Естественные луга и пастбища в России и странах СНГ занимают площадь 320 млн. га. Природные сенокосы (суходольные, низинные, приморские, пойменные, лиманные, степные, горные и др.) доставляют 12% всей площади кормовых угодий. Они сосредоточены главным образом в России, Казахстане, в Белоруссии и на Украине. От всей площади природных пастбищ бывшего СССР на Казахстан приходится 55%, на государства Средней Азии—21%, Российскую Федерацию — 18%.

Природные луга и пастбища неоднородны. Они различаются по условиям местообитания, видовому составу травостоя и обилию трав, поедаемости различными видами и группами животных, отавности, урожайности, производимой с единицы площади животноводческой продукции, сезонности, длительности использования и т. д. Кормовая ценность растений природных лугов и пастбищ изучена в нашей стране значительно лучше, чем в других странах мира. На лугах произрастает свыше 4000 видов трав, что составляет 23,3% от всей флоры страны. Самое богатое видами семейство — сложноцветные (900 видов), за ним следуют злаки (350 видов), бобовые (250 видов). У осоковых, лютиковых и норичниковых по 200 видов. Достаточно обычны на лугах также зонтичные, гвоздичные, губоцветные. Злаки являются основными доминантами лугов, т. е. самыми обильными видами, которые играют основную роль в формировании урожая.

Луга, как естественные, так и сеяные являются сложно-организованными растительными сообществами, и любое воздействие человека (выпас, сенокошение, удобрение, полив) преломляется именно через систему отношений внутри сообщества. Не зная закономерностей организации этих сообществ, нельзя их ни правильно использовать, ни улучшить.

Изменения луговых сообществ при выпасе носят название пастбищной дигрессии. Скот влияет по-разному, в зависимости от вида, количества, длительности пребывания на пастбище и частоты повторного стравливания (рис. 1).

Рис. 1. Схема действия факторов выпаса (по А. Элленбергеру, 1963).

Выпас действует двояко: непосредственно на травостой, когда растения скусываются или обламываются при наступании копыт, и опосредованно — через изменение почвенного режима. Обычно почва при выпасе уплотняется, что может в южных районах вызвать ее засоление в результате усиления подъема вод по капиллярам и их испарения с поверхности. На влажной почве могут сформироваться кочки или особые скотобойные тропки на сухих склонах при пастьбе, например, овец. На песчаных почвах дерно может разрушаться и может приводить к усилению ветровой эрозии. Отсюда выпас вызывает изменения конкурентных отношений в сообществах, и преимущества получают уже не те виды, которые могут активнее поглощать элементы минерального питания и воду, а те, которые менее вкусны для скота и более устойчивы к выпасу, имеют низкие и прижатые розетки листьев и стелющиеся стебли. Неплохо чувствуют себя на пастбищах и различные колючки (чертополохи) из-за того, что их скот не может есть.

Умеренный выпас для большинства видов растений полезен, и даже возникает определенное взаимоприспособление травостоя и пасущегося скота. Травостой должен быть густым, высотой 10—20 см, чтобы было удобно за один захват получить сразу много зеленой массы. При умеренном выпасе именно такой удобный для кормления травостой и возникает в большинстве типов лугов. При чрезмерном выпасе «союз» травостоя и животных расстраивается, травостой начинает защищаться от пастьбы, прижиматься к поверхности почвы, где его уже трудно есть, особенно крупному рогатому скоту.

Для того, чтобы наладить «сотрудничество» луга и скота, человек должен проводить нормированный выпас, т. е. строго рассчитать возможную продукцию пастбища, его отавность. Разделив пастбища на загоны, человек осуществляет регламентированный выпас скота в рамках пастбищеоборота. Каждый год один из загонов исключается из выпаса и отдыхает. В год отдыха желательно внести удобрения и скосить траву в поздний срок, чтобы в дернину могли осыпаться семена. После этого заделать их в почву путем боронования и другими приемами, не исключая и легкий выпас скота, обновив тем самым травостой.

При сильном нарушении травостоя в результате пастбищной дигрессии требуется его восстановление. В большинстве случаев достаточно на 3—5 лет прекратить выпас, и тогда произойдет уже автогенная сукцессия, называемая постпастбищной демутацией (восстановлением). При этом характер изменений в растительности практически будет зеркальным отражением тех перемен, которые происходили при пастбищной дигрессии: вновь будут усиливаться высокорослые и вкусные для скота растения. В том случае, когда травостой уже окончательно выбит и свыше 50% поверхности почвы оголилось, то лучше провести коренное улучшение и посеять травы.

Изменения луговых сообществ при сенокошении не столь заметны, как пастбищная дигрессия. Тем не менее, увидев засилье в травостое высокорослых представителей разнотравья, можно с уверенностью сказать: поляну несколько лет не косили или выкашивали слишком поздно. В травостое при сенокошении усиливаются злаки и ценные бобовые. Когда сенокошение проводится 1—2 раза, то хорошо чувствуют себя корневищные верховые злаки: кострец безостый, пырей ползучий. Если же к сенокошению добавляется выпас или при удобрении луга сенокошение проводится 3—4 раза, то преобладают рыхлокустовые (ежа сборная, овсяница луговая, тимофеевка луговая и т. д.), плотнокустовые (овсяница красная, щучка дернистая), злаки, а количество корневищных злаков и, в первую очередь, костреца безостого, убывает.

При отсутствии ежегодного скашивания на поверхности почвы формируется «войлок» из старых листьев, меняется температурный режим, задерживается срок стаивания снега, появляются мышевидные грызуны, которые разрыхляют почву и нарушают равномерность травостоя, способствуя появлению пятнистости, а затем поселению деревьев и кустарников.

Луговые растения приспособлены к ритмике сенокошения.

Практика показывает, что оптимальным для лугов является чередование раннего, среднего и позднего сенокошения, и поэтому в хозяйствах организуют сенокосооборот, где чередуются сроки скашивания разных участков. Это позволяет поддерживать высокое видовое разнообразие и продуктивность лугов.

Изучение сукцессии травостоев под влиянием удобрений имеет длительнук) историю. Установлено, что наиболее сильно влияет на состав травостоя внесение азотных удобрений. При этом оно тем сильнее, чем выше доза. Так, Б. М. Миркин (1991) проводил опыты с использованием удобрений по улучшению лугов поймы реки Уфы (Башкортостан), где преобладали верховые злаки: овсяница луговая, ежа сборная, кострец безостый, пырей ползучий, тимофеевка луговая и т. д. Внесение 60 кг/га д. в. азота удваивало урожай, но в течение трех лет число видов, входящих в состав луговых сообществ, сократилось с 40 до 20, т. к. произошло вытеснение широколистными злаками бобовых и многих представителей разнотравья. При внесении же только фосфорно-калийных удобрений сокращение количества видов растений было незначительным. Удобрения вызывают и более глубокие изменения в луговых сообществах. В условиях дефицита влаги они становятся более мезофильными. Удобрения как бы компенсируют недостаток влаги. Это объясняется не только физиологически (азот повышает засухоустойчивость трав), но и экологически: более сомкнутые травостои меньше транспирируют и полностью исключают испарение воды с поверхности почвы. Внесение удобрений играет также роль нивелирующего фактора, уменьшая колебания по годам урожайности и ботанического состава сообщества. Урожай становится более гарантированным даже в неблагоприятные по погодным условиям годы.

Внесение минеральных удобрений обедняет флору, поэтому целесообразно часть лугов использовать в естественном состоянии. Это особенно важно для горных районов, где при применении удобрений исчезают уникальные альпийские и субальпийские луга, сформированные видами бедных почв: овсяницей овечьей, белоусом, душистым колоском и т. д. При этом и после прекращения использования удобрений видовой состав растительности только приближается к исходным, естественным травостоям, но полностью не восстанавливается.

На лугах следует избегать применения химических средств защиты растений. Умело варьируя сроки скашивания и интенсивность пастбищных нагрузок, системы удобрений, подсев трав в разработанную дернину, можно улучшить травостой без обращения к опасным для окружающей среды и здоровья человека препаратам.

В целом же еще раз напомним, что рациональное использование лугов и пастбищ — верный путь сохранения растительных ресурсов на огромных территориях.

3. Предотвращение загрязнения окружающей среды в сельском хозяйстве

Человек, вытесняя естественные биогеоценозы и закладывая агробиогеоценозы, своими прямыми и косвенными воздействиями нарушает устойчивость всей биосферы. Стремясь получить как можно больше продукции с посевных площадей, он влияет на все компоненты экосистемы, и в частности на почву, в результате применения комплекса агротехнических мероприятий, включающих химизацию, механизацию и мелиорацию.

Совершенствуя агротехнические приемы и селекцию, человек постоянно повышал урожайность сельскохозяйственных культур. Так, в XV—XVIII вв. средняя урожайность зерновых составляла 0,6— 0,7 т/га, теперь во многих странах она достигла 4—5 т/га. Потенциально возможно довести ее до 15—25 т/га.

Сейчас почву обрабатывают на скоростных тракторах, урожай собирают мощными комбайнами, транспортирование удобрений, зерна и другой сельскохозяйственной продукции осуществляют автомашины повышенной грузоподъемности, а животноводческие фермы все больше оснащают современными средствами механизации и автоматизации. Увеличивается количество минеральных удобрений, вносимых в почву, возрастает выпуск других химических средств для нужд земледелия и животноводства. Широко применяются орошение и осушение земель. Все это представляет мощный антропогенный пресс, который с огромной силой «давит» на агробиоценозы и на природную среду (рис. 6). В перспективе его влияния будут расти. Задача науки и производства — нивелировать отрицательные последствия воздействия антропогенного пресса на природу.

Так, за последние 20 лет площадь пашни в СНГ практически не изменялась. В то же время стоимость основных производственных фондов (в первую очередь техники) и их энергетическая мощность возросли в 4 раза, площадь мелиорируемых земель — в 2 раза, количество минеральных удобрений — в 6 раз. Неизмеримо возросло применение пестицидов, как и их разнообразие. Урожайность же повысилась только на 0,3 т/га.

В ряде регионов, особенно в Краснодарском крае, Ставрополье, Закавказье, Молдавии, резко увеличилось количество антропогенной энергии, вкладываемой в сельское хозяйство. Например, количество антропогенной энергии ныне на гектаре молдавской пашни вдвое превышает таковую в Германии, Дании и Англии, в 5 раз в США, в 13 раз в Канаде и Австралии, урожайность же возрастает далеко не адекватно, т.е. нарушается важнейший принцип обменных процессов — эквивалентность. В США для повышения урожайности в 2 раза с 1910 г. потребовалось увеличить количество антропогенной энергии в виде удобрений, пестицидов, техники и др. в 10 раз.

Всю совокупность природных условий при использовании необходимо контролировать и регулировать. Лишь при этом условии биосфера и ее элементы, в частности почва, способны к воспроизводству. При переизбытке антропогенной энергии не только падает прирост урожайности, но и снижаются сахаристость свеклы и содержание белка в зерне. Человек улучшает почву, поддерживает устойчивость и повышает продуктивность агробиоценозов внесением удобрений, введением севооборотов с травами, рыхлением и глубокой вспашкой, мелиорацией и другими агротехническими приемами.

Деятельность земледельца одинаково направлена как на свои интересы, так и на охрану и улучшение почвы. Подобно тому как нельзя противопоставлять научно-технический прогресс охране природы, так нельзя противопоставлять охрану почв агроиндустриальной ее эксплуатации. И все же полной гармонии между земледельцем и почвой нет. Серьезной проблемой остается защита почвы от эрозии.

Своевременное осуществление всего противоэрозионного комплекса, включающего агротехнические и лесомелиоративные меры, — важнейшая часть охраны природы. Оно способствует не только прекращению эрозии, но и превращению эродированных земель в продуктивные угодья.

На продуктивность почвы оказывает влияние и выпас. Неумеренный выпас изменяет структуру пастбищной экосистемы (исчезают некоторые ценные виды растений, повышается численность грызунов и саранчовых и т.п.), приводит к уничтожению дернины и разрушению почвы. В результате этого усиливается эрозия и образуются антропогенные пустыни, которые «агрессивны» и очень трудно поддаются сельскохозяйственному освоению.

Перевыпас способствует обеднению почвы химическими веществами и иссушению. При умеренном использовании пастбищ и разумной их смене поддерживаются саморегуляция и нормальный цикл биотического круговорота веществ. Правильной эксплуатации пустынных пастбищ и поддержанию их емкости необходимо уделять большое внимание. Продуктивность искусственных пастбищ и сенокосов постоянно регулируют комплексом мероприятий, в частности внесением в почву удобрений.

Для повышения продуктивности агробиоценозов в текущем столетии стали широко применять химические удобрения. Ежегодно в мире на поля вносят не менее 60 млн. т питательных веществ. Это позволило удовлетворить потребности растений в азоте, фосфоре, калии и других элементах и тем самым резко повысить урожайность основных продовольственных и технических культур.

Всевозрастающее применение химических удобрений увеличивает масштабы их смыва и попадания в водоемы. Возникают благоприятные условия для развития водорослей, которые потребляют много кислорода и сильно затрудняют жизнь в водоеме. Растет также количество других химических средств, используемых в сельском хозяйстве (гербициды, инсектициды, дефолианты и др.). Кроме того, человек широко применяет химические вещества в борьбе с болезнями животных.

Использование химических удобрений и пестицидов наряду с положительными результатами приводит к серьезным отрицательным последствиям, которые в конечном счете неблагоприятно сказываются на природной среде и продуктивности агробиоценозов, о чем раньше говорилось неоднократно.

Высокопродуктивное сельское хозяйство, полностью исключающее химические способы защиты растений, вполне возможно и уже успешно ведется в некоторых странах, а также в ряде хозяйств СНГ.

Необходимо свести к минимуму отрицательное воздействие химических средств, применяемых в сельском хозяйстве. Для этого требуется строго соблюдать правила использования удобрений и химических средств защиты растений и животных. При неумелом и небрежном обращении с химическими веществами они превращаются в жестокого врага земледельца.

Переход на биологическое земледелие и экологически чистое животноводство требует постоянного снижения норм минеральных удобрений и пестицидов, использования беспестицидных технологий борьбы с вредителями, болезнями и сорняками.

Наиболее податливая часть агробиоценоза — почва. Распашка и другая механическая обработка в корне меняют ее состав и структуру, микробиологические процессы, протекающие в ней, растительный покров и животный мир. В результате нарушается сложившийся в биогеоценозе нормальный цикл круговорота веществ.

Рассмотрим влияние сельскохозяйственной техники на почву и природную среду в целом, которое проявляется в виде механического, химического, акустического воздействий и электромагнитного излучения.