Чутко реагируя на изменение условий жизни, растения постоянно изменяют характер своего воздействия на окружающую среду. Потребление воды и питательных элементов, особенности процессов фотосинтеза, дыхания растений, их роста и развития, морфология растений, глубина проникновения, строение и масса корневой системы, интенсивность и характер воздействия корневых выделений на почву, симбиотическая и ассоциативная фиксация азота атмосферы и многие другие процессы и явления, связанные с жизнедеятельностью растений, вызывают существенные изменения в почве, атмосфере и в других элементах окружающей среды.

Эти изменения могут найти отражение в динамике интенсивности и качественного состава воздухообмена между почвой и атмосферой, химического состава почвенного поглотительного комплекса, физического состояния и биоты почвы, в степени ее устойчивости против эрозии и в конечном итоге в агроэкологической функции агроландшафта, в его способности сохранять длительное экологическое равновесие.

Во всем многообразии взаимодействия сельскохозяйственных растений с окружающей средой необходимо выделить их главную функцию – природоохранную (экологическую). Она тесно связана с реализацией принципа зелено-белого ковра.

Известно, что в естественных условиях почва надежно защищена от разрушения с помощью лесной, луговой или степной растительности, а в зимнее время – снежным покровом. Как и в естественном фитоценозе, в агроландшафте зеленый покров возделываемых растений должен защищать почву от эрозии и от ее пагубных для экологии последствий в течение всего теплого периода года.

Сельскохозяйственные культуры различаются по почвозащитной функции. Она определяется особенностями биологии и морфологии их надземных и подземных органов, началом и продолжительностью периода вегетации, технологией возделывания культур и связанной с ними продолжительностью и площадью проективного покрытия почвы растениями в эрозионно опасные периоды – во время снеготаяния и ливневых дождей.

Посевы многолетних трав в теплый период года надежно укрывают поля своим зеленым покровом, а мощная дернина цементирует и защищает почву от водной и ветровой эрозии круглый год. Несколько меньшей, но достаточно высокой почвозащитной функцией обладают посевы озимых, а также промежуточных культур. В то же время установлены полная беззащитность против водной эрозии и дефляции полей чистого пара, а также очень слабая защищенность полей с пропашными культурами. Эти поля, как и поля с посевами всех яровых культур, совершенно беззащитны в эрозионно-опасный период.

Группировка сельскохозяйственных культур по почвозащитной функции имеет большое значение для их агроэкологической оценки и размещения по соответствующим элементам агроландшафта. Руководствуясь этими данными, можно сделать вывод о недопустимости размещения на эрозионно-опасных склонах чистых паров и посевов пропашных культур, и о необходимости посева многолетних трав для защиты почвы от водной эрозии.

Для биологизации и экологизации земледелия большое значение имеет наличие в структуре посевных площадей посевов сельскохозяйственных культур из семейства бобовых, способных фиксировать и накапливать в почве атмосферный азот.

Люцерна, клевер и другие многолетние бобовые травы при высоком урожае надземной массы могут ежегодно фиксировать по 200–400 кг/га экологически чистого атмосферного азота, что может быть приравнено к внесению в почву от 0,5 до 1 т/га дорогостоящей аммиачной селитры. Несколько меньшей, но достаточно высокой азотофиксацией – 100–250 кг/га – обладают различные виды люпина, кормовые бобы, соя, донник, сераделла. Горох, фасоль, нут, чина, чечевица в зависимости от уровня урожайности могут фиксировать от 50 до 180 кг/га атмосферного азота.

По данным Г.С. Посыпанова, расширение площади посевов бобовых культур в структуре посевных площадей России до оптимальных размеров позволило бы включать в оборот земледелия страны свыше 5 млн т биологического азота, добытого растениями-азотфиксаторами из атмосферы.

Важную роль биологического азота в земледелии отмечал еще Д.Н. Прянишников, широко пропагандируя в первой половине XX в. идею люпинизации – обогащения почвы органическим азотом. С люпином, его способностью фиксировать атмосферный азот, расти на кислых почвах и давать большую вегетативную массу связана технология окультуривания песчаных и супесчаных почв Нечерноземной зоны. Эти почвы, расположенные, как правило, в зоне промывного водного режима, имеют высокую кислотность, малое содержание гумуса и низкую поглотительную способность. Все виды люпина помимо способности фиксировать атмосферный азот и накапливать его в почве могут усваивать фосфор труднодоступных фосфатов почвы и улучшать фосфорное питание культур, следующих за ними в севообороте.

Обладая высоким геотропизмом, люпин после прорастания быстро проникает своим стержневым корнем через верхний слой бесплодного песка в подстилающую его глинистую морену и образует там хорошо разветвленную корневую систему. Благодаря этому он использует влагу и растворенные в ней питательные вещества, вымытые из верхних слоев почвы, и формирует большую надземную массу (40–50 т/га), которая богата азотом, фосфором, калием и другими питательными веществами и используется в качестве зеленого удобрения.

Помимо источника азотного питания растений биологический азот имеет большое экологическое значение. Находясь в почве в составе органического вещества, он не вымывается и не загрязняет почву и грунтовые воды нитратами, как это часто происходит с минеральным азотом. А период наиболее активного разложения корневых остатков и клубеньков с выделением в почву аммиака, нитратов и других доступных для растений питательных веществ совпадает с периодом интенсивного роста большинства сельскохозяйственных культур (май–июнь), когда эти соединения азота могут быть поглощены растениями в больших количествах.

С важной агроэкологической функцией сельскохозяйственных культур связано и пополнение запасов органического вещества в почве за счет корневых, пожнивных или поукосных остатков растений. Здесь опять на первом месте оказываются посевы многолетних трав, особенно их злакобобовые смеси. В условиях Московской области после уборки клеверо-тимофеечной смеси 2‑го года пользования в дерново-подзолистой почве остается 7– 8 т/га сухих корневых и поукосных остатков, что и по количеству, и по качеству равноценно внесению 30–35 т/га хорошего навоза. В то же время после озимой пшеницы и озимой ржи остается 3–4 т/га, после ячменя и овса –2–3 т/га растительных остатков.