CC BY
274
УДК 574
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОДХОДЫ К ВОССТАНОВЛЕНИЮ УСТОЙЧИВОСТИ И ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ
© 2014 В.В. Заболотских
Тольяттинский государственный университет
Поступила в редакцию 13.01.2014
Рассмотрены базовые принципы управления устойчивостью агроэкосистем на основе биосферно-экологических законов и концептуальных подходов к экоадаптивному и биосферосовместимому природопользованию. Почва и процесс гумификации рассматриваются как ключевые управляемые элементы, а биотехнологии как механизмы целенаправленного регулирования про-цессов, протекающих в экосистемах. Ключевые слова: почва, агроэкосистема, устойчивость, природопользование
Деградация почв - совокупность природных и антропогенных процессов, приводящих к изменению функции почв, количественному и качественному ухудшению их состава, свойств и режимов природно-хозяйственной значимости земель, в настоящее время представляет одну из важнейших социально-экономических проблем, которая создает угрозу экологической, экономической и в целом национальной безопасности России.
Водная и ветровая эрозия, подтопление, локальное переувлажнение, засоление, осолонцевание, переуплотнение, дегумификация, захламление отходами производства и потребления, загрязнение радионуклидами и тяжелыми металлами как следствие экстенсивного хозяйствования и техногенеза наносят огромный ущерб продуктивному потенциалу земельного фонда России [1, 2, 7, 8].
Из сферы сельскохозяйственного производства в результате деградации земель, перевода их в другие виды использования, исключаются значительные площади угодий. По данным государственного учета, общая площадь эродированных, дефлированных, эрозионно- и дефляционно- опасных сельскохозяйственных угодий составляет 130 млн га. Доля эродированных и дефлированных почв продолжает неуклонно увеличиваться.
Техногенное загрязнение почвы тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами и другими органическими ксенобиотиками вызывает большие перегрузки в отношении самоочищающей способности почвы и оказывает значительное влияние на микробиологические процессы круговорота углерода и азота. Например, некоторые гербициды и фунгициды подавляют процесс симбиотической фиксации азота бобовыми культурами. В результате бобовые культуры
ЗаболотскихВлада Валентиновна, кандидат биологических наук, заведующая кафедрой экологии, природопользования и биотехнологий Тольяттинского государственного университета. E-mail: [email protected]
полностью переходят на использование минерального азота из почвы и удобрений. Аналогичным образом действуют тяжелые металлы и металлоиды. В частности, кадмий, свинец, железо, мышьяк оказывают отрицательное действие на формирование бобово-ризобиальных и микоризных симбиотических систем [5].
Более 250 тыс. га сельскохозяйственных угодий имеют уровень антропогенного загрязнения в 10 - 100 раз выше фонового, техногенные выбросы покрывают 18 млн га, тяжелыми металлами загрязнено 3,6 млн га. Радионуклидами только в Уральском регионе загрязнено 25 тыс. км2 [6].
Особую проблему для сельского хозяйства представляет снижение плодородия почв. Снижение плодородия происходит за счет утраты гумуса, основных питательных элементов (КРК), необходимых микроэлементов. Среднегодовые потери почвы при совместном проявлении водной эрозии и дефляции оцениваются примерно в 15 т/га. Можно ожидать, что общие потери почвы с эродированных и дефлированных сельскохозяйственных угодий составят приблизительно 750-800 млн т, в которых содержится 32 млн т гумуса, 4,8 млн валового фосфора, 60 млн калия, 8,8 млн т общего азота. Это эквивалентно следующему количеству минеральных удобрений: 26,4 млн т аммиачной селитры, 9,6 млн суперфосфата, 100 млн т хлористого калия.
Наблюдается снижение содержания гумуса и элементов питания в почвах сельскохозяйственных угодий практически во всех регионах России. К настоящему времени 46% пахотных земель имеет низкое содержание гумуса. Около 100 млн га в пределах 35 субъектов Российской Федерации занимают районы, подверженные опустыниванию и засухам или потенциально опасные в этом отношении.
Проблемы почвенного плодородия напрямую связаны с особенностями хозяйственной деятельности человека на земле - многие технологии зем-
1833
лепользования устарели или не эффективны, мероприятия по повышению урожайности сельскохозяйственных культур зачастую связаны с истощительным землепользованием и необоснованным внесением большого количества химических удобрений и пестицидов, существенно загрязняющих почвы и приводящих к деградации их плодородного слоя.
Для восстановления плодородия почв, уменьшения деградации земель необходимы научно-обоснованные подходы и технологии неистощи-тельного землепользования и разработка комплексов эффективных мер по реабилитации загрязнённых и обеднённых почв.
Необходимо развивать деятельность, опирающуюся на знание законов экологии, принципов и правил обустройства природных систем, реализацию природосохраняющих и природосовме-стимых технологий. В этой связи важно рассмотреть следующие концепции и подходы.
1. Биосферный подход к восстановлению почвенных агросистем. Биосфера как многоструктурная глобальная саморазвивающаяся система, заключает в себе все необходимое и достаточное для преобразования одних своих качественных состояний в другие с помощью механизмов преодоления своих внутренних противоречий.
Обеспечить гармонию в отношениях общества с природой - значит добиться соответствия между принципами человеческой деятельности в природе и законами функционирования и развития биосферы. Добиться такого соответствия - значит, преодолеть те противоречия, которые лежат в основе экологического кризиса.
Любая экосистема (в том числе и агроэкосис-темы) способна к биотической саморегуляции, которая проявляется: 1) в усилении способности к поддержанию равновесия и балансов вещества и энергии в экосистемах; 2) в упрочении условий существования организмов в разных звеньях биотического круговорота; 3) в умножении возможностей самовосстановления условий обитания организмов, если они нарушены либо природными, либо антропогенными воздействиями.
С точки зрения концепции биотической регуляции биосферы необходимо остановить необратимое разрушение биосферы, восстановить до уровня естественной продуктивности пострадавшие экосистемы, наделить техноценозы биосферными функциями, обеспечить для агроландшаф-тов рациональное сочетание естественных био-геозенозов и агроценозов, снизить техногенную нагрузку на ландшафт через создание экологически чистых технологий и экологически рациональной экономики.
Задача в том, чтобы найти пути безболезненного вхождения промышленных, сельскохозяй-
ственных и других отраслей в биосферные процессы через отыскание биосферосовместимых антропогенных круговоротов.
Природа сама себя восстанавливает, охраняет и улучшает. Биота преобразует материнскую породу в почву, воспроизводит в ней минеральные соли, формирует структуру, необходимую для растений, регулирует газовый состав атмосферы, образует осадочные породы. При взаимодействии организмов друг с другом, благодаря их совокупным действиям, они улучшают условия и среду своего собственного обитания. Этот процесс может быть назван естественными «природными мелиорациями».
Необходимо создать условия для самовоспроизводства экосистемами (биосферой, агросис-темами) условий и среды жизнеобеспечения своих структурных единиц - для естественных мелиораций.
Человек же в ряде случаев продолжает мешать этим проявлениям механизмов биотической саморегуляции. Так, например, традиционные мелиорации, в том числе и комплексные, часто значительно снижают способность почв к саморегуляции, о чем говорят факты снижения естественного плодородия почв при слишком больших дозах минеральных удобрений. Становится ясным, что восстановление окружающей среды на базе существующего технологического подхода не дает желаемых результатов и не снижает антропогенной нагрузки.
В этой связи особое значение в природопользовании приобретают не нарушающие природные процессы и экосистемы - биотехнологии и подход к регулированию и созданию условий для агроэкосистем и природных систем, где их функции устойчивости, саморегуляции, самовосстановления усиливаются.
2. Концепция природообустройства. Сегодня возобновление природных ресурсов, их восстановление, а также охрана природных условий - все это возложено на сферу природопользования. Однако экологический кризис, продолжающий обостряться, красноречиво говорит о том, что сфера природопользования не справляется с этими задачами.
В современном природопользовании нет эквивалентного восстановления экосистем. Для него характерно истощительное использование невозобновимых ресурсов, прежде всего, топлива и руд, и интенсивная эксплуатация возобновимых - почв и лесов.
Становится все более насущной потребность выделить из сферы природопользования такие виды деятельности человека в природе, как восстановление, сохранение природных систем, их переформирование, если они необратимо разру-
1834
шены, в самостоятельную сферу. Этот подход реализуется в новом направлении хозяйственной деятельности человека в природообустройстве.
Природообустройство - это опирающаяся на знание законов саморегуляции биосферы экологически целенаправленная деятельность общества, обеспечивающая средосберегающее природопользование, сохранение и улучшение устойчивости природных и социоприродных систем, благодаря чему достигается благосостояние, улучшение качества жизни населения, осуществляется защита интересов будущих поколений.
Стратегическая задача природообустройства - это обеспечение устойчивости биосферы через сохранение ее функций и, прежде всего, средооб-разующей.
3. Концепция устойчивости биосферы базируется на сохранении механизма гомеостаза ее биогеоценозов, то есть ее первичных экологических структур.
Гомеостаз - это механизм поддержания динамического равновесия или стабильного неравновесия в экосистемах в условиях воздействия на них природных, или антропогенных факторов. Количественная оценка таких воздействий - емкость экосистемы, то есть максимум (количественная мера) вещества и энергии, которая поглощается экосистемой, но не разрушает гомеос-таз, ее способность к возвращению в исходное состояние.
Гомеостаз означает гарантию сохранения таких системных качеств, как саморегуляция, целостность, устойчивость, способность к воспроизводству и развитию.
Поскольку механизмы гомеостаза носят динамический характер, человек может использовать природные системы в своих хозяйственных целях, не выходя за границы этой динамики. Если эта граница перейдена, то требуется соответствующая компенсация. К сожалению, эта динамика применительно к почвам в настоящее время часто принимает форму интенсификации биогеохимических
циклов отдельных элементов (углерода, азота, фосфора, калия и др.). Отчуждение же вещества из почвы «...компенсируются минеральными удобрениями. Интенсификация биологического круговорота веществ на искусственной абиотической основе ведет к деградации природных регулирующих механизмов, превращению почвы из сложной экологически сбалансированной системы в субстрат для передачи вносимых минеральных удобрений к корням растений. Все это ведет, в конечном итоге, к дезагрегации, дегумификации почвы, загрязнению ее избыточными и остаточными химическими веществами, отравлению микроорганизмов, ухудшению водного, теплового и окислительно-восстановительного режима, поверхностной эрозии» (Почвоведение. 1989. № 12 С. 61).
Почвозащитное земледелие призвано поддерживать и регулировать природные почвенные механизмы гомеостаза и саморегуляции.
4. Концепция коэволюционного развития общества и природы. Необходимо обратиться к учению В.И. Вернадского о биогеохимическом круговороте химических элементов в ландшафте. Вернадский В.И. считал, что человечество превратилось в мощную геологическую силу. На наших глазах оно становится столь же мощной химической силой. Задача в том, чтобы человечество превратилось в неменьшую по своему значению биотическую силу на нашей планете, чтобы разумно сочетать между собой действия этих трех факторов - геологического, химического, биотического - в их антропогенном воздействии на биосферу. На место стратегии ресурсного подхода и основанного на ней экономического роста должна придти стратегия решения проблем ресурсов и экономического роста с позиций биосферно-экологического подхода, опирающаяся на коэ-волюционное развитие общества и природы. На место практики разрушения должна придти стратегия их саморазвития.
И в этом ключе весьма перспективны комплексные мелиорации, согласующие потребнос-
Рис. 1. Управление почвенным плодородием и устойчивостью почв через регулирование процесса гумификации.
1835
ти сельскохозяйственных культур со всеми факторами среды и реализуемые на основе применении комплексного подхода в создании устойчивых агроландшафтов. Агроландшафт должен быть обустроен так, чтобы выполнять не только хозяйственные функции, но и соответствовать своему биосферному предназначению.
Биосферный подход позволяет подойти к аг-роландшафту и его компонентам как к живому организму. Он выявляет четкую зависимость плодородия почв и урожайности от структуры и функций агроландшафта, от соотношения естественных биогеоценозов и агроценозов в нем. Это соотношение специфично для каждой природной зоны. Так, в почве этот подход позволяет увидеть управляющую подсистему биогеоценоза, а среди видов мелиораций рассмотреть возрастающее значение биомелиораций и, прежде всего, агроле-сотехнических мелиораций в качестве мощного регулятора балансов и режимов ландшафта.
5. Почва как управляющее звено биогеоценоза. Почва гетеротрофная подсистема биогеоценоза (микроорганизмы, низшие грибы, актиномице-ты) во-первых, замыкает биогенные вещества в круговороте биогеоценоза и не дает им уйти в абиотическое окружение, и во-вторых, она аккумулирует из абиотической среды в биотический круговорот нужные растениям минеральные элементы.
Рациональное решение конкретных практических задач предполагает полную ясность в теоретико-методологических основах управления процессами почвообразования и плодородия почв. Преобразования природных систем должны соответствовать их гомеостатическим возможностям. Должен быть паритет хозяйственных и природных возможностей экосистем.
Почва - это связующее звено абиотических и биотических процессов, их регулятор и преобразователь потоков массо- и энергопереноса органических и минеральных элементов [3,5].
В руководстве НИиПИ экологии города «Оценка почв и грунтов..., 2001» дано такое определение нативной почвы: «Почва - самостоятельное естественно-историческое органомине-ральное тело, являющееся сложной полифункциональной и поликомпонентной многофазной открытой системой, сформировавшейся в поверхностном слое земной коры в результате длительного воздействия биотических и абиотических факторов почвообразования; состоящее из твёрдой, жидкой, газообразной и живой фаз и имеющее специфические генетико-морфологические признаки и свойства, создающие для роста и развития растений соответствующие условия» [1].
Основные геосферные функции почвы как природного тела обусловлены ее положением на стыке живой и неживой природы.
Почва - главный реактор трансформации и круговорота элементов. Она играет роль центрального звена в глобальном углерод-кислородном цикле и наряду с океаном выполняет функции регулятора состава атмосферы. От почвы зависит динамика тепла и влаги в приземных слоях воздуха. Фильтрационная и буферная способности почвы имеют важное значение для поддержания стабильных условий в пресноводных и почвенных экосистемах.
Почва - место депонирования и хранения биологически важных элементов и веществ, специфического органического вещества - гумуса, обеспечивающего длительное плодородие возделываемых полей и пастбищ. Наряду с этим в почве аккумулируются различные загрязнения, которые инактивируются с помощью почвенных микро-боценозов либо избирательно поступают в воздушный бассейн, в грунтовые воды и т.п. Аккумулируя тяжелые металлы и радионуклиды, почва выполняет также мощную барьерную функцию на пути их миграции в биогеоценозах. В почвах загрязняющие компоненты находятся гораздо дольше, чем в других природных средах.
В.В.Докучаев впервые проанализировал процесс гумификации (превращение органических остатков растений в почвенный гумус) как функцию биоклиматических условий. Органические соединения, поступающие в почву в составе остатков растительных и животных организмов, либо разрушаются до простых неорганических соединений (СО2, Н2О, МН3 и др.), либо преобразуются в новые органические соединения (гуминовые и фульвокислоты, гумин). Комплекс новообразованных специфических почвенных органических соединений получил название почвенного перегноя, или гумуса.
Почвенный гумус является хранилищем ценнейших веществ, необходимых для питания растений. Для среднего элементарного состава гумуса характерно заметное увеличение углерода и азота по сравнению со средним элементарным составом растительных остатков. Гумус обогащён серой, фосфором, калием, а также микроэлементами (кобальтом, молибденом, медью и др.).
Гумин, гуминовые кислоты и фульвокислоты образуют специфические компоненты почвенного гумуса, не встречающиеся среди других известных на земле органических веществ. Они составляют 85 - 90 % от общей массы органического вещества почвы.
Гумус является наиболее характерной и существенной частью почвы, с которой в основном связано плодородие.
Гумификация - один из самых важных почвенных биохимических процессов. Сущность его заключается в трансформации растительных
1836
остатков в своеобразные, тёмноокрашенные органические гуминовые вещества преимущественно кислотной природы. Особенность гуминовых веществ заключается в высокой устойчивости к гидротермическим и биохимическим условиям.
Основные компоненты гуминовых веществ -гумусовые кислоты: гуминовые и фульвокисло-ты, их соли, а также гумин - комплекс гумусовых кислот, связанных с высокодисперсными минеральными частицами. Эти компоненты различаются растворимостью в кислоте или щелочи, а также в спиртовых средах. Гуминовые кислоты -темно-окрашенные соединения, растворяются в щелочной среде, не растворяются в кислой. Фуль-вокислоты - темно-окрашенные соединения, растворяются как в слабых растворах щелочей, так и в слабых растворах кислот. Гумин нерастворим при любых рН и наиболее прочно связан с почвенной минеральной фракцией, которая не экстрагируется щелочами. В зависимости от типа почв соотношение гуминовых кислот и фульво-кислот изменяется от 0,3 до 2,5 [5].
Гумус содержит все элементы, необходимые для питания растений; концентрирует фосфор, калий, железо, кальций и другие элементы. В виде гуми-новых веществ накапливается до 90-99% азота почв и более 50% фосфора и серы. В результате минерализации гумуса химические элементы в виде растворенных солей становятся доступными для поглощения корнями растений. Кроме того, при разложении гумуса выделяется углекислый газ -источник углерода для растений. Предполагается, что именно гумус, а не воздух - основной поставщик углекислоты для фотосинтетической деятельности растений. Торфяно-глеевые почвы тундры выделяют примерно 0,3 т/га в год СО2, подзолистые почвы хвойных лесов - от 3,5 до 30, бурые и серые почвы лиственных лесов - от 20 до 60, черноземы степей - от 40 до 70 т/га в год.
Значение гумуса не исчерпывается только функцией питания растений. Он улучшает физические свойства почвы. Темный цвет гумуса способствует согреванию почвы. Его водоудер-живающая способность значительно выше, чем у глины. Комковатая агрегированная структура, которую приобретает почва при наличии в ней гумуса, улучшает ее аэрацию, инфильтруемость и обрабатываемость, закрепление корней растений, уменьшает потери верхнего плодородного слоя почвы в результате смыва поверхностными водами и пылеуноса, уменьшает потери воды вследствие испарения, повышает засухоустойчивость растений.
Таким образом, гуминовые вещества в почве выполняют аккумулятивную, транспортную, регуляторную, протекторную, физиологическую функции.
Потери гумуса в результате естественных процессов или интенсивной эксплуатации пахотного слоя приводят к дегумификации и, следовательно, к снижению урожайности, утрате почвенной структуры и всех свойств, которые она обусловливает.
Используя агротехнические и технологические приемы, качество почвы можно восстановить, при этом важно вносить минеральные и органические удобрения по агротехническим нормам. При внесении только минеральных удобрений гумус не восстанавливается, только органических удобрений -не обеспечивается достаточное поступление биогенных элементов. В последнем случае микроорганизмы и растения извлекают из минерального и органического вещества почвы дополнительное количество элементов, необходимых для их жизнедеятельности, что приводит к ее обеднению биогенами. Для восстановления выведенных из сельскохозяйственного оборота территорий, их рекультивации и ремедиации применяют ряд технологий, основанных на получении и внесении различных почвенных субстратов.
Важную роль гуминовые вещества выполняют в обезвреживании, накоплении и миграции загрязнителей. Вредные химические соединения, попавшие в почву, сорбируются главным образом почвенным органическим веществом. Органические загрязнения вовлекаются в процессы микробиологической трансформации и деградации. Часть токсикантов не минерализуется и связывается с гумусовыми кислотами в результате биологических, химических и фотохимических процессов, вследствие чего токсичность загрязняющих веществ уменьшается [5].
Для очистки загрязненных почв с высоким содержанием гуминовых кислот (например, в черноземах) целесообразно применять методы иммобилизации, связывания и обездвиживания загрязнений непосредственно в почве. Это снизит проникновение загрязнений в почвенную воду, организмы и растения и их последующее движение по трофическим цепям питания. В почвах, бедных гумусом, но с высоким содержанием фульво-кислот в гуминовом веществе (подзолистые, заболоченные) целесообразно применять методы мобилизации, вымывания загрязнений из почвы.
Таким образом, устойчивость агроландшаф-тов в решающей степени зависит от устойчивости почв, особенностей процесса гумификации, определяющего не только плодородие почв, но и способность почв к саморегуляции и восстановлению (рис. 1).
Важен переход к мелиорациям как средствам сохранения или восстановления гомеостати-ческих, то есть биосферных свойств почв.
Агроэкосистемам присущи те же внутренние
1837
регулирующие механизмы, что и естественным биогеоценозам. Поэтому сохранение саморегулирующихся процессов в агроэкосистемах содействует снижению вещественно - энергетических затрат на антропогенное регулирование, что делает его более экономичным. Так разрешается противоречие между почвой как средством производства сельскохозяйственной продукции и почвой в качестве естественно - исторического, биосферного тела.
При регулировании продукционного процесса, стремятся достичь решения одновременно двух задач - повышения продуктивности и обеспечения устойчивости агроценозов.
Границы интенсификации сельскохозяйственного производства с помощью комплексных мелиораций определяются экологическими возможностями агроценозов и агроландшафтов.
Пока не разработана биосферосберегающая и биосферосовместимая стратегия развития хозяйственной деятельности общества, природопользование, основанное на принципе ограничения вмешательства в природные системы, не может быть названо тупиковым, как это иногда утверждается. Сегодня это означает проявление осторожности в использовании природных ресурсов. Однако и природопользование, сориентированное на создание экологически безопасных технологий, при всей их значимости, так же нельзя абсолютизировать.
Технологии природопользования и восстановления плодородия и устойчивости почв в соответствии с биосферно-экологическим подходом должны опираться на следующие принципы:
- принцип ограниченного вмешательства в природные системы и агросистемы;
- принцип сохранения саморегулирующих процессов в агроэкосистеме;
- принцип восстановления гомеостатических и биосферных свойств почвы;
- принцип применения биосферосовмести-мых и природосообразных технологий, не нарушающих почвенные экосистемы;
- принцип создания условий для повышения устойчивости почвенной экосистемы;
- принцип интенсификации процесса гумификации и биогенного круговорота, а не его замещение через внесение удобрений.
- принцип обеспечения баланса и гомеоста-тического равновесия в агроэкосистемах.
Управление природными ресурсами на землях, подверженных деградации и опустыниванию наиболее эффективно на основе применения при-родосообразных технологий и мероприятий.
Агролесомелиорация - управление ресурсным потенциалом лесоаграрных ландшафтов через трансформацию микроклимата, водно-со-
левого режима почвогрунтов и иных факторов среды. Лесомелиоративные комплексы, существенно повышая лесистость территории, преобразуют простые аграрные ландшафты в более сложные, а следовательно, и более устойчивые — лесоаграрные или агролесоландшафты. В них менее активно действуют (или совершенно не проявляются) деструктивные процессы, слабее вредоносность засух и суховеев. На защищенных территориях значительно улучшается гидротермический режим, сокращается поверхностный сток, оптимизируются процессы почвообразования, чище и полноводнее становятся реки и водоемы, богаче и разнообразнее флора и фауна, в почвах повышается содержание гумуса и биогенных элементов, улучшается структура и водо-прочность почвенных агрегатов, активизируются микробиологические процессы, почвенный профиль освобождается от токсичных солей.
Агролесомелиоративное обустройство сельскохозяйственных угодий проявляется в жестком контурном ландшафтно-хозяйственном разграничении земель системой полезащитных и паст-бищезащитных лесных полос, что способствует адаптации технологий и дальнейшему увеличению эксплуатационных нагрузок на систему в целом с адекватной отдачей продукции без снижения потенциала плодородия земель.
В качестве первоочередных и превентивных мер для стабилизации устойчивости экологически благополучных территориальных комплексов, а также повышения устойчивости функционирования деградированных комплексов необходимо следующее:
- нейтрализация негативных процессов в почве и осуществление мер по ликвидации и предупреждению деградации земель, максимальная экологизация сельскохозяйственного производства с биологизацией земледелия;
- агролесомелиоративное обустройство сельскохозяйственных угодий;
- техническое переоснащение гидромелиоративных систем для обеспечения требуемого водного режима почвы при возделывании сельскохозяйственных культур;
- разработка и освоение научно обоснованных систем комплексной мелиорации земель и систем земледелия на мелиорированных землях;
- разработка и осуществление мер на федеральном и муниципальном уровнях по предотвращению загрязнения сельскохозяйственных земель отходами промышленности.
Применение биологической рекультивации
для восстановления почвенного покрова. В ходе биологической рекультивации обеспечивается формирование почвенного слоя, оструктуривание почвы, накопление гумуса и питательных веществ
1838
и доведение свойств почвенного покрова до состояния, отвечающего требованиям сельскохозяйственных культур, намечаемых к возделыванию.
Для улучшения качества почв, повышения их плодородия применяются процессы ремедиа-ции (от англ. remediation - излечивание, исправление, реабилитация) - удаления загрязнений и восстановление мульти функциональности природных сред способами, безопасными для экосистем и человека.
Биотехнологии все более активно используют для рекультивации, диверсификации почв, реабилитации территорий, благоустройства ландшафтов, защиты от эрозии почв, береговых линий, борьбы с почвенным засолением и закисле-нием и т.п. За рубежом (Австрия, США, Франция, ФРГ и другие развитые страны) популярно биологическое ведение сельского хозяйства, суть которого сводится к тому, чтобы «кормить почву, а не растения». Цель этой технологии - максимально снизить негативные последствия истощения и деградации земель.
Для решения экологических проблем способами биотехнологии используют главным образом эволюционно сложившиеся функции микроорганизмов: их роль в биогеохимическом круговороте веществ в природе, в процессах самоочищения экосистем, деградации техногенных загрязнений, в образовании почвенного гумуса.
Использование природных механизмов, живых объектов - наиболее экологически чистый способ. Биологический материал включается в трофические цепи питания, природный круговорот веществ без образования отходов. Биологические способы позволяют полностью минерализовать органические загрязнения, процессы протекают в более мягких условиях и отличаются
универсальностью или селективностью.
Знание экологических закономерностей и целенаправленное регулирование процессов, протекающих в экосистемах позволяют разрабатывать биометоды и биотехнологии обеспечения защиты природных систем от антропогенных и техногенных воздействий и их восстановления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Урбопочвоведение: учебник / О.С. Безуглова, С.Н.Горбов, И.В.Морозов, Г.В. Невидомская. Южный федеральный университет. Ростов н/Д: Издательство Южного федерального университета, 2012. 264
2. Васильев А.В. Обеспечение экологической безопасности в условиях городского округа Тольятти: учебное пособие. Самара: Изд-во Самарского научного центра РАН, 2012. 201 с.
3. Васильев А.В., Заболотских В.В., Тупицына О.В., Штеренберг А.М. Экологический мониторинг токсического загрязнения почвы нефтепродуктами с использованием методов биотестирования // Электронный научный журнал "Нефтегазовое дело". 2012. № 4. С. 242-249.
4. Заболотских В.В. Региональные аспекты защиты окружающей среды на основе экобиотехнологий // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т.14. № 1(3). С.728-733
5. Кузнецов А.Е., Градова Н.Б. Научные основы экобио-технологии: Учебное пособие для студентов. М.: Мир, 2006. 504 с.
6. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв [под ред. Д. С. Орлова]. М.: Изд-во МГУ, 1994. 271 с.
7. Заболотских В.В., Васильев А.В. Мониторинг токсического воздействия на окружающую среду с использованием методов биоиндикации и биотестирования: монография. Самара, 2012.
8. Заболотских В.В., Васильев А.В., Терещенко Ю.П. Комплексный мониторинг антропогенного загрязнения в системе обеспечения экологической безопасности города // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2012. № 2. С. 58-62.
CONCEPTUAL AND TECHNOLOGICAL APPROACHES TO RESTORE STABILITY AND FERTILITY OF SOILS
© 2014 V.V. Zabolotskikh
Togliatti State University
Basic principles of management of sustainability of agro-ecosystems based on the biosphere-environmental laws and conceptual approaches to coadaptive and biosphereatmosphere nature are described. The soil and the process of humification are considered as key managed elements, and biotechnology as the mechanisms of targeted regulation processes in ecosystems. Keywords: soil, agro-ecosystem, sustainability, natural resources using
Vlada Zabolotskikh, Candidate of Biological Science, Head at the of Ecology, Natural Resources Using and of Biotechnology Department. Email: [email protected]
1839
