Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.С. Белюченко, О.А. Мельник
Сельскохозяйственная экология

Учебное пособие. – Краснодар: Изд-во КГАУ, 2010. - 297 с.

Предыдущая

5. Сельскохозяйственные ландшафты и проблемы землепользования

5.1. Растениеводство

На долю растениеводства в структуре пахотных земель в разных районах страны приходится до 60% и больше. Культивируемые зерновые, технические, масличные и другие растения, являющиеся важнейшими элементами агроландшафтов, весьма сильно поражаются вредителями и болезнями. Поэтому на их поддержание расходуется дополнительная энергия. Другими словами, агроландшафты в основном существуют за счет энергии человеческого труда. Отсюда вытекает, что растениеводство в целом в условиях активного применения техники выделилось как экологически опасная отрасль. Растениеводство обусловливает истощение невосполняемых ресурсов. При выращивании сельскохозяйственных культур производятся большие затраты металла, угля, нефти, которые практически не восполняются в природе. Широкое применение этих ресурсов, безусловно, сказывается на экологической ситуации агроландшафтов, их структуре, устойчивости и т.д. В природные комплексы, в связи с развитием растениеводства, поступает большое количество биогенов, тяжелых металлов, пестицидов. Кроме того, современное растениеводство весьма существенно нарушает природное равновесие потоков энергии, круговороты воды и питательных веществ, поскольку человек очень часто разрушает сложившиеся связи в структуре агроландшафтов вспашкой и культивацией почвы, движением тяжелых машин (тракторов, машин, комбайнов). Механические действия техники, внесение ядохимикатов и удобрений усиливают разрушение почвы, ускоряя процессы опустынивания и заметно сокращая её биоразнообразие, особенно сообществ микроорганизмов и микрофауны.

Для поддержания агроландшафтов человек использует огромное количество природных ресурсов, включая солнечную радиацию, минеральные ресурсы, воду, плодородие почвы и т.д. В современных агроландшафтах солнечная радиация и другие природные ресурсы используются пока малоэффективно, чему способствует далекая от оптимума структура посевов, низкие коэффициенты поглощения солнечной радиации, очень низкое поглощение питательных веществ. Для удовлетворительного потребления энергии солнца ИЛП посева при производстве зерна должно быть 4–6, а на зеленую массу – 8–10 м22. Реально сегодня эти показатели не превышают 2–3 м22, что обеспечивает использование радиации на 0,6–0,8% (максимум до 1%). Разреженные посевы благоприятствуют развитию сорной флоры, создающей конкуренцию культурам за питательные вещества, воду и углекислый газ.

Агроландшафты являются крупными потребителями воды: на каждую тонну зерна ее расходуется до 600–800 м3 и больше. В 80-е годы прошлого столетия в мире расходовалось воды ежегодно свыше 2000 м3, а в бывшем СССР доля сельского хозяйства среди общего потребления воды в отдельные годы доходила до 60%. Столь высокое потребление воды обусловлено созданием плохо продуманных посевов, усиливающих поверхностный сток и снижающих её инфильтрацию в грунтовые воды. В настоящее время расходы воды на сельское хозяйство в силу ряда причин.

С урожаем сельхозкультур выносится большое количество питательных веществ. Поскольку они отчуждаются с урожаем, то для их восполнения в почву необходимо вносить дополнительно минеральные удобрения. С этой целью в мире производится свыше 550 млн. т различных химических удобрений.

Основным ресурсом для растениеводства в мире является площадь земель, занимаемая агроландшафтами. Сегодня занято в мире примерно 12–13 млн. км2 под пашню. Свыше 20 млн. км2 уже исключено из пашни как непригодные для сельскохозяйственного использования (засоление, заболачивание, опустынивание и т.д.) В целом, под окультуренными ландшафтами, включая и агроландшафты, в мире занято до 30% площади суши.

Сегодняшние сельскохозяйственные ландшафты весьма энергозатратны. Иными словами, агроландшафты требуют для поддержания большого количества энергоресурсов. Растениеводческая отрасль является одной из самых ресурсо– и энергопотребляющих: на производство 1 ккал органического вещества расходуется до 10 и больше ккал антропогенных затрат (Hall et al, 1986). Для сравнения приведем овощеводческий вариант: при создании полидоминантных посевов и ручном труде на 1 ккал антропогенных затрат получают до 15 ккал органического вещества (урожая).

Агроландшафты создают две формы отходов: 1) образующиеся вещества в процессе формирования агроландшафтов, но не входящие в состав биомассы; 2) вносимые человеком вещества, но биосистемой полностью не используемые. Эти отходы оказывают существенное влияние на природу как загрязнители, тем более что они носят, по сути дела, глобальный характер. Далеко не полностью используется биомасса агроландшафтов, значительная её часть (до 60%) остается неиспользованной и расходуется непроизводительно: разлагается на поверхности (стерня, опад) и выветривается.

Наиболее опасными являются отходы химизации растениеводства: при коэффициенте использования полевыми растениями 25–50% (а в плодоводстве – 10–25%) вносимых удобрений примерно 2/3 в среднем остается в почве неиспользованными, из которых свыше 90% смываются поверхностными водами в водные системы и фильтруются в грунтовые воды. Среди минеральных удобрений особую тревогу вызывают нитраты, негативно влияющие на здоровье людей и загрязняющие поверхностные и подземные воды, и фосфаты, обусловливающие эвтрофикацию водных систем (Белюченко, 1995; 2005). В состав удобрений входят в качестве баланса сульфаты, тяжелые металлы (например, кадмий), фтор, хром и другие, загрязняющие почву элементы.

Большую долю в отходах агроландшафтов составляют все типы пестицидов: на каждый га пашни их вносится до 2–3 кг, хотя среднемировой показатель не превышает 300 г. В хозяйствах бывшего СССР в конце 80–х годов прошлого века ежегодно вносилось до 350 видов пестицидов в расчете на 100% действующего вещества общей массой около 350 тыс. т., включая около 80 видов весьма опасных, содержащих ртуть, хром и другие вещества. Общее количество пестицидов, используемых в мире, свыше 60.000 видов. Из вносимых в почву пестицидов по назначению используется только около 1%, а остальные включаются в почвенные комплексы или выносятся в водоемы.

Развитие арголандшафтов, основным звеном которых является агроценозы, ведет к заметному ухудшению среды во многих районах, особенно в земледельческих, где уже нередко наблюдается их частичная или даже полная деградация. Агроландшафты при разумной их организации могут выступать относительно стабильными. Однако немедленно выполняемая задача по максимальному получению продукции ведет к разрушению естественных угодий (лугов, лесов, степей), что определяет ухудшение (для человека) экологической ситуации в регионе и в более глобальном плане.

Вырубка леса и распашка склонов и лугов для выращивания сельхозкультур резко усиливают эрозию и обусловливают заиливание водоемов: теряется почва, гумус, питательные вещества. Ежегодно в нашей стране теряется около 2,0 млрд. т. почвы. Особый вред почве наносят пропашные культуры, которые за 10–12 лет обусловливают потерю почвы слоем в 1 см, а ежегодно – 50–60 т/га и больше. Чтобы восстановить годовые потери почвы при возделывании пропашных культур, необходимо на этих участках 12–15 лет не пахать, чтобы естественным путем восстановить плодородие. Черноземы Кубани 100 лет назад содержали до 5% гумуса и больше. В настоящее время содержание органического вещества редко превышает 3%. Это подчеркивает, что эрозия ведет почвенные процессы по пути деградации в сторону опустынивания, а экологическую среду делает для человека более жесткой.

Деградации почв способствует и механизация растениеводства: загрязнение атмосферы и почвы токсичными выхлопными газами, уплотнение почвы машинами. Удобрения, и особенно пестициды, весьма негативно влияют на микрофлору и микрофауну почвы, особенно их сапротрофные части: обедняют популяции, а некоторые приводят к гибели. Все это, безусловно, отразилось на скорости биогеохимических циклов, соотношении в них отдельных веществ, накоплении их в отдельных звеньях замкнутых цепей и т.д.

Таким образом, на протяжении всей истории человечества, и особенно за последние полвека, человек допустил ряд крупнейших тактических и стратегических просчетов при формировании и эксплуатации агроландшафтов, и основная масса научных разработок, подчиненных интенсификации использования природных ресурсов (почвы, воды, удобрений) и направленных на максимальный выход продукции, с позиции экологии являются архипримитивными.

В связи со складывающейся ситуацией в растениеводстве целесообразно в каждом районе проанализировать набор культур в севооборотах и вести поиск экологически чистых технологий, которые способствовали бы стабилизации плодородия почв в этом регионе. Дисбаланс азота в почве существенно снижается при использовании совмещенных посевов с бобовыми культурами и внесением умеренных доз минеральных удобрений. Использование биологического азота бобовых (до 37% бобовым растением и сопутствующей культурой до 20%), а также фиксируемого азота свободноживущими азотфиксаторами, безусловно, снижает нагрузку на почвенные запасы азота.

Определенный дисбаланс в экологическое равновесие сельскохозяйственных ландшафтов юга России внесли, казалось бы, второстепенные антропогенные инновации: распашка речных долин, подпахивание земельных площадей до русла рек, распахивание земельных участков вплоть до станиц, вырубка колок, распашка склонов, слишком широкое применение пестицидов (особенно гербицидов), насыщение севооборотов пропашными культурами, сжигание стерни и соломы после уборки, нарушение систем сортосмены и сортообновления и т.д. Эти и другие мероприятия предопределили усиление эрозии, расширение заболачивания и засоления, снижение в почве органического вещества, засоренность полей, ухудшение физических и химических свойств почв, увеличение патогенов в микробоценозах.

Сжигание стерни, соломы, мусора и других материалов, что характерно для всей территории южного региона России, усиливает реакции азота и кислорода в атмосфере с образованием оксидов азота, реагирующих с водой и атмосферным кислородом и образующих азотную кислоту. Выпадая с осадками, азотная и серная кислоты (сжигание угля, нефти и газа обусловливает образование диоксида серы и в дальнейшем серной кислоты) в почве растворяются и способствуют вымыванию питательных веществ, тяжелых металлов, усваиваемых растениями, а затем и человеком; идет загрязнение грунтовой и питьевой воды; кислотные дожди ведут также к гибели лесов, посевов ряда овощных культур (например, огурцов) и т.д. В регионе весьма широко развиваются эрозионные процессы, особенно в его восточной гористой части; формирование овражной сети весьма четко просматривается в северных и западных районах. Учеными региона (Скрипчинский, Намокнов, Сидоренко, Дзыбов и др.) разработаны эффективные методы восстановления растительности эродированных участков.

В целом, растениеводческая отрасль является весьма ресурсо– и энергопотребляющей и высокоотходной, обусловливающей переход в природные комплексы огромного количества загрязнителей.

Таким образом, растениеводство является одним из основных и весьма значимых элементов агроландшафтов, оказывающих огромное воздействие на формирование биогенной нагрузки. Распашка территории (при которой изменяются условия формирования водного стока), эрозия почв,  промывной тип водного режима (при котором количество выпадающих осадков превышает количество испаряемой из почвы влаги) способствуют активному выносу биогенных элементов в водные объекты и во все природные компоненты в целом. При использовании больших доз минеральных удобрений возрастает вынос биогенных веществ с поверхностным стоком вследствие их накопления в пахотном слое почвы.

При соблюдении ряда мероприятий в условиях использования интенсивных технологий в растениеводстве может быть достигнуто снижение вымывания биогенных элементов. К ним относят: оптимальное внесение удобрений в периоды активного потребления растениями элементов питания, применение слаборастворимых, медленнодействующих видов минеральных удобрений, использование таких форм удобрений, которые не содержат несорбируемых почвой ионов, применение ингибиторов нитрификации, соблюдение доз и способов внесения удобрений.

Предыдущая