Теоретические основыэколого-биосферного земледелия

Исследования, проведенные в последние годы, показывают, что отдельные агротехнические приемы, применяемые в современном земледелии, вызывают серьезные изменения в педоценозах. К наиболее сильным антропогенным раздражителям почвенной биоты относятся минеральные удобрения и пестицида. При постоянном использовании они превращаются в дополнительный экологический фактор. Действие этого фактора через изменение характера жизнедеятельности и взаимоотношений живых организмов проявляется на всех уровнях агроэкосистем. Минеральные удобрения и пестициды, оказывая воздействие на сообщество, нарушают структуру педоценозов, что влечет за собой деформацию общей схемы биохимических превращений и изменение направлений почвообразовательного процесса. Поэтому изучение реакции отдельных компонентов педоценозов на внесение удобрений и пестицидов имеет большое научное и практическое значение.

5.1. Минеральные удобрения как фактор, регулирующий жизнедеятельность почвенной биоты

Внесенные в почву минеральные удобрения в первую очередь оказывают влияние на микрофлору. В опытах, заложенных еще Д. Н. Прянишниковым, длительное применение минеральных удобрений (в течение 50 лет) вызывало уменьшение численности микроорганизмов в 1 г почвы с 6559 до 5889 тыс. Аналогичные данные при 12—15-летнем внесении азота, фосфора и калия получены на Соликамской опытной станции и в других учреждениях [530]. Приведенные примеры свидетельствуют о способности минеральных удобрений оказывать прямое отрицательное влияние на заселенность почв микроорганизмами. Оно особенно заметно при использовании высоких доз, действие которых обнаруживается даже при однократном применении. При однократном внесении низких и умеренных количеств отрицательного влияния минеральных удобрений на микрофлору не обнаруживается. Однако оно проявляется после длительного применения. Так, разовое внесение удобрений в дозе 1000 кг/га вызывает такой же эффект, как и систематическое по 100 кг/га на протяжении 30 лет [157]. Неблагоприятное влияние минеральных удобрений на микроорганизмы, как правило, объясняется происходящим подкислением среды.

Вместе с тем, очень часто внесение азота, фосфора и калия стимулирует развитие микрофлоры, и ее численность в почве повышается (табл. 41).

Анализ приведенного материала (табл. 15) показывает, что в зависимости от вида микроорганизмов их численность на фоне минимальной дозы удобрений увеличивается от 1,5 до 7,9 раза. Однако наблюдаемый рост количества бактерий в почве после внесения минеральных удобрений нельзя расценивать только с положительной стороны. Применение минеральных удобрений способствует преобразованию состава микроценоза. Более того, происходит существенная его перестройка [471]. Преимущественное развитие получают отдельные виды микроорганизмов, что неблагоприятно отражается на всем микроценозе. Последствия изменения структуры микроценоза можно проследить на примере почвенного азотного цикла (рис. 7).

Основные этапы превращений этого элемента состоят в фиксации, аммонификации, нитрификации и денитрификации. При относительной их самостоятельности они осуществляются в определенном порядке и с участием специфических групп микроорганизмов. В нитрификации участвуют бактерии Nitrosomonas и Nitrobacter, а в денитрификации — Pseudomonas. Следовательно, если под влиянием каких–либо причин в почве произойдет одностороннее увеличение численности одной из групп микроорганизмов, то это закономерно приведет к активизации соответствующих процессов и разбалансировке почвенных превращений. Так, при систематическом внесении азотных удобрений в почве активизируются денитрификаторы. Активизация этих бактерий является главной причиной образования подвижных соединений азота и вымывания их в водные объекты. По этой же причине ускоряется образование газообразных соединений азота, которые загрязняют атмосферу.

Одним из проявлений отрицательного воздействия минеральных удобрений через изменение структуры микроценоза является наруше ние метабиоза. Под метабиозом понимают возникновение трофических связей между бактериями [191]. Он формируется тогда, когда одна группа микроорганизмов развивается после другой и использует отходы ее жизнедеятельности. Процесс нитрификации представляет собой один из примеров метабиоза.

Рис. 7. Цикл превращений азота в почве и участие в этом процессе различных групп микроорганизмов [360]

При длительном систематическом использовании азота очень сильно увеличивается численность бактерий, способных усваивать его минеральные формы. Но при этом в малоактивное состояние переходят другие. В результате этих изменений коренным образом меняются целлюлозолитические, нитрифицирующие, денитрифицирующие и другие свойства почв [110].

Одним из проявлений отрицательного влияния на структуру микроценоза является ухудшение фитосанитарного состояния почв. Например, распространение корневых гнилей злаковых культур связывают с применением высоких доз технического азота [338]. Это происходит в результате усиленного развития микроорганизмов, как правило, грибов, вызывающих болезни растений или угнетающих их рост. Среди комплекса грибов–микромицетов активизируются токсинообразующие популяции, численность которых в естественных условиях контролируется другими членами почвенного сообщества. Вероятность поражения патогенными грибами сельскохозяйственных растений достаточно велика, так как среди почвенных грибов примерно 24% относятся к потенциально фитотоксичным видам. Чаще всего ухудшение фитосанитарной обстановки после использования минеральных удобрений наблюдается в дерново–подзолистых почвах [354]. Для них характерно развитие плесневых токсинообразующих грибов из рода Penicillium. Внесение извести для предотвращения ухудшения фитосанитарного состояния агрофитоценозов не всегда приносит положительные результаты, а иногда приводит к увеличению зараженности почвы возбудителями корневых гнилей [174].

К негативным последствиям применения азотных удобрений следует отнести снижение азотфиксирующей способности почв. Это справедливо как в отношении симбиотической, так и ассоциативной азотфиксации. По сведениям зарубежных ученых, принимавших участие в XI Генеральном собрании Европейской федерации по луговодству (1986 г.), применение даже 30 кг/га азота снижало симбиотическую фиксацию на 44—87 кг/га. Данной проблеме уделяется внимание и в нашей стране [576]. В большинстве опытов азотные удобрения, особенно в высоких дозах, ингибировали процесс азотфиксации (табл. 42).

Анализ табличных данных показывает, что внесение удобрений на почвах низкого и среднего плодородия существенно снижало азотфиксацию весной. На почвах высокого плодородия заметное угнетение проявлялось только в конце срока наблюдений. Учитывая постепенный характер изменения интенсивности азотфиксации, думается, что на протяжении 1/3 всего периода наблюдения она была ниже уровня контроля. Исследователь, результаты которого приведены выше, да и многие специалисты, обнаруживавшие в своих исследованиях кратковременное подавление азотфиксации, считают, что подобная непродолжительная депрессия не может существенно отразиться на азотном балансе почвы. Однако если принимать во внимание многолетнее использование удобрений, то даже кратковременное ежегодное снижение азотфиксирующей способности по истечении определенного срока может иметь отрицательные последствия для почвенного плодородия.

Существенное снижение продуктивности ассоциативной азотфиксации при внесении азота в дозе более 20 кг/га наблюдал в своих исследованиях В. В. Волкогон (табл. 43). Им сделан вывод, что небольшие дозы азота следует рассматривать как фактор, "запускающий" азотфиксирующую систему 'высшие растения — азотфиксирующие микроорганизмы".

В других исследованиях устойчивое снижение интенсивности ассоциативной азотфиксации отмечено при внесении технического азота в дозе 60 и более кг/га. Меньшие количества удобрений не вызывали выраженного отрицательного эффекта [40]. Но эти результаты нельзя считать окончательными, так как они получены в опытах с однократным использованием удобрений. Обоснованность такого предположения подтверждают данные других экспериментов. Так, разовое внесение азота в дозе 40—60 кг/га стимулировало размножение азотфиксирующих водорослей. В то же время длительное внесение азотных удобрений в количестве 60 кг/га (в течение 12 лет) привело к сокращению их численности по сравнению с неудобренным вариантом с 254 до 94,5 тыс. клеток [422].

Пока не существует общепринятой гипотезы, почему снижается азотфиксирующая способность почв при внесении удобрений. Можно только констатировать, что по неизвестным причинам почвенные экосистемы чрезвычайно "боятся" избыточного минерального азота [191]. При его появлении срабатывают микробиологические механизмы, приводящие систему в исходное состояние. Излишний азот достаточно эффективно удаляется процессами нитрификации, денитрификации, иммобилизации или прекращением азотфиксации. Любопытно, что микроорганизмы–азотфиксаторы при появления избыточного азота превращаются в денитрификаторов [191]. По мнению некоторых исследователей, усиление роста растений также следует рассматривать как проявление защитной реакции почв [580].

Суть одного из объяснений изложенных фактов заключается в том, что внесением удобрений мы нарушаем сложившиеся связи между растениями и микроорганизмами. Растения "теряют" заинтересованность в мутуалистических взаимоотношениях с азотфиксаторами, так как начинают использовать технический азот. Выделительная функция корневой системы, как способ обеспечения энергетическим материалом азотфиксаторов, в этом случае утрачивает свое значение, и поэтому объем экссудированных веществ сокращается. Образующийся дефицит органических соединений, используемых ассоциативными диазотрофами и клубеньковыми бактериями, ограничивает их азотфиксирующую активность, и они, так же как и растения, изменяют свой метаболизм и начинают усваивать азот почвы или удобрений.

Уменьшение выделения корневой системой органических соединений, а их общий объем в нормальных условиях составляет около половины массы надземной части [484], не может не отразиться и на процессах, происходящих в растениях. Это выводит их обмен веществ из динамически равновесного состояния. В клетках начинают накапливаться продукты фотосинтеза, которые ранее расходовались на образование корневых экссудатов. В физиологии растений давно известно, что удаление аттрагирующих центров (плодов, колосьев, клубней и т. д.) ведет к блокированию процессов фотосинтеза из–за накопления в активных зонах его продуктов. Например, по сведениям А. Т. Мокроносова, увеличение содержания крахмала в листьях сои с 0,5 до 3,0 г/см² снижало интенсивность фотосинтеза в два раза. Очевидно, аналогичные процессы происходят и тогда, когда уменьшается объем корневых экссудатов при внесении минеральных удобрений. Исследователи, изучавшие процесс фотосинтеза, неоднократно обращали внимание на то, что его эффективность при выращивании сельскохозяйственных культур на удобренных фонах снижается. В опытах, проведенных с различными сортами подсолнечника, чистая продуктивность фотосинтеза (ЧПФ) при внесении минеральных удобрений снижалась с 7,2—8,3 до 6,0—6,5 г/м² в сутки [563]. Аналогичные результаты были получены и в наших опытах с кормовыми корнеплодами (табл. 44). Они полностью согласуются с выводами И. С. Шатилова с соавторами [582].

Цифровые данные таблицы свидетельствуют, что применение высоких доз минеральных удобрений снижает ЧПФ кормовых корнеплодов на 12— 24%. Однако показатель ЧПФ в большей мере отражает не активность первичных процессов фотосинтеза, а эффективность работы в целом листового аппарата. Поэтому в дальнейшем нами в целях изучения влияния минеральных удобрений на течение первичных процессов фотосинтеза на базе Ботанического сада Института леса Уральского отделения РАН проведены дополнительные исследования с использованием флюориметра КГМ-5М. Этот прибор позволяет регистрировать флюоресценцию (ФЛ) фотосинтетического аппарата. Регистрация индукционных кривых флюоресценции хлорофилла (ХЛ) нередко позволяет установить воздействие какого–либо фактора на фотосинтетические характеристики растений. Исследованию подвергались листья овса сорта "Урал". Растения выращивались в вегетационных сосудах объемом 1,5 л. В результате этих исследований были получены индукционные кривые быстрой флюоресценции хлорофилла (рис. 8).

Индукционные кривые анализировались на предмет определения показателя фотосинтетической активности хлорофилла. Его значения представлены в табл.45. Данные опыта показывают, что минеральные удобрения не повлияли на характеристики фотосинтетического аппарата. Обсуждение установленного факта будет проведено ниже.

Рис. 8. Вид индукционной кривой быстрой флюоресценции (ФЛ) хлорофилла (ХЛ)

Использование минеральных удобрений оказывает отрицательное влияние и на инфицированность растений микоризообразующими грибами. В опытах Горьковского СХИ внесение N60 на фоне Р₉₀К₆₀ уменьшало степень микоризации корневой системы яровой пшеницы со 100 до 60%. В исследованиях, проведенных в Дании, эффективность инокуляции гороха везикулярно–арбоскулярной микоризой (ВАМ) составила 21,9% в контроле (без удобрений) и 17,1% в варианте с дозой фосфора 60 кг/га [41]. При изучении микотрофности корней кукурузы, выращиваемой на черноземе обыкновенном, внесение удобрений в низких и средних дозах по плоскорезной обработке снижало частоту встречаемости микоризной инфекции с 54,6 до 25,3 — 26,8%. Заметно сокращалось и количество спор эндомикоризных грибов, обнаруживаемых в почве [175].

Почвенные водоросли также реагируют на внесение минеральных удобрений. Угнетение их развития наблюдается даже при низких дозах азота. При изучении почвенной альгофлоры в 12-летнем стационаре были получены следующие результаты. Численность водорослей в варианте без удобрений составила 254,0 тыс. клеток на 1 см² поверхности почвы. При внесении Р120К120 — 629,0, N60 Р120К120 — 94,5, N120P120K120 — 57,5 тыс. клеток на 1 см². На фоне N₁₈₀P₁₂₀K₁₂₀ цианобактерии с поверхности почвы вообще исчезли [424].

Испытывают на себе влияние минеральных удобрений и все группы почвенных животных. Однократное внесение двойного суперфосфата вызывало сильную депрессию численности ногохвосток, гамазовых, акароидных, тарсонемоидных и панцирных клещей. Отрицательно реагировали на полное минеральное удобрение в дозе N₆₀P₉₀K₁₂₀ ногохвостки и энхитреиды [253, 28]. Ежегодное в течение 15 лет внесение на овсяницевом лугу N_48-57P_42-49K ₄₉₆₀ приводило к уменьшению общей численности нематод в 1,9—4,5 раза, тогда как количество фитопаразитических нематод увеличивалось в 1,7 раза. Возрастало, но в меньшей степени, участие фитопаразитических нематод в полевых почвенных ценозах под воздействием минеральных удобрений и в наблюдениях, проведенных в ТСХА [320].

При использовании удобрений может иметь место и изменение видового состава круглых червей. В среднем за годы исследований в дерновине бобово–разнотравного луга без внесения удобрений их было 33, а на удобренном фоне только 27 видов [512].

Как уже отмечалось, одной из причин, объясняющих, почему минеральные удобрения неблагоприятно влияют на почвенные живые организмы, является происходящее подкисление среды. Так как шкала рН логарифмическая, ее сдвиг на одну единицу соответствует изменению кислотности в 10 раз. Следовательно, даже незначительное изменение кислотности почвы существенным образом нарушает среду обитания почвенных животных.

Изменение биохимического состава растений, происходящее в результате применения минеральных удобрений, оказывает воздействие на темпы развития, смертность и другие показатели жизнедеятельности фитофагов. В опытах с капустной белянкой было установлено, что в зимнее время в первую очередь погибают те куколки, гусеницы которых кормились растениями, выращенными при использовании удобрений. Аналогичная реакция на изменение биохимического состава источника питания может наблюдаться и у полезной энтомофауны [317, 42, 3]. На удобренных вариантах изменяется численность фитофагов. На зерновых культурах увеличивается количество клещей, пустоцветного и ржаного трипсов в два с лишним раза (при внесении азотных туков), повышается плодовитость тлей [172, 428].

Внесение в почву невыработанного торфяника азотных, фосфорных и калийных удобрений уменьшало общее количество насекомых со 111,6 до 26,0—76,6 особей/м². Снижалась со 158,5 до 40,5—105,5 особей/м² и численность беспозвоночных. Кроме этого, установлено, что минеральные удобрения способствуют увеличению среди обитающих в почве орибатид доли неполовозрелых пауков [29].

В качестве одного из критериев степени биогенности почвы используется ее ферментативная активность. Она формируется благодаря жизнедеятельности всей почвенной биоты и частично каталитическим свойствам органического вещества. Основным источником поступления в почву ферментов являются растительные остатки, тела погибших почвенных животных и их экскременты. Заметный вклад в обогащение почвы энзимами вносят и микроорганизмы. Они постоянно выделяют во внешнюю среду разнообразные ферменты, которые участвуют в разложении органического вещества, а образовавшиеся при этом простые соединения усваиваются микробной клеткой. Так, хитиназы, обнаруживаемые в почве, попадают туда в результате интенсивного продуцирования их актиномицетами заселяющих панцирные покровы погибших насекомых.

Ферменты, попадающие в почву, адсорбируются глинистыми минералами и в таком состоянии длительное время сохраняют свои свойства. С участием почвенных энзимов протекает большинство биохимических реакций синтеза и разрушения минеральных и органических веществ. На сегодняшний день в почве обнаружено около 100 различных ферментов. Каждому типу почв соответствует определенный их набор, который следует рассматривать как один из факторов, поддерживающих гомеостаз среды. Поскольку минеральные удобрения существенным образом изменяют состав и численность населения почвы, это отражается и на ее энзиматических свойствах [305]. Не исключается и прямое воздействие вносимых азота, фосфора и калия на ферментные системы. Подкисление почвенной среды, происходящее при внесении физиологически кислых удобрений, может служить для этого провокационным фоном. В табл.46 приведены сведения о влиянии систематического использования минеральных удобрений (в течение 17 лет) на ферментативные свойства почвы.

Кроме прямого отрицательного влияния на почвенную биоту минеральные удобрения оказывают и косвенное воздействие. Примером может служить изменение при их использовании газового режима почв. Формирование газового режима обусловлено характером протекающих биохимических реакций, деятельностью корневых систем растений и населения почвы. В состав почвенного воздуха входят С0₂, 0₂, Н₂, СН₄, NO₂, N₂ и другие газы. Увеличение или уменьшение их концентрации влечет за собой изменение экологических условий обитания биоты. Например, аммиак в концентрации 0,125—0,25% улучшает, а при ее повышении до 2% угнетает развитие микроорганизмов [326]. В связи с тем, что эволюция почвенных животных происходила в относительно постоянной среде, изменение ее параметров может очень сильно отразиться на жизнедеятельности отдельных представителей микро– и мезофауны и, соответственно, на вкладе этих организмов в процессы почвообразования.

5.2. Влияние пестицидов на биологические свойства почвы

Влияние пестицидов на население почвы во многом схоже с последствиями, наблюдаемыми при использовании минеральных удобрений. Но в отличие от последних, ядохимикатам свойственно более жесткое действие на живые организмы. Как правило, даже однократное их применение вызывает хотя и обратимые, но существенные изменения в деятельности различных групп почвенного населения. К наиболее изученным сторонам этого вопроса следует отнести взаимодействие пестицидов с почвенной микрофлорой. В качестве характерного примера, показывающего, как влияют пестициды на микроорганизмы, могут служить данные табл.47.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что микрофлора отзывается на внесение в почву гербицидов увеличением или уменьшением своей численности. Причем один и тот же гербицид оказывает неодинаковое воздействие на отдельные группы микроорганизмов. Такие же закономерности прослеживались и в других исследованиях [73, 300, 313, 517, 233]. Так, фунгицид акрепс способствовал росту численности ряда грибов на 180% и, наоборот, уменьшению количества актиномицетов более чем в 3 раза. Под влиянием диносеба, при увеличении на 350—400% численности спорообразующих микроорганизмов, наблюдалось 3—4-кратное уменьшение количества актиномицетов [207].

Слабой устойчивостью к гербицидам характеризуются почвенные водоросли. Их развитие подавляют обычные производственные дозы. Через 6 дней после использования атразина, монурона и карботиона видовой состав почвенных водорослей сократился с 13 до 6, 4 и 3 видов, соответственно. Полного восстановления сообщества водорослей не происходило даже через один год после обработки. При систематическом применении указанных гербицидов наблюдалось вымирание отдельных, наиболее чувствительных, видов водорослей. Из альгофлоры исчезали сине–зеленые водоросли. Эта потеря для почвенной экосистемы весьма существенна, так как они участвуют в фиксации молекулярного азота [275, 274]. В целом в альгоценозе доминирующее положение получают только один или два вида, то есть формируется новое сообщество с более низким видовым разнообразием. Это свидетельствует о его неустойчивости. Ю. В. Круглов считает, что такие изменения равнозначны экологическим катастрофам [274].

Многие пестициды отрицательно влияют на актиномицеты и грибы. Например, тигам, децис, каратэ, фастак, актелик снижали участие грибов в почвенной экосистеме под посевом ярового рапса с 28—30 до 17—25 видов [106]. Негативное действие особенно заметно при многократном или комбинированном применении пестицидов [276, 232]. В то же время среди почвенных микроорганизмов всегда находятся популяции, более устойчивые по отношению к определенным видам химических средств защиты растений, и поэтому их численность в составе микробиологической ассоциации остается прежней или даже увеличивается. Гербицид 2,4-Д способствовал размножению в почве микроорганизмов, растущих на МПА, но в то же время оказывал угнетающее действие на простейших [211].

Рост численности отдельных групп микроорганизмов под влиянием пестицидов происходит в результате гибели конкурирующих с ними популяций, а также улучшения питания за счет отмирающих почвенных организмов.

Ядохимикаты, попадающие в почву, подвергаются микробиологической деструкции. Роль микрофлоры в этом процессе оценивается в 10— 70% [142]. При микробиологической деструкции ядохимикатов в почве возможно образование химических веществ, токсичность которых выше исходных соединений. Из разлагающегося гептахлора образуется метаболит элоксид, который токсичнее препарата в 2 раза, при разложении хлорофоса — ДДВФ, токсичность которого в 7—8 раз выше исходного соединения [348]. Вероятность образования высокотоксичных метаболитов возрастает при комплексном использовании агрохимикатов. Их обнаружение в почве и растениях традиционными химическими способами затруднено. Для этого используются более совершенные методы. Однако при этом в несколько раз увеличиваются затраты на проведение анализов. Опасность накопления подобного рода метаболитов, а следовательно, и отрицательного их влияния на население почвы в условиях регулярного применения пестицидов, по оценкам специалистов, будет возрастать [273, 524].

Пестициды, оказывая влияние практически на все группы почвенных микроорганизмов, изменяют азотфиксирующие свойства почвы. Гербициды трефлан (1 кг/га) и базагран (1,5 кг/га) снижали интенсивность симбиотической азотфиксации сои на 25,8—92,0% [426]. Ю. В. Круглов, изучавший влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы, пришел к выводу, что под влиянием гербицидов в клубеньках снижается активность ни'трогеназы, уменьшается содержание леггемоглобина, падает азотфиксирующая способность. Далее приведены данные о влиянии гербицидов на азотфиксирующие свойства сои, полученные в полевом опыте (табл. 48). В отдельных его вариантах происходило незначительное увеличение урожайности. Но следует учитывать, что растения при этом переходили на питание почвенным азотом, что значительно снижало агротехническое, экологическое и экономическое значение бобовых культур.

По сведению зарубежных ученых, большинство из 108 испытанных гербицидов уменьшали численность и биомассу клубеньков на корнях белого люпина [426]. Снижение эффективности работы азотфиксирующего аппарата происходит и в отсутствии внешне заметных признаков. Пестициды вмешиваются в обменные процессы и нарушают усвоение азота на физиологобиохимическом уровне. Ядохимикаты, попадая в растения, накапливаются не только в листьях, стеблях и корнях, но и в клубеньках бобовых. Так, при обработке гороха гербицидом его содержание в клубеньках было в 40 раз выше, чем в корнях [274].

Влияние ядохимикатов на ассоциативную азотфиксацию изучено слабо. Но можно с высокой долей вероятности предположить, что оно отрицательно. Основанием для такого заключения является характер воздействия средств защиты растений на почвенную микрофлору.

Средства защиты растений, так же как и минеральные удобрения, отрицательно влияют на почвенных животных. Особенностью этих видов живых организмов является то, что у большинства из них на поверхности тел отсутствует водонепроницаемый покров, и поэтому токсичные вещества, содержащиеся в почвенном растворе, легко поглощаются эпителиальными тканями [270]. После применения производственной дозы далопона количество отдельных видов дождевых червей снижалось в 5—8 раз, а в некоторых почвах два вида вообще исчезли. Восстановление их численности происходило только через 2—4 года. Использование хлорофоса, карбофоса, симазина и ТХА вызывало уменьшение выживаемости здоровых и поврежденных дождевых червей на 10—25%, а их массы на 22—68% [32, 35].

Опасность для дождевых червей увеличивается при совместном применении ядохимикатов и минеральных удобрений (табл. 49). В этом случае даже внесение соломы и навоза не устраняет их отрицательного влияния.

Средства защиты растений, увеличивая мутагенный фон, отрицательно влияют на последующие поколения почвенных организмов. Его уровень при систематическом применении ядохимикатов в дозах, рекомендованных для производства, увеличивается в 10—20 раз [177]. Следствием применения пестицидов является сокращение разнообразия почвенных животных. В педоценозах начинают преобладать организмы, устойчивые к воздействию ядов. Так, в агроценозах Литвы, подвергавшихся интенсивной пестицидной нагрузке, видовой состав почвенных животных сократился со 150 до 5 доминирующих видов [601, 602].

Воздействие поллютантов на беспозвоночных проявляется на трех уровнях. На экосистемном уровне изменяется трофическая структура, вторичная продуктивность, функциональная структура, видовое разнообразие. На популяционном — плотность популяции, внутрипопуляционное разнообразие, размерно–массовая структура, соотношение полов, соотношение возрастов. На организменном — химический состав, морфологическое строение, плодовитость, смертность, продолжительность жизни.

Почвенным беспозвоночным присущ большой размах чувствствительности к химическим соединениям. Различие между отдельными видами по восприимчивости к загрязняющим веществам достигает 10 000—100 000 раз. Причем каждый вид имеет высокую чувствительность только к одному химическому соединению. Это создает непреодолимые трудности для определения допустимого уровня загрязнения [180,606].

Отрицательно влияя на население почвы или способствуя изменению соотношения между отдельными группами почвенного населения, пестициды затрагивают и биохимические свойства почвы. Анализ состояния изученности этого вопроса приведен в работе "Биохимические показатели почв как индикаторы загрязненности их пестицидами". В ней приведено достаточное количество результатов исследований, на основании которых можно констатировать существенные изменения в ферментативной активности и дыхании почв при использовании ядохимикатов [369].

Большинство приведенных данных получены в краткосрочных опытах и отражают в основном прямое влияние средств химизации на биологические свойства почвы. Их косвенное действие заметно проявляется только при систематическом применении, вызывающем изменения в физико–химических и биологических свойствах почвы и до сих пор остается неизученным. Следовательно, информация, которой мы располагаем, не в полной мере вскрывает последствия химического прессинга, и для получения объективных сведений необходимо ориентироваться на результаты, полученные в длительных стационарных опытах.

Таким образом, почва представляет собой среду, в которой обитает большое количество самых разнообразных организмов, и поэтому было бы ошибкой рассматривать ее в целом или ее отдельные параметры только с агрохимических позиций, то есть как источник доступных для растений элементов минерального питания. Кроме этой функции все без исключения почвенные характеристики являются экологическим фактором, определяющим особенности жизнедеятельности почвенной биоты. Избирательное действие минеральных удобрений и пестицидов на живые организмы приводит к снижению насыщенности агроэкосистем биотой. Наиболее отчетливо это проявляется при длительном применении средств химизации. Обеднение, упрощение состава агробиогеоценозов согласно законам экологии повышает их неустойчивость и способствует возникновению эпифитотий, массовому размножению сорняков и вредителей. В современных условиях, когда с каждым годом ухудшается состояние окружающей среды, средства химизации следует рассматривать не как прием, повышающий урожайность сельскохозяйственных культур, а как фактор, изменяющий в неблагоприятную сторону условия обитания живых организмов.

Ввиду того, что каждая популяция микроорганизмов, каждая группа почвенных животных участвует преимущественно в определенных звеньях общей цепи превращений вещества и энергии, то уменьшение численности или перегруппировка состава педоценоза вызывает депрессию почвообразовательного процесса и нарушение биосферных функ ций почв. Свидетельством начавшейся деградации почв является повсеместное уменьшение их гумусированности и увеличение скорости миграции элементов минерального питания из пахотного горизонта. Очевидно, в почвах произошли настолько сильные изменения, что биота уже не в состоянии поддерживать на высоком уровне гумификацию органического вещества и не обеспечивает закрепление биофильных элементов в пахотном горизонте. То есть в естественной цепи преобразования веществ, отдельными звеньями которой являются разные виды живых организмов, образовались слабые места, ограничивающие интенсивность процессов почвообразования.

Опасность вытеснения или сильного подавления отдельных компонентов педоценоза кроется и в возможном выходе почвенного сообщества на новый экологический уровень, при котором процессы почвообразования будут протекать только в очень узких интервалах физических и химических показателей почв. Это приведет к еще большей зависимости эффективного и потенциального плодородия от климатических условий (температуры, влажности), а значит, и снижению устойчивости урожаев, которое мы и наблюдаем в последние годы. Дальнейшее неконтролируемое применение средств химизации в целях повышения урожайности сельскохозяйственных культур усилит расшатывание агробиогеоценозов. И чем интенсивнее будут использоваться земледельческие допинги, тем большие средства потребуются для предотвращения возникновения отрицательных последствий их применения и для поддержания стабильности агроэкосистем.

Все изложенное выше ставит под сомнение целесообразность чрезмерного использования в земледелии минеральных удобрений и пестицидов. Их широкомасштабное использование в течение длительного времени нарушает стационарность биосферы и подрывает регенерацию жизненно необходимых для человека и других живых организмов факторов. В условиях усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду одним из условий гармоничного развития человека и биосферы является перевод сельского хозяйства на новые принципы.