Глава 5. Охрана окружающей среды

 

Охрана окружающей среды – одна из самых важных проблем, стоящих перед человечеством. Она теснейшим образом связана со всей хозяйственной деятельностью человека, оказывающей глубокое, нередко губительное воздействие на биосферу, ее геохимические, экологические и другие функции поступательного развития, сохранение равновесного природного состояния и т.д. Зачастую происходит формирование окружающей среды, не благоприятствующей нормальной жизни человека, растений и животных.

В течении многих веков человеку, созерцающему сельский пейзаж, казалось, что он приобщается к чему – то незыблемому, вечному. В процессе развития общества меняются характер и масштабы воздействия человека на природу. С возникновением оседлого в начале неолита воздействие человека на биосферу по сравнению с кочевым хозяйством увеличивается во много раз. В освоенных человеком районах начинается быстрый рост населения. Разрабатываются приемы и способы обработки земли для возделываемых культур, совершенствуются технологии содержания скота.

Развитие сельского хозяйства во многих случаях сопровождалось полным искоренением первоначального растительного покрова на обширных пространствах, освобождалось место для незначительного количества видов растений, отобранных человеком, наиболее пригодных для питания. Эти виды растений постепенно окультуривались, и организовалось их постепенное возделывание.

Распространение сельскохозяйственных культур оказало огромнейшее, нередко катастрофическое влияние на наземные экосистемы. Уничтожение лесов на обширных территориях, нерациональное использование земель умеренных и тропических зон безвозвратно разрушило исторически сложившиеся здесь экосистемы. Вместо естественных биоценозов, экосистем, ландшафтов появились агросфера, агроэкосистемы, агроценозы, аграрные ландшафты.

Агросфера – глобальная система, объединяющая всю территорию Земли, преобразованную сельскохозяйственной деятельностью человека.

Агроэкосистемы – экосистемы, измененные человеком в процессе сельскохозяйственного производства. Это сельскохозяйственные поля, огороды, сады, виноградники, полезащитные лесные полосы. Основой агроэкосистем являются агроценозы.

Агроценозы – биоценозы на землях сельскохозяйственного пользования, созданные с целью получения сельскохозяйственной продукции, регулярно поддерживаемые человеком биотические сообщества, обладающие малой экологической надежностью, но высокой продуктивностью (урожайностью) одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных.

Аграрный ландшафт – экосистема, сформировавшаяся в результате сельскохозяйственного преобразования ландшафта.

Агроэкосистемы до начала ХХ в. были еще достаточно разнообразны: целинные земли, леса, ограниченные районы многоотраслевого оседлого хозяйства характеризовались незначительным изменением мест обитания.

Таким образом, при становлении аграрной цивилизации экосистема человека имела высокий уровень гомеостаза. Несмотря на антропогенное изменение или замещение экосистем, деятельность человека вписывалась в биохимический круговорот и не изменяла притока энергии в биосферу.

Необратимые, глобальные изменения биосферы Земли под влиянием сельскохозяйственного производства резко усилились в ХХ столетии. В 70 – 90-х годах ХХ в. внедрение интенсивных технологий (монокультура, высокопродуктивные, но незащищенные сорта, агрохимикаты) сопровождалось водной и ветровой эрозией почв, вторичным засолением, почвоутомлением, деградацией почв, объединением эдафона и мезофауны, уменьшением лесистости, увеличением распаханности.

Составными частями агроэкосистемы являются сельскохозяйственные угодья, на которых выращиваются зерновые, пропашные, кормовые и технические культуры, а также луга и пастбища. Примитивные системы земледелия, характеризуются низким уровнем использования земли под пашню и ее продуктивностью, крайне медленным и длительным периодом восстановления плодородия почвы за счет использования природных факторов, высокими затратами труда на единицу урожая. При этих системах производство растениеводческой продукции осуществлялось за счет естественного плодородия почвы.

На смену примитивным системам пришла паровая система земледелия. Это был шаг вперед. Паровая система земледелия позволила расширить в 3 – 4 раза площади под посевами зерновых культур, повысить интенсивность использования земли и увеличить производство зерна. Создавались хорошие условия при этой системе для применения навоза, борьбы с сорняками, накопления влаги и питательных веществ в почве, что позволяло более устойчиво вести полеводство, особенно в засушливые годы.

Продуктивность сельскохозяйственных культур зависит от многих факторов. Часть из них, таких, как температурный режим, солнечная радиация, не регулируются человеком в открытом поле, но учитываются в практике путем выбора срока сева, густоты стояния растений, направление рядков.

Соблюдение севооборотов – чередование культур в пространстве и времени в конкретных условиях того или иного хозяйства – обеспечивает получение наиболее высокой продуктивности возделываемых культур, повышение плодородия почвы и фитосанитарное состояние полей, снижение численности вредителей, болезней и засоренности посевов. Основными направлениями совершенствования систем севооборотов в земледелии страны являются:

- улучшение состава предшественников ведущих культур путем корректировки структуры использования пашни с целью повышения и стабилизации производства зерна, кормов и технических культур.

- специализация севооборотов, насыщение их до оптимальных размеров отдельными культурами с учетом особенностей почвенно – климатических зон, межхозяйственной и внутри хозяйственной специализации, разнокачественности почв по уровню плодородия и подверженности эрозии;

- уплотнение севооборотов промежуточными культурами в целях повышения их общей продуктивности и почвозащитной эффективности, усиления положительного влияния на фитосанитарное состояние и плодородие почв;

- создание в севооборотах преимущественных условий для ведущих культур при возделывании их по интенсивным технологиям;

- укрупнение полей и севооборотных массивов в рамках строго соблюдения принципа дифференцированного использования пашни.

Во многих странах мира, как показывает опыт, при интенсификации земледелия прирост урожайности зерновых культур на 70% обеспечен повышением общей культуры земледелия и на 30% - внедрением новых сортов с высоким продуктивным потенциалом.

Использование для посева сортов, устойчивых к вредителям и болезням, способствует снижению потерь урожая без дополнительного применения химического метода.

Система обработки почвы включает состав, последовательность и сроки проведения конкретных приемов рыхления или уплотнения почвы, технологию их выполнения, которые определяют в большой мере физико-химические свойства почвы, ее микробиологическую активность.

Обработка почвы должна быть подчинена решению главной задачи – обеспечению культурных растений водой, воздухом, элементам пищи, рациональному использованию потенциального плодородия почвы. С помощью различных приемов обработки почвы вносятся удобрения, создаются условия для нормального прорастания семян, ведется уход за посевами в период вегетации возделываемых культур, борьба с вредителями, болезнями и сорняками.

Почва является наиболее податливой частью агроэкосистемы. Распашка и другая механическая обработка в корне изменяет ее состав и структуру, микробиологические процессы, протекающие в ней, растительный покров и животный мир. В результате нарушается сложившийся в экосистеме нормальный цикл круговорота веществ.

Отсюда любой конкретный прием обработки почвы должен быть строго целенаправлен, а их комплекс и технология выполнения в данных конкретных условиях должны обеспечивать нужное изменение определенных качественных параметров почвы, на которых он применяется.

При выборе приемов обработки почвы и технологии их выполнения обязательно учитываются физико-механические свойства конкретных типов почв: их механический состав, удельное сопротивление при вспашке и рыхлении, физическая спелость, а также глубина пахотного горизонта.

Сочетание приемов и видов обработки почвы должно быть тесно увязано с конкретными местными природными и почвенными условиями, биологическими особенностями выращиваемых культур.

Обработка почвы должна во всех зонах быть почвозащитной, обеспечивать расширенное воспроизводство ее плодородия. В связи с этим одно из направлений совершенствования обработки – ее минимализация в целях снижения деформации пахотного и подпахотного слоев почвы под воздействием тракторов и сельскохозяйственных машин при производстве сельскохозяйственной продукции.

Между продуктивностью земледелия и плодородием почвы объективно существует противоречие: чем больше мы берем с гектара продукции, тем выше вынос питательных веществ. Это противоречие можно преодолеть только восполнением и наращиванием энергетического потенциала почв, внесением органических, минеральных веществ, микроэлементов.

Значение химизации сельского хозяйства в связи с этим трудно переоценить: оно позволяет повышать плодородие почв, улучшать кислые и засоленные земли, лучше сохранять и повышать питательную ценность кормов и т. д.

Растениям для роста и развития, необходим азот, фосфор, калий, а также в очень малых количествах другие питательные вещества – микроэлементы. К ним относятся бор, молибден, медь, марганец, железо, цинк, кобальт, никель и т. д. Главное действие микроэлементов в жизнедеятельности растений состоит в том, что они либо входят в состав биологических катализаторов – ферментов, либо являются активаторами их работы. Микроэлементы применяют непосредственно, путем внесения в почву и опрыскиванием растений в виде растворов.

Большое внимание должно уделяться мероприятиям по сохранению и увеличению содержания в почве гумуса. Внесению органических удобрений, особенно на малогумусных почвах, должно уделяться особое внимание. Отсутствие или недостаточное применение органических удобрений, приводит к уменьшению запасов почвенного азота и, как следствие, к снижению гумусированности почв. Применение минеральных удобрений может лишь снизить темпы этого процесса, но не исключить его полностью.

Результатом является выпаханность почв, истощение их гумусового фонда и снижение эффективного и потенциального плодородия. Это не только ухудшает режим почвенного питания, но и отрицательно влияет на физико-химические свойства, водно-воздушный и тепловой режимы, почвенно-поглощающий комплекс и биологическую активность минеральных удобрений и приводит к значительному недобору урожая сельскохозяйственных культур.

В результате интенсивного использования удобрений в природной среде рассеивается ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота веществ. Увеличение количества азота в природных средах за счет деятельности человека – опасное явление, так кА вводимые в избытке нитраты не полностью денитрифицируются, а отсюда равновесие между процессами нитрификации и денитрификации нарушается. Они аккумулируются в гидросфере, растениях, а в дальнейшем в пищевых продуктах, вызывают тяжелое отравление.

В отличие от азота фосфор характеризуется малой подвижностью, он почти полностью закрепляется в почве, обогащая ее. Вместе с тем фосфорные удобрения могут вызывать и отрицательные явления в виде накопления фтора, токсичного для человека и животных.

Подобные явления наблюдаются и при использовании калийных удобрений. Большинство их содержит значительные количества хлора, который зачастую накапливается в почве и отрицательно влияет на ее агрофизические свойства. Дополнительное внесение минеральных удобрений нередко способствует загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм животных попадают в пищу человека.

Отсюда есть необходимость сбалансированного, умеренного применения удобрений, проведение учета накопления и определение потенциальной опасности для населения и животных нитратов нитритов и N – нитрозосоединений, содержащихся в водах, осадках, почве и растениях. Важен также расчет максимально возможных уровней загрязнения азотными соединениями при орошении.

Более столетия пестициды играют важную роль в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками сельскохозяйственных культур. Пестицид, как бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили.

Из совокупности экологических свойств, присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными:

- пестициды очень токсичны для животных и человека;

- пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены против популяций;

- многие пестициды обладают длительным сохранением в почве – от нескольких месяцев до 2 – 3 лет, а иногда и более.

Пестициды распространяются далеко за пределами тех агроэкосистем, где они применяются. Даже в случае использования наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходит прямо в атмосферу.

Большую опасность как источник загрязнения продуктов питания пестицидами представляет почва. В почву пестициды поступают различными путями: при непосредственном внесении их в почву для уничтожения вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе препаратов при обработке посевов во время вегетации половых культур, при поверхностном стоке с участков, с осадками, с частицами почвы при ветровой эрозии.

Пестициды после целенаправленного внесения или случайного попадания в почву могут вызывать в окружающей среде следующие изменения:

- уничтожить вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур, сорные растения или изменить процессы роста и развития растений в желательном для человека направлении, а затем минерализоваться в течение разного периода времени;

- вызывать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие персистентных, например, гербицидов на последующие культуры, изменение химического состава культурных растений в отрицательную сторону)

Пестициды, по отношению к почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют плодородие почвы, действуют по разному:

- угнетают их рост;

- оказывают нейтрально-подавляющее действие;

- изменяют их видовой состав в течение определенного периода;

После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их вымывается из почвы и попадает в водоемы. Они могут ухудшать вкус, запах и цвет пресной воды. Установлено, что до 25% применяемых пестицидов попадают в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных пестицидами, загрязняет не только небольшие водоемы, реки, но и эстуарии (широкое устье реки, впадающее в море или океан).

Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные последствия для отдельных видов и биоценозов в целом. Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия. Иногда оно, проявляется в увеличении этой популяции, которую собирались уничтожить. В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней и сорняков[19].