ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИПОЖЭНИЭ 1 Основополагающие агроэкологические
принципы
На урожайность сельскохозяйственных культур влияют многие процессы, но лишь некоторые из
них оказывают существенное воздействие. К ним относятся процессы, помогающие растениям
эффективно использовать радиацию, воду и питательные вещества, в равной степени и для
своего роста (Мот!ей!й, 1990; Упс!а!г, 1990), включая те, которые способствуют поддержанию
баланса почвенных вод почвенно-водного баланса и те, которые воздействуют на плодородие
почв. «Оптимальными условиями роста» являются те агроэкологические условия, при которых
сельскохозяйственные культуры получают необходимые для роста воду и питательные
вещества в полном объеме, а также защиту от вредителей, болезней и сорняков. В центре
нашего внимания находятся в первую очередь проблемы растениеводства, поскольку оно также
определяет развитие животноводства.
Фотосинтез
Процесс фотосинтеза является основным в преобразовании солнечной энергии в органические
(растения) соединения, обеспечивающие жизнь на Земле. Растения, растущие в оптимальных
условиях, могут преобразовать в биомассу максимум 2,5% солнечного света, достигающего
поверхности Земли (бреас!па, 1988). В связи с тем, что темпы роста сельскохозяйственных
культур в целом зависят от наличия воды и питательной среды и тормозятся воздействием
вредителей, болезней и сорняков, общий показатель эффективности использования радиации
(ЭИР) будет существенно ниже. Максимальный уровень улавливания существует в тропических
районах с круглогодичным циклом производства. Лишь половина от этого уровня приходится на
районы с умеренным климатом, где период вегетации составляет 5-6 месяцев. Энергия,
затрачиваемая непосредственно при обработке почвы (например, работа тракторов), или
косвенно (например, производство удобрений) ещё больше снижает улавливание нетто-
энергии от 1% максимум и, возможно, до почти нулевого показателя.
Водные ресурсы
Оставшиеся 97,5% солнечной энергии используются растениями в виде испарений. Даже при
создании оптимальных условий для управления им требуется 250-300 литров воды на
килограмм производимой биомассы (Мотет!, 1990). Зерновые культуры составляют половину
от мирового объема урожая биомассы. Биологический минимум 500-600 литров воды
испаряется при производстве килограмма зерна. На практике испарение вместе с
улетучиванием, т.е. непродуктивная потеря воды напрямую из почвы, означает, что
потребляемые сельскохозяйственными культурами объемы воды варьируются от 800 литров на
килограмм при урожайности зерновых выше 6 тонн с гектара до более 4 тыс. литров на
килограмм при урожайности менее тонны с гектара. В среднем в мире эта цифра составляет 1,3
тыс. литров на килограмм произведенного зерна (КосКУ{гот, 2003).
Питательные вещества
Питательные вещества играют существенную роль в производстве растениями протеинов,
жиров и других соединений, следовательно, и в их росте (Втпагабап, 1999). При недостатке
требуемых питательных веществ темпы роста растения снизятся. В естественных условиях
почвенные ресурсы дают азот. Однако его запасы истощаются в ходе культивации растений,
что ведет к деградации почв, если не проводить восстановления в достаточной степени
(с'юогуоде! е! а!., 1993). Бобовые растения в симбиозе с бактериями удерживают запасы азота.
При оптимальных условиях роста, т.е. при достаточных запасах воды и других питательных
веществ (в основном фосфор) объемы удерживаемого фосфора могут составить от 1 до 3
килограмм на гектар в день (С!ег, 2001). Там, где содержание фосфора и калия в почве
недостаточно, их вносят в почву в виде удобрений, получаемых из ископаемых ресурсов.
Высказывались опасения по вопросу достаточности запасов фосфора для поддержания
производства продуктов питания в будущем (5ти е! а!., 2010; учап Каиммепбегоп, 2010). Как
оказалось, растущий дефицит питательных микроэлементов также ограничивает производство
сельскохозяйственных культур и ими также необходимо питать почву (РЕ&НС, 2011).
65