UniversityAgro.ru » Земледелие » Агроценозы, агробиоценозы, агрофитоценозы

Агроценозы, агробиоценозы, агрофитоценозы

Агроценоз (от греч. ἀγρός, agros — «поле», κοινός, koinos — «общий») — система, созданная человеком и включающая сообщество живых организмов и связанные с ним факторы среды обитания в пределах одной территории, объединенную между собой круговоротом веществ и потоком энергии.

Агробиоценоз (агроэкосистема) — полевое сообщество живых организмов агроценоза. В состав полевого сообщества входят культурные и сорные растения (агрофитоценоз), потребители органического вещества (травоядные, различные паразиты растений, гетеротрофные микроорганизмы и т.д.), а также редуценты растительных и животных остатков (почвообитающие животные, грибы и бактерии).

Агрофитоценоз — растительное сообщество агроценоза, включающее сорные и культурные растения, формирующееся на обрабатываемых сравнительно однородных в экологическом отношении сельскохозяйственных угодья. На формирование агроценозов, его флористический и количественный состав оказывает влияние множество факторов:

  • агроклиматических условия местообитания;
  • почвенных условий;
  • теплового режима и обеспеченности влагой;
  • системы удобрений;
  • запасы диаспор растений (банк семян);
  •  флористическое разнообразие окружающих территорий;
  • агротехника возделывания культур;
  • видовым и сортовым составом выращиваемых растений;
  • уровнем культуры земледелия.

Многообразие факторов приводит к формированию на отдельных полях несходных агрофитоценозов с особенными взаимовлияниями растений друг на друга.

В тоже время, на полях со сходными факторами, прежде всего агротехникой и видами культурных растений, формируются схожие агроценозы, называемые агроассоциациями.

Система управления сорной растительностью должны строиться не на общих понятиях, а на детальных знаниях биологических особенностей и экологических предпочтений сорняков, конкретных значениях флористического состава и количественного обилия сорняков. Понимание особенностей формирования агрофитоценозов, а также конкретных значениях видового и количественного обилия дает возможность вести более эффективную, в том числе и экономически обоснованную, борьбу с сорной растительностью.

Компоненты агрофитоценоза

Агрофитоценоз составляют культурные и сорные растения. Культурные растения в посевах могут быть представлены одним видом — одновидовые посевы, либо несколькими — многовидовые посевы (вико-овсяновые, смесь клевера с тимофеевкой, смесь подсолнечника с масличной редькой и др.).

Возделываемые культуры, в зависимости от севооборота, могут занимать поле в течение одного вегетационного периода или несколько сезонов подряд.

Сорные растения представлены в составе агрофитоценоза чаще всего в количестве 10-15 видов, реже — 20-30. Например, в Московской области в агроассоциации озимой пшеницы насчитывается от 22 до 40, ячменя — от 17 до 32 и однолетних трав — от 14 до 26 видов сорняков.

В состав сорного компонента агрофитоценоза включают также диаспоры сорных растений, находящиеся в почве (плоды, семена, корнеотпрыски, корневища, клубни, корневые шейки, луковицы и другие органы возобновления), в целом, называемые банк семян.

Представление о более высокой жизнеспособности и устойчивости сорняков по сравнению с культурными растениями ошибочно. Эволюция полевых сообществ на протяжении многих веков происходила благодаря отбору человеком наиболее ценных растений по биологической продуктивности и хозяйственной ценности из дикорастущих, в том числе сорных, видов, создавая благоприятные условия для её роста за счет системы агротехнических мероприятий.

Благодаря опережающему развитию и преобладанию в агрофитоценозе культурных растений, создается конкурентное преимущество над сорной растительностью и, как следствие, формирование и состояние внутренней фитоценотической среды полевого сообщества определяется культурным компонентом, который выступает также в качестве средообразователя, или эдификатора, полевых фитоценозов.

Мощный стеблестой культурных растений оказывает угнетающее действие на многие сорняки. При этом величина органической массы, создаваемой ими, редко превышает 2-5% всей массы агроценоза.

Только за счет ослабления культуры по разным причинам: изреженные всходы, несвоевременный посев, сильное поражение вредителями и т.д., могут создаться условия для конкурентного преимущества сорной растительности.

Стоит также заметить, из автотрофов в состав агрофитоценозов входят различные водоросли (зеленые, сине-зеленые, диатомовые и др.); однако синтезируемая ими ежегодно масса органического вещества не превышает 100-150 кг/га.

Формирование агрофитоценоза

Формирование агрофитоценоза конкретного поля определяется сельскохозяйственной культурой и начинается в момент её посева. В процессе развития культуры (набухания семян, образования корней, появлением семядольных и настоящих листьев) интенсивность взаимного влияния и взаимодействия культурных растений и сорняков увеличивается.

Если на данном поле размещается другая культура, то выраженность, направленность и характер взаимоотношений между компонентами агрофитоценоза приобретает иную форму, что влечет формирование и становление уже другого растительного сообщества с только ему присущими особенностями состава и строения.

Состав популяций сорняков зависит от времени последней обработки почвы (вспашки, культивации, боронования, лущения или применение гербицидаЕсли последняя обработка почвы происходит поздней осенью или ранней весной, проявятся сорняки, характерные для зерновых культур, даже если в этом году на поле они будут выращиваться. Если же обработка почвы будет проводиться в мае или июне, будут создано условия для появления так называемых «мотыжных сорняков», характерных для пропашных культур. Причиной такого поведения являются разные температуры покоя и прорастания семян сорняков.1

Свойства соответствующей почвы также влияют на запасы сорняков. Особенно важны реакции почвы, обеспеченность питательными веществами и влагой, а также тип почвы.

С активизацией жизненных и ростовых процессов взаимодействия и взаимовлияния компонентов агрофитоценозов укрепляются и стабилизируются. Появление свежего органического вещества и формирование устойчивой внутренней среды агрофитоценоза, способствующее обитанию и размножению макро- и микроорганизмов, обогащает  полевое сообщество организмами, в том числе фитопатогенными и вредными насекомыми. В результате агробиоценоз обогащается по формам жизни, обилию видов и усложняется по качественному проявлению взаимоотношений между его составляющими.

Агробиоценоз включает в себя культурные и сорные компоненты агрофитоценоза, а также всё многообразие живых макро- и микроорганизмов, что существенно усложняет взаимодействие и взаимовлияние внутри агробиоценоза. Очевидно, что чем меньше это многообразие, тем ниже потери органического вещества и выше продуктивность культур в агробиоценозе.

Однако низкий уровень разнообразия организмов, в том числе вредных, приводит к неизбежной утратой даже минимальной способности агробиоценоза к саморегуляции. Функционирование агроэкосистемы в желаемом режиме возможно при постоянном дополнительном поступлении в нее энергии извне, что реализуется в процессе проведения различных сельскохозяйственных работ и агротехнических мероприятий, таких как мелиорация земель, известкование, внесение удобрения, применение пестицидов, обработка почвы, возделывание определенных сортов культур и т.п. Интенсивность производственного воздействие на агробиоценоз снижает способность к саморегуляции и повышает продуктивность культурного компонента.

Дополнительно на характер и выраженность этих взаимоотношений оказывают влияние живые организмы, обитающие в почве (грибы, нематоды, бактерии, дождевые черви, личинки и взрослые особи насекомых и др.).

Формы взаимоотношений между компонентами полевых сообществ

Одним из факторов, определяющих продуктивность сельскохозяйственных культур является взаимодействие культурных и сорных компонентов агрофитоценоза. Многообразие форм прямых и косвенных взаимодействий обусловлено видами растений, их биологическими свойствами, агроэкологическими условиями, изменчивостью в течение сезона, средой местообитания.

Выделяют следующие прямые формы взаимодействия между растениями полевого сообщества:

  1. Паразитизм и полупаразитизм.
  2. Механическое давление на корни и надземную часть одного растения вьющимся и цепляющимся другим растением (горох посевной (Pisum sativum)подмаренник цепкий (Galium aparine), горец вьющийся (Fallopia convolvulus)вьюнок полевой (Convolvulus arvensis)), сильно ветвящимся растением (пикульник заметный (Galeopsis speciosa), марь белая (Chenopodium album), редька дикая (Raphanus raphanistrum), мать-и-мачеха (Tussilago) и др.) за счет мощной развитой корневой системы (мятлик однолетний (Poa annua), пырей ползучий (Elytrigia repens), хвощ полевой (Equisetum arvense) и др.).
  3. Аллелопатия (биохимическое воздействие) — явление влияния одного растения (донора) посредством выделения активных веществ — колинов, ингибирующих (угнетающих) или стимулирующих жизнедеятельность другого растения (акцептора) или живого организма. Активные вещества, образующиеся при разложении отмерших растений или их частей называются миазминами.
  4. Конкуренция за факторы жизни растений (свет, вода, элементы минерального питания и др.).

Косвенные формы взаимодействия:

  1. Фитогенное воздействие — средообразующее влияние растений на формирование и состояние внутренней среды полевого агрофитоценоза. Сущность воздействия заключается в формирование доминирующим по численности и, прежде всего по массе органического вещества, растением физического состояния  и химического состава приземного слоя атмосферы. Фитогенное воздействие может быть односторонним и взаимным. Таким образом, доминирующее растение создает в приземном слое наиболее подходящие для себя условия: освещенность, температуру, влажность, движение воздуха (физическое состояние), концентрацию кислорода, летучих веществ, радиационной активности соединений, ионный состав (химический состав). Для других видов растений полевого сообщества эти условия становятся внешними, определяющими их факторы жизни.
  2. Эдафические факторы — влияние посредством почвенных условий. Первичная совокупность почвенных условий (экотоп), определяемая физико-географическими свойствами среды, под воздействием растений полевого сообщества меняется в соответствии с потребностями растений (биотоп). В результате, в процессе жизнедеятельности растений, количественное (содержание питательных веществ, рН) и качественное (подвижность макро- и микроэлементов, почвенная влага, гумусовый состав) состояние почвы претерпевает изменения.
  3. Отзывчивость растений на внешние воздействия — обуславливается  изменчивостью климатических (недостаток тепла, затяжные дожди, высокие температуры, засуха, градобитие, эрозия почвы и др.); биогенных (жизнедеятельность микроорганизмов, насекомых, птиц, животных и других живых организмов), антропогенных, связанных с производственной деятельностью человека.

Направленность воздействия также определяет состав агрофитоценоза. Например, если какая-либо форма взаимодействия носит отрицательный характер, то возрастает фитоценотическая роль в сообществе тех видов, которые слабо реагируют на это негативные воздействия или быстро оправляются от нанесенных повреждений.

И наоборот, если внешнее воздействие положительно влияет на жизнедеятельность компонентов, то повышается фитоценотическая роль видов, которые наиболее отзывчивы на действующий фактор. Например, внесение полного минерального удобрения (NPK) в посевах льна-долгунца и ячменя резко усиливает роль культуры в формировании сообщества. Напротив, внесение только азотных удобрений сильно повышает фитоценотическую значимость редьки дикой, горчицы полевой, горца щавелелистного, пикульника двугубого, что приводит к росту сорного компонента агрофитоценоза.

Эволюция агрофитоценозов

Агрофитоценозы подвержены с течением длительного времени эволюционным процессам, связанным прежде всего с систематическим изменением систем земледелия, появлением новых агротехнологий, средств защиты растений и т.п. Как показали исследования немецких ученых, за последние 80 лет состав сорной растительности на полях ФРГ постоянно претерпевал изменения.2

[INSERT_ELEMENTOR id="2563"]

Литература

Земледелие. Учебник для вузов/Г.И. Баздырев, В.Г. Лошаков, А.И. Пупонин и др. — М.: Издательство «Колос», 2000. — 551 с.

Ссылки

  1. Heinz Ellenberg: Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen in ökologischer, dynamischer und historischer Sicht (= UTB für Wissenschaft. Große Reihe. Band 8104). 5., stark veränderte und verbesserte Auflage. Eugen Ulmer, Stuttgart (Hohenheim) 1996, ISBN 3-8252-8104-3.
  2. Joachim Hüppe, Heinrich Hofmeister: Syntaxonomische Fassung und Übersicht über die Ackerunkrautgesellschaften der Bundesrepublik Deutschland. In: Berichte der Reinhold-Tüxen-Gesellschaft. Band 2, 1990, S. 61–81.