Сельскохозяйственная экология (в аспекте устойчивого развития)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ  
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
«СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ 
ЭКОЛОГИЯ 
(в аспекте устойчивого развития) 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ 

Ставрополь 
2014 

УДК 631.95 
ББК 20.1  
С29 

Рецензент 
доктор биологических наук, профессор 
Б. К. Котти 

Сельскохозяйственная экология (в аспекте устойчивого 
развития) : учебное пособие / сост. А. Н. Есаулко, Т. Г. Зеленская, 
И. О. Лысенко, Е. Е. Степаненко, Т. А. Кознеделева ; 
Ставропольский 
государственный 
аграрный 
университет. 
– 
Ставрополь, 2014. – 92 с. 

Составлено в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 
022000 – Экология и природопользование (квалификация (степень) – магистр), 
включают краткий курс лекций, методические разработки к практическим 
занятиям, оценочные средства для текущего и итогового контроля знаний, 
которые позволяют сформировать профессиональные компетенции в научноисследовательской, проектно-производственной,  экспертно-аналитической и 
контрольно-ревизионной деятельности. Рассматриваются вопросы современного 
состояния сельских территорий и механизмы формирования их устойчивого 
развития. 
Предназначено для слушателей магистратуры направления 022000.68 – 
Экология и природопользование в качестве основного литературного источника 
по дисциплинам «Сельскохозяйственная экология» и «Устойчивое развитие 
сельскохозяйственных территорий», а также для аспирантов, обучающихся по 
шифру специальности: 03.02.08 Экология (по отраслям), практиков в области 
экологии и природопользования. 

УДК 631.95 
ББК 20.1 

© 
ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный 
аграрный университет, 2014 

С29 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Сельскохозяйственное 
производство 
является 
одной 
из 
древнейших форм антропогенного воздействия на окружающую 
среду.  
Качественные изменения в воздействии сельскохозяйственного 
производства на окружающую сферу стали происходить с середины 
XIX века, когда в странах Западной Европы и Северной Америки с 
каждым годом все больше стали применяться средства механизации и 
химизации. 
В 
настоящее 
время 
сельскохозяйственное 
производство 
промышленно 
развитых 
стран 
базируется 
в 
основном 
на 
невозобновляемых материально-энергетических ресурсах. 
Методы ведения сельского хозяйства в течение длительного 
периода являлись важнейшими факторами, определяющими характер 
землепользования в сельских районах и качество окружающей среды. 
Однако, лишь сравнительно недавно экологические последствия 
сельскохозяйственной деятельности стали предметом тщательного 
научного и практического изучения. 
За последние десять-пятнадцать лет задачи охраны окружающей 
среды приобретают все возрастающее значение, становится ясным, 
что для их решения почти во всех промышленно развитых странах 
могут потребоваться существенные изменения, как в системах 
ведения сельского хозяйства, так и в сельскохозяйственной политике. 

I. КУРС ЛЕКЦИЙ 

ЛЕКЦИЯ 1. 
ТЕМА: УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ И СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО 

1.Исторический аспект 
Сельскохозяйственное 
производство 
является 
одной 
из 
древнейших форм антропогенного воздействия на окружающую 
среду. До середины XIX в. это воздействие носило в основном 
механический характер. 
Для поддержания жизни одного первобытного охотника или 
рыболова было необходимо 2,6 тыс. га земли. Первичные системы 
земледелия базировались на подсечно-огневом способе возделывания 
земель и экологические проблемы носили временной характер, 
поскольку, 
несмотря 
на 
видовые 
изменения, 
экосистемы 
восстанавливались естественным способом и вступали в равновесие с 
окружающими первичными экосистемами. 
Более 
серьезные 
экологические 
проблемы 
возникали 
в 
стационарных системах земледелия, сформировавшихся в границах 
древних цивилизаций. 
Продуктивность стационарных агроэкосистем в значительной 
мере поддерживалась и обеспечивалась развитием ирригационных 
систем, террасированием склонов, селекцией сельскохозяйственных 
культур, созданием животноводческих ферм. 
Качественные изменения в воздействии сельскохозяйственного 
производства на окружающую сферу стали происходить с середины 
XIX века, когда в странах Западной Европы и Северной Америки с 
каждым годом все больше стали применяться средства механизации и 
химизации. В настоящее время сельскохозяйственное производство 
промышленно 
развитых 
стран 
базируется 
в 
основном 
на 
невозобновляемых материально-энергетических ресурсах. 
Развитие сельского хозяйства в XX в. приняло качественно иной 
характер, в связи с чем возникли новые экологические проблемы. Эта 
тенденция затронула страны Западной Европы, Северной Америки и 
Японию. В настоящее время в промышленно развитых странах в 
сельскохозяйственном 
производстве 
потребляется 
87% 
затрачиваемых коммерческих топливно-энергетических ресурсов, 
83% 
парка 
тракторов 
и 
зерноуборочных 
комбайнов, 
60% 
производимых 
минеральных 
удобрений 
и 
64% 
пестицидов. 
Механизация и химизация сельскохозяйственного производства, а 
также рост технической оснащенности других сфер АПК позволили в 

большинстве промышленно развитых стран создать системы, 
стабильно обеспечивающие население продуктами питания и их 
экспорт. Такое развитие имело, однако, и значительный негативный 
аспект, 
выражавшийся 
в 
деградации 
почвы, 
загрязнении 
поверхностных, грунтовых вод и почвенного покрова химическими 
удобрениями, пестицидами, нефтепродуктами. 
В сельской местности природоохранные мероприятия были 
направлены 
на 
ликвидацию 
последствий 
загрязнений, 
непосредственно связанных с сельскохозяйственным производством и 
внешним загрязнением со стороны других отраслей экономики. 
Параллельно стали развиваться новые формы сельского хозяйства, 
направленные на достижение равновесия с окружающей средой. В 
результате, в большинстве развитых стран за последние 20 – 25 лет 
удалось в значительной степени снизить остроту экологических 
проблем в АПК. 
По оценкам ФАО, пять основных естественных факторов 
ограничивают пространственное распространение сельхозугодий. К 
ним относятся: засуха; минеральный стресс (избыток или дефицит 
определенных 
химических 
соединений 
и 
микроэлементов); 
недостаточная 
мощность 
плодородного 
слоя 
почвы; 
водообеспеченность; вечная мерзлота. 
В глобальном масштабе засухе подвержено 28% площадей суши 
(исключая Антарктиду), минеральному стрессу – 23%, 22% площадей 
суши характеризуются недостаточной мощностью плодородного слоя 
почвы, 10% – недостаточно водообепечено и 6%-находятся в районах 
вечной мерзлоты. Таким образом, если абстрагироваться от влияния 
других видов антропогенной деятельности, только 11% площади 
суши 
по-настоящему 
пригодны 
для 
сельскохозяйственного 
использования. Необходимо отметить, что в промышленно развитых 
странах обеспеченность такими землями значительно выше, чем в 
развивающихся. Например, в Европе уровень обеспеченности 
составляет 36%, в Северной Америке – 22%. Учитывая быстрый рост 
мирового населения и тот факт, что средства интенсификации 
сельскохозяйственного производства еще не могут обеспечить 
адекватное 
производство 
сельскохозяйственной 
продукции, 
человечество 
сталкивается 
с 
необходимостью 
вовлекать 
в 
сельскохозяйственное использование земли, на которые действуют 
одно или сразу несколько указанных ограничений. В последние 20 лет 
площадь сельхозугодий на земном шаре продолжала увеличиваться, 
хотя темпы роста по сравнению с первой половиной XX века 
замедлились. 

Методы ведения сельского хозяйства в течение длительного 
периода являлись важнейшими факторами, определяющими характер 
землепользования в сельских районах и качество окружающей среды. 
Однако, лишь сравнительно недавно экологические последствия 
сельскохозяйственной деятельности стали предметом тщательного 
научного и практического изучения. За последние десять-пятнадцать 
лет 
задачи 
охраны 
окружающей 
среды 
приобретают 
все 
возрастающее значение, становится ясным, что для их решения почти 
во всех промышленно развитых странах могут потребоваться 
существенные изменения, как в системах ведения сельского 
хозяйства, так и в сельскохозяйственной политике. 
Ограничения, 
накладываемые 
на 
сельское 
хозяйство 
и 
обусловленные необходимостью защиты окружающей среды не 
являются чем-то совершенно новым ни с теоретической, ни с 
практической стороны. История подтверждает, что с момента 
возникновения 
древнейших 
цивилизаций 
распространение 
земледелия на экологически уязвимые почвы приводило к их эрозии, 
деградации и потере для земледелия. По мере внедрения в сельское 
хозяйство интенсивных методов его ведения беспокойство стало 
вызывать также и качество продовольствия, воды и воздуха, 
состояние ландшафтов и среды обитания растительного и животного 
мира. 
К числу проблем, вызывающих наибольшую озабоченность, 
относятся: 
– загрязнение поверхностных и подземных водных ресурсов в 
результате 
проникновения 
отходов 
животноводства, 
а 
также 
некоторых азотосодержащих и фосфатных удобрений и пестицидов; 
– эрозия и уплотнение почвы, несбалансированное осушение 
сильно увлажненных земель; 
– загрязнение воды и воздуха крупномасштабным производством 
навоза (комплексы); 
– утрата природно-исторических ландшафтов, рекреационных 
мест, 
уменьшение 
биологического 
разнообразия 
в 
связи 
с 
ухудшением и утратой среды обитания растительного и животного 
мира, и вывод из оборота в промышленных и строительных целях 
маргинальных сельхозугодий. 
 
2. Сельское хозяйство в условиях техногенеза 
Антропогенный фактор, действие которого может проявляться и 
косвенно, посредством глобальных изменений в атмосфере, является 
решающей причиной ускоренной деградации почв и экосистем. 

Реакция пахотных почв на изменения климата будет более быстрой и 
резкой, чем в природных экосистемах. В современных условиях 
разрушение почвенного покрова и ландшафтов происходит примерно 
в 100 раз быстрее, чем их формирование в ходе эволюции природной 
среды. Хотя почвенный покров экосистемы имеет определенный 
запас устойчивости к различным формам антропогенной нагрузки, 
уровень последней может достигать такого предела, за которым 
перестройка свойств и функций почвы становится неуправляемой и 
необратимой, в результате чего деградация почвы в локальных 
масштабах достигает катастрофического состояния. Только за 
последнее десятилетие абсолютная доля потерь органического 
вещества 
в 
неподверженных 
эрозии 
черноземах 
составила 
приблизительно 0,4–0,8%. Убыль гумуса в верхнем горизонте 
дерново-подзолистой почвы с 8-польным льняным севооборотом 
составила за последние 40 лет 13–22 т/га или 30-35% от 
первоначального. 
В 
пахотных 
черноземах 
разной 
степени 
эродированности, 
несмотря 
на 
применение 
минеральных 
и 
органических удобрений, содержание гумуса снизилось по сравнению 
с целиной с 10,9 до 6,4%, что указывает на их переход из разряда 
тучных в малогумусовые. Согласно оценкам ЦИНАО, 13,9% всех 
пахотных земель России имеют сильнокислый рН, а 53,6% относятся 
к средне-  или слабокислым и требуют обязательного известкования. 
Антропогенная эрозия – типичный природохозяйственный процесс, 
ведущий к деградации земель, переформированию пойм малых рек и 
загрязнению стока. В случае предельного развития овражной сети, 
площадь земель полностью или частично не пригодных для 
сельскохозяйственного производства, может достигнуть 20–50% от 
всей 
площади 
водосборов. 
Водная 
эрозия 
может 
быть 
внутрипочвенная, 
причиной 
чего 
является 
течение 
воды 
по 
макропорам и поверхностная. Эрозионные процессы приводят к 
потерям продуктивной влаги на склоновых почвах, смыву твердой 
фазы и выносу биогенных элементов, из-за чего снижается или 
полностью утрачивается плодородие, интенсивному росту оврагов и 
сокращению пригодных для земледелия площадей, заплыванию русел 
рек и озер, а также к их эвтрофикации. Эрозионный ущерб наиболее 
часто проявляется в результате увеличения площадей под посевами 
кукурузы и подсолнечника, расширения размеров полей, образования 
следов техники на поверхности почвы и плужной подошвы, 
препятствующих 
просачиванию 
воды. 
Подверженность 
почвы 
ветровой эрозии зависит от микрорельефа поверхности, состава 

почвенных агрегатов, их твердости, плотности, наличия почвенной 
корки. 
После столетнего выращивания культур на участке с пылеватым 
суглинком, расположенном на склоне 0,5–3%, верхний слой почвы 
под монокультурой кукурузы уменьшился на 56%, тогда как в 
вариантах с тимофеевкой и шестипольным севооборотом только на 
30%, что связано с ограничением эрозионных процессов. 
Антропогенная и природная эрозия – это уже конечный этап 
зримой 
деградации 
почвы: 
которому 
предшествуют 
ряд 
промежуточных, но не менее разрушительных процессов, один из 
которых агрофизическая деградация их микро- и макроструктуры, 
проявляющееся в повышении «подвижности» почвенной массы при 
изменении 
влажности. 
Предпосылкой 
уменьшения 
прочности 
структуры является разбалансированность круговорота органического 
вещества, неблагоприятные методы агротехники, увеличение доли 
зерновых культур в севообороте взамен многолетних трав и бобовых. 
В качестве диагностического показателя деградации структуры 
используется коэффициент водоустойчивости, характеризующий 
динамику распада почвенного агрегата на водопрочные отдельности в 
интервале разных влагоемкостей. 
Неудовлетворительное состояние отдельных свойств и режимов 
почвы современных агроэкосистем, большая часть которых на 
территории России расположена в природно-климатических зонах с 
неустойчивым и недостаточным естественным увлажнением, требует 
проведения комплекса мелиоративных работ, которые в силу 
объективных 
и 
субъективных 
причин 
перешли 
из 
разряда 
вспомогательных в самостоятельный вид сельскохозяйственной 
деятельности, со своими позитивными и негативными эффектами. 
Действительно, предотвращение деградационных процессов почвы 
путем рассоления, рассолонцевания, ощелачивания или подкисление 
и устранение лимитирующих рост растений дефицита или избытка 
влаги за счет орошения или дренажа увеличивает устойчивость и 
стабильность агроэкосистем, обеспечивая рост продуктивности 
культур до уровня, получаемого в данной зоне при оптимальных 
условиях. Однако, из-за теоретических просчетов в построении 
мелиоративной концепции, смещения приоритетов в стратегии и 
тактике мелиорации почв, шаблонного применения мелиоративных 
схем 
без 
учета 
ландшафтно-геохимического 
и 
почвенноэкологических особенностей регионов, необеспеченности орошаемых 
площадей дренажной сетью и преимущественного регулирования 
водно-солевого режима почвы объемами водоподачи, недостаточного 

контроля за качеством поливной воды, повсеместного нарушения 
рекомендованных технологий и несовершенства техники расширения 
мелиоративных работ сопровождается рядом негативных явлений в 
локальном и региональном масштабах. Из 5,8 млн. га орошаемых 
земель 
России 
около 
12% 
площадей 
земель 
находятся 
в 
неудовлетворительном состоянии, а более чем 75% площадей 
требуют улучшения мелиоративного состояния в виде дренажа, 
промывки, химической мелиорации, планировки и реконструкции. 
Отрицательные последствия орошения достигают таких масштабов, 
что приводят к потере почв как объекта земледелия. Так, к 1988 г. 
только на территории России из орошаемого фонда в степной зоне 
было списано 626 тыс. га орошаемых земель. Особенно велика 
опасность деградации почв при их вовлечении в рисосеяние, 
поскольку в этом случае происходит резкая смена экологии почв и, 
как следствие, изменения направленности основных процессов с 
преобладанием элювиально-глеевого горизонта. 
Эффективность оросительной мелиорации с целью управления 
водным балансом агроэкосистемы существенно ограничивается 
несоответствием 
режимов 
влажности, 
оптимальных 
для 
почвообразования и продукционного процесса растений. Ориентация 
орошения на поддержание оптимальной влажности почвы не 
позволит получить запланированный урожай, в другом случае – 
ухудшаются процессы гумусообразования. 
Таким образом, оросительная мелиорация, призванная повысить 
устойчивость агрофитоценозов к неблагоприятным климатическим   
факторам, 
таит 
в 
себе 
опасность 
полного 
разрушения 
агроэкосистемы. Однако, степень негативных последствий может 
быть существенно ослаблена за счет насыщения севооборотов 
многолетними 
травами, 
исключения 
монокультур 
риса 
или 
пропашных культур, внесения органических удобрений, выбора 
наиболее 
рациональных 
способов 
агротехники 
по 
обработке 
орошаемых земель, оптимизации режимов орошения улучшения 
качества оросительных систем и поливных вод, совершенствования 
мелиоративной 
техники. 
Основными 
показателями 
деградации 
земель, 
загрязненных 
ядохимикатами, 
является 
снижение 
их 
плодородия, 
ухудшение 
санитарного 
состояния, 
унификация 
микробного сообщества. К основным источникам, вызывающим 
химическое 
загрязнение, 
относятся 
пестициды, 
удобрения, 
промышленные выбросы, насыщенные азотом, серой, фтором, 
тяжелыми металлами, сточные воды и их осадки, разливы нефти и 
нефтепромысловые воды. 

Только за счет кислотных дождей, образующихся из-за 
серосодержащих 
выбросов 
теплоэлектростанций, 
скорость 
химической денудации почвы оценивается в 2,5x103 мм/год. В 
индустриальных зонах, а иногда и на значительном удалении от них, 
выпадаемые атмосферные осадки представляют собой ненасыщенные 
растворы серной, азотной и соляной кислотой или их солей. В 
атмосферных осадках обнаружено присутствие галогенизированных и 
ароматических 
углеводородов, 
гербицидов 
и 
инсектицидов. 
Выпадение кислых осадков приводит к разному увеличению 
концентрации растворенного и адсорбированного алюминия в почве, 
вымыванию из верхних горизонтов кальция, магния, калия, 
подавлению нитрификационных процессов и ограничению процессов 
гумификации-минерализации. Почвы теряют свои биохимические 
свойства, 
происходят 
изменения 
организации 
микробного 
сообщества. Уровень загрязнения почв минеральными формами азота 
в зоне регулярных выбросов в атмосферу отходов и побочных 
продуктов производства азотных удобрений зависит в первую 
очередь от расстояния до источника загрязнения, общего фона 
загрязнения атмосферы, метеорологических условий и химических 
свойств самой почвы. 
Наблюдения за концентрациями в почве и растениях фтора и 
серы в зоне химического завода показали значительное превышение 
фоновых их уровней на расстоянии 10–15 км. В ближней к источнику 
выбросов зоне концентрация валового и растворами фтора достигает 
до 2200 и 85 мг/кг почвы соответственно. Источником интенсивных 
твердых и газообразных выбросов серосодержащих соединений 
являются многочисленные тепловые электростанции. Так, в районе 
Новочеркасской ГРЭС в течение года с твердыми выпадениями 
поступает около 24 м2 соединений серы. 

ЛЕКЦИЯ 2 
ТЕМА: ОПТИМИЗАЦИЯ ЛАНДШАФТОВ И УСТОЙЧИВОСТЬ 
АГРОЭКОСИСТЕМ 

1. Агроэкосистемы. Общие понятия 
Расширение масштабов сельскохозяйственного производства, 
изменение 
его 
структуры, 
совершенствование 
и 
усложнение 
технологии как земледелия, так и животноводства сменили стереотип 
сельского хозяйства как естественно-природного процесса на 
антропогенный (особенно явно проявляющийся в растениеводстве 
закрытых грунтов). Однако в целом для планеты развитие сельского