определенному стандарту (кларк (Глазовская,1988;

Перельман,1975).

почвы, литосферы, воды, воздуха, организма и т.д).

Сопоставление концентраций Специфика использования элементов в удобрениях и растениями элементов из Сопоставление уровня накопления Уровень накопления или элементов с учетом элемента рассеивания радиоизотопов Сопоставление концентрации Общая гармония накопления или различных элементов по рассеивания элементов в живых отношению к стандарту на основе организмах. (Авессаломова,1985;

геохимических спектров. Богатырев, 2005).

Время от момента поглощения – до Скорость круговорота выхода из состава живого вещества. – (Базилевич, Титлянова, 1978;

Сопоставление запасов элементов в Время пребывания элемента в подстилке и их количества в опаде. подстилке (Казимиров, Морозова, Срок жизни растений и количество Период нахождения элемента Перемещение элементов в Биогеохимическая активность процессе метаболизма с помощью организма (Тимофеев-Ресовский, Время необходимое для выделения Период круговорота (Снакин, общего количества элементов, 1987).

которое содержится в растении.

Удельный поток через единицу Скорость круговорота (Снакин, массы растений за единицу 1987).

времени, приходящуюся на единицу концентрации элемента в среде.

нове геохимических спектров. Сопоставление геохимических спект ров дерново-подзолистых почв, морен и флювиогляциальных отложе ний Московской области показало, что эти спектры характеризуются однотипным характером, что, вероятно, объясняется принадлежнос тью их почв к одной минералогической провинции. Близкая картина была получена для почв различного генезиса одного из районов Яку тии. Это позволяет заключить, что очевидно в естественных услови ях существуют механизмы, поддерживающие однотипный характер соотношений между различными элементами. Такую гармонию сле дует расценивать как необходимое условие, оптимизирующее функ ционирование наземных экосистем. Напротив, нарушение гармонии, установленное для загрязненных территорий города Москвы следует расценивать как серьезное явление (Богатырев и др., 200). Возмож но, что следует подумать о создании атласа геохимических спектров почв России с последующим использованием в целях мониторинга.

Третий подход при разработке системы биогеохимических пока зателей возможен на основе иерархического подразделения биосфе ры. Принципиальная группировка представлена в табл. 2.

С формальной точки зрения нетрудно критически заметить, что в представленной выше таблице при строгой формальной выдержаннос ти основных групп показателей, перечисление законов и принципов на Таблица 2. Группировка системы биогеохимических показателей в зави Совокупность Законы взаимодействия Кларки оболочек, оболочек и законы биосферы потенциал, характерное Педосфера Основные законы, Основные биогеохимические Витасфера Законы взаимодействия Направленность Биомы Законы формирования Типы биогеохимических Геохимический Концепции и принципы Типы круговорота, ландшафт геохимии ландшафта контрастность круговорота, круговорота (Перельман, квантованность ландшафтов Биогеоценоз 5 принципов выделения Основные характеристики Отдельные Аксиомы биологии 1) константы биогеохимии организмы и (Медников, 1982);

два (Вернадский, 1975);

2) популяции принципа Калабухова параметры круговорота первый взгляд довольно разнородно – от аксиом биологии по Медни кову и принципов Калабухова – до принципов и законов геохимии. Но в этом, вероятно, и кроется особенность биогеохимии как дисциплины, чрезвычайно близкой к биологии. Несомненно, что это связано с тем, что учение о живом веществе является фундаментом учения о биосфере не только на самом высоком уровне ее организации, но и на уровне экосис темы. Ответ на вопрос о близости биологии и биогеохимии мы находим у В.И. Вернадского, что явно прослеживается в предложенных числовых константах, имеющих непосредственно отношение к виду (Вернадский, 1988). Кроме того, он писал: «Между биологическим и биогеохимичес ким описанием живых естественных тел – если они правильно сделаны – противоречий быть не может» (Вернадский, 1988, с. 166). С другой сто роны, роль живых организмов глубоко осознана в геохимии. Не случайно биологический круговорот элементов, в основе которого лежит функци онирование живых организмов, признан одним из важнейших законов геохимии ландшафта (Перельман, 1975), а принцип квантованности, используемый для группировки геохимических ландшафтов (Касимов, 2006), основан на соотношении биомассы и годичного прироста расте ний. Очевидно, это является достаточным аргументом в пользу комплек сного использования важнейших теоретических положений, разработан ных как в биологии, так и в смежных дисциплинах в такой интегральной дисциплине как биогеохимия.

Если в отношении показателей, используемых на каждом уров не организации биосферы, проблема решается однозначно, то более сложным является вопрос о законах, определяющих функциониро вание каждого из уровней.

В первую очередь ясно одно, что само возведение определенных закономерностей в статус закона весьма условно. Это объясняется тем, что большинство законов носят скорее характер эмпирических обобщений. Во-вторых, безусловно, первостепенное значение имеют фундаментальные законы по сравнению с законами, описывающими процессы в биосфере. Представляется, что последние законы, веро ятнее всего, следует относить к законам второго порядка. Об этом осторожно писал Рьюз (1977). В-третьих, наибольшая всеобщность законов проявляется на высших уровнях организации биосферы.

Чем ниже уровень, тем большее значение приобретают частные за коны, обусловленные особенностями небольших ограниченных про странств. Детальное рассмотрение законов, господствующих на раз ных уровнях организации биосферы, должно бы явиться предметом самостоятельной работы, поэтому здесь только укажем, что в первом приближении они собраны в одной из последней публикации, посвя щенной терминам и показателям, которые используются при изуче нии биологического круговорота (Богатырев, Телеснина, 2010).

Представляется важным рассмотреть совокупность законов, ко торым подчиняются важнейшие явления, происходящие на каждом из уровней организации биосферы.

Под системой биогеохимических показателей понимается такая совокупность показателей, которая является максимально однотип ной на различных уровнях организации биосферы и отражает ее струк турно-функциональную организацию. Если это признать за основу, то окажется, что речь должна идти о биогеохимических циклах.

К настоящему времени накопленный научный материал хотя и позволяет предложить, на наш взгляд, принципиальную схему, но не решает проблемы в целом. На высшем иерархическом уровне Зем ли, несомненно, речь идет об оболочках. О взаимодействии оболочек, писал еще Н.М. Сибирцев, давая определение выветривания. Позже В.Р. Вильямс дал более полное описание взаимодействия оболочек.

С точки зрения описания оболочек как структур речь должна идти, вероятно, прежде всего, об их химическом составе. Довольно точное представление об этом дают кларки соответствующих оболочек. Од нако в выборе расчетов кларков оболочек мы находим довольно раз личные точки зрения, Так, например, если за рубежом биосфера пол ностью олицетворяется в химическом отношении с растительностью, то в нашей литературе мы находим довольно разнообразные точки зрения. Так, в частности, нами предложено, по крайней мере, три под хода при расчете средневзвешенного состава биосферы – формаль ный, структурный и функциональный (Богатырев и др., 2004).

Примером теоретического описания функционирования биосфе ры мы находим в разработках В.О. Таргульяна в его идеях о транс формационном и реакционном потенциале. Очевидно, что с точки зрения взаимодействия оболочек, следует пользоваться соотношени ем соответствующих кларков.

Вторым уровнем, о котором идет речь – это уровень географичес ких ландшафтов в понимании академика Берга или концепция Уит теккера в его положении о биомах. Для характеристики функциони рования, очевидно, следует использовать типологию биологического круговорота. В этом отношении остаются актуальными предложения А.И. Перельмана об использовании параметров продуктивности для разделения так называемых биогенных ландшафтов.

На уровне геохимического ландшафта, для которого одним из важнейших законов является закон биологического круговорота структурными показателями являются средневзвешенные кларки почв, растений, вод. В числе показателей, отражающих функциональ ные особенности, находятся параметры биологического круговорота.

Вероятно, что для геохимического ландшафта вполне уместны такие показатели как фитогеомасса, коэффициент дифференцированности ландшафта. Неплохо зарекомендовал себя показатель контрастности биологического круговорота.

Существенными показателями на уровне описания специфики био геоценозов является система показателей круговорота, а также целая се рия показателей предложенных Гильмановым (Гильманов, Базилевич, 198, 1986) на основе анализа балансовых моделей. Среди них показате ли рециркуляции, цикличности элементов и другие параметры.

На уровне живых организмов речь идет о гораздо большем числе признаков. Если говорить о структурном уровне, то в первую очередь речь пойдет о константах, предложенных В.И. Вернадским и изло женных выше.

Рассматривая показатели в целом, нетрудно заметить, что на каждом из уровней биосферы, важнейшим параметрами, характери зующими функционирование системы, являются показатели кру говорота. Нетрудно заметить и другое – это существенный вклад А.Н. Тюрюканова как в развитие представлений о структурной орга низации биосферы, так и в конкретизацию терминов и показателей, характеризующих биогеохимические циклы.

Авессаломова И.А. Геохимические показатели при изучении ландшафтов. М.:

Изд-во МГУ, 1987. 106 с.

Базилевич Н.И., Гребенщиков О.С., Тишков А.А. Географические закономерности структуры и функционирования экосистем. М.: Наука, 1986. 296 с.

Базилевич Н.И., Титлянова А.А. Особенности функционирования травяных эко систем в сравнении с лесными и пустынными // Математическое моделирование в экологии: Материалы III школы по математическому моделированию слож. биол. сис тем / Отв. ред. А.М. Молчанов. М.: Наука, 1978. С. 65–100.

Богатырев Л.Г.,Телеснина В.М. Словарь терминов и показателей, используемых при изучении биологического круговорота. М.: МГУ, 2010. 182 с.

Богатырев Л.Г., Матышак Г.В. О теории и параметрах биологического кругово рота // Доклады пленарных заседаний. Всерос. конф. М., 2005. С. 5–1.

Богатырев Л.Г., Макаров О.А., Матышак Г.В., Семенюк О.В.О некоторых тенден циях в изучении биосферы // Экология. 2004. №1. С.1–10.

Богатырев Л.Г., Ладонин Д.В., Семенюк О.В. Микроэлементный состав некоторых почв и почвообразующих пород южной тайги Русской равнины // Почвоведение. 200.

№5. С. 568–576.

Бяллович Ю.П. Системы биогеоценозов // Проблемы биогеоценологии. М., 197.

С. 7–46.

Вернадский В.И. Размышления натуралиста. М.: Наука, 1975. Кн. 1. 17 с.

Вернадский В.И. Философские мысли натуралиста. М.: Наука,1988. 519 с.

Второва В.Н. Круговорот веществ некоторых типов северотаежных еловых лесов при техногенном воздействии // Почвоведение. 1986. №4. С. 90–101.

Гильманов Т.Г., Базилевич Н.И. Концептуальная балансовая модель круговорота органического вещества в экосистеме как теоретическая модель мониторинга // Теоре тические основы и опыт экологического мониторинга. М.: Наука, 198. С. 7–58.

Гильманов Т.Г., Базилевич Н.И. Построение и анализ моделей экосистем // Вопро сы географии. № 127. М.: Мысль, 1986. С. 55–96.

Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР. М.: На ука, 1988. 27 с.

Гришина Л.А. Гумусообразование и гумусное состояние почв. М.: Изд-во МГУ,1986. С. 242.

Глазовский Н.Ф. Биогеохимический круговорот в различных природных зонах СССР // Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. М.: Наука, 1987. С. 56–64.

Евдокимова Т.И., Быстрицкая Т.Л. и др. Биогеохимические циклы элементов в природных зонах Европейской части СССР // Биогеохимические циклы в биосфере.

М.: Наука, 1976. С. 154–182.

Казимиров Н.И., Морозова Р.М. Биологический круговорот в ельниках Карелии.

Л.: Наука, 197. 17 с.

Калабухов Н.И. Сохранение энергетического баланса организма как основы про цесса адаптации // Общая биология. 1946. №6. С. 417–44.

Касимов Н.С. Базовые концепции и принципы геохимии ландшафтов // Геохи мия биосферы. М.–Смоленск, 2006. С. 21–25.

Ковалевский А.Л. О биогеохимических параметрах растений и некоторых особен ностях изучения их // Биогеохимия растений. Улан-Удэ: Бурят. кн. изд-во, 1969. С.

195–214.

Ковальский В.В. 60 лет биогеохимии // Труды БГХ лаборатории. № 20. М.: Наука, 1985. С. 5–20.

Ковда В.А. Биогеохимические циклы в природе и их нарушение человеком // Биогеохимические циклы в биосфере. М.: Наука, 1976. С. 19–85.

Ковда В.А., Тюрюканов А.Н. Биосфера // БСЭ. Т. . М.: Изд-во «Советская энцик лопедия», 1970. С. 64–65.

Клечковский В.М., Федоров Е.А., Архипов Н.П., Романов Г.Н., Алексахин Р.М., Фев ралева Л.Т. Закономерности поступления радиоактивного стронция в сельскохозяйс твенные растения // Почвоведение. 197. № 5. С. 8–47.

Крупеников И.А. О законах почвоведения // Бонитировка, генезис и химия почв Молдавии. Кишинев: Штиница, 1979. С. –9.

Медников Б.М. Аксиомы биологии. М.: Знание, 1982. С.14.

Медоуз Д., Рандрес Й., Медоуз Денис. Пределы роста. М.: ИКЦ «Академкнига», 2008. С. 41.

Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. С.40.

Родин Л.Е., Базилевич Н.И. Динамика органического вещества и биологический круговорот в основных типах растительности. М.–Л.: Наука, 1965. 254 с.

Рьюз М. Философия биологии / Общ. ред. И.И.Фролова. М.: Прогресс,1977. 16 с.

Снакин В.В. Биогенный круговорот химических элементов и подходы к его изуче нию // Биогеохимический круговорот веществ в биосфере. М.: Наука, 1987. С. 50–56.

Соколов И.А. Почвообразование и экзогенез. М.: РАСХН,1997. С. 24.

Тимофеев-Ресовский Н.В. Избр. труды: Генетика. Эволюция. Биосфера. М., 1996. 478 с.

Тюрюканов А.Н. Избранные труды. М.: РЭФИА, 2001. 08 с.

Уиттекер Р. Сообщества и экосистемы. М.: Прогресс, 1980. 26 с.

Фокин А.Д. Влияние радиологии на развитие почвоведения, агрохимии и эколо гии // ХХХУI Радиологические чтения, посвященные действительному члену ВАС ХНИЛ В.М. Клечковскому. Обнинск: ВНИИСХРАЭ,2009. С. 10–54.

Храмов А.А. О терминах и понятиях системы продуктивности // Растительные ресурсы. 1970. Т. VI, вып. 1. С. 119–127.

ПЛОДОРОДИЕ ПОЧВ, УСТОЙЧИВОСТЬ

АГРОЭКОСИСТЕМ И ПРОБЛЕМЫ ПРОИЗВОДСТВО

БИОТОПЛИВА ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Институт фундаментальных проблем биологии РАН, г. Пущино Продуктивность агроэкосистем во многом определяется содержа нием гумуса в почвах. Воспроизводство плодородия почв – важнейшее условие стабильного агропроизводства. Традиционно одним из основ ных приёмов обеспечения почв органическим веществом в земледелии является применение органических удобрений в виде навоза, компос тов, соломы и т.д.

Человеческое общество может развиваться, только используя ресурсы окружающей среды, которые, как теперь стали понимать, не безграничны и насущной задачей является их возобновление и ра циональное использование. Современная цивилизация основана на использовании солнечной энергии, запасённой зелёными растения ми древних биосфер и содержащейся в погребённом органическом веществе в виде каменного угля, нефти и газа, горючих сланцев и других не возобновляемых источниках энергии.

Однако легко доступные ресурсы энергоносителей на Земле быстро истощаются и по некоторым прогнозам к 200 г. стоимость добычи ископаемых видов топлива и стоимость энергии, которую бу дут производить из них, сравняются, и ископаемые топлива просто станут экономически невыгодными. Данные о потреблении различ ных источников энергии в мире подтверждают, что доля истощаемо го топлива в мировом энергопотреблении составляет 80–81 % общего энергопотребления, атомной энергии – около 6 % и возобновляемых источников энергии – 12–14 %, а за вычетом доли крупных ГЭС – около 11 % (http://baltfriends.ru/node/?q=node).

Наши исследования показали, что для поддержания и увеличе ния плодородия почв агроэкосистем необходимы вложения значи тельных энергетических ресурсов (Булаткин, 2008). Поскольку в на учной литературе имеются разночтения в понятии “агроэкосистема”, приводим наше определение этого природно-антропогенного объекта.

Агроэкосистема – это пространственно ограниченная, искусственно созданная, нестабильная, взаимосвязанная совокупность биотичес ких и частично изменённых абиотических компонент, характерной особенностью которой является относительно устойчивое функцио нирование во времени при наличии входящего потока антропогенной энергии и существующая для получения заранее определённого ко личества растительной сельскохозяйственной продукции.

Граница агроэкосистемы определяется границами одновидового или многовидового посева на сельскохозяйственном поле или рабочем участке. Совокупность агроэкосистем можно назвать агросферой.

Функционирование агроэкосистемы определяется степенью за мкнутости потоков и интенсивностью круговорота веществ и сбалан сированностью потоков энергии, и в итоге – состоянием почв. По оп ределению выдающегося русского учёного-натуралиста профессора А.Н. Тюрюканова (2001), почвы – супербазис человечества, основное богатство, предоставленное человечеству природой, основной при родный ресурс его существования и развития.

Как справедливо считал А.Н. Тюрюканов, “Глобальные экологи ческие, экономические, сырьевые проблемы, проблемы качества пита ния приводят к однозначному выводу: нужно всемерно увеличивать вклад современной, ныне существующей биосферы в производитель ную деятельность человечества. Этого можно добиться лишь единс твенным путём – наращиванием производительной силы почвенного и зелёного покровов, восстановлением и усилением их мощности…” Одним из главных приёмов повышения продуктивности посе вов является расширенное воспроизводство содержания гумуса в почвах, которое требует больших ресурсов органического вещества и использования технической энергии. Приходная часть гумусового баланса складывается в основном за счёт гумификации растительных остатков и вносимых органических удобрений. Однако в отличие от природных растительных экосистем, в агроэкосистемах происходит более интенсивные потери гумуса как за счёт его окисления, так и из-за эрозионных процессов. К тому же с полей идёт систематичес кое отчуждение биомассы в форме урожая. Поэтому устойчивость продуктивности агросферы требует систематического поступления в почвы органического вещества для поддержания оптимальной энер гетики (Снакин, 2000) составляющих её агроэкосистем.

В настоящее время во многих странах делаются интенсивные по пытки получения жидкого топлива из продукции растениеводства.

Налажено производство этанола и бутанола как экологически чис тых добавок к углеводородному топливу в целях получения смеси, которую называют биотопливом. В качестве сырья в первую очередь предлагаются зерно, корнеплоды сахарной свёклы, клубни картофе ля, сахарный тростник.

Засуха 2010 г. в России и других странах, наводнения на боль ших территориях земного шара и в результате – явная нехватка продовольствия показали, что производство биотоплива из продо вольственного сырья в больших масштабах вряд ли перспективно, за исключением возможно Бразилии в связи со спецификой климата, благоприятного для выращивания сахарного тростника и особеннос тями биологии этой культуры.

Основными источниками сырья для получения биотоплива мо жет быть побочная продукция растениеводства и деревопереработки, торф и в будущем древесина энергетических лесов, биомасса мискан туса и т.д.

В ИФПБ РАН разрабатываются альтернативные сценарии раз вития производства биотоплива из растительного сырья для условий России, в основу которых положен эколого-энергетический подход к анализу природно-антропогенных комплексов.

В расчётах оцениваются допустимое изъятие растительного сы рья агросферы для промышленной переработки в биотопливо, запа сы деловой древесины, потребность и возможные объёмы производс тва возобновляемой энергии в настоящем, ближайшем будущем и в перспективе.

Исходными переменными величинами являются урожайность зерновых культур, площади их посева, изменение поголовья крупно го рогатого скота, динамика посевных площадей, уровень плодоро дия пахотных почв, объёмы переработанной древесины, количество автомобильного транспорта.

В настоящее время разработаны методики, выявлены закономер ности формирования затрат технической энергии на производство биотоплива в цепи “поле–завод”, оценена возможность отчуждения ор ганического вещества из агросферы. Показаны также возможные раз меры производства биоэтанола из отходов растениеводства и деревопе реработки в настоящее время, на 2020 г. и поступление дополнительной энергии в топливно-энергетический баланс страны в эти сроки.

Проблема производства возобновляемой энергии из раститель ного сырья многопланова и противоречива. При производстве аль тернативного топлива, в первую очередь, должна ставиться задача получения дополнительной энергии, т.е. энергии сверх затрат техни ческой энергии на получение энергоносителя.

В связи с этим для оценки эффективности производства возоб новляемой энергии мы предложили применять коэффициент абсо лютной энергетической эффективности, показывающий соотноше ние содержащейся в синтезированном из растительной биомассы топливе энергии с затраченными на его производство ресурсами тех нической энергии.

Если в конечном объёме, например, жидкого органического топ лива содержится энергии меньше, чем затрачено технической энер гии на его получение на всех этапах производства, процесс абсолютно энергетически не эффективен и получение данного энергоносителя в больших масштабах не целесообразно. При энергетическом анали зе необходимо учитывать также экономию технической энергии на транспортировку углеводородного топлива в отдалённые районы или неудобно расположенные для подвоза места, где планируется произ водство и применение альтернативного энергоносителя.

Однако производство биоэнергии с нулевым или отрицательным балансом возможно, если при её использовании достигается положи тельный экологический эффект в местах потребления “чистой” энергии.

По нашему мнению, в России одной из приоритетных целей при менения биотоплива должно являться улучшение экологической си туации в загрязнённых выбросами автотранспорта крупных городах и промышленных агломерациях.

В нашей стране на долю автотранспорта приходится 90 % обще го объёма вредных веществ, поступающих в атмосферу от всех видов транспорта. По величине автовыбросов резко отличается г. Москва – более 800 тыс. т в год.

В остальных 9 крупных городах России этот показатель также высокий и находится в пределах 100–200 тыс. т в год.

Одним из предполагаемых источников сырья для биотоплива могут служить солома зерновых культур и их пожнивные остатки.

Мы оценили основные затраты технической энергии при выра щивании, уборке соломы зерновых культур и транспортировке тю ков до ворот биозавода, а также возможность и ограниченность про изводства биотоплива из соломы на примере Московского региона и России в целом.

Энергозатраты на солому при выращивании зерновых культур в поле определялись через учёт расхода технической энергии на произ водство и внесение удобрений, соответствующих содержанию NPK в урожае соломы. При этом коэффициент потребления азота мине ральных удобрений был принят 0,6. Рассчитанный по такой методике расход энергии на получение 1 т соломы при выращивании озимой пшеницы составил около 190 МДж/т.

Урожайность зерновых культур оказывает существенное влия ние на энергозатраты при уборке соломы: с увеличением продуктив ности они резко падают в расчёте на 1 т соломы (Булаткин, 2010).

Подбор тюков после прессования – энергоёмкая операция, за висящая как от урожайности соломы, так и от расстояния переезда к месту штабелевания. Сельскохозяйственная техника по уборке соломы зерновых культур может быть различных марок, но законо мерности связи урожайности с затратами технической энергии на 1 т соломы останутся аналогичными установленным.

Вышеприведённый анализ рассматривает только одну, энерге тическую, сторону проблемы производства биотоплива из соломы.

Однако в зависимости от площади посевных площадей зерновых культур, численности скота в регионе, интенсивности внесения орга нических удобрений, количества автотранспорта, а также взгляда на перспективу сохранения почвенного плодородия выводы о возмож ности переработки соломы в автомобильный этанол или биобутанол могут быть диаметрально противоположными.

Например, на первом этапе внедрения биоэтанола в Москве он может использоваться в качестве 5 % добавки к бензину, так как пя типроцентная добавка не требует изменения двигателя автомобилей.

Такая добавка при ежесуточном потреблении бензина в 10000 т пот ребует 182,5 тыс. т биоэтанола в год.

В Московской области посевы зерновых культур занимали в 2008 г.

97,8 тыс. га. При этом получено в хозяйствах всех категорий более 285,2 тыс. т соломы. Солома яровых зерновых культур является хоро шим кормом и обычно полностью используется в животноводстве. По этому для производства биоэтанола остаётся солома озимых зерновых.

Посевы озимой пшеницы и ржи занимали в Подмосковье 42,5 тыс. га;

их урожайность составила ,0 т/га и ,2 т/га, соответственно.

При соотношении зерна к соломе 1:1 сбор соломы озимых в Подмосковье достигает 127,2 тыс. т. Часть соломы озимых культур применяется на подстилку крупному рогатому скоту (КРС). На 1 ян варя 2009 г. в области содержалось 16 тыс. голов КРС, в том чис ле 148,1 тыс. голов коров (www.msh.mosreg.ru). При норме подстилки в 0,5 т/голову в стойловый период для всего поголовья требуется 158 тыс. т соломы. В итоге не предназначенной животноводству соло мы не остаётся. Однако в силу ряда организационных и экономичес ких причин солому для подстилки в настоящее время обычно заме няют на древесные опилки. Значительная часть соломы после уборки зерновых культур сжигается на поле.

Важно иметь в виду, что изъятие побочной растительной сель скохозяйственной продукции из агросферы имеет свои большие отрицательные агроэкологические последствия, связанные с подде ржанием плодородия почв, и, в первую очередь, с воспроизводством гумуса в почвах.

В последние 15 лет в Российской Федерации резко сократилось поголовье КРС – основного источника органического удобрения в сельском хозяйстве – навоза, что сказалось на воспроизводстве поч венного плодородия.

Известно, что в Московской области в период 1986–1990 гг. ор ганические удобрения вносились по 11,4 т/га ежегодно. В начальный период химизации (1966–1970) пахотные почвы Подмосковья имели довольно низкое содержание гумуса (около 1,81 %). В годы интенсив ной химизации земледелия и систематического внесения органичес ких удобрений в повышенных дозах (1971–199) плодородие почв существенно возросло, о чём свидетельствует увеличение среднего содержания гумуса в пахотном слое почвы до 2,8 %. Затем постепен но применение навоза стало уменьшаться и в 2004 г составило только 2,0 т/га (Никитишен и др., 2007). Из-за дефицита навоза в земледе лии солома зерновых в настоящее время может являться главным источником пополнения пахотных почв органическим веществом, необходимого для поддержания содержания гумуса. Это важное для сохранения плодородия почв положение следует иметь в виду при изъятии соломы с полей. Например, на выщелоченном чернозёме систематическая запашка соломы в почву позволила стабилизиро вать гумусное состояние почвы, в то время как при традиционной технологии использования соломы, когда солома удаляется с поля, происходит постепенное снижение его запасов (Брагин и др., 2010).

Поэтому неиспользованную в животноводстве солому следует вносить в первую очередь в почву для пополнения содержания гу муса. Из 1 т соломы в почве может образоваться около 250 кг гумуса.

Внесение органических остатков значительно уменьшает темпы со кращения гумусности почв (Коновалов и др., 2009).

В настоящее время во многих странах мира около 75 % вегетатив ной массы возделываемых растений оставляют на полях, обеспечи вая, таким образом, не только повышение содержания гумуса в почве, но и предотвращая ветровую и водную эрозию (Жученко, 2008).

С каждой тонной запаханной соломы в почву поступает более 20 кг/га питательных веществ, в том числе 6–7 кг/га азота. Кроме того, почвенные бактерии, используя запаханную солому в качестве источника энергии, дополнительно к этому повысят в почве содер жание азота на такое же количество за счёт фиксации атмосферного азота. В результате накопившегося от запахивания 5–6 т/га соломы азота хватит на образование –4 ц/га зерна пшеницы или ячменя.

Некоторые землепользователи считают измельчение соломы при уборке урожая зерновых нерациональными затратами. Но такое суждение необъективно. Исходя из стоимости питательных веществ в минеральных удобрениях, расходов на их доставку и внесение в почву, показано, что стоимость питательных веществ, содержащихся в побочной продукции зерновых на площади 600–700 га, равна цене зернового комбайна с измельчителем (Коновалов и др., 2009).

В связи с планами использования соломы на производство жидкого биотоплива требуется найти альтернативные ресурсы ор ганических веществ для восстановления плодородия почв. Данное противоречие интересов земледелия и оздоровления экологической ситуации в крупных городах с успехом может быть разрешено посе вом сидеральных культур, то есть культур, выращиваемых с целью внесения их надземной биомассы в качестве органического удобре ния. Сидерацию следует считать дешёвым резервом поступления в почву органического вещества и средством для активной борьбы с водной эрозией почв, улучшения их структуры, общефизических и водных свойств.

Сидераты можно высевать в виде промежуточных культур (посе вов после уборки основной культуры). В виде занятого пара перед по севом озимых зерновых сидераты энергетически эффективны, особен но на отдалённых от животноводческих комплексов полях (таблица).

Положительное последействие занятого пара прослеживается в течение нескольких лет. Зелёные удобрения способствуют скрепле нию почвенных частиц и формированию почвенных отдельностей, что благоприятно влияет на урожай. На чернозёмах Предуралья в шести польном зерно-паропропашном севообороте при использовании си Сравнительная эффективность влияния чистого пара на урожай озимой пшеницы на чернозёмах Курской области *Стифеев и др., дерального донникового пара содержание гумуса в почве под всеми культурами увеличивалось. Вместе с тем иногда многолетние и од нолетние травы приводят к иссушению почв. Например, в отдельные засушливые годы в Предуралье запасы продуктивной влаги в почве чернозёмов к моменту заделки сидератов достигали критических зна чений. Поэтому в засушливые годы по сидеральным парам в условиях Предуралья и аналогичных по погодным условиям территорий высе вать озимые культуры не рекомендуется (Середа и др., 2010).

Важным приёмом биологизации земледелия и сохранения со держания гумуса в почвах в условиях интенсивного земледелия яв ляется использование в качестве сидератов посевов промежуточных культур, позволяющих получать зелёное удобрение без уменьшения посевов основных культур. Пожнивное и укосное зелёное удобрение возделывается после уборки основной культуры, например, после уборки озимой пшеницы или озимой ржи, раннего картофеля, од нолетних трав и озимой ржи на зелёный корм, гороха, а в южных районах – даже после уборки ячменя. В этом случае используются культуры с коротким вегетационным периодом, те, которые быстро набирают вегетативную массу и не требуют много тепла. Выращи вание пожнивных культур приближает агроэкосистемы к естествен ным травяным экосистемам, при этом запас подвижных химических элементов удерживается в корнеобитаемом слое на биологическом геохимическом барьере. Наши полевые исследования на серых лес ных почвах показали, что пожнивные посевы горчицы белой после уборки озимой пшеницы значительно уменьшают содержание мине ральных форм азота в почве осенью. Концентрация азота в надзем ной фитомассе горчицы к концу её вегетации составила 1,97–,20 % в пересчёте на воздушно-сухое вещество и закономерно увеличива лось от 1,97 % на варианте без удобрений до 2,7–,20 % в вариантах с интенсивной предыдущей удобренностью. Затраты технической энергии на возделывание горчицы составили около 79 МДж/га. В то же время в агроландшафте происходит экономия энергоресурсов в связи с отсутствием работ по внесению органических удобрений на восстановление эрозионных потерь гумуса. Величина этой экономии достигает 1805 МДж/га. К тому же поступление органического ве щества надземной и подземной части сидератов способствует стаби лизации содержания гумуса в почве и увеличению урожайности пос ледующих культур.

В целом крупномасштабное изъятие соломы и пожнивных ос татков из биологического круговорота в земледелии России без ком пенсирующего посева сидератов поставит большие земледельческие территории перед лицом агроэкологической катастрофы, приведёт к резкому снижению урожайности всех культур. Ведь уже в настоящее время средневзвешенное содержание органического вещества в па хотных почвах в целом по Российской Федерации составляет только ,98 %. Преобладают почвы со средневзвешенным содержанием орга нического вещества в пределах 2,1–4,0 % (9,1 млн га). В 8 субъектах страны (на площади 5,8 млн га) гумуса в почвах содержится менее 2 % (Сычев и др., 2008). Однако для получения высоких и устойчи вых урожаев важно не только абсолютное содержание гумуса в поч вах, но и систематическое поступление в почву свежей органики.

Определённым выходом из дефицита органического вещества является повышение продуктивности зерновых культур. Для этого имеется реальная перспектива. Так в длительном опыте Центральной опытной станции ВНИИ агрохимии (Московская область) на дерново подзолистой почве показана возможность получения урожайности ози мой пшеницы в севообороте на уровне 8–9 т/га (Сычев, и др., 2010).

При увеличении средних урожаев озимых зерновых в России до 5, – 6,0 т/га в России объёмы производства соломы возрастают в 2 раза.

Но такое повышение урожаев невозможно без известкования почв, внесения достаточных доз минеральных и органических удобрений.

По данным (Панцхава и др., 2008), современное растениеводство России имеет в целом около 150 млн т органических отходов, которые (как считают авторы) можно использовать для производства биотоп лива. Однако по нашему мнению, эта органика в настоящее время в первую очередь необходима для поддержания плодородия пахотных почв, являясь основным источником пополнения гумуса!

Реально в земледелии России используется 0,0 млн т сидератов (5,5 млн т органического вещества). Потенциальные ресурсы органичес кого вещества сидератов оцениваются в 96,8 млн т (Еськов и др., 2006).

В то же время развёртывание сидерации на больших площадях пашни – задача перспективная и в условиях частной собственности на землю требует больших усилий по стимулированию со стороны государства, как это делается в развитых странах.

В России из севооборота в последнее десятилетие выведено око ло 20 млн га пахотных земель.

В качестве источников растительной биомассы для получения биоэнергии в различных странах в настоящее время предлагаются энергетические леса и посадки растений мискантуса.

Наиболее распространенным видом, используемым в энергети ческом лесоводстве, является ива корзиночная (Salix Viminalis), ха рактеризующаяся быстрым ростом и высокой устойчивостью к бо лезням (Tahvanainen, 1995):

Заложение насаждений производится с использованием стволо вых черенков длиной около 20 см. Плотность посадки: около черенков на гектар. Посадка осуществляется весной сразу же после обработки почвы и проведения мероприятий по борьбе с сорняками с целью создания максимально благоприятных условий для укорене ния и развития побегов.

Чрезвычайно важное значение имеют ирригация и эффективная борьба с сорняками, особенно в год заложения насаждения. Наибо лее производительные посадочные машины проводят одновремен ную четырехрядную посадку черенков. Посадка одного гектара зани мает около одного часа. После первого лета осуществляется срезка побегов, после чего начинается период промышленной заготовки. На заложенных надлежащим образом плантациях можно получить уро жай от 9 до 12 т/га сухого вещества в год с содержанием энергии, эк вивалентным содержанию энергии в ,7–4,9 т нефти.

Сбор урожая с одной плантации производится каждые 4–5 лет.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 19 |
 




Похожие материалы:

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК _ ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РАСТЕНИЕВОДСТВА имени Н. И. ВАВИЛОВА (ВИР) ТРУДЫ ПО ПРИКЛАДНОЙ БОТАНИКЕ, ГЕНЕТИКЕ И СЕЛЕКЦИИ том 173 Редакционная коллегия Д-р биол. наук, проф. Н. И. Дзюбенко (председатель), д-р биол. наук О. П. Митрофанова (зам. председателя), канд. с.-х. наук Н. П. Лоскутова (секретарь), д-р биол. наук С. М. Алексанян, д-р биол. наук И. Н. Анисимова, д-р биол. наук Н. Б. Брач, д-р с.-х. наук, проф. В. И. Буренин, ...»

«Федеральное государственное бюджетное учреждение Мордовский государственный природный заповедник имени П.Г. Смидовича ТРУДЫ Мордовского государственного природного заповедника имени П. Г. Смидовича Выпуск X Саранск – Пушта 2012 УДК 502.172(470.345) ББК: Е088(2Рос.Мор)л64 Т 782 Редакционная коллегия: с.н.с. О. Н. Артаев, к.б.н. К. Е. Бугаев, н.с. О. Г. Гришуткин, д.б.н. А. Б. Ручин (отв. редактор), н.с. А. А. Хапугин Т 782 Труды Мордовского государственного природного заповедника имени П. Г. ...»

«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Т.Ф. ГОРБАЧЕВА Администрация Кемеровской области Департамент природных ресурсов и экологии Кемеровской области Российская Экологическая Академия МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОГО ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ФОРУМА ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ СИБИРИ И ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА – ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ ТОМ II 19 – 21 ноября 2013 года Кемерово УДК 504:574(471.17) ББК Е081 Материалы Международного Экологического Форума Природные ресурсы Сибири и Дальнего Востока – взгляд в будущее ...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенская государственная сельскохозяйственная академия Совет молодых ученых Пензенской ГСХА Научное студенческое общество Пензенской ГСХА ИННОВАЦИОННЫЕ ИДЕИ МОЛОДЫХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ АПК РОССИИ Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 14…15 марта 2013 г. ТОМ II Пенза 2013 ...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ АЛТАЙСКОГО КРАЯ ДЕПАРТАМЕНТ ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КРАСНАЯ КНИГА АЛТАЙСКОГО КРАЯ РЕДКИЕ И НАХОДЯЩИЕСЯ ПОД УГРОЗОЙ ИСЧЕЗНОВЕНИЯ ВИДЫ РАСТЕНИЙ Том 1 БАРНАУЛ–2006 1 ББК 28.688 УДК 581.9(571.15) К 78 Красная книга Алтайского края. Редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды растений. – Барнаул: ОАО “ИПП “Алтай”, 2006. – 262 с. В первый том Красной книги внесены 212 видов растений, нуждающихся в первоочередной охране, в том числе 2 вида ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АГРАРНАЯ НАУКА – ИННОВАЦИОННОМУ РАЗВИТИЮ АПК В СОВРЕМЕННЫХ УСЛОВИЯХ Материалы Всероссийской научно-практической конференции, 12-15 февраля 2013 года Том II Ижевск ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА 2013 УДК 631.145:001.895(06) ББК 4я43 А 25 Аграрная наука – инновационному развитию АПК в А 25 ...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия имени С.М. Кирова И.В. Григорьев доктор технических наук, доцент А.И. Жукова кандидат технических наук О.И. Григорьева кандидат сельскохозяйственных наук А.В. Иванов инженер СРЕДОЩАДЯЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ ЛЕСОСЕК В УСЛОВИЯХ СЕВЕРО-ЗАПАДНОГО РЕГИОНА РОССИЙСКОЙ ...»

«В.И. Титова, М.В. Дабахов, Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Н. Новгород, 2009 В.И. Титова М.В. Дабахов Е.В. Дабахова ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ В КАЧЕСТВЕ ВТОРИЧНОГО МАТЕРИАЛЬНОГО РЕСУРСА В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ Допущено УМО вузов РФ по агрономическому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям Агрономия, Агрохимия и ...»

«i Космическое Послание Мишель Дэмаркэ Перевод с английского оригинала под заглавием Thiaoouba Prophecy Впервые опубликованным под заглавием Abduction to the 9-th planet ISBN 9 780646 159966 Верить недостаточно. Надо ЗНАТЬ. i ii Предисловие Я написал эту книгу как ответ на полученные распоряжения, которым я подчинился. Она – рассказ о событиях, которые произошли со мной лично – я утверждаю это. Я полностью отдаю себе отчет в том, что, до некоторой степени, эта необычная история будет воспринята ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Алтайский государственный аграрный университет Л.М. Татаринцев ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ: ОСНОВЫ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА Учебное пособие Часть II Рекомендовано УМО по образованию в области землеустройства и кадастров в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 120300, 120301 – Землеустройство ...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КООПЕРАЦИЯ И ИНТЕГРАЦИЯ В АПК Учебник ПЕНЗА 2005 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 40 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пензенский государственный университет Кооперация и интеграция в АПК Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области производственного менеджмента в ...»

«СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК Сборник статей Международной научно-практической конференции 4 марта 2014 г. Уфа РИЦ БашГУ 2014 1 УДК 00(082) ББК 65.26 С 43 Ответственный редактор: Сукиасян А.А., к.э.н., ст. преп.; СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ С 43 ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК: сборник статей Международной научно-практической конференции. 4 марта 2014 г.: / отв. ред. А.А. Сукиасян. - Уфа: РИЦ БашГУ, 2014. – 100 с. ISBN 978-5-7477-3496-8 Настоящий сборник ...»

«Белгородский государственный технологический университет имени В.Г.Шухова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени акад.М.Ф.Решетнева Харьковская государственная академия физической культуры Харьковский национальный педагогический университет имени Г.С.Сковороды Харьковский национальный технический университет сельского хозяйства имени П.Василенко Харьковская государственная академия дизайна и искусств ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СПОРТИВНЫХ ИГР И ЕДИНОБОРСТВ В ВЫСШИХ ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова И.А. Самофалова СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ КЛАССИФИКАЦИИ ПОЧВ Учебное пособие Пермь 2012 УДК 631.442 ББК Самофалова, И.А. Современные проблемы классификации почв: учебное пособие. / И.А. Самофалова; М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. – Пермь: Изд-во ...»

«1 Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный обмен Москва 2009 2 ББК Рецензенты: доктор биологических наук профессор С.Н.Чуков доктор биологических наук профессор Д.Л.Пинский Рекомендовано Учебно-методической комиссией факультета почвове- дения МГУ им. М.В.Ломоносова в качестве учебного пособия для сту дентов, обучающихся по специальности 020701и направлению 020700 – Почвоведение Соколова Т.А., Трофимов С.Я. Сорбционные свойства почв. Адсорбция. Катионный ...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Южный федеральный университет Научный совет по изучению, охране и рациональному использованию животного мира opnakel{ on)bemmni gnnknchh МАТЕРИАЛЫ XVI ВСЕРОССИСКОГО СОВЕЩАНИЯ ПО ПОЧВЕННОЙ ЗООЛОГИИ (4–7 октября 2011 г., Ростов-на-Дону) Москва–Ростов-на-Дону 2011 УДК 502:591.524.21 Проблемы почвенной зоологии (Материалы XVI Всероссийского совещания по почвенной зоологии). Под ред. Б.Р. Стригановой. Мос ква: Т-во ...»

«ВВЕДЕНИЕ От пушных зверей получают как основную, так и побочную продукцию. Основной товарной продукцией является шкурка, а побочной — жир, мясо и пух-линька. Шкурки идут на пошив изделий, мясо — в корм птице и свиньям, а также зверям, пред назначенным для забоя, жир — в корм зверям и на техничес кие нужды, а пух-линька— на производство фетра и других изделий. От всех пушных зверей получают еще и навоз, кото рый после соответствующей бактериологической обработки можно с успехом использовать в ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ СИСТЕМА ВЕДЕНИЯ ЖИВОТНОВОДСТВА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ НА 2014-2020 ГОДЫ Ростов-на-Дону 2013 УДК 636 ББК 45/46 С 55 Система ведения животноводства Ростовской области на 2014-2020 годы разработана учеными ДонГАУ, АЧГАА, ВНИИЭиН, СКНИИМЭСХ и СКЗНИВИ по заказу Министерства сельского хозяйства и продовольствия Ростовской области (государственный контракт №90 от 12.04.2013 г.). Авторский коллектив: Раздел 1. – Илларионова Н.Ф., Кайдалов ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КУЛЬТУРА, НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ В СОВРЕМЕННОМ МИРЕ МАТЕРИАЛЫ V МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ Гродно УО ГГАУ 2011 УДК [008+001+37] (476) ББК 71 К 90 Редакционная коллегия: Л.Л. Мельникова, П.К. Банцевич, В.В. Барабаш, И.В. Бусько, В.В. Голубович, С.Г. Павочка, А.Г. Радюк, Н.А. Рыбак Рецензенты: доктор философских наук, профессор Ч.С. Кирвель; кандидат ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.