Международный независимый эколого-политологический университет
А Г Р О Э К О Л О Г И Я
Савич В.И.
Краткое изложение лекций по курсу «Агроэколоия»
1. Закономерности устойчивости почв к деградации под влиянием
сельскохозяйственного использования
Источники загрязнения экосистем и факторы их деградации, связанные с
ведением сельскохозяйственного производства
По Райкину Э.Дж., агроэкосистемы включают экологические, экономические и социальные компоненты. Следует выделять влияние с/х производства на экологическое состояние компонентов биогеоценозов и влияние антропогенного воздействия на сельскохозяйственное производство и биопродуктивность земель. Сельское хозяйство является могучим фактором воздействия человека на природную среду, формируются агрономические экосистемы. Человек постоянно воздействует на них с помощью мелиорации, удобрения, агротехники, применения химических средств защиты растений, введения в культуру новых высокопродуктивных сортов и т.д. Познав законы природы, используя современные науки: мелиорацию, почвоведение, агрохимию, земледелие, селекцию, генетику и др. - человек сознательно воздействует на механизмы и процессы, протекающие в биосфере. При разумном, научно-обоснованном подходе продуктивность агрономических экосистем повышается, сохраняется и улучшается биосфера (Минеев В.Г.).
Однако, за весь период сельскохозяйственной деятельности в мире потеряно 2 млрд. га земель, что значительно превышает существующую площадь пашни в 1,5 мдрд. га. Современные, практически необратимые потери продуктивных земель в 30 раз выше среднеисторических и в 2,5 раза выше, чем за последние 300 лет (Почвенно-экологический мониторинг, 1994). По современным оценкам 1.2 млрд. га сельскохозяйственных угодий находится в состоянии деградации. Согласно данным ФАО, общие потери с/х земель от деградации составляют 6,7 млн. га ежегодно. Площадь лесов в мире ежегодно сокращается на 18 млн. га.
Современная интенсивная технология возделывания сельскохозяйственных культур достигла предела в экологическом, энергетическом и продукционном аспектах. Дальнейшая индустриализация земледелия влечет за собой резкое ухудшение окружающей среды и подавление механизмов ее саморегулирования, экспоненциальный рост затрат невосполнимой энергии на каждую дополнительную единицу продукции (Гордеев А.М.). Академик Соколов Б.С. считает, что «человек вплотную подошел к гибельной ловушке, созданной им же самим. Экологическая катастрофа стала большей реальностью, чем ядерная война. Это должно стать главным мотивом нового мирового мышления. Академик Моисеев Н.Н. предупреждает, что «экологический кризис грядет неумолимо – он уже на пороге. Конечно, законы самоорганизации срабатывают и сами по себе, но это будет связано с ожесточенной борьбой за ресурсы, за место под Солнцем, с кровью и гибелью множества людей и даже целых цивилизаций».
Тревожная ситуация нашего конфликта с природой существовала давно. Энгельс Ф. отмечал: «На каждом шагу факты напоминают нам о том, что мы, отнюдь, не властвуем над природой так, как завоеватель властвует над чужим народом, не властвуем над ней так, как кто-либо, находящийся вне природы, - что мы, наоборот, нашей плотью, кровью и мозгом принадлежим ей и находимся внутри нее, что все наше господство над ней состоит в том, что мы, в отличие от всех других существ, умеем познавать ее законы и правильно их применять». Однако, человечество пока не нашло приемлемых решений данной проблемы и не скорректировало свое отношение с природой для обеспечения жизни следующих поколений.
Деградация агрофитоценозов и ухудшение экологической ситуации при ведении сельскохозяйственного производства, в первую очередь, обусловлены распашкой территории выше допустимых пределов, неграмотным осушением и орошением, избыточным применением удобрений, мелиорантов, средств защиты растений, биологически активных продуктов, разрушением почв под влиянием механических обработок, поступлением в почву отходов сельскохозяйственного производства и сельских поселений, нефтепродуктов и отходов переработки сельскохозяйственной продукции. При ведении сельскохозяйственного производства отмечаются нарушения почв, вод, приземного слоя воздуха, растительного покрова, биоты, ландшафта. Происходит изменение свойств, процессов и режимов, трофических цепей, саморазвития и саморегулирования систем и подсистем, связанных с изменением аккумуляции, трансформации и миграции вещества, энергии и информации. Ниже приведены примеры негативного влияния на экологическое состояние агрофитоценозов отдельных факторов, связанных с сельскохозяйственным использованием почв.
Загрязнение почв тяжелыми металлами
В агрофитоценозы мышьяк поступает с ядохимикатами, с фосфорными удобрениями, с азотными удобрениями. Кадмий поступает в почву при орошении сточными водами, при внесении фосфорных удобрений, при сжигании топлива на ТЭЦ, с выбросами автотранспорта. Ртуть поступает в агрофитоценозы со сточными водами, с пестицидами. Селен поступает в почву, в основном, с органическими удобрениями и при орошении сточными водами. Фтор, в основном, поступает с фосфорными удобрениями, а свинец со сточными водами, с известковыми удобрениями, с фосфорными удобрениями, с выбросами автотранспорта (таблица 1 ),
Таблица 1
Сельскохозяйственные источники загрязнения почв тяжелыми металлами
Эле- :Орошение сточ- :Фосфатные :Известковые :Азотные :Органические: Пестициды
мент :ными водами :удобрения :удобрения :удобрения :удобрения :
As 2-26 2-1200 0,1-24 2,2-120 3-25 22-60
Cd 2-1500 0,1-170 0,04-0,1 0,05-8,5 0,3-0,8 -
Co 2-260 1-12 0,4-3,0 5,4-12 0,3-24 -
Cr 20-40000 66-245 10-15 3,2-19 5,2-55 -
Cu 50-3300 1-300 2-125 1-15 2-60 12-50
F 2-740 8500-38000 300 - 7 18-45
Hg 0,1-55 0,01-1,2 0,05 0,3-2,9 0,09-0,2 0,8-42
Mn 60-3900 40-2000 40-1200 - 30-550 -
Mo 1-40 0,1-60 0,1-15 1-7 0,05-3 -
Ni 16-5300 7-38 10-20 7-34 7,8-30 -
Pb 50-3000 7-225 20-1250 2-27 6,6-15 60
Se 2-9 0,5-25 0,08-0,1 - 2,4 -
Sn 40-700 3-19 0,5-4,0 1,4-16,0 3,8 -
Zn 700-40000 50-1450 10-450 1-42 15-250 1,3-25
Факторы деградации агрофитоценозов под влиянием механизации
Важнейшие составляющие производственного цикла в сельском хозяйстве – это вспашка, посев, обработка, уборка и переработка сельскохозяйственной продукции. По Левину А.Б. и Мурусидзе Д.Н., при использовании механизации возникают, в основном, следующие неблагоприятные для агрофитоценозов последствия: 1. При использовании мобильных энергетических средств – химическое, механическое и акустическое загрязнение атмосферы; загрязнение окружающей среды жидкими нефтепродуктами; уплотняющее и разрушающее действие на почву в результате давления, динамического воздействия и вибрации. 2. При обработке почвы – развитие водной, ветровой и технической эрозии; образование плужной подошвы; увеличение тягового усилия, в результате уплотнения почвы. 3. При внесении удобрений, мелиорантов и средств защиты растений – загрязнение воды и почвы химическими веществами и болезнетворными организмами; отрицательное воздействие пестицидов на экологические системы. 4. При возделывании и уборке корне- и клубнеплодов – развитие эрозии, уплотнение плодородного слоя почвы, вынос земли с поля с продукцией; повреждение клубней и связанные с этим потери с/х продукции при хранении. 5. При уборке зерновых и кормовых культур – улучшение условий питания для вредителей, в связи с потерей части продукции; потери зеленой массы при ее погрузке, дробление и травмирование зерна, гибель животных под машинами. 6. При сушке, очистке сортировке и хранении зерна и семян, при получении травяной муки возможны следующие негативные влияния на экологическую систему – загрязнение окружающей среды токсичными газами в процессе сушки, получение недостаточно чистого посевного материала и засорение посевов; повреждение зерна и потери продукции при хранении. 7. При эксплуатации машинотракторного парка отмечаются следующие негативные влияния на экологическое состояние агрофитоценозов – загрязнение окружающей среды металлопродукцией, нефтепродуктами, механическое нарушение почв. 8. При проведении мелиораций происходит уничтожение плодородного слоя почв, эрозия, переувлажнение и переосушение. 9. При механизации производственных процессов в животноводстве отмечается загрязнение и заражение окружающей среды навозом, загрязнение среды при промывке оборудования и корнеплодов для корма, загрязнение воздушного бассейна газами, образующимися в процессе жизнедеятельности животных и разложения навоза.
Значимость указанных негативных явлений иллюстрируют следующие факты: общие потери почвы с продукцией и на рабочих органах с/х машин достигают 16%, в дождливую погоду отчуждается с поля до 4 т/га почв. Согласно данным Рабочева И.С., ежегодный суммарный унос почвы с поля составляет по России 1,5 млрд. тонн. Оптимальная плотность почвы составляет 1,0-1,2 г/см3, а при уплотнении за счет сельскохозяйственной техники возрастает у суглинистых почв на 0,1-0,3 г/см3. По данным Рабочего И.С., допустимые нагрузки на почву при летних и осенних работах не должны превышать 0,4-0,6 кг/см2, при влажности не более 60% от ПВ – 1,0-1,5 кг/см2. Фактическое же давление колесных тракторов составляет 0,85-1,65 кг/см2, гусеничных – 0,6-0,8; прицепов – 3,0-4,0; зерноуборочных комбайнов – 1,8-2,4 кг/см2. Ежегодные потери от уплотнения почвы приводят к снижению урожая зерновых на 20%, картофеля на 40-50%. В США ежегодные потери от уплотнения почвы оцениваются в 1,2 млрд. долларов.
Уплотнение почв приводит к значительному увеличению ее удельного сопротивления, определяющего производительность труда, расход топлива и смазочных материалов. По данным Курочкина К.И., воздействие на почву гусеничным трактором К-700 приводит к увеличению удельного сопротивления почв на 16-25%, а автомобильным транспортным агрегатом (2-3 прицепа) на 72-90%. Считается, что в СНГ перерасход топлива, за счет увеличения удельного сопротивления почв, достигает 1 млн. т/год.
Сельскохозяйственный сектор потребляет до 40% от общего потребления нефтепродуктов. Отработанные газы представляют значительную экологическую опасность. Основной вклад в экологический ущерб от сжигания топлива у карбюраторных двигателей внутреннего сгорания вносит свинец (96%). Экологический ущерб от сжигания топлива в дизельных двигателей внутреннего сгорания обусловлен сажей, бенз(а)пиреном, оксидами азота (Боева, Мосина Л.В.).