Интенсивное сельское хозяйство требует использования большого количества минеральных удобрений и гербицидов. Минеральные удобрения кроме необходимых для растений веществ содержат большое количество побочных веществ: тяжелых металлов, различных органических и неорганических концерогенов, которые накапливаются в культурных растениях. Особенно богаты “ядовитой приправой” фосфорные удобрения, содержание кадмия в двойном суперфосфате доходит до 3,5 мг/кг. Этот аспект обсуждается в работах (Агаев и др, 1989; Жукова, 1989). Проблема накопления нитратов в овощных культурах рассмативается в работе чешских ученых Пругар и Пругарова (1990), в которой приводятся данные о способности к накоплению нитратов у разных культур при разных дозах применения азотных удобрений.

1.2. Задачи агроэкологии. Место оптимизации в задачах агроэкологии

Агроэкология изучает сельскохозяйственные экосистемы (агроэкосистемы), их функциональные элементы и закономерности взаимоотношений между ними.

Л.О. Карпачевский (1987) отмечает, что к агроэкосистемам относят не только агроценозы, но и всю совокупность естественных и социальных явлений, связанных с агроценозами.

В задачи агроэкологии входит анализ состояния с.-х. экосистем, изучение закономерностей их функционирования с целью повышения устойчивости. В основе агроэкологии лежат три положения:

1. Сестайнинг - самоподдержание агроэкосистем.

2. Адаптивный подход - повышение эффективности вложений антропогенной энергии путем максимальной окупаемости фотосинтезом каждой единицы вложенной энергии. Данный подход наиболее полно развит в работах А. А. Жученко (1988,1990).

3. Экологический императив - система запретов на все формы использования агроэкосистем, которые разрушают ресурсы и загрязняют окружающую среду (Миркин, Хазиахметов, 1995).

Оптимизация является итоговой задачей агроэкологии, т. к. она обеспечивает переход от ресурсоразрушающих интенсивных агроэкосистем к их адаптивным, устойчивым вариантам.

На сегодняшний день существуют два сценария экологизации сельского хозяйства:

1. Вторая "Зеленая революция" (Proceeding ., 1988). Её основные положения были приняты на симпозиуме в Риме (1986), которые предполагают резкое повсеместное сворачивание ресурсоразрушающих интенсивных технологий и замена их на экологичные адаптивные варианты.

2. "Зеленая эволюция" (Миркин, Хазиахметов, 1995). Этот подход предполагает эволюционное приближение деградированных интенсивных агроэкосистем к экологически устойчивым вариантам через постепенное внедрение в основу их функционирования трех отмеченных агроэкологических принципов: сестайнинга, адаптивного подхода и экологического императива.

Сторонники эволюционного подхода обосновывают необходимость постепенного перехода к адаптивным вариантам, так как сохраняется высокая плотность народонаселения на земле и ее высокий прирост. Экологическая оптимизация агроэкосистем, которая неизбежно приведет к снижению продуктивности сельского хозяйства, должна проводиться параллельно с претворением в жизнь программ по стабилизации прироста народонаселения с дальнейшим его снижением, иначе неизбежны социальные конфронтации, связанные с падением уровня жизни и голодом (Braun, 1994).

Сущность оптимизации структуры агроэкосистемы - расчет таких ее параметров. которые позволяют с одной стороны прекратить процесс нарушения агроресурсов (почвы, травостоев естественных кормовых угодий, гидрологического режима и всего биоразнообразия агроэкосистемы), с другой получать достаточно высокую отдачу вложенной антропогенной энергии урожаем растениеводства и животноводческой продукцией.

1.3. История развития идей экологической оптимизации и современное состояние разработок

Идея экологической оптимизации развивалась эволюционно. Можно условно выделить три основных этапа:

1) период узкоспециальных природоохранных технологий (Одум,1987);

2) период комплексных систем оптимизации агроландшафтов (Лопырев, Рябов, 1989; Софрони и др., 1990; Котлярова, 1990);

3) период агроэкологических проектов оптимизации (Миркин и др. 1992).

В первой половине нашего столетия в сельском хозяйстве большинства стран повышается интенсивность производства, что повлекло за собой появление экологических проблем в агросфере. С 30-х годов вслед за крупномасштабным освоением целины в США и с 50-х годов после освоения целины в СССР резко усиливаются процессы почвенной эрозии и пыльные бури. С этого времени начинается поиск новых путей производства, позволяющие снизить вред от разрушения почв. Примечательно, что каждая разработка этого периода касается только отдельной области. К примеру, почвозащитная агротехника предусматривает уменьшение антропогенного влияния только на один блок экосистемы - почву, остальные компоненты агроэкосистемы не затрагиваются, поэтому данный этап мы рассматриваем как период развития узкоспециальных природоохранных технологий.