Экологические аспекты интенсификации земледелия

Экологические проблемы сельскохозяйственного производства (химизация, уплотнение почв, вторичное засоление и др.)

Экологические аспекты интенсификации земледелия

Сущность интенсификации земледелия, интенсивных технологий состоит в следующем: размещении посевов по лучшим предшественникам в системе севооборотов; возделывании высокоурожайных сортов интенсивного типа с хорошим качеством зерна; высоком обеспечении растений элементами минерального питания с учетом их содержания в почве; дробном применении азотных удобрений в период вегетации по данным почвенной и растительной диагностики; интегрированной системе защиты растений от вредителей, болезней и сорняков; своевременном и качественном выполнении всех технологических приемов, направленных на защиту почв от эрозии, накопление влаги, создание благоприятных физических условий развития сельскохозяйственных культур.

Побочное действие минеральных удобрений. Химизация сельского хозяйства, проводящаяся нарастающими темпами, занимает далеко не последнее место в ряду антропогенных факторов, воздействующих на почвы и на природу в целом.

В результате интенсивного использования удобрений в природной среде рассеивается ряд химических элементов, что приводит к нарушению круговорота веществ.

Промышленный синтез азотных удобрений и их рассеивание по поверхности земли вносит серьезные изменения в его биогеохимический круговорот. Увеличение количества азота в природных средах за счет деятельности человека — опасное явление, так как вводимые в избытке нитраты не полностью денитрифицируются, а отсюда равновесие между процессами нитрификации и денитрификации нарушается. Ежегодно избыток нитратов достигает более 9 млн т. 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. Заметное увеличение содержания цинка и фтора в почвах связано с применением фосфорных удобрений, в состав которых входят данные элементы.

Дополнительное внесение минеральных удобрений нередко способствует загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм животных попадают в пищу человека. Таким образом, загрязняющие вещества оказывают и прямое влияние (разрушение и уменьшение урожая), и косвенное (аккумуляция этих веществ в почве, организмах животных и пищевых продуктах).

Воздействие пестицидов на агроэкосистемы. Пестициды, применяемые в сельском хозяйстве, относятся к различным классам главным образом органических соединений (хлорорганические, фосфорорганические, симметричные триазины, гетероциклические соединения и др.), обладают токсичностью не только для вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей среды. Пестицид, каким 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.

1. Пестициды, как правило, имеют широкий спектр токсического действия как на виды растений, так и на виды животных. Отсюда названия инсектициды, фунгициды, гербициды и т. д. вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном диапазоне воздействия этих веществ.

2. Пестициды очень токсичны для животных и человека.

3. Человек использует пестициды для уничтожения ограниченного числа организмов, составляющих не более 0,5% общего числа видов, населяющих биосферу, в то время как пестициды при применении воздействуют на все живые организмы.

4. Пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены против популяций.

5. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их используют только в том случае, когда численность популяции вредителя достигает большого значения.

6. Нередко применяют значительно больше пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя: преднамеренные излишки обработки полей объясняют «надежностью» и т. д.

7. Площади, на которых используются пестициды, значительны, составляют сотни миллионов гектаров.

8. Многие пестициды обладают длительным сохранением в почве — от нескольких месяцев до 2—3 лет, а иногда и более.

Стабильность пестицидов опасна различными последствиями, которые еще более усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения.

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 почвообитающих вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе препаратов при обработке посевов во время вегетации полевых культур, неосторожном выполнении различных операций с химическими препаратами (расфасовке, приготовлении рабочих растворов, транспортировке и т. д.), при поверхностном стоке с вышерасположенных участков, с осадками, оросительными, коллекторно-дренажными и сточными водами, 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;

- вызвать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие персистентных, например, гербицидов, на последующие культуры, изменение химического состава культурных растений в отрицательную сторону и т. п.).

Пестициды или продукты их распада и превращения по отношению к почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют плодородие почвы, действуют по-разному:

- угнетают их рост (некоторые фунгициды и средства для дезинфекции почвы);

-действуют нейтрально-подавляюще — большинство инсектицидов;

- изменяют их видовой состав в течение определенного периода.

Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных элементов, которые, в свою очередь, воздействуют на персистентность химических средств защиты растений непосредственно химическим способом или изменением микробиологических процессов.

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. Многие пестициды устойчивы в водной среде и могут накапливаться в отдельных органах животных. Установлено, что до 25% применяемых пестицидов попадает 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). В Средней Азии при орошении сельскохозяйственных культур коллекгорно-дренажными водами выносится 1,1-2,5% хлорор-ганических и 0,2-0,5% фосфорорганических препаратов от общего количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5% хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй обработках полей, и около 0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют 2,5-4,2% применяемых.

Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные последствия для отдельных видов и биоценозов в целом.

Воздействие механизации. Сельскохозяйственная техника является мощным антропогенным фактором воздействия на окружающую среду.

Мобильная техника для распашки почв, уборки урожая и других сельскохозяйственных работ оказывает механическое, химическое, акустическое и электромагнитное воздействия на живую и неживую природу. Так механическое воздействие на почву приводит к ее уплотнению, разрушению структуры, увеличению в ней тонкодисперсных частиц. Физические свойства почвы ухудшаются, что способствует развитию водной и ветровой эрозии. Нарушается газообмен между почвой и атмосферным воздухом.

В результате уплотнения в почве создаются анаэробные условия, развиваются процессы брожения. При этом происходит неполное окисление углеродсодержащих веществ, прежде всего, клетчатки. В почве образуются оксикислоты, токсичные для проростков семян культурных растений, что значительно снижает их полевую всхожесть.

Из-за уплотнения почвы изменяются протекающие в ней биохимические и биологические процессы. Усиливаются процессы денитрификации и десульфофикации. В результате активизации сульфатредуцирующих бактерий в почве накапливается сероводород - вещество, токсичное для организмов. Одновременно подавляется жизнедея­тельность аэробных, свободноживущих организмов, что снижает накопление в почве связанных форм азота. В анаэробных условиях резко возрастает накопление закисных форм железа и алюминия, токсично влияющих на растения. Это приводит к снижению плодородия почв.

При постоянной пахоте в почве формируется плужная подошва, ухудшающая условия произрастания растений. При механическом воздействии на почву погибают почвенные организмы. Серьезным последствием уплотнения почвы является увеличение ее удельного сопротивления. Уплотненные почвы оказывают большое сопротивление проникновению в них корневых систем растений, в таких почвах ухудшается водно-воздушный и питательный режимы. Уплотненные почвы представляют угрозу для биологических систем из-за влияния на подвижность токсикантов.

Меры по снижению уплотнения почв включают:

- организационно-технологические мероприятия;

- агротехнические приемы по повышению устойчивости почв к уплотнению и разуплотнению;

- совершенствование сельскохозяйственной техники, ее ходовых систем с доведением давления на почву до допустимых значений.

Организационно - технологические мероприятия предусматривают разработку и внедрение технологий возделывания сельскохозяйственных культур с минимальным проходом по полям тяжелой колесной техники (совмещение операций). Особенно актуально снижение числа технологических операций при возделывании технических культур, кукурузы на зерно, картофеля и овощей, т.к. технологии их выращивания требуют многократного перемещения техники по полю.

К агротехническим приемам относятся окультуривание почв и повышение содержания в них гумуса. Для разуплотнения почв применяют рыхление пахотного и подпахотного слоев. Сочетание рыхления с внесением органических удобрений и кальцййсодержащих веществ приводит к значительному снижению негативных последствий машинной деградации почв. Важно, чтобы на полях работали только такие механизмы, давление движителей которых не превышаем 0,1 МПа, поэтому лучше использовать гусеничные движители или колесные с эластичными шинами. Энергосберегаю­щей технологией при машинной обработке почвы предусмотрено использование комбинированных машин, позволяющих выполнять несколько операций за один проход.

В районах господства ветровой эрозии следует применять бесплужное рыхление почвы при помощи плоскорезов.

Загрязнение окружающей среды. В процессе использования сельскохозяйственной техники почвы загрязняются химическими соединениями, использующимися в качестве горючего, и отходами, образующимися при работе агрегатов. При проведении технического ухода за машинами, промывке карбюратора, консервации техники в почву попадают отработавшие масла, каустик и т д. В результате загрязнения затормаживаются почвообразовательные процессы, уничтожаются растительные и животные организмы.

Выбросы отработанных газов из низко расположенпных труб вызывают такое загрязнение окружающей среды, которое молено сравнить с воздействием на атмосферу крупных промыт ленных предприятий. В отработанных газах двигателей внутреннего сгорания содержатся СО, NxOy, SО₂, сажа, бенз(а)пирен и другие вредные вещества. Происходит также акустическое зазрязнение окружающей среды.

Источники шумового загрязнения являются автомашины, тракторы, комбайны. Инфра и ультразвуковые колебания оказывают негативное влияние на насекомых, птиц, диких и сельскохозяйственных животных. Загрязнение окружающей среды происходит и при эксплуатации машинно-тракторного парка. Это связано с наличием неисправностей и недостатков в организации использования МТП, проведении технического обслуживания и технических уходов при отсутствии соответствующего оборудования и специальных площадок, недостатков в организации нефтехозяйства (плохое состояние резервуаров, раздаточных средств, утечек топлива во время заправки), загрязнением окружающей среды металлами в результате коррозии при хранении техники. Поэтому необходимо проводить работу по предотвращению попадания загрязняющих веществ в природные объекты.

Изучите теоретический материал по данной теме и заполните таблицу 10.

Таблица 10 - Пути снижения негативного воздействия

№ п/п	Производственный процесс	Возможные нега­тивные последствия	Пути снижения негативного воздействия
1	Обработка почвы
2	Внесение удобрений и обработка пестицидами
3	Возделывание и уборка корне - и клубнеплодов
4	Уборка зерновых и кормовых культур
5	Сушка, очистка и сортировка семян
6	Эксплуатация машинно- тракторного парка
7	Мелиорация
8	Механизация производственных процессов в животноводстве