Сельское хозяйство как фактор воздействия на окружающую среду

Сельское хозяйство является одним из древнейших видов природопользования. С исторических времен известны приемы обработки земель в Египте, Средней Азии, Двуречье, с использованием оросительных систем и каналов. В настоящее время сельское хозяйство стало, наряду с промышленностью, мощным фактором воздействия на окружающую среду.

Основой развития сельского хозяйства является земельный фонд. На сегодняшний день в сельскохозяйственном природопользовании происходит нарастание экологических проблем. К экологическим проблемам сельского хозяйства относятся:

Химическое загрязнение почв

Эрозия почв

Проблемы малых рек

Не только промышленность, транспорт, и энергетика являются источникам загрязнения атмосферы, вод, почв химическими элементами. Таким загрязнителем может быть и сельское хозяйство. Начиная с 1980 года, ООН считает угрозу живой природе, исходящую от сельского хозяйства, в числе четырех самых опасных. Можно выделить два источника, определяющих сельскохозяйственное загрязнение, - минеральные удобрения, пестициды.

Минеральные удобрения ежегодно вносятся на поля, для того, что бы восполнить вымываемые из почвы химические элементы. Удобрения регулируют процессы обмена веществ в растениях, способствуют накоплению белков, жиров, углеводов, витаминов. Небольшие дозы удобрений, применяются с учетом особенностей почв и климатических условий, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Но очень часто правила внесения удобрений нарушаются. Систематическое внесение удобрений в высоких дозах, плохое хранение, потери во время транспортировки приводят к загрязнению среды, особенно водоемов, оказывают влияние на здоровье человека.

Например, при чрезмерной дозе внесения удобрений возможно накопление в растениях нитратов, большое количество которых попадает в пищу и может вызвать легкое пищевое отравление.

Гораздо опаснее то что нитраты превращаются в наших организмах в нитрозамины, которые могут стать причиной развития рака.

Фосфорные удобрения, попадая в водоемы, вызывают их зарастание и гибель.

Возникает вопрос, значит ли это, что необходимо отказаться от применения удобрений.

Существуют данные, на основе которых, можно сделать вывод о том что, дозы удобрений, вносимые на 1 га пашни, сильно различаются по странам. Самые высокие они в Голландии - почти 800 кг на 1 га. В последние годы можно видеть некоторое снижение вносимых удобрений, все-таки получать высокие урожаи без них невозможно. Поэтому, чтобы уменьшить вредное влияние минеральных удобрений, нужно соблюдать ряд правил.

1. Четкую дозировку внесения - сколько удобрений нужно вносить для повышения урожая, чтобы не нанести урон природной среде.

2. Вносить удобрения непосредственно в прикорневую зону растений, а не разбрасывать их по всему полю. При совместных способах внесения, растения усваивают лишь 50 % от вносимой дозы, остальное уходит со стоком, попадая в реки и озера.

3.Не допускать потери минеральных удобрений при перевозках по железной дороге, шоссе, при хранении на складах.

4. Сочетания минеральных удобрений с высокими дозами органических (навоз)

5. Строгое соблюдение сроков внесения минеральных удобрений в почву.

Пестициды - собирательное название ядохимикатов, используемых в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками, вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений.

В среднем на каждого человека Земли ежегодно расходуется 400-500 г пестицидов, А в России и США - до 2 кг.

Обычно пестициды используются для поражения определенного вредителя. Но кроме него гибнет практически все живое, находящиеся в близи. Ученые подсчитали, что в нашей стране от применения пестицидов в сельском хозяйстве, гибнет до 80% лосей, кабанов, зайцев.

Наиболее опасной группой являются хлорорганические пестициды и среди них ДДТ.

Пестициды становятся опасными при достижении определенной концентрации. Опасность заражения пестицидами через продукты питания и питьевую воду существует для всего населения Земли. Они могут накапливаться (особенно в тех странах, где их применяют в больших количествах) в тканях тел рыб, птиц, в грудном молоке женщин.

Пестициды необыкновенно стойки к воздействию высокой температуры, влаги, солнечной радиации.

ДДТ обнаруживают почве после 8-12 лет после внесения.

Пестициды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции, например при биоаккумуляции в пищевой цепи:

Фитопланктон -- зоопланктон -- мелкая рыба®рыбоядные птицы.

Организмы находящиеся в начале пищевой цепи поглощают ДДТ и накапливают его в своих тканях, организмы следующего уровня получают более высокие дозы, накапливают их и т.д. В результате концентрация может увеличиваться в сотни раз.

Первоначально накопление и распространение пестицидов наблюдается в радиусе 10-30 км. Это связанно с направлением ветров, водным стоком. Но со временем (через 10-20 лет) пораженной оказывается значительно большая территория - бассейны рек и т.д. Опасность вредного воздействия возрастает в связи с тем, что не больше 3% достигает цели при использовании, а чаще до 1 %.Все остальное выносится с полей в воду, воздух почву.

Эффективность применения пестицидов со временем резко снижается, так как у вредителей вырабатывается невосприимчивость к их действию.

Новые виды пестицидов становятся более устойчивыми и опасными. Отрицательные последствия применения пестицидов для здоровья человека просто очевидны, и наблюдаются тенденции к их росту

Агрохимии как науке всего лишь 100 лет, за время своего развития она накопила много ценных данных о химических процессах в почве и растениях, внедрила в практику технологию применения удобрений в сельском хозяйстве и др. Основоположник советской агрохимии академик Д. Прянишников в своих работах подчеркивал соблюдение экологических нормативов в прикладной агрохимии, но сейчас во многих ее областях отсутствует экологический подход, а решаются только сиюминутные проблемы защиты растений и стимулирования высокой урожайности. Академик Ягодин считает, что сегодня главная задача агрохимии - управление круговоротом и балансом элементов в системе «почва - растение» программирование плодородия земли и качества продукции. Особенно актуально стала проблема в наше время - содержание нитратов в продуктах. Всемирная организация здравоохранения установила, что предельная норма потребления нитратов для одного человека в день равна 325 мг. Интенсивное применение во многих районах нашей страны неорганических удобрений привело к тому, что в 1988-1993 гг. произошел резкий скачек концентрации нитратов в продуктах питания, поставляемых в государственную и рыночную торговлю. В настоящее время, если еще продукцию государственных хозяйств еще как- то можно проверить и контролировать, то выращенную на личном подворье проверить очень трудно. Частные хозяйства зачастую сознательно идут на превышение норм расходования химических препаратов,что обеспечивает им быстрый, и большой урожай. А все это наносит непоправимый вред земельным ресурсам.

Важной проблемой сельского хозяйства является эрозия почв.

Земельные (сельскохозяйственные) ресурсы - к этой категории ресурсов относятся земли, используемые для производства сельскохозяйственной продукции, - пашня, сенокосы, пастбища. Земли, которые обеспечивают население планеты большей частью пищевых продуктов, составляют всего13% поверхности суши. На протяжении всей истории человечества шел процесс увеличения площадей земли, используемых для выращивания сельскохозяйственных культур - сводились леса, осушались заболоченные территории, орошались пустыни. Но одновременно с этим человек уже терял освоенные им сельскохозяйственные земли. До начала интенсивного развития земледелия площадь пригодных для пахоты земель составила около 4,5 млрд. га. В настоящее время их всего лишь 2,5 млрд. га. Ежегодно безвозвратно теряется почти 7 млн. га пахотных земель, что означает потерю базы жизни для 21 млн. человек.

Сокращение сельскохозяйственных ресурсов связанно с хозяйственной деятельностью человека, нарушением основных правил при ведении сельского хозяйства. К основным причинам потери сельскохозяйственных земель можно отнести: Эрозию, засоление почв в результате хозяйственной деятельности (например, орошение), использование сельскохозяйственных земель для строительства промышленности, транспортных сооружений, бесконтрольное или неумеренное использование удобрений, пестицидов, делающие земли непригодными для сельского хозяйства.

Эрозия почв является самым опасным врагом, уничтожающим сельскохозяйственные земли. Девять десятых всех потерь пахотных земель включая падение их плодородия связанно с эрозией. Эрозия-это процесс разрушения и сноса почвенного покрова потоками воды или ветром. В связи с этим различают водную и ветровую эрозию. Неправильное ведение сельского хозяйства может существенно усилить процесс эрозии. Стремление увеличить в короткие сроки производство сельскохозяйственной продукции часто приводит к нарушению правил ведения земледелия, например отказу от севооборотов. Например, можно рассмотреть, как влияет на смыв почвы возделывание на одном и том же поле из года в год одной культуры- пшеницы или кукурузы.

При непрерывном возделывании пшеницы ежегодные потери почвы составляют10 т/ год, кукурузы - до 40 т/год. Но если мы ведем севооборот - будем чередовать посевы кукурузы, пшеницы, клевера, ежегодные потери почвы сократятся до 5 т/ год. Усиливает почвенную эрозию отсутствие парования. Известно, что поле под паром оставляется без посева на весь вегетационный период. В это время уничтожаются сорняки и их семена, происходит накопление влаги, питательных веществ.

Сокращение земель под паром в США в 70-е годы, вызванное стремлением собрать больше пшеницы на продажу, привело к резкому усилению ветровой эрозии. Долгосрочное плодородие земель было принесено в жертву краткосрочной прибыли.

Распашка вдоль склона приводит к тому, что потоки талой воды весной или летние дожди смывают плодородный слой. Потери почвы с увеличением крутизны растут, и соответственно уничтожает урожай. Чтобы уменьшить эти потери, нужно вести распашку только поперек склона и резко увеличивать в севообороте долю однолетних и многолетних трав.

Разрушает структуру почв мощная сельскохозяйственная техника тракторы, комбайны, автомашины. Применение их требует учета особенностей обрабатываемых почв, специфики ведения сельского хозяйства в данной местности. Так в США переход к крупной техники привел к разрушению террас на полях, которые должны были сократить смыв на участках с уклоном. Для мощных тракторов, комбайнов нужны большие поля, поэтому их размеры увеличиваются, а полосы разделяющие более мелкие поля, созданные для уменьшения эрозии, ликвидируются.

Сильной считается эрозия при смыве 50 т мелкозема на 1 т/га в год; средней от 25 до 50; слабой от12,5 до 25 т/га а год. Есть примеры и катастрофического смыва почвы, который достигает 300-500 т/га. Особенно это характерно для стран тропического и субтропического поясов, где смыву способствуют ливневые дожди.

Плодородные почвы считаются возобновимым ресурсом, но время необходимое для их возобновления может исчисляться сотнями лет. На посевных площадях земного шара ежегодно теряются миллиарды тон почвенного слоя, что превышает объем вновь образующихся почв. Поэтому главной задачей является сохранение лучших сельскохозяйственных земель. Освоение новых земель не столь плодородных, связанно с громадными затратами. Для приостановки эрозионного процесса необходимо проведение следующих мероприятий:

Безотвальная и плоскорезная обработка почв

Вспашка поперек склонов

Щелевание зяби и посев многолетних трав

Регулирование снеготаяния

Создание полезащитных, водорегулирующих и приовражных лесополос

Строительство противоэрозионных прудов в вершинах оврагов, аккумулирующих сток, земляных валов, водоотводящих канав.

Структура почвы нарушается и в результате использования на полях тяжелой техники, утрамбовывающей силой своей тяжести почвенный слой, нарушающей ее водный режим. Особую актуальность в последнее время приобретает вопросы, связанные с сохранением от истощения и загрязнения малых рек, а так же охрана природы пойменных земель. К малым рекам относятся реки длиной до 100 км и площадью водосбора до 2 тыс. кв. км. Роль малых рек в жизни крупных водоемов, а так же лесного, сельского хозяйства и промышленности огромная. Достаточно сказать, что водосборная площадь малых рек в пределах Верхней и Средней Волги составляет 1/3 общей водосборной площади бассейна. На долю малых рек приходиться 90% от общего количества рек зоны, а их сток составляет 40-50 % от общего речного стока. Больший суммарный объем водной массы, приносимый малыми реками, не может не оказывать влияния на формирование качества воды в больших реках. Малые реки имеют огромное хозяйственное значение как местные источники водоснабжения и зоны массового отдыха населения. Реки важный элемент природных комплексов, являются «кровеносной системой» ландшафта. Вдоль малых рек располагаются пойменные земли, представляющие собой часть речных долин. Почвенные земли играют очень важную роль в народном хозяйстве, являются основным поставщиком сена и пастбищного корма. Несмотря на большое значение малых рек, мер по их сохранению принимается недостаточно, и их состояние в связи с загрязнением, обмелением и усыханием вызывает большую тревогу. Обмеление рек происходит вследствие как естественных, так и антропогенных факторов. Среди естественных причин выделяют, изменение климата и постоянно идущий естественный сброс воды, накопленный в Нечерноземной зоне во время ледникового периода, различного рода тектонические подвижки (поднятие Русской платформы).Среди антропогенных причин выделяют следующие:

Вырубка леса особенно опасна вырубка леса в истоках и водоохранных зонах

Осушение болот и заболоченных земель, пойменных водоемов. Во многих областях от первоначальной площади болот осталось менее половины.

Распашка склонов и пойм рек, что приводит к смыву почв и заилению русел рек

Забор воды из рек на орошение, промышленные, бытовые и другие хозяйственные нужды. При этом забор из рек осуществляется без увязки со схемами природопользования, нередко недопустимо велико потребление воды.

Уменьшение запасов подземных вод в результате бесконтрольного забора воды через скважины.

Проводимые без учета охраны природы уничтожение ключей, родников, ручьев, мелких рек и спрямление их русел при мелиорации земель, разрушение плотин.

Особую тревогу вызывает загрязнение рек. Обилие на малых реках мелких предприятий лесной, пищевой, легкой, текстильной, сельскохозяйственной и промышленности с отсталой технологией очистки воды или совсем без нее приводят нередко к их катастрофическому загрязнению, разрушению экосистем, и полной гибели в реках всего живого. Так же пагубно влияет и чрезмерная нагрузка со стороны маломерного флота. Воды загрязненных рек нельзя использовать ни в промышленности, ни в сельском хозяйстве, ни для бытовых нужд.

Крупным загрязнителем рек в последнее время становятся животноводческие комплексы, построенные без очистных сооружений. Только экологически обоснованное размещение экологических комплексов и полное использование оттоков то них на земледельческих полях орошения (ЗПО) позволит оградить окружающую среду от загрязнения. Возможность реки бороться, с поступившим в нее загрязнением связана, с самоочистительной способностью водоемов, которая обусловлена совокупностью постоянно идущих физико-химических, биохимических, биологических процессов, ведущих к восстановлению в водоеме его природных свойств и состава воды. Но способность рек к самоочищению не беспредельна. Чем меньше река, тем относительно ниже ее самоочистительная способность.

В последние годы долины рек интенсивно осваиваются под зоны отдыха. Например, на Малых реках Нижегородской области практически не осталось свободных мест для размещения зон отдыха. Без учета последствий нарушения природных систем ведется подчас, на малых реках строительство баз отдыха гидростроительство, заготовка гравия, песка и других строительных материалов. Природные ресурсы малых рек очень велики, но в настоящее время они особо нуждаются в бережном отношении к ним, постоянном внимании и заботе со стороны человека, поскольку экологические системы малых рек являются наиболее хрупкими и уязвимыми.

В настоящее время разработан целый ряд мероприятий по охране малых рек.

В первую очередь необходимо:

1. Провести облесение истоков всех рек, их берегов, склонов, оврагов, и балок, заботливо охранять родники, ключи, ручьи, питающие реки, в значительно больших масштабах осуществлять противоэрозионные мероприятия. Прирусловые лесокустарниковые полосы должны начинаться от истока и следовать на всем протяжении рек по обоим берегам до устья. Долины наиболее мелких рек длиной 3-5 км со слабо выраженными поймами в основном должны оставаться под лесом с освобождением лишь отдельных наиболее широких пойменных участков под кормовые угодья. Это весьма важное условие оптимизации ландшафтов вообще и сельскохозяйственного в частности.

2. Прекратить осушение болот имеющих водорегулирующее значение, особенно в истоках рек.

3. Проводить строительство плотин на реках оврагах, ручьях и балках, но без затопления поименных земель. Так же необходимо усилить контроль за работами (распашка, сведение кустарников, осушение, запруживание водоемов, размещение площадок для сельскохозяйственной авиации и складов удобрений), которые производят в поймах и по берегам рек, колхозы, совхозы. фермерские хозяйства.

4. Прекратить сужение русел рек, в большинстве случаев не дающего экономического эффекта, но наносящие непоправимый ущерб речным экосистемам

5. Прекратить распашку пойменных земель, а так же склоновых земель, подвергаемых эрозии т. к. это вызывает заиление рек и снижения плодородия пойменных земель

6.Проводить углубление русел рек с сохранением прибрежной древесно-кустарниковой растительности

7.Максимально сократить существующее необоснованно высокое потребление воды из малых рек для сельскохозяйственных нужд. Для каждой области должна быть принята программа мероприятий по охране, оздоровлению и комплексному использованию малых рек.

Охрана рек от загрязнения является одной из важнейших народнохозяйственных задач. Любые существующие и потенциальные источники загрязнения больших и малых рек должны своевременно выявляться и ликвидироваться. Основную роль в этом играют бассейновые водные инспекции и санитарно - эпидемиологические станции. Необходимо усилить контроль за санитарно - гигиеническим состоянием всех рек, максимально ограничить поступление в реки хозяйственно бытовых, промышленных сточных вод и стоков животноводческих комплексов. Контролировать, что бы не создавались свалки мусора по берегам рек, загрязняя тем самым поверхностные и грунтовые воды. Так же необходимо в период строительства и эксплуатации мелиоративных систем необходимо четкое соблюдение установленных инструкций по порядку ведения работ, что исключает вероятность поступления загряз нений в водоприемники. .

1.Усилить контроль над работой локальных очистных сооружений предприятий, сбрасывающих нефтепродукты в водоемы и канализационные коллекторы. Улучшить работу очистных сооружений не допускать залповых сбросов. Привлекать к строгой ответственности нарушителей санитарных норм сброса сточных вод

3. Запретить устройство площадок для авто- и мототранспорта в близи рек и пойменных озер, мойку машин в водоемах, а так же прокладку дорог вблизи берегов, рек, озер.

Для охраны рек от загрязнения ядохимикатами, удобрениями, биогенами рекомендуется следующее:

1. Охранять и восстанавливать естественный растительный покров по ложбинам стока поверхностных вод. Эти зоны вместе с поймами рек являются ландшафтно - геохимическими барьерами, препятствующими смыву в реки почвы, удобрений, пестицидов.

2. Строго соблюдать нормы, сроки и технологию применения удобрений и ядохимикатов.

3. Запретить использовать и строго это контролировать, использование самолетов для внесения удобрений на сильнообводненных территориях.

4. Шире использовать внесение гранулированных удобрений, внося их непосредственно под деревья, растения.

6. Организовать хранение ядохимикатов и удобрений в специально оборудованных для этого помещениях. Запретить хранение удобрений под открытым небом.

7. Запретить размещение площадок для отдыха скота на берегах водоемов, а так же водопой скота из рек без специально оборудованных мостов.

8. Огромную роль при самоочищении водоемов играют заросли прибрежно-водных растений. Следует охранять, а там где они нарушены - восстанавливать заросли тростника, рогоза, манника, осоки, ежеголовника и других растений по берегам рек озер, вокруг водозаборных сооружений в качестве фильтрационных полос, а так же создавать подобные полосы на пути сброса сточных и дренажных вод

Еще как одна необходимая мера для охраны малых рек, это - необходимо объявить охраняемыми все малые чистые реки, которые являются важнейшими источниками снабжения населения питьевой водой.

Еще одной важной проблемой малых рек является гибель растительного и живого мира в них в связи с этим так же необходимо принимать меры по их охране и восстановлению.

Пойменные земли с богатейшими заливными лугами являются «золотым» фондом естественных кормовых угодий. Урожай трав на пойменных лугах в два раза выше, чем на суходолах. Богатый флористический состав заливных лугов предопределяет высокое качество и питательность с получаемых с них кормов. Пойменные луга из года в год дают высокие стабильные урожаи и с древних времен использовались человеком как сенокосные угодья. С развитием земледелия и ростом городов отдельные участки пойм стали распахиваться. Однако степень распаханности пойменных территорий оставалась незначительной. На них продолжали господствовать луга, с которых по данным земских учетов, заготавливали 2/3 всего количества сена. Преимущественно сенокосный тип сельского хозяйства продолжал сохраняться и в первые годы советской власти. В послевоенный период производилась массовая распашка пойменных территорий главным образом под посев картофеля и овощных культур. Высокие темпы проведения распашки пойменных земель сопровождались зачастую шаблонными подходами к мелиорации пойм, ведутся без учета природных особенностей, что ведет за собой целый ряд неблагоприятных экологических последствий. Так в результате распашки значительные площади пойменных почв в период половодья подвергаются размыву и смыву на одних участках и заносу свежим аллювием на других. Распашка ухудшает свойства пойменных почв, они теряют 25-40% первоначальных запасов гумуса, 15-35% азота. Одновременно происходит разрушение водопрочной почвенной структуры, что приводит к уплотнению пахотных горизонтов, к уменьшению водоудерживающей способности. Распашка нарушает функцию почв как ландшафтно-геохимических барьеров. После распашки в результате смыва почвы с поверхности пашни и разрушения берегов в реки начинают поступать большое количество взмученного материала, что приводит к еще большему заиливанию и загрязнению русел рек. Сокращение площади пойменных лугов в результате их распашки приводит к ухудшению состояния оставшейся их части. При сильной перегрузке пастбищ скотом и отсутствием должного ухода заливные луга начинают вырождаться. Продуктивность их резко падает. При увеличении засоренности лугов, происходит выпадение из травостоя многих ценных видов кормовых растений. Зарегулирование стока рек отрицательно сказывается на состоянии больших массивов пойменных лугов, расположенных ниже плотин гидроэлектростанций.

Встала задача о повышения продуктивности пойменных лугов. Для ее решения просто необходимо соблюдения ряда норм и правил таких как: соблюдение норм пастбищных нагрузок, соблюдение сроков сенокошения, посев семян ценных сортов трав, правильный целесообразный уход за лугами и т.д. Выполнение этих мероприятий позволит повысить продуктивность пойменных лугов, даже на участках с сильно сбитым травостоем, сохранив при этом естественный многовидовой состав травостоев.

При мелиоративных работах в поймах рек обычно уничтожается достаточно большое количество древесно-кустарниковой растительности. В тоже время древесно-кустарниковая растительность в поймах рек имеет важное противоэрозионное значение. Снижая скорость воды в паводок, она тем самым снижает ее размывающую силу.

Для сохранения пойменных земель необходимо проводить целый ряд мероприятий по их рациональному использованию и охране:

Площади пашни в поймах рек должны быть сокращены до минимума.

Следует запретить выпас скота на пойменных сенокосах до сенокошения

При коренной мелиорации пойменных угодий недопустима сплошная распашка пойм. Планировочные работы на пойменных землях должны быть резко ограничены. Необходимо осторожно подходить к осушению пойменных земель, которое нередко наносит вред этим территориям и выводит их из ранга высокопродуктивных территорий. Осушение пойменных земель надо проводить только закрытым дренажем с двустороннем регулированием водного режима. Недопустим прямой сброс воды в реки. Следует запретить применение на пойменных землях высоких доз минеральных удобрений, особенно азотистых. Следует резко ограничить применение всех видов пестицидов. В целях сохранения малых рек необходимо запретить осушение и коренную мелиорацию узких пойм небольших рек длиною до 10 км. Учитывая уникальность пойменных ландшафтов, их важную роль в биосфере Земли и необходимости сохранения генофонда пойменной флоры и фауны, создать несколько пойменных заповедников.

Создание экологически благополучной сырьевой зоны, обеспечивающей животноводческие предприятия кормами, невозможно без системы интенсивного кормопроизводства, позволяющей получать экологически безопасные корма на основе применения рациональных севооборотов, биологически безопасных химических средств борьбы с вредителями и болезнями, использования биологических методов защиты растений, высокоурожайных сортов кормовых культур, толерантных к отрицательным воздействиям, замены гербицидов в борьбе с сорняками.

«Чистота» сельскохозяйственных культур определяется самоочищающейся и буферной способностью почвы, что в значительной степени зависит от содержания в ней гумуса, кислотности, плотности, гранулометрического и минерального состава, окислительно-восстановительной реакции.

В самоочищении почвы большую роль играет гумус. Он не только сорбирует (поглощает) токсические вещества, но и активирует почвенную биоту, нормализует структуру микробиологического состава. Поэтому на почвах подзолистого типа, бедных органическими веществами, экологическая опасность выращиваемых культур значительно выше, чем на черноземах.

Кислотность почвы влияет на растворимость токсикантов и их поступление в растения. В почвах, реакция которых близка к нейтральной, опасность загрязнения их (например, тяжелыми металлами) снижается. С повышением, как кислотности, так и щелочности, растворимость тяжелых металлов возрастает и миграция их в растения увеличивается. Кислотность почвы влияет на структуру микробиологического состава, снижая или повышая его активность. Для получения безопасной продукции очень важно учитывать фактическую кислотность почв при размещении сельскохозяйственных культур.

В случае избыточной кислотности требуется известкование почвы.

Гранулометрический и минеральный состав почвы влияет на емкость катионного обмена, определяющую подвижность токсикантов, а, следовательно, степень поступления их в растения. Так на почвах, гранулометрический состав которых характеризуется большой площадью, поверхность частиц, емкость катионного обмена выше, что уменьшает подвижность токсических веществ (токсикантов) и поступление его в растения.

Сельскохозяйственные культуры, выращиваемые на почвах, в состав которых входят минеральные вещества с невысокой емкостью катионного обмена, легче загрязняются токсикантами, чем выращенные на почвах, содержащих минеральные вещества монтмориллонитовой группы. На переувлажненных почвах возрастает опасность загрязнения сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами вследствие увеличения их подвижности. Избыток воды в почве способствует появлению в ней металлов с низкой валентностью в более растворимой форме. Почвы с нарушенным гидрологическим режимом следует использовать для выращивания сельскохозяйственных культур только после мелиоративных работ.

С уплотнением почвы увеличивается подвижность тяжелых металлов, что делает опасным выращивание сельскохозяйственных культур. Так, с увеличением плотности почвы с 0,6-1 до 1,3-1,6 г/см 3 подвижность тяжелых металлов возрастает в несколько раз.

На качество выращиваемой сельскохозяйственной продукции влияют населяющие почву живые организмы, особенно микробиота. Дальнейшее поведение токсикантов, попавших в почву, зависит от активности и структуры, микробных ценозов, которые определяют самоочищающую способность почвы, взаимосвязанную с почвенно-экологическими факторами. Поэтому, например, пестициды наиболее интенсивно изменяются в черноземах, характеризующихся высоким содержанием гумуса, благоприятной реакцией среды, повышенной биологической активностью и микробным разнообразием. Черноземные почвы способны также противостоять действию поступающих в почву токсикантов, т.е. обладают хорошей буферностью.

Следовательно, сохранение и увеличение содержания гумуса в почве, осушение и разуплотнение ее - важнейшие условия выращивания экологически безопасных сельскохозяйственных культур, в том числе кормовых.

Проблема получения экологически безопасной продукции растениеводства заключается в снижении содержания ксенобиотиков и повышении биологического качества сельскохозяйственных культур. Решение этой проблемы возможно по трем направлениям.

1. Подбор культур и сортов, обеспечивающих получение безопасной растениеводческой продукции.

2. Выбор почвы и условий рельефа, оптимальных для культуры и сорта и минимизирующих накопление в них ксенобиотиков. Контурно-экологические севообороты позволяют наиболее полно учитывать почвенные условия возделывания конкретной сельскохозяйственной культуры и ее биологические особенности.

3. Совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур, научно обоснованное применение пестицидов, микро- и макроудобрений. Для получения экологически безопасной продукции необходимо соизмерять внесение удобрений со способностью культуры ассимилировать содержащиеся в них питательные элементы без загрязнения продовольственной и фуражной продукции вредными веществами, а нагрузки пестицидов на сельскохозяйственный ландшафт - с интенсивностью физико-химических и биологических процессов их деструкции в окружающей среде и продуктах урожая.

Для получения экологически безопасной растениеводческой продукции необходимы:

· ресурсосберегающие и природоохранные технологии, создание на их базе замкнутых оборотных и безотходных производственных циклов на животноводческих предприятиях и на мелиоративных системах, а также на предприятиях перерабатывающей промышленности;

· оптимизация природных механизмов регулирования численности вредителей, сорняков и возбудителей болезней сельскохозяйственных культур; на базе адаптивных агроландшафтов интегрированная защита растений;

· эффективное управление биологическими процессами, создание экосистем и ландшафтов с заданными свойствами.

Для предотвращения негативных последствий использования минеральных удобрений и пестицидов требуется экологически и гигиенически обоснованное регламентирование их применения.

С целью минимизации обработки почвы при загрязнении ее радионуклидами применяют известкование, внесение фосфорно-калийных удобрений, микроудобрений и др.

Большое значение имеют мероприятия по защите окружающей среды и сельскохозяйственного производства от химического и микробиологического загрязнения. При существующей системе земледелия значительная часть площади сельскохозяйственных угодий эродирована, переуплотнена, загрязнена и т.д. Ежегодная интенсивная обработка почвы тяжеловесными машинами, нерегламентированное применение удобрений и ядохимикатов отрицательно влияют на экологическую систему почва - растение - животное - человек, что может привести к снижению плодородия почв, продуктивности полей, химическому загрязнению производимого сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов.

Зерно ячменя, поступившее после обмолота, необходимо срочно очистить от влажных примесей и семян сорняков. При комбайновой уборке даже при благоприятных метеорологических условиях нередко зерно поступает влажностью около 20...25 %, а во влажную, неустойчивую погоду - 30...35 %. Влажность зерна в ворохе может увеличиться за счет зеленых и влажных примесей. Хранение такого зерна даже непродолжительное время приводит к снижению его посевных и технологических качеств. Во влажном зерне создаются благоприятные условия для развития болезней, вредителей, может произойти самосогревание, поэтому предварительная очистка зерна является первоочередной задачей. Зерновой ворох предварительно очищают на машинах ОВП-2ДА, ЗВС-10, МЗП-50-1, а также ЗД-10 и МПО-50, входящих в состав оборудования зерноочистительных агрегатов и зерноочистительно-сушильных комплексов. При предварительной очистке из вороха выделяют семена сорняков, органические и минеральные примеси. После очистки влажное зерно просушивают, а семенное, кроме того, сортируют.

Очистку, сушку и сортирование зерна проводят зерноочистительно-су-шильными комплексами КЗС-25Ш, КЗС-40Ш, ЗАВ-25, ЗАВ-40, ЗАВ-50. При сушке зерна необходимо соблюдать температурный режим. При влажности зерна 22 % и более его пропускают через сушилки несколько раз, за каждый пропуск влажность зерна понижают на 4...6 %. В период массовой уборки количество поступающего на обработку зерна превышает пропускную способность сушильного оборудования. Возникает необходимость во временном (до сушки) хранении зерна на току. Чтобы избежать порчи, его размещают в бункерах, на напольных установках и площадках с применением активного вентилирования наружным воздухом, при этом необходимо учитывать температуру и влажность зерна.

После сортирования и сушки зерно должно быть выравненным, чистым от семян сорняков и примесей, его влажность не должна превышать 14... 16 %, семенное зерно должно соответствовать требованиям ГОСТа.

Для формирования товарных партий зерна создают комплексную специальную бригаду из двух-трех человек, которая проводит три обследования: предварительное, основное и контрольное.

Успех формирования партий высококачественного зерна во многом определяется четко налаженной работой агрономической и контрольной служб со стороны хозяйства и хлебоприемных предприятий.

Хранение зерна. Зерно хранится россыпью в нескольких хранилищах. Влажность зерна на 2,5% ниже критической, это необходимо для длительного хранения.

Реализация продукции. Зерно ячменя предназначено частично для корма скоту, т.е. выращивалось на фуражные цели. Часть зерна остается в виде посевного материала.

Остальное зерно реализуется различным предприятиям или частным лицам.

Получение экологически чистой продукции растениеводства.

Производство экологически безопасной продукции – ключевая задача при экологизации сельскохозяйственной деятельности. Под экологически безопасной сельскохозяйственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принятого для различных ее видов «жизненного цикла» (производство-переработка - потребление) соответствует органолептическим, общегигиеническим, технологическим и токсикологическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье человека, животных и состояние окружающей среды.

Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, около 70% поступает с пищей, 20%- из воздуха, 10% - с водой. В России примерно 30…40% продукции загрязнено нежелательными ингредиентами. Загрязнено также 70% питьевой воды. Проблему получения качественного продовольствия в условиях негативного антропогенного воздействия на окружающую среду, в том числе и в процессе сельскохозяйственного производства, можно решить на основе экологизации сложившихся вновь создаваемых систем ведения сельского хозяйства.

Загрязнение продукции растениеводства и животноводства различными вредными веществами обусловлено множеством взаимосвязанных, идущих с различной интенсивностю процессов в сопряженных средах и компонентах экосистем.

Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достоверные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного использования агрохимикатов. Работу следует начинать с оценки эколого-токсикологического состояния агроэкосистем, прежде всего – почвенного покрова.

Для оценки и предотвращения негативного воздействия продуктов питания на здоровье человека и кормов на сельскохозяйственных животных оперируют такими понятиями, как предельно допустимая концентрация (ПДК), допустимое остаточное количество (ДОК) или максимально допустимые уровни (МДУ) вещества в них.

При оценке степени токсичности элемента (агрохимиката) для растений учитывают концентрацию элемента. При этом не должно быть снижение продуктивности растений, накопления агрохимиката в растениях, кормах и пищевых продуктах выше ПДК. Летальная концентрация вызывает гибель растений. (6).

Вывод.

Увеличение производства высококачественной продукции растениеводства непосредственно связано с широким внедрением интенсивных технологий. Внедрение в сельскохозяйственное производство интенсивных технологий позволяет значительно повысить урожайность, в 1,5 раза и более снизить затраты труда и на 30-40 % себестоимость.

Интенсивные технологии возделывания сельскохозяйственных культур базируются на энергосберегающих методах производства; высокопроизводительной и надежной технике, обеспечивающей выполнение работ без затрат ручного труда с высоким качеством в оптимальные сроки; высокопродуктивных сортах и гибридах, приспособленных к условиям механизированного производства; применении удобрений, гербицидов и т. п. в эффективных и оптимальных дозах; прогрессивных формах организации труда и производства. Все это обеспечивает рост урожайности и относительно невысокий рост затрат в расчете на гектар посева, существенное повышение качества продукции, рост производительности труда, снижение себестоимости. Использование названных факторов - важнейший путь повышения экономической эффективности.(5)

Лекция 11. Производство экологически безопасной продукции

Вопросы:

1. Эколого-токсикологические нормативы.

Понятие «экологическая безопасная продукция»

Оценка состояния агроэкосистем

Оценка сельскохозяйственной продукции

2. Вещества загрязняющие продукты питания и корма

Перечень загрязняющих веществ

Пестициды и их остаточные количества

Регуляторы роста растений.

продукты жизнедеятельности вредителей

3. Приемы снижения негативного действия токсикантов

Эколого-токсикологические нормативы

Понятие «экологическая безопасная продукция». Производство экологически безопасной продукции – ключевая задача экологизации сельскохозяйственной деятельности. Понятие «экологически безопасная сельскохозяйственная продукция» основана на праве людей на здоровую и плодотворную жизнь в гармонии с природой. Под экологически безопасной сельскохозяй­ственной продукцией понимают такую продукцию, которая в течение принято­го для различных ее видов «жизненного цикла» (производство - переработка - потребление) соответствует установлен­ным органолептическим, обще гигиени­ческим, технологическим и токсиколо­гическим нормативам и не оказывает негативного влияния на здоровье чело­века, животных и состояние окружаю­щей среды.

Острые проблемы современности - проблемы недоедания и голода - усу­губляются болезнями и смертностью в результате употребления некачествен­ных продуктов, а ведь на Земле доста­точно ресурсов, разработаны решения и технологии, которые дают возможность навсегда покончить с этими явлениями. Не хватает, к сожалению, лишь обяза­тельств и ответственности.

Неблагоприятное действие ксеноби­отиков связано с миграцией химичес­ких веществ по одной или нескольким экологическим цепям:

Воздух - человек;

Вода - человек;

Пищевые продукты - человек;

Почва - вода - человек;

Почва - растение - человек;

Почва - растение - жи­вотное - человек и т. д.

Чем длиннее миграционный путь при подземных путях миграции, тем меньшую опасность для здоровья чело­века представляет ксенобиотик, так как при продвижении химических веществ по экологическим цепям они подверга­ются деструкции и превращениям.

Считается, что из ядов, регулярно попадающих в организм человека, око­ло 70 % поступает с пищей, 20 % - из воздуха и 10 % - с водой. В России примерно 30...40 % продук­ции загрязнено нежелательными ингре­диентами. Загрязнено также до 70 % пи­тьевой воды (т. е. примерно семь человек из десяти пьют загрязненную воду). На­ряду с такими источниками загрязнения, как энергетика (особенно ТЭС), про­мышленность, транспорт, есть «критические точки», вызывающие загрязнение продукции и окружающей среды, и в агросфере. Проблему получения каче­ственного продовольствия в условиях негативного антропогенного воздей­ствия на окружающую природную среду, в том числе и в процессе сельскохозяй­ственного производства, можно решить на основе экологизации сложившихся или вновь создаваемых систем ведения сельского хозяйства .

Загрязнение продукции растение­водства и животноводства различными вредными веществами обусловлено множеством взаимосвязанных, идущих с различной интенсивностью процессов в сопряженных средах и компонентах экосистем. При этом во многих регио­нах не только возрастает прямое дей­ствие химических веществ, но и услож­няется проявление этих воздействий.

Оценка состояния агроэкосистем. Для получения экологически безопасной продукции необходимо иметь достовер­ные исходные данные об эколого-токсикологической обстановке в агроэкосистемах, особенно испытывающих пресс многолетнего интенсивного ис­пользования агрохимикатов (удобре­ния, пестициды, мелиоранты и др.). Ра­боту следует начинать с оценки экологотоксикологического состояния агро­экосистем, прежде всего - почвенного покрова. Стремление повысить продук­тивность возделываемых культур и вы­ращиваемых животных без надлежаще­го учета природоохранных требований привело к необоснованному увеличе­нию объемов применения минеральных удобрений (преимущественно азотных), пестицидов и мелиорантов. Выбросы промышленных производств и транс­порта, коммунальные отходы поставля­ют в естественные и искусственные эко­системы соединения полихлорированных бифенилов, серы, тяжелых метал­лов и т. д. Среди природных за­грязнителей выделяют афло - и другие микотоксины.

Оценка сельскохозяйственной продук­ции. Для оценки и предотвращения не­гативного воздействия продуктов пита­ния на здоровье человека и кормов на сельскохозяйственных животных опе­рируют такими понятиями, как пре­дельно допустимая концентрация (ПДК), допустимое остаточное количе­ство (ДОК) или максимально допусти­мые уровни (МДУ) вещества в них. Эколого-токсикологический норматив, предельно допустимая концентрация - концентрация вещества в продукции (продуктах питания, кормах), которая в течение неограниченно продолжитель­ного времени (при ежедневном воздей­ствии) не вызывает отклонений в состо­янии здоровья человека и животных. ПДК химических веществ в пищевых продуктах устанавливают при этом с учетом допустимой суточной дозы (ДСД) или допустимого суточного по­ступления (ДСП), поскольку разнооб­разие рациона и его химического соста­ва не позволяют нормировать допусти­мое содержание химического вещества в каждом пищевом продукте. Пределы содержания загрязняющих веществ в пищевых продуктах и кормах устанавливают на основании результа­тов изучения токсичности препаратов для различных организмов. При содер­жании в продукции загрязняющих ве­ществ в количествах, превышающих ПДК, ДОК или МДУ, такую продукцию в пищу или на корм использовать не разрешается. При оценке степени токсичности злемента (агрохимиката) для растений учитывают концентрацию элемента. При этом не должно быть снижения продуктивности растений, накопления агрохммиката в растениях, кормах и пи­щевых продуктах выше ПДК. Летальная концентрация вызывает гибель растений.

Вещества загрязняющие продукты питания и корма

Перечень загрязняющих веществ:

1.Тяжелые металлы.

2. Нитраты.

3. Нитриты.

4. Пестициды.

5. Диоксины.

6. Бензапирены.

7. Полихлорбифенилы.

8. Регуляторы роста растений.

9. Лекарственные средства.

10. Продукты жизнедеятельности вредителей.

11. Афлотоксины и другие микотоксины.

Пестициды и их остаточные количе­ства. В агроэкосистемы наряду с удоб­рениями поступают различные хими­ческие соединения, используемые в ка­честве средств защиты растений от сор­няков, болезней и вредителей и именуемые в целом пестицидами. Осо­бое беспокойство вызывает возмож­ность загрязнения почв, воды, расте­ний, в том числе урожая и продуктов его переработки, остаточными количества­ми пестицидов.

Пестициды могут приводить к образованию злокачественных опухолей у человека. Примерно 70 % применяемых соединений попадает в организм чело­века с мясом, молоком и яйцами, а 30 % - с растительной пищей.

Основная причина накопления оста­точных количеств пестицидов в продук­тах - нарушение правил и регламентов применения препаратов (завышение ре­комендуемых доз, нарушение сроков обработки сельскохозяйственных куль­тур, неправильный выбор препаратив­ной формы и способа применения и т. п.).

При оценке возможности допуска но­вого препарата проводят экотоксикологическую проверку. При этом следует делать упор не только на выявление ха­рактерных особенностей поведения пес­тицида в окружающей среде, но и на его действие, на растения и животных в про­цессе их биологического развития , т. е. контроль должен распространяться и на качество конечной продукции, исполь­зуемой для питания. Необходимо знать все процессы прохождения загрязняю­щих веществ через организм растений и животных, питающихся этими растения­ми (рис. 1.).

Рис. 1. Возможные пути поступления пестици­дов в организм человека (в); миграция и биоконцентрация хлорорганических соединений (ХОС) в пи­щевых цепях (б)

Критерием оценки содержания пес­тицидов является ПДК или ДОК. В раз­ных странах эти нормативы неодинако­вы, что затрудняет обмен продоволь­ствием. Основная причина таких разли­чий -использование разных методов определения остаточных количеств пре­паратов и продуктов их распада.

Наиболее часто в пищевых продук­тах содержатся остатки дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ) и изомеров гексахлорциклогексана (ГХЦГ). В то же время фосфорорганические пестициды не­стабильны, практически не накаплива­ются в продуктах питания.

Пестициды могут влиять на обмен­ные процессы в растениях, что сказыва­ется на химическом составе и пищевой ценности продукции. При соблюдении всех правил применения средств хими­зации негативных изменений в составе и содержании питательных элементов в растениях не происходит, а накопление пестицидов в продукции не превышает ПДК.

Для того чтобы избежать возможнос­ти аккумуляции остаточных количеств пестицидов в Окружающей среде, сни­зить риск возникновения резистентных видов вредных организмов, необходимо чередовать препараты с разным меха­низмом действия. Использование от­дельных эффективных приемов защиты растений не обеспечивает долговремен­ного подавления вредных организмов, необходима интегрированная защита растений, когда химические методы со­четаются с биологическими и агротех­ническими мероприятиями.

Растения по степени накопления ос­таточных количеств хлорорганических пестицидов (ХОП) в продуктивных органах располагаются в следующем по­рядке: морковь > петрушка > картофель > свекла > многолетние травы >томат > кукуруза > капуста белокочанная. В корнеплодах ХОП накапливаются в ос­новном в кожуре и в меньших количе­ствах - в мякоти. Накопление пестици­дов и продуктов их распада в пищевой продукции связано с процессами мета­болизма, с биохимическим составом ра­стений. Длительному сохранению хи­мических средств защиты растений в зерне, плодах и ягодах способствует на­личие в продукции моносахаридов и по­лисахаридов, которые являются стаби­лизаторами токсикантов (в фармаколо­гии это свойство сахаров используют для приготовления таблеток).

Сорта картофеля с большим количе­ством крахмала лучше накапливали и сохраняли фунгицид ридомил МЦ. После 8 мес. хранения клубней содержа­ние этого вещества в 270 раз превышало максимально допустимый уровень.

Основную роль в устойчивом функ­ционировании агроэкосистем играют почвы с их уникальными свойствами и способностью к самоочищению от заг­рязняющих веществ, в том числе и от остаточных количеств пестицидов. Важ­ными факторами в процессах трансфор­мации загрязняющих веществ являются гранулометрический состав, содержа­ние гумуса в почве и его состав. Гумус инактивирует продукты распада пести­цидов и препятствует тем самым загряз­нению экосистем. Вместе с тем сорби­рованные гумусовыми соединениями ксенобиотики могут сохраняться в по­чве длительное время, представляя по­стоянную угрозу токсикации отдельных компонентов экосистем.

Хлорорганические пестициды в тече­ние нескольких десятилетий занимали одно из первых мест по масштабам ис­пользования в сельском хозяйстве Рос­сии. ХОП устойчивы к высокой темпе­ратуре, солнечной радиации, действию сильных кислот и щелочей. Они характеризуются прочностью образуемых хи­мических связей, слабой растворимос­тью в воде. Эти свойства предопределя­ют длительное сохранение препаратов в окружающей среде (период полураспада в почве 10лет), способность цирку­лировать в природе и распространяться на большие расстояния, загрязняя при­родные компоненты. Существует два пути поступления ХОП в экосистемы:

1) выпадение с осадками в результате глобального переноса воздушных масс в направлении с запада на восток в Се­верном полушарии;

2) многолетнее применение на полях ДДТ и ГХЦГ (второй путь - основной).

Длительное применение ХОП при­водит к значительному накоплению как самих препаратов, так и их метаболитов. Так, в пойме Оки содержание ХОП в пахотном слое достигло 0,08...0,15 мг/кг почвы. Кроме того, остатки стойких пестицидов по­ступали в геохимический подчиненный пойменный ландшафт с поверхностным стоком. Твердый сток вместе с сорбиро­ванными остатками этих препаратов при замедлении скорости потока на пойме оседал в притеррасных и при­озерных понижениях, на дне озер в виде ила. Несмотря на низкую концентрацию ХОП в воде озер, эти вещества и их метаболиты в значительных количе­ствах накапливаются в иле, планктоне, рыбе, питающейся планктоном. При использовании в пищу такой рыбы ядо­витые вещества попадают в организм человека. Круг замыкается.

Наибольшее количество загрязняю­щих веществ накапливается в органах выделения рыб (печень, почки). Значи­тельное количество загрязняющих ве­ществ обнаружено в мозге, икре, а наи­меньшее - в мышцах (рис. 23.10).

Накопление остаточных количеств пестицидов в организме рыб, обитаю­щих в Оке, существенно ниже, чем у обитающих в озерах-старицах. Причи­ны - достаточно сильное течение в реке и стоячая вода в старицах. На при­мере рыб наглядно прослеживается процесс концентрации различных инг­редиентов, в том числе нежелательных, по мере продвижения по трофической цепи.

После многолетней обработки тайги против клещей 10%-ньш раствором ду­ста (доза 5 кг/га) в речной воде остатков ХОП не обнаруживалось. В донных же отложениях содержание их составляло 0,01...0,37 мг/кг, а в речной рыбе -0,09...4,24 мг/кг.

В процессе биоаккумуляции многократно (до сотен тысяч раз) повышается концентрация пестицидов от основания к вершине экологической пирамиды. Например, при концентрации препара­та ДДТ в воде 0,000003 единицы в план­ктоне она достигает 0,04; в мелкой рыбе, питающейся планктоном, - 0,5; в крупной рыбе, поглощающей мел­кую, - до 2 и у птиц, кормящихся круп­ной рыбой, - до 25 единиц.

Сравнение отдельных видов рыбы показывает, что больше всего загрязне­ны печень, мышцы и органы воспроиз­водства чехони, окуня и белоглазки. Гу­стера, голавль и лещ отличаются срав­нительно низким содержанием хлорорганических соединений.

Использование озер-стариц для рыбно хозяйственных нужд (как это издавна было на Руси) далеко не всегда целесо­образно при сложившихся технологиях использования пестицидов в процессе выращивания овощных культур. Реаби­литация озер-стариц и всей гидрогра­фической сети, пойменных агроландшафтов, направленная на очищение воды от остатков ХОП, должна рассмат­риваться как важный элемент конструи­рования оптимальных агроэкосистем, как одно из условий полноценного ис­пользования ресурсного потенциала.

«Дозволено лишь то, что подобает», - писал. Применительно к экологическим проблемам этот тезис означает необходимость учета природ­ных закономерностей в деятельности человека. В противном случае человек сам становится игрушкой природы. Любопытно вспомнить высказывание Ф. Энгельса: «Не будем, однако, слиш­ком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те послед­ствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем дру­гие, непредвиденные последствия, ко­торые очень часто уничтожают значе­ние первых». История применения пе­стицидов, особенно ДДТ, наглядно ил­люстрирует сказанное.

ДДТ появился в середине 40-х гг. XX в. Препарат сразу же затмил другие химикаты как самый эффективный. Швейцарский исследователь П. Мюл­лер в 1948 г. за синтез ДДТ получил Но­белевскую премию. В первые годы пос­ле второй мировой войны ДДТ реко­мендовали применять при выращива­нии всех культур, он считался совершенно безопасным. А примерно через 10 лет было установлено, что кормовые культуры, обработанные ДДТ, опасны не только для самих коров, но и для телят. Поступая с молоком, ДДТ вызывал у телят серьезные нарушения здоровья (расстройство нервной систе­мы). В 70-х гг. XX в. выяснилось, что ДДТ и его производные обладают мута­генным действием, нарушающим на­следственность. При этом негативное воздействие пестицида существенно усиливается его метаболитами.

В конце 60-х - начале 70-х гг. XX в. препарат и его производные были обна­ружены в жировых тканях и материнс­ком молоке, причем количество их в ма­теринском молоке оказалось гораздо выше, чем в коровьем.

Использование высокочувствитель­ных методов анализа позволило выяс­нить, что органохлориды, к которым от­носятся ДДТ и его метаболиты, - стой­кие вещества, способные продолжи­тельное время загрязнять окружающую среду, находясь в почве, воде или возду­хе и тем самым, участвуя в образовании опасных пищевых цепей.

Среди пестицидов обнаружено нема­ло веществ, обладающих канцероген­ным действием. Попадая в организм, они могут вступать в реакции нитрозирования, образуя канцерогенные соеди­нения. Кроме того, канцерогенность препаратов во многом объясняется на­личием канцерогенных примесей. Так, в препарате 2,4-Д содержится до 14мг/кг НДМА, а в трефлане - до 500 мг/кг.

При распаде пестицидов в растениях могут образовываться различные соеди­нения (метаболиты), вступающие в ре­акции нитрозирования. Об этом свиде­тельствует обнаружение в растительных тканях N-нитрозосимазина и М-нитрозоатразина, представляющих канцеро­генную опасность. Хлорорганические соединения и препараты диоксинового синтеза, которые сохраняются длитель­ное время в почве, могут попадать в цепи питания человека и животных. В связи с этим необходимо нормирование содержания стойких пестицидов не только в пищевых продуктах, но и в по­чвах. Если содержание пестицидов в по­чве выше ПДК, то некоторые культуры (морковь, петрушка, картофель) не ре­комендуется выращивать на данном поле, поскольку часть препаратов может накапливаться в товарной части урожая.

Остаточные количества 2,4-Д обна­ружены в кормах и рыбе. Достаточно высокое содержание данного гербицида выявлено в молоке и незначительное - в зерне злаков (мг/кг):

Зерновые 0,02 Рыба 0,30

Картофель 0,04 Молоко 0,09

Овощные 0,05 Корма 0,34

Отдельное направление биологичес­кой защиты - использование препара­тов на природной (чаще всего расти­тельной) основе. Следует помнить и о некоторых общедоступных приемах. Так, высушенные и измельченные лис­тья картофеля, помещенные с клубнями в хранилище, снижают на 40 % потери продукта при хранении. Настой зелено­го перца с чесноком или табаком весьма эффективен против колорадского жука.

Важно также учитывать потенциаль­ные возможности самоочищения и са­мовосстановления экосистем и их ком­понентов. Огромное количество пести­цидов, циркулирующих в биосфере , в конечном итоге осаждается в почве, влияя на качество сельскохозяйствен­ных продуктов. Дальнейшая судьба ксе­нобиотиков, самоочищение агрофитоценозов от них зависят от свойств по­чвы, главным образом от ее биологи­ческой активности. Микроорганизмы, выделяющие ферменты, играют основ­ную роль в процессах разложения пес­тицидов в почве. Так, разложение пре­парата 2,4-Д в нестерильной почве про­исходит в несколько раз быстрее, чем в стерильной.

При отсутствии воздействия светово­го фактора (фоторазложение) на долю микробного разложения 2,4-Д прихо­дится около 70 %. Следовательно, под­держание условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности микро­организмов, способствует ограничению поступления пестицидов в выращивае­мую продукцию.

Регуляторы роста растений. Синтетические регуляторы роста производят химическим или микробио­логическим путем. В основном они яв­ляются малостойкими веществами с пе­риодом полураспада около 1 мес.

Степень опасности большинства ис­кусственных регуляторов роста для рас­тительных и животных организмов практически не изучена. Отсутствует систематизированная информация о механизме действия этих препаратов на растения и животных. Между тем уста­новлена способность накопления неко­торых регуляторов в организме. Низкие концентрации регуляторов роста обычно не обнаруживаются с по­мощью применяемых методов хими­ческого анализа (газовая хроматогра­фия, хроматография в тонком слое). В то же время более чувствительный иммуноферментный анализ позволяет ус­тановить наличие регуляторов роста. Иммуноферментный анализ свиде­тельствует об изменении процессов синтеза белка, приводящем к появле­нию дефектных белков. Предполагает­ся также возможность негативного влияния регуляторов, связанная с на­рушением внутриклеточного обмена и образованием токсичных соединений. Кроме того, остаточные количества ре­гуляторов роста растений в продоволь­ственном сырье и пищевых продуктах могут сами проявлять токсичные свой­ства.

Регуляторы роста растений представ­ляют опасность для человека, поэтому необходимо создание таких технологий, которые исключали бы попадание этих веществ в продукты питания.

Продукты жизнедеятельности вреди­телей. Вредители не только снижают продуктивность сельскохозяйственных культур, но и существенно ухудшают качество урожая. При этом изменяются химический состав и вкусовые свойства продуктов питания.

Вредители причиняют прямой и кос­венный ущерб. К прямому ущербу отно­сятся потери массы продукции, ухудше­ние ее качества, снижение посевных ка­честв семенного материала, загрязнение продуктами жизнедеятельности, в том числе экскрементами. Косвенные по­вреждения связаны с тем, что вредители могут вызывать самосогревание зерна и перемещение влаги в зерновой массе. Вредители способствуют распростране­нию микрофлоры, иногда переносят возбудителей болезней человека или сами вызывают болезни человека и жи­вотных.

Гусеницы плодожорки, поражая плоды яблони, выделяют экскременты, в составе которых содержатся вещества, обладающие канцерогенным действи­ем. Эти вещества называют инсектотоксинами. Инсектотоксины - продукты жизнедеятельности вредителей, выде­ляемые ими при поражении растений и обладающие токсическим (канцероген­ным) действием на человека и живот­ных.

Амбарный долгоносик поражает зер­но ржи, пшеницы, ячменя, кукурузы и продукты его переработки. Поврежден­ное зерно непригодно для употребления в пищу, так как может вызывать рас­стройство органов пищеварения, воспа­ление кишечника. При поражении зер­на малым мучным хрущаком мука ста­новится комковатой, приобретает не­приятные вкус и запах. Такая мука вредна для человека и животных и под­лежит уничтожению. Личинки зерново­го точильщика проникают внутрь зер­новки, развиваются там, выделяют экс­кременты. При сильном заражении в зерновой массе накапливается много фекальной пыли, которая имеет медо­во-плесенный запах, характерный для заражения зерна точильщиком. Зерно­вой точильщик повреждает зерно пше­ницы, риса, овса, ржи, сорго, кукурузы и гречихи. В зерне с повышенной влаж­ностью развивается мучной клещ. Зер­но, поврежденное клещом, имеет не­приятный медовый запах и вредно для человека. Широко распространенный вреди­тель гороха - гороховая зерновка. Ли­чинка жука внедряется в горошину и там развивается до жука. Поврежденное зерно, заполненное экскрементами, нельзя использовать в пищу и на корм животным, так как в нем содержится вредный алкалоид - кантаридин.

Для уменьшения повреждения про­дукции ученые выводят устойчивые к вредителям сорта. Важно тщательно контролировать зараженность различ­ных объектов, предупреждать зараже­ние продукции, создавать условия, ис­ключающие или ограничивающие раз­витие вредных организмов.

Система профилактических мероп­риятий, направленных на сокращение потерь продукции от вредителей, долж­на предусматривать:

♦ хранение зерна и продуктов его переработки только в специальных хранилищах;

♦ полное соот­ветствие таких хранилищ требованиям оптимального хранения продукции;

♦ по­стоянную очистку и предварительную подготовку хранилищ для хранения продукции;

♦ удаление из хранилищ от­ходов, сжигание или захоронение их в специально отведенных местах;

♦ макси­мальную очистку от вредителей и соот­ветствующую обработку продукции пе­ред ее закладкой на хранение.

Рекомендуемые меры по предупреж­дению заражения продукции вредителя­ми заметно сдерживают расселение вредных организмов и существенно сни­жают вероятность загрязнения и порчи зерна продуктами жизнедеятельности вредителей.

Приемы снижения негативного действия токсикантов

В результате воздей­ствия техногенных факторов, наруше­ния технологической и экологической дисциплины на энергетических, промышленных, сельскохозяйственных и других предприятиях более 10 млн. га сельскохозяйственных земель в России в той или иной степени подвержены загрязнению тяжелыми металлами, ра­дионуклидами и другими токсиканта­ми. Значительные площади наиболее загрязненных почв на многие годы без­возвратно выпали из сельскохозяй­ственного оборота. Однако многолет­ние исследования, отечественный и за­рубежный опыт позволяют рекомендо­вать производству достаточно выверен­ные приемы, обеспечивающие полную или частичную рекультивацию загряз­ненных почв. Это химическая, физико-химическая и биологическая мелиора­ция, а также специальные агротехни­ческие мероприятия. Использование в качестве мелиоран­тов известковых материалов, калийных удобрений и других химических средств дает возможность:

довести реакцию среды (рН почвы) до уровня, когда подвижные соедине­ния тяжелых металлов, радиоактивных элементов и других токсикантов пере­ходят в недоступную или менее доступ­ную для сельскохозяйственных расте­ний форму;

создать в почвенном растворе повы­шенную концентрацию элементов-ан­тагонистов (например, калия, фосфора, кальция и др.) и таким образом сокра­тить поступление токсичных элементов в выращиваемые растения;

в результате химической реакции в почвенном растворе перевести токсич­ные соединения в менее опасные фор­мы.

Физико-химическая мелиорация ос­нована на способности различных ме­лиорантов адсорбировать токсичные элементы и удерживать их на поверхно­сти или в структуре кристаллической решетки, что в значительной степени блокирует поступление токсикантов в сельскохозяйственные растения. К та­ким мелиорантам относятся активиро­ванный уголь, цеолиты, монтморилло­ниты, вермикулит и т. д. Примером фи­зико-химической мелиорации может служить использование ионитов, дей­ствие которых заключается в обмене ионов нетоксичных элементов (ве­ществ) на токсичные.

Сложилось несколько направлений биологической рекультивации. Среди них выращивание растений - концент­раторов токсичных веществ (ежа сбор­ная, волосенец песчаный, гречиха саха­линская и т. д.). С помощью этих расте­ний можно извлекать токсиканты из почвы. Повышение биологической ак­тивности почвы в результате внесения органических удобрений, известкова­ния, разуплотнения почвы способствует переводу более токсичных соединений в менее токсичные.

Специальные агротехнические ме­роприятия включают удаление или глу­бокую заделку загрязненного слоя, землевание и др.

Рассматривая способы получения экологически безопасной сельскохо­зяйственной продукции, следует обра­тить внимание на грамотное использо­вание средств химизации.

Как уже отмечалось, минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты, препараты для защиты ра­стений, ретарданты и другие средства химизации влияют на состояние агроэкосистем, а, в конечном счете - на ка­чество сельскохозяйственной продук­ции. Применять их следует на строго научной основе. Как писал классик оте­чественной агрохимии ­ников, избытком химических удобре­ний нельзя восполнить недостаток аг­рономических знаний. Необходимо строго соблюдать дозы, способы, сроки, формы внесения удобрений в зависимо­сти от потребности культуры, содержа­ния питательных элементов в почве, также от планируемой урожайности. Во избежание усиления минерализационных процессов, вызывающих сни­жение содержания гумуса в почве под влиянием минеральных удобрений, це­лесообразно использовать больше орга­нических удобрений. Оптимальное со­отношение органических и минераль­ных удобрений - 4: 1. При внесении минеральных удобрений, особенно фосфорных, необходимо знать их хими­ческий состав (содержание тяжелых ме­таллов фтора, наличие или отсутствие радиоактивных элементов). Для сниже­ния почвенной кислотности, усиливаю­щейся при внесении физиологически кислых удобрений, требуется известко­вание почв. Особую осторожность следует прояв­лять при использовании химических средств защиты растений. Здесь необхо­дима осведомленность обслуживающего персонала об экологической опасности пестицидов, а также строгое соблюде­ние соответствующих технологических регламентов. Должное внимание следует уделять грамотной организации экологически безопасной утилизации отходов живот­новодческих комплексов. Осуществляв­шимся без учета экологических требова­нии перевод животноводства на про­мышленную основу негативно повлиял на окружающую природную среду. В ре­зультате строительства крупных комп­лексов по производству молока и от­корму скота возникла реальная угроза загрязнения экосистем отходами жи­вотноводства и их деградации. И такого рода примерам нет числа. (Например, в Ленинградской области на свинокомп­лексе «Новый свет» с поголовьем 156 тыс. свиней скопилось порядка 15 млн. м3 навозной жижи.) Традиционное использование отхо­дов в виде удобрений не всегда эконо­мически оправдано, если их приходится возить на расстояние более 20км от комплекса. Внесение же навоза только на близлежащие поля приводит к заг­рязнению территории, создавая, в свою очередь, опасность избыточного накоп­ления нежелательных ингредиентов в выращиваемых сельскохозяйственных культурах. Необходимо разбирать «груз» нако­пившихся проблем утилизации отходов. Крупные животноводческие комплексы необходимо обеспечить навозохранили­щами, пунктами по обеззараживанию навозной массы, цехами по приготовле­нию органических удобрений. Следует выдерживать нагрузки поголовья скота на 1 га; объем навозной жижи, вноси­мой на 1 га, не должен превышать 50 м3 в год. Внедрение системы гидросмыва на­воза неизбежно приводит к повышению себестоимости продукции. Сказывают­ся в первую очередь затраты на строи­тельство дорогостоящих прудов-нако­пителей для стоков. (К середине 80-х гг. XX в. обеспеченность такими емкостя­ми в целом по стране составляла менее 20 % потребной.) С точки зрения эколо­гической чистоты продукции более пер­спективным представляется возврат к подстилочному навозу. Определенное значение для выращи­вания экологически безопасной про­дукции имеет использование сточных вод в качестве удобрений и для ороше­ния. Сточные воды содержат много пи­тательных веществ. Вместе с тем в их составе могут находиться различные компоненты, представляющие в ре­зультате аккумуляции в растительных объектах опасность для человека. Перед использованием для орошения стоки должны пройти механическую и биоло­гическую очистку, для того чтобы пре­дупредить загрязнение почвы и сельс­кохозяйственных культур токсичными веществами. Агрохимические и гигие­нические требования предусматривают разбавление сточных вод пресной во­дой, чтобы довести общую минерализа­цию до 1,5...2 г/л, содержание общего азота - до 150...300 мг/л.

Большое влияние на спад в сельском хозяйстве оказала постоянно ухудшающаяся экологическая ситуация в аграрном секторе. Сохраняющиеся тенденции формирования техногенного природного разрушающего типа развития АПК ведут к экологическому кризису в сельском хозяйстве. Внешними проявлениями этого кризиса стали крупномасштабная деградация и потери сельскохозяйственных угодий из-за эрозии, уменьшение содержания в почве гумуса и питательных веществ, засоление, заболачивание, перегрузка тяжелой техникой, падение естественного плодородия, загрязнение водных ресурсов химическими продуктами и отходами животноводства.

Уменьшение естественного плодородия, гумусного горизонта почвы и уменьшения содержания гумуса в почве, является довольно известным процессом. Потери органического вещества восполняются лишь на одну треть.

В отношении сельского хозяйства первая и самая важная функция устойчивого развития - это обеспечение продуктами питания растущего населения. Большая часть экономистов считает, что пищевые запасы могут удовлетворить прогнозируемые потребности растущего населения, но устойчивое развитие требует, чтобы удовлетворение одновременно не разрушало и природную окружающую среду. Органическое земледелие обладает урожайностью на 25% ниже, чем обычное.

Продуктивность современного сельского хозяйства в значительной степени зависит от использования минеральных и органических удобрений. По оценке немецких специалистов, удельный вес минеральных удобрений в системе мер повышения урожаев достигает 50%. Мировое производство туков составляет в наши дни 120 млн. т в год .

Необходимость применения минеральных удобрений одновременно с повышением урожайности вызывает загрязнение почв и поверхностных вод биогенными элементами и балластными веществами.

Прежде всего, устойчивое развитие в области сельского хозяйства связано с главным элементом ресурсного потенциала сельскохозяйственного производства, которым является земля. Несмотря на то, что над проблемами рационального использования и охраны земельных ресурсов работают многие учреждения, проблемам экологического земледелия уделяется еще недостаточно внимания. Но именно это направление становится в современных условиях наиболее важным.

В последнее время потребитель все больше обращает внимание на качество товара, на содержание в продукции вредных для здоровья веществ. Производство продукции, высококачественной с точки зрения физиологии питания, является основной задачей экологического сельского хозяйства. Доля содержания ценных веществ зависит от многих параметров: сортовые особенности, почвы, местоположение, погодные условия, сроки посева, сроки уборки и т.д.

Экологические продукты имеют более низкое содержание нитратов и натрия и более высокое содержание витаминов и полезных для организма элементов. Таким образом, экологическое земледелие не загрязняет воду, почву и воздух, способствуя устойчивому сельскому хозяйству .

Учитывая очевидные преимущества экологического земледелия по сравнению с интегрированным сельским хозяйством, нельзя не отметить причины, которые препятствуют широкому распространению экологического земледелия:

Недостаточная поддержка и признание со стороны государственных организаций (консультационных служб, сельскохозяйственных школ, министерств, вузов);

Отсутствие информации, особенно о таких аспектах, как организация труда, рыночная экономика, экономика и организация производства в экологическом сельском хозяйстве;

Отсутствие возможностей обучения, особенно в профессиональных училищах и техникумах, а также слабое развитие консультационной службы;

Медленное освоение рынка сбыта экологически чистой продукции.

Основополагающими целями экологического сельского хозяйства являются: - производство в достаточных количествах продуктов питания с высокой пищевой ценностью;

Деятельность в гармонии с природной экосистемой, вместо попытки подчинить ее;

Стимулирование и укрепление биологических циклов в системе земледелия, включающей микроорганизмы, почвенную флору и фауну, растения и животных;

Сохранение и стимулирование долговременного почвенного плодородия;

Возможно более широкое применение возобновляемых ресурсов в местных системах земледелия;

Создание замкнутой системы для органической субстанции и питательных веществ;

Предотвращение загрязнения среды в результате сельскохозяйственной деятельности;

Сохранение генетического разнообразия в земледельческой системе и ее окружении, включая охрану окружающей среды обитания диких животных и растений;

Учет многочисленных социальных и экономических аспектов влияния сельского хозяйства .

Возделывание озимой ржи должно быть как экологически целесообразным, так и экологически безопасным.

Способом достижения цели является увеличение разнообразия видов в экосистеме, которая в результате становится более устойчивой.

Это достигается:

Введением более разнообразных севооборотов;

Регулированием сорняков механическими методами;

Целенаправленной закладкой живых изгородей и биотопов;

Рациональным использованием существующих экосистем.

Многие из этих мероприятий отвечают, кроме того, целям защиты природы. Основной причиной загрязнения биосферы являются грубые нарушения научно обоснованной технологии применения удобрений транспортировки, хранения и внесения в почву.

Чаще всего биогенные элементы, содержащиеся в удобрениях, поступают в окружающую среду:

При транспортировке от завода до поля;

За счет смыва удобрений с поверхности полей в реки, озера, моря и вымывания по профилю почвы до грунтовых вод;

В процессе водной и ветровой эрозии почвы;

За счет аккумуляции избыточного количества удобрений в почвенном профиле при передозировке или неравномерном внесении и бесконтрольном использовании в качестве минеральных удобрений отходов различных отраслей промышленности.

Благодаря высокому содержанию сравнительно легкоразлагаемого органического вещества, сбалансированному содержанию важнейших биогенных элементов (NPK) и необходимых растениям микроэлементов навоз и птичий помет издавна считаются ценными удобрениями.

Однако при неграмотном использовании в качестве удобрений отходов животноводства и птицеводства происходит загрязнение почвы и сельскохозяйственных растений патогенными микроорганизмами и семенами сорных трав, перенасыщение питательными веществами пахотного слоя удобряемых угодий. С поверхностными стоками биогенные элементы и патогены поступают в водоемы, стимулируя развитие сине-зеленых водорослей, снижая содержание кислорода в воде, вызывая гибель рыбы.

Для предотвращения избыточного накопления нитратов в природной среде в республике разработаны регламенты, ограничивающие дозы внесения азотных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур, гарантирующие получение качественной продукции и снижающие возможность загрязнения почв. Источником загрязнения почв в зонах крупных животноводческих комплексов может быть использование жидкого навоза. Поэтому его применение под сельскохозяйственные культуры на минеральных почвах ограничено по азоту в дозах 200-250 кг/га д.в., а на торфяно-болотных - 150 кг/га д.в. .

Избыточное внесение экскрементов животных в почву ведет к увеличению содержания в ней подвижного цинка и железа, иногда меди и магния, к повышению содержания нитратов.

По результатам статистическим исследованиям было выяснено, что экологическое земледелие, как правило, влечет за собой урожайность ниже, нежели обычное сельское хозяйство. Заметно это, в первую очередь, на урожайности зерновых культур, которые в продуктах человеческого рациона являются главными составляющими. Как гласят исследования, промежутки между урожаями некоторых из зерновых культур при определенных условиях выращивания являются менее значимыми.

Экологическое земледелие может вестись только на высокоокультуренных почвах. Если не соблюдать это условие и использовать более бедную почву, урожай будет слишком низок, а доход слишком мал .

Поля с экологически чистой озимой рожью должны быть максимально удалены от возможных источников загрязнения. К ним относятся не только промышленные предприятия, но и обыкновенные автомобильные дороги. Если даже речь идет не о крупной магистрали, а о дороге с интенсивностью движения около 300 машин в сутки, чистой продукцию, выращенную вблизи от нее, назвать будет нельзя. Поле должно быть удалено от любой проходящей неподалеку дороги минимум на 300 метров. Нужно отметить, что это расстояние, называемое защитным барьером, для полей, где применяется обычное земледелие, составляет всего 25 метров.Важным требованием органического земледелия является строгое соблюдение севооборота. Озимая рожь, выращенная на таком поле, должна быть максимально разнообразной. Если при обычном земледелии принято ограничиваться пятью-шестью, а то и двумя-тремя культурами, то здесь действует принцип «чем больше, тем лучше». Наиболее высокой при этом должна быть доля бобовых культур, которые являются синтезаторами азота из воздуха, чем вносят вклад в предотвращение эрозии почв, таким образом, заменяют искусственное внесение минерального или органического азота. Сторонники такого земледелия придерживаются концепции минимальной обработки почв, отказываясь от глубокой вспашки. Это соответствует их главной идее об экономном использовании сырья и энергии. Самые жесткие требования предъявляются к применению удобрений и средств защиты растений. Исключаются все виды минеральных удобрений, в том числе и синтетические.