Содержание
ВВЕДЕНИЕ 5
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ 12 АГРОЭКОСИСТЕМ
1.1 Концептуальные аспекты развития южного садоводства 12
1.2 Природные экосистемы 15
1.3 Формирование и функционирование агроэкосистем 20
1.4 Особенности формирования садовых экосистем 31 МЕТОДОЛОГИЯ, ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1 Методология исследований процессов в экосистеме сада 40
2.2 Почвенно-климатические условия региона 46
2.3 Место и объекты исследований 53
2.4 Методы исследований 59 ВЛИЯНИЕ МОНОКУЛЬТУРЫ САДА НА ПЛОДОРОДИЕ И 65 ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЧВ
3.1 Методические подходы к оценке состояния плодородия 65 садовых экосистем
3.2 Состояние плодородия почв в садах при традиционных 72 технологиях их возделывания
3.3 Влияние длительного применения удобрений в саду на 82 плодородие и экологическое состояние почвы
3.4 Методические особенности агрохимических исследований 88 в садах (на примере обыкновенных черноземов )
3.5 Водопотребление в плодовых садах 111 ФОРМИРОВАНИЕ РАСТИТЕЛЬНОСТИ НИЖНИХ ЯРУСОВ САДОВЫХ БИОЦЕНОЗОВ
3
4.1 Место и роль сорных растений в садовом биоценозе 114
4.2 Особенности формирования структуры сорных растений 116 и их вредоносность в плодовых садах
4.3 Приемы контролирования сорных растений приствольных 128 полос садов
4.4. Биоценотические методы подавления развития 132 сегетальных растений в междурядьях садов
5 АГРОХИМИЧЕСКИЕ, АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 142 И МИКРОКЛИМАТ ПОЧВ ЭКОСИСТЕМЫ САДА
5.1 Гумус и его лабильные формы 142
5.2 Содержание элементов питания 147
5.3 Температурный режим почвы 150
5.4 Физические свойства почв 153
5.5 Влажность почвы 158
6 БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПОЧВ САДОВЫХ 165 АГРОЦЕНОЗОВ
6.1 Состояние изученности вопроса 165
6.2 Почвенные ферменты и ферментативная активность почв 171
6.3 Микробоценоз почв в садовых экосистемах 194
6.4 Общая биологическая активность почв 212
6.5 Биологические показатели почв как индикаторы 217 состояния плодородия садовых агроценозов
7 ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ САДОВОГО БИОЦЕНОЗА НА 223 РАЗВИТИЕ НАПОЧВЕННОЙ И ПОЧВЕННОЙ МЕЗОФАУНЫ
7.1 Роль почвенных и напочвенных беспозвоночных в 223 стабилизации агроэкосистем
7.2 Роль дождевых червей в улучшении пищевого режима почв 225 садовой экосистемы
7.3 Структура и динамическая плотность жужелиц и стафилинид 229
4
в садовых биоценозах и прилегающих биотопах
8 ПРОДУКТИВНОСТЬ И СОСТОЯНИЕ ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ 239 САДОВЫХ ЭКОСИСТЕМ
8.1 Влияние растений нижнего яруса садовых биоценозов на 239 ростовые процессы деревьев яблони
8.2 Обеспеченность плодовых растений элементами питания 248
8.3 Физиологические особенности растений яблони в садовых 253 биоценозах различной структуры
8.4 Урожай и качество плодов деревьев яблони в различных 258 типах садовых агроценозов
9 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА 268 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЕМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОСИСТЕМЫ САДА
9.1 Экономическая эффективность технологии формирования 268 продуктивного садового биоценоза
9.2 Энергетическая оценка технологии формирования 270 продуктивного садового биоценоза
9.3 Внедрение технологии и технологических приемов в 277 производство и производственные испытания
АГРОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ 279
ПРОДУКТИВНЫХ САДОВЫХ ЭКОСИСТЕМ
ВЫВОДЫ 282
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ РЕЗУЛЬТАТОВ 285
ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА 287
ПРИЛОЖЕНИЯ 333
Введение
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. В современных условиях для ведения экономически выгодных и экологически безопасных плодовых насаждений необходима принципиально новая стратегия земле- и природопользования. В плодовом саду длительная монокультура сочетается с многолетней «типовой» агротехникой, особенно при уходе за почвой. Непрерывное содержание почвы под черным паром, с использованием только минеральных удобрений или вообще без таковых, изменяет и ухудшает агрофизические и агрохимические свойства почвы, обедняет почвенную фауну. Уничтожение же естественно растущих трав, так называемых сорняков, лишает многие организмы среды обитания, что еще больше нарушает сложившиеся отношения в биоценозе сада [61,62, 86,88,89,253, 274]. Для устранения негативных тенденций необходим перевод садоводства на биоценологическую основу, т.е. создание садов с оптимальной структурно - временной организацией, многовидовым набором организмов и минимальной агротехникой. Согласно теории А.А. Жученко [117,119,122,125], за счет замены техногенных факторов интенсификации функционально адекватными биологическими, сохраняется единство технологического процесса при переходе к низкозатратным технологиям.
Усиление средообразующей роли растений в садовой экосистеме за счет введения трав сеяных или сегетальных (естественно растущих) является основным биологическим фактором воспроизводства почвенного плодородия, увеличения разнообразия почвенной биоты, улучшения доступности элементов питания, общей экологической стабильности. Наряду с получением стабильных урожаев плодов высоких товарных качеств должна улучшаться почвенная, фи-томелиоративная, фитосанитарная, микроклиматообразующая и другие составляющие садовых экосистем. Уход от системы черного пара в садовых агроце-нозах юга России предпринимался А.К. Приймак [313], О.А. Черепахиной и А.П. Луговским [415], Г.Н. Теренько [374], А.В. Бузоверовым [40] и другими. Ими были исследованы отдельные элементы биологизации садовых агроцено-
6
зов. Разработка теоретических принципов создания продуктивных садовых биоценозов с максимальным использованием биологических свойств их компонентов и технологических приемов для практического применения ресурсосберегающих технологий началась сравнительно недавно. Это и определило цель и задачи наших исследований.
Цель и задачи исследований. Целью работы являлось теоретическое и экспериментальное обоснование принципов формирования садовых экосистем на основе эффективной реализации внутренних ресурсов и изучения путей экологической и ценотической оптимизации функций садовых биоценозов.
В связи с поставленной целью были определены задачи исследований:
1. Изучить влияние монокультуры сада на плодородие и экологическое состояние почв.
2. Определить особенности формирования структуры сегетальных растений и их роль в садовых биоценозах.
3. Разработать приемы контролирования сорных растений приствольных полос садов.
4. Разработать способы формирования растительности нижних ярусов садовых агрофитоценозов за счет использования естественно растущих и сеяных трав.
5. Выявить закономерности изменений показателей почвенно-биологичес-кого комплекса, определяющих пути формирования садовых биоценозов различной структуры. Определить количественный и качественный состав почвенной биоты в садовом биоценозе, общую биологическую и ферментативную активность почв. Разработать методы оценки экологического состояния почв и их плодородия по этим параметрам.
6. Выявить особенности формирования почвенной мезофауны в садовых биоценозах различной структуры с учетом сопряженных биотопов.
7. Изучить состояние, физиологические особенности и продуктивность плодовых растений в садовых биоценозах различной структуры.
7
8. Провести оценку взаимосвязей компонентов садовой экосистемы и разработать агроэкологические приемы их формирования на биоценотической основе.
9. Создать ресурсосберегающую технологию ухода за почвой в садовых агроценозах различной структуры и дать ей экономическую и энергетическую оценку.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Снижение эффективного и потенциального плодородия почв плодовых насаждений обусловлено длительной монокультурой и применением традиционных технологий ухода за почвой.
2. Системный подход к исследованиям дает возможность провести комплексную оценку влияния биотических компонентов садовой экосистемы на продуктивность плодовых растений.
3. Закономерности изменения основных факторов жизнедеятельности плодовых растений в различные возрастные периоды садовых агроценозов, определяющие пути их формирования.
4. Роль сегетальных и сеяных трав в садовой экосистеме неоднозначна: наряду с конкурентными отношениями с плодовыми растениями за элементы питания и влагу, они усиливают средообразующую роль растительности, являются источниками свежего органического вещества для биотических компонентов почвенной экосистемы, средой обитания напочвенной и почвенной мезофауны.
5. Влияние продолжительности задернения почвы травами в яблоневых садах и смежных биотопов в агроландшафте на формирование фауны почвенных и напочвенных беспозвоночных и напочвенных жесткокрылых.
6. Введение трав в нижний ярус садового фитоценоза и использование разработанных приемов контроля над их ростом и развитием способствует восстановлению почвенного плодородия, активизации микробоценоза и фермента-
тивных процессов в почвах, оптимизации питательного режима растений яблони, их устойчивого роста и плодоношения.
Научная новизна работы
1. Впервые исследованы в комплексе экологические и ценотические основы формирования садовых агроценозов в регионе с позиций оптимального использования потенциала биопродуктивности многокомпонентного садового сообщества.
2. С использованием системного подхода изучены функции биотических компонентов садовых экосистем, вещественные и энергетические процессы экосистемы сада в динамике.
3. Установлены закономерности изменения факторов жизнедеятельности плодовых культур (агрофизические и агрохимические свойства почвы, биохимические свойства, биота почвы) в садовых биоценозах различной структуры и возраста.
4. Разработан способ создания мульчирующего слоя почвы с целью направленного формирования видового состава естественно растущих трав.
р 5. Изучен комплекс показателей биологической активности почв, выявле-