Экологические последствия интенсификации сельского хозяйства

      Плодородие  почвы зависит как от количества выпавших осадков, так и от упорядочения  круговорота  влаги.  В  эрозионно-опасных  районах  наблюдается неурегулированный поверхностный сток талых и дождевых вод, что приводит к ежегодной потере более 55% влаги.

      Состояние поверхности  земли и почв формирует  водный баланс  территории и речной сток. Почва выступает в роли посредника между климатом и рекой. В почвенном  покрове метеорологические явления  преобразуются в явления водного  режима. Инфильтрационная и водоудерживающая способность почв существенно влияют на водный баланс территории, определяет размеры поверхностного стока, расхода  воды на питание подземных вод, испарение  и транспирацию. Повсеместно действует  следующая закономерность: чем меньше  воды  уходит  на  поверхностный  сток,  тем  оптимальнее водный  режим ландшафта в целом.

      Коренных  способов борьбы с засухой пока нет, но есть много приемов, выполнение  которых  сильно  ослабляет  ее  действие. Орошение,  правильные севообороты, рациональная система обработки  почвы и борьба с сорной растительностью,  снижение  поверхностного  стока,  восстановление  структурного  состояния  почвы, полосное  размещение  культур,  контурная  вспашка, лесоразведение — вот главные средства борьбы с засухой.

      Безусловно,  наиболее  эффективным  является  орошение  сельскохозяйственных культур. Однако из-за недостатка поливных вод  оросительные системы  пока  функционируют  на  сравнительно  небольших  площадях,  и  еще долгое  время  на  огромных  пространствах  степей  будет  преобладать  неполивное  земледелие.  Да  и  орошение  не  всегда  спасает  растения  от  засухи. Есть такое явление, как  воздушная засуха. При интенсивных  суховеях с высокой температурой воздуха и низкой относительной  влажностью транспирация,  испарение  из  листьев  растений  идет  настолько  сильно,  что  подача воды из почвы отстает от этого  процесса, растения увядают и даже гибнут при достаточной влажности  почвы.

      В борьбе с иссушением степей, с суховеями  важным средством становится полезащитное лесоразведение, основоположником которого можно с полным правом назвать  В. В. Докучаева.

      Итогом  работы В.В. Докучаева стали лесные полосы и каскады прудов. Эти рукотворные леса и по сей день в прекрасном состоянии. Они надежно защищают от засухи поля НИИ земледелия Центральной черноземной полосы,  который по праву носит имя В.В. Докучаева. На  полях,  защищенных лесополосами,  совершенно  нет  поверхностного  стока. Каскады  докучаевских прудов полноводны и существуют исключительно за счет подземных вод. Черноземы около лесополос  стали хорошо  водопроницаемыми,  с  зернистой  структурой. Ушедшая  в  почву  влага  весной  и  в  первую  половину лета хорошо подпитывает посевы и постоянно обеспечивает полноводность водоемов. Урожаи сельскохозяйственных культур на полях института всегда намного выше, чем в целом по зоне.

      Опустынивание —  это  интенсификация  и  расширение  пустынных  условий, процесс, ведущий  к сокращению биологической продуктивности экосистем,  что  в  свою очередь  вызывает  сокращение  запасов  кормов на пастбищах, уменьшение урожая сельскохозяйственных культур и  ухудшение условий жизни людей.

      Опустынивание — результат длительного исторического  процесса, в ходе которого явления  природы и деятельность человека, усиливая друг друга, приводят  к  изменению  характеристик  природной  среды.  Особенно  проявляется  опустынивание  в  районах  с  засушливым  климатом.

      Опустынивание представляет  собой  социальный,  а не  естественный  процесс  —  такова была  концепция, принятая  конференцией ООН по проблемам опустынивания. Однако в исследованиях и проектах первоочередное внимание уделяется  физическим  аспектам  этой  проблемы,  а  гуманитарные  остаются  в  стороне. Между  тем  процесс  физического  разрушения  природных факторов связан  с  трагическим  ухудшением  социальных  условий  населения  засушливых районов, что ведет к  распаду его традиционной социальной культуры.

      К причинам опустынивания относятся  процессы и явления, вызываемые деятельностью  людей или природными факторами  и ведущие к опустыниванию. К  ним относятся: перевыпас, вырубка  древесно-кустарниковой растительности, строительные и изыскательские работы и др.

      Установлено,  что  из 45  выявленных  факторов  опустынивания 87% приходится  на нерациональное  использование  водных и  земельных  ресурсов, растительности, полезных ископаемых и  только 13%  относится  к природным  процессам.  Опустынивание —  неизбежное  последствие широкого сельскохозяйственного и промышленного  использования природных ресурсов  аридных  областей.  Это явление  протекает в процессе  деградации растительного покрова, обычно обусловленной перегрузкой пастбищ поголовьем скота (перевыпас), вырубкой деревьев и кустарников, выжиганием и распашкой  земель,  при  водной  и  ветровой  эрозии,  в  связи  с  ослаблением защитных  функций  растительного  покрова,  в  результате  уменьшения  содержания гумуса в почвах, а также при засолении и осолонцеватости, разрушением  растительного  и  почвенного  покрова  техническими  средствами (машинами и механизмами).

      Пространственное  распространение  процессов  опустынивания  характеризуется  расширением  площадей  сильно  деградированных  земель.  При этом действуют ряд специфических  факторов, обуславливая  закономерные изменения  в  степени  аридной  деградации  и  опустынивания (3.Г.  Залибеков, И.С. Зонн, Г.Н. Гасанов).

      Первая  закономерность  имеет  почвенную  основу,  содержание  которой  сводится  к  тому,  что  при  разрушении  поверхности  почвы  мелкоземистый материал поднимается  ветром  в  атмосферу и насыщает увлажненные ее  слои. При  этом  изменяется  температурный  градиент,  подавляя  конвективные токи воздуха, препятствуя выпадению осадков.

      Вторая  закономерность  связана  с функциональной  ролью  биологического  фактора  в  биосфере  и  экосистемах.  Речь  идет  о  накоплении  растительным  покровом  общей  биомассы,  содержащей  в  своем  составе  более 80% биологически чистой воды, участвующей во влагообороте в результате транспирации и десукции. Уменьшение биологически чистой воды при сведении  и  деградации  растительного  покрова  и соответственно  его долевого участия в формировании атмосферных осадков повышает степень засушливости климата и среднесуточных температур воздуха.

      Третья  закономерность исходит из альбедо земли, т.е. связана с влиянием отражательной способности поверхности почвы, образуемой при сведении почвенно-растительного покрова и расширении площадей отчуждаемых  земель  для  размещения  объектов  промышленного,  жилищного,  дорожного,  рекреационного  назначения. По мере  уменьшения  площадей  лесов и травянистой растительности и расширения ареалов техногенного покрова и нарушенных земель увеличиваются размеры открытой поверхности почв,  значительно усиливая отражательную способность  земли. Это приводит к формированию процессов инверсии сжатия в потоке воздуха, ослабляя конвекцию и выпадение осадков.

      Главные  негативные  последствия  опустынивания:  сокращение  урожайности,  деградация  многолетнего  растительного  покрова  и сокращение  биомассы  и  водных  ресурсов,  наступление  песков,  исчезновение  почвенного  покрова,  преобладание  литогенеза  над  педогенезом,  засоление почв и  т.д. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Применение  агрохимикатов

     Между продуктивностью земледелия и плодородием  почвы объективно существует противоречие: чем больше мы берем с гектара продукции, тем выше вынос питательных веществ. Например, урожай 1 тонны зерновых в среднем выносит 65 кг основных действующих 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.

     Азот  оказывает влияние на фотосинтез растений, которое состоит в его использовании на синтез аминокислот. Азот также необходим для образования зеленых пигментов в растении (хлорофилла) и для синтеза белков — элементов структуры хлоропластов, ферментов, ответственных за различные реакции фотосинтеза. Стимулирует рост вегетативной массы растений, определяет уровень урожайности и качества продукции.

     Действие  фосфора (фосфорные удобрения) на фотосинтез растений заключается в том, что остатки фосфорной кислоты входят в состав акцептора-соединения, связывающего СО₃, и промежуточных продуктов фотосинтеза. С помощью световой энергии из неорганического фосфата и аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) синтезируется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), участвующая в реакциях восстановления СО₂. Фосфаты также входят в состав фосфатидов и фосфопротеидов, нуклеиновых кислот.

     Фосфор  оказывает стимулирующее влияние на развитие корневой системы, формирование репродуктивных органов, ускоряет созревание. У озимых культур фосфорные удобрения повышают зимостойкость, на 15-20% снижают расход воды на единицу урожая.

     Калий способствует накоплению растениями сахаров, что предохраняет озимые культуры от вымерзания, повышает прочность соломины и устойчивость к поражению корневыми гнилями и ржавчиной, ускоряет передвижение углеводов из стеблей и листьев в колос, увеличивая натуральную массу зерна.

     Растениям для роста и развития, наряду с  азотом, фосфором и калием, требуются  в очень малых количествах  другие питательные вещества — микроэлементы. К ним относятся бор, молибден, медь, марганец, цинк, железо, кобальт, никель и другие. Главное действие микроэлементов в жизнедеятельности  растений состоит в том, что они  либо входят в состав биологических  катализаторов-ферментов, либо являются активаторами их работы.

     По  данным агрохимического обследования почв, содержание подвижных форм микроэлементов в пахотных землях России невелико. Около 80% площади пашни характеризуется низкой и средней обеспеченностью подвижным молибденом, почти 97% — цинком, 92% — кобальтом, 50% — бором, 34% — марганцем.

     Микроэлементы применяют непосредственно, путем  внесения в почву и опрыскиванием  растений в виде растворов борной кислоты, молибдата аммония, молибдата натрия, сульфата меди, сульфата цинка, железа и т. д.

     Отсутствие  или недостаточное применение органических удобрений, приводит к уменьшению запасов почвенного азота и, как следствие, к снижению гумуса 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.

     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. тонн. Они аккумулируются в гидросфере, растениях, а в дальнейшем в пищевых продуктах и 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).

     Отсюда  возникает необходимость сбалансированного (по всем необходимым макро- и микроэлементам), умеренного применения удобрений, проведения учета накопления и определения 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. Данные о балансе и равновесии соединений азота с взаимодействующими веществами вод и почв должны служить основой рекомендаций о нормах, дозах и способах применения минеральных и органических удобрений, а также об использовании биологического азота для каждой сельскохозяйственной культуры севооборота.