Проблемы экологизации сельского хозяйства

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Экология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Введение

Современное сельское хозяйство является высокоразвитой отраслью деятельности человека, которая оказывает огромное воздействие на окружающую среду. Сельское хозяйство нашей страны имеет высокоразвитое животноводство. Крупные животноводческие комплексы (особенно свиноводческие) чрезвычайно сильно загрязняют атмосферный воздух, почву и воду. Интенсивное растениеводство, которое характеризуется широкомасштабным использованием минеральных удобрений и пестицидов, массовой распашкой почвы, также ведет к загрязнению окружающей среды и становится причиной уничтожения диких видов растений, животных и микроорганизмов, которые населяют сельскохозяйственные сообщества либо находятся на рядом расположенных территориях.

К основным экологическим проблемам сельского хозяйства, которые связаны с его деятельностью либо оказывают на него влияние, относятся:

радиационное загрязнение территории;

загрязнение нитратами подземных вод;

загрязнение водоемов;

засоление земель;

эрозия почв;

разрушение торфяников;

снижение разнообразия видов растений и животных на сельскохозяйственных территориях.

Все это показывает, что изучение закономерностей возникновения экологических проблем и путей их решения, а также экологических закономерностей взаимодействия человека, других живых организмов и среды их обитания является одной из наиболее важных задач современного мира.

1. Сельское хозяйство как отрасль по производству и использованию природных ресурсов

сельский хозяйство экологический земледелие

Сельское хозяйство является одной из основных отраслей производственной деятельности человека. Основой сельскохозяйственного производства является выращивание растений и сельскохозяйственных животных для получения пищи и многих видов промышленного сырья. Сельское хозяйство -- это основная отрасль по производству пищевой энергии: 88% энергии человечеству дает пашня.

В настоящее время сельское хозяйство потребляет очень большое количество природных ресурсов. Они используются в качестве источников энергии (гидроэнергетика); в качестве продуктов потребления (вода, грибы, рыба); ресурсов генетического фонда (выведение новых пород и сортов); рекреации (места отдыха в природе).

Основным средством производства в сельском хозяйстве являются почвенно-земельные ресурсы. Это ресурсы сельскохозяйственных угодий (пашни, сенокосы, пастбища) или всего почвенного покрова вне зависимости от форм его использования. Из общей площади суши Земли, равной

143 млн. км2, для хозяйственного пользования доступно 134 млн. км2. Распаханность суши достигает 11%, луга и пастбища занимают около 22% распаханных площадей.

В Республике Беларусь общая земельная площадь составляет 20,7 млн. га, из которых сельскохозяйственные угодья занимают 9,1 млн. га, в том числе 5,6 млн. га -- пахотные земли.

Сельское хозяйство для производственных нужд использует значительное количество водных ресурсов. Сельскохозяйственное водоснабжение -- это комплекс технических и организационных мероприятий по обеспечению водой сельских населенных пунктов и объектов сельскохозяйственного производства, в том числе животноводческих комплексов, ферм, водопойных пунктов на пастбищах и полевых станах. Удельное водопотребление сельского населения варьирует от 30 до 250 л/сутки. В целом в сельском хозяйстве Республики Беларусь потребление свежей воды составляет около 380 млн. м3 в год.

Сельское хозяйство является также значительным потребителем невозобновляемых ресурсов, таких, как нефть, газ, соли, руда.

В свою очередь сельское хозяйство -- это отрасль, обеспечивающая воспроизводство подавляющего количества продовольственных ресурсов планеты, т. е. запасов всех пригодных для потребления в пищу продуктов, получаемых за счет промыслов и хозяйств. Основными продуктами питания в мире являются; пшеница (450--500 млн. т); рис (400--420 млн. т); кукуруза (до 450 млн. т); картофель (300 млн. т); мясо (130--140 млн. т). За последние годы продуктивность сельскохозяйственного производства достигла значительных показателей. Рекордные надои молока составляют свыше 22 000 кг/год на одну корову, урожайность картофеля -- свыше 900 ц/га, пшеницы -- 190 ц/га и т. д. Несмотря на это, именно продовольственные ресурсы в первую очередь ограничивают рост населения планеты. Установлено, что при существующих темпах ежегодного прироста населения около 80 млн. человек мировое земледелие должно увеличивать производство на 21--30 млн. т.

В Республике Беларусь для обеспечения собственных внутренних потребностей валовой сбор зерна должен составлять не менее 6--6,5 млн. т.

Необходимость обеспечения постоянного роста продуктивности сельскохозяйственного производства обусловила его интенсификацию. Основными характеристиками интенсификации являются химизация, комплексная механизация, масштабная мелиорация и интенсивное животноводство. Интенсификация, в свою очередь, вызвала резкое усиление воздействия на окружающую среду. Например, объемы внесения минеральных удобрений и пестицидов с 1960 по 1990 г. возросли в 20--25 раз.

В Республике Беларусь выборочный мониторинг по контролю пестицидов, проведенный на 110 полях 29 районов всех областей, показал наличие остаточных количеств в ряде проб. В масштабах республики сельскохозяйственная химизация обусловливает ежегодное внесение сотен тысяч тонн действующего вещества азота, фосфора и калия, десятков тонн других загрязнителей, которые частично поступают в водные объекты.

Одним из факторов активного загрязнения почв является интенсификация животноводства, В Республике Беларусь построено 185 крупных животноводческих комплексов, из них 5 гигантов на 108 тыс. голов свиней. Ежегодный объем навозных стоков составляет около 20 млн. м3. В ряде мест, прилегающих к крупным животноводческим комплексам, и вблизи городов отмечается загрязнение почв тяжелыми металлами. Дополнительным источником тяжелых металлов является их содержание в виде примесей минеральных, органических удобрений, а также в продуктах переработки мусора и сточных водах, используемых для повышения плодородия почв.

Плодородие почв определяется содержанием гумуса. С 1989 г. произошло уменьшение среднего количества вносимых на гектар пашни органических удобрений с 14,5 до 8--9 т, что обусловило нарушение баланса питательных веществ. Этот баланс нельзя компенсировать только за счет внесения минеральных удобрений. Снижение содержания гумуса наблюдается на 20% почв в 29 районах Республики Беларусь.

Одним из последствий комплексной механизации является переуплотнение земель б результате многократных проходов тяжелой сельскохозяйственной техники. Средняя степень переуплотнения имеет место на 30% всех пахотных земель Республики Беларусь, сильная -- на 20%. Ряд экологических проблем связан с проведением мелиорации, прежде всего осушительной.

2. Особенности сельскохозяйственных экосистем и характеристика систем земледелия

Сельскохозяйственными экосистемами, или агроценозами, называют искусственные сообщества, формирующиеся в результате растениеводческой и животноводческой деятельности человека. Это трансформированные экосистемы, которые возникают в результате замены естественных (первичных) биоценозов пашнями, садами, огородами, полевыми лугами, искусственными пастбищами и т. д. Они относятся к числу молодых, находящихся на ранних стадиях развития экосистем.

Агроценозы отличаются от природных биоценозов по ряду признаков, представленных в табл. 1.

Табл. 1. Отличия природных биоценозов от агроценозов

Природные биоценозы

Агроценозы

Естественные, первичные элементы биосферы, сформировавшиеся в процессе эволюции

Сложные системы со значительным количеством видов

Устойчивые системы, динамическое равновесие в которых достигается саморегуляцией

Продуктивность определяется приспособительными способностями организмов

Первичная продукция используется консументами и редуцентами и участвует в круговороте веществ

Вторичные, трансформированные человеком искусственные единицы биосферы

Упрощенные системы с господством одного вида растения

Неустойчивые, характеризующиеся непостоянством структуры и биомассы

Продуктивность зависит от экономических и технических возможностей

Продукция используется для удовлетворения потребностей человека и на корм сельскохозяйственных животных. Наиболее высокая продуктивность достигается на короткий промежуток времени

Основой агроценоза служит культурный фитоценоз -- сообщество однолетних или многолетних трав, зерновые, пропашные или другие культуры, которые пополняются сообществами насекомых, птиц и животных.

Агроценозы характеризуются однообразностью и видовой бедностью. Поэтому они крайне неустойчивы, неспособны к самовосстановлению и саморегулированию. Агроценозы постоянно находятся под угрозой гибели от массовой вспышки вредителей, сорняков, засухи, переувлажнения и т. д. и не могут существовать без специальной системы агротехнических мероприятий, которые направляются человеком. Подобные катастрофы неоднократно имели место в истории человечества. Например, появление фитофтороза картофеля в Ирландии в XVIII в. обусловило массовую гибель посадок клубнеплодов, которые составляли основной источник питания для местного населения. В результате десятки тысяч людей погибли от голода и сотни тысяч мигрировали на Американский континент. Подобные катастрофы не только наносят экономический ущерб, но и негативно влияют на биологический круговорот биосферы.

Агроценозы постоянно получают дополнительную энергию за счет работы машин, использования удобрений, применения орошения и т. д. Поэтому их биологическая продуктивность значительно выше естественных экосистем. Вместе с тем дополнительные затраты обусловливают и более высокую цену единицы продукции.

Современные агроценозы различаются по четырем системам земледелия, которые обеспечивают их существование: экстенсивной, интенсивной, интегрированной (адаптивной) и экологической.

Для экстенсивной системы земледелия характерны:

максимальный уровень распаханности земель;

низкий уровень агротехники;

использование традиционных местных сортов с низкой продуктивностью, но устойчивых к неблагоприятным факторам;

неравномерное внесение органических и минеральных удобрений (связанное с их наличием);

высокий уровень развития болезней и вредителей и активное использование химических средств защиты растений;

невысокие урожайность и качество продукции.

Экологическое воздействие включает:

нарушение экологического равновесия за счет максимальной распашки земель и уничтожения биологического разнообразия;

загрязнение окружающей среды из-за нерационального использования минеральных удобрений и средств защиты растений;

максимальную эксплуатацию природных ресурсов.

Характерные особенности интенсивной системы земледелия:

использование высокопродуктивных сортов, отзывчивых к удобрениям, но малоустойчивых к болезням и вредителям;

применение высоких доз минеральных удобрений (особенно азотных) для повышения урожайности;

высокий уровень агротехники с использованием комплексной механизации;

интенсивное использование химических средств защиты растений для получения продукции;

проведение увлажнительных и осушительных мелиорации;

получение очень высоких урожаев высокого товарного качества.

Экологическое воздействие имеет следующие особенности:

продукция не является экологически чистой, для хранения требует специальных условий либо переработки на полуфабрикаты;

высокий уровень негативного воздействия на окружающую среду: сокращение биологического разнообразия, повышение содержания нитратов в грунтовых водах, попадание остатков пестицидов в почву и продукцию;

максимальная эксплуатация природных ресурсов.

Для интегрированной (адаптивной) системы земледелия характерны:

* возделывание сортов, одновременно сочетающих высокую продуктивность с устойчивостью к болезням и вредителям;

широкое использование органических удобрений (навоз, растительные остатки, компост и т. д.);

внесение минеральных удобрений в соответствии с результатами почвенной диагностики и потребностей растений;

высокий уровень агротехники с использованием энергосберегающей минимальной обработки земли;

применение средств защиты растений в соответствии с прогнозом развития и экономическим порогом вредоносности возбудителей болезней, вредителей и сорняков;

учет и использование естественных способов регуляции вредных организмов;

высокая урожайность и рентабельность, незначительно уступающая интенсивным системам земледелия.

Особенности экологического воздействия:

продукция экологически более чистая.

нагрузка на окружающую среду позволяет сохранять и поддерживать естественное плодородие почв и биологическое разнообразие.

Экологически чистое биологическое земледелие в настоящее время успешно внедряется в сельскохозяйственное производство западноевропейских стран. Практика показывает, что эффективность такой системы незначительно уступает, а рентабельность вследствие более высоких цен реализации экологически чистой продукции может превосходить традиционные системы земледелия.

Одной из ключевых задач экологического земледелия является рациональная система организации агроценозов. Для создания высокопродуктивной и устойчивой экосистемы необходимо поддерживать максимально возможное многообразие биогеоценозов за счет оптимального ландшафта, т. е. природно-территориального комплекса с преобладанием одного типа биогеоценоза на значительной территории (не менее нескольких квадратных километров). Агроландшафты должны включать в качестве элементов лесные полосы, перелески, живые изгороди и т. д. Агроэкосистемы чисто земледельческие или чисто пастбищные встречаются относительно редко.

Среди высокопродуктивных агроценозов следует сохранить как можно больше участков с естественными биогеоценозами, характеризующимися богатым видовым многообразием, где с локальной полнотой осуществляется биологический круговорот, охраняется генофонд. Устойчивость таких агроландшафтов значительно возрастает.

К основным идеям, определяющим экологическое землепользование в широком смысле, можно отнести следующие:

ведение сельскохозяйственного производства в соответствии с законами природы;

достижение максимально закрытого круговорота питательных веществ в хозяйстве;

сохранение и повышение плодородия почв;

содержание животных в соответствии с их видовыми особенностями и потребностями;

охрана поверхностных и подземных вод;

3. Проблемы охраны окружающей среды в процессе сельскохозяйственного производства

Современное сельскохозяйственное производство, основанное на интенсивной системе земледелия, позволяет обеспечить высокий уровень продуктивности.

Интенсификация, начало которой было положено в 50-е гг. прошлого века, включала такие направления, как:

широкомасштабная химизация сельскохозяйственного производства,

комплексная механизация,

интенсивная мелиорация сельскохозяйственных угодий,

интенсификация животноводства.

Каждое из этих направлений в свою очередь обусловило ряд серьезных экологических проблем, связанных с активным воздействием на окружающую среду.

Химизация является одним из основных факторов роста продуктивности сельскохозяйственного производства. Ежегодно в мире для повышения плодородия почвы в составе минеральных удобрений вносится около 60 млн. т азота, фосфора и калия. В Республике Беларусь на 1 га пашни за последние годы в среднем вносится около 160--170 кг действующего вещества азота, фосфора и калия. Активное применение минеральных удобрений может приводить к значительному загрязнению окружающей среды, основными причинами которого являются:

1. Несовершенство технологии добычи, транспортировки, хранения и внесения удобрений. Так, загрязнение атмосферы возможно при производстве минеральных удобрений. Например, отходы калийного производства содержат хлористый водород, пары аминов, дымовые газы и т. д. Фактические потери минеральных удобрений в Республике Беларусь в цепи от завода до поля составляют около 15%.

Нарушение агрохимической технологии применения удобрений в севообороте и под отдельные культуры. Особенно это характерно для азотных удобрений, потери которых происходят в результате процессов улетучивания газообразных соединений, денитрификации, вымывания нитратов из пахотного горизонта. Частично могут вымываться также фосфор и калий.

Водная и ветровая эрозия почв.

Несовершенство качества удобрений. Существенным недостатком минеральных удобрений являются их физиологическая кислотность, а также наличие ряда сопутствующих элементов (фтора, хлора, тяжелых металлов, органических соединений, радиоактивных веществ).

Использование в качестве удобрений промышленных, городских и бытовых отходов без надлежащего контроля их качества. Компосты из твердых бытовых отходов, получаемые на мусороперерабатывающих заводах, содержат тяжелые металлы, механические примеси (стекло, пластмассы). Источником тяжелых металлов могут быть сапропели, фосфогипс, цементная пыль и т. д.

Загрязнение природной среды минеральными удобрениями оказывает негативное влияние практически на все звенья биосферы, отрицательно сказывается на здоровье животных и человека. Процессы аммонификации, нитрификации приводят к попаданию соединений азота (аммиака, оксидов, двуокиси азота) в атмосферу. Это является одной из причин разрушения озонового экрана, выпадения кислотных дождей и т. д.

Нитраты в результате вымывания из пахотного горизонта накапливаются в подземных водах, что значительно снижает их пригодность для питья. Тяжелые металлы, присутствующие в минеральных удобрениях, попадая через растениеводческую продукцию в организм животных и человека, вызывают различные заболевания. Избыток хлора и фтора нарушает окислительно-восстановительные процессы, приводит к флюорозам и др.

Неправильное применение удобрений ухудшает агрохимические свойства, плодородие и экологическое состояние почвы. Минеральные удобрения (особенно азотные) влияют на кислотность почвенного раствора. Подкисление почв в свою очередь приводит к снижению количества доступных элементов питания, увеличению концентрации аммония в почве, к потерям гумуса.

Интенсивное внесение удобрений нарушает баланс почвенных экосистем, оказывая отрицательное влияние на структуру ее микробного сообщества, биологическую активность и биологические процессы. Загрязнение тяжелыми металлами снижает жизнеспособность полезных организмов, приводит к падению численности в почве насекомых (жужелиц) и дождевых червей, в то же время количество грибов, подавляющих активность почвенных ферментов, возрастает.

Изменение биологического режима -- главная причина снижения содержания гумуса, после разложения которого большая часть азота вымывается и становится источником загрязнения вод нитратами.

Нарушение технологии применения удобрений приводит к снижению качества сельскохозяйственной продукции. Снижаются хлебопекарные качества пшеницы, пригодность картофеля к промышленной переработке, содержание в нем крахмала и т. д.

Превышение предельно допустимых концентраций тяжелых металлов, нитратов и других загрязнителей в продуктах питания негативно сказывается на здоровье людей и животных.

Попадание биогенных элементов, в первую очередь фосфора и азота, в окружающую среду приводит к эвтрофикации поверхностных водоемов и загрязнению подземных водных источников: в воде появляются опасные возбудители болезней, быстро заболачиваются водоемы.

Наряду с косвенным воздействием минеральные удобрения могут быть причиной прямого отравления и гибели водных организмов, в частности нарушения процессов жизнедеятельности амфибий, головастиков, рыб и т. д.

Нарушение оптимального баланса питания при непропорциональном внесении отдельных видов удобрений, например азота, вызывает снижение сопротивляемости растений к болезням, что негативно сказывается на фитосанитарном состоянии посевов.

Использование химической защиты растений является одной из главных проблем загрязнения окружающей среды. В условиях интенсификации сельскохозяйственного производства не представляется возможным полностью отказаться от применения пестицидов. По оценкам экспертов ФАО, в этом случае урожайность сельскохозяйственных культур в среднем сократится на 25--30%. В среднем на земном шаре плотность применения пестицидов составляет около 5--6 кг/га пашни. Активнее всего они используются в Голландии и Италии. В Республике Беларусь в 1990 г. вносилось около 3,5 кг/га, к 2005 г. объем внесения пестицидов сократился до 1 кг/га. Масштабное использование пестицидов, обеспечивая получение более высоких урожаев, приводит к загрязнению окружающей среды. Пестициды обладают токсическими свойствами, поэтому исключительно важно изучить пути их миграции, особенности накопления, скорости и условий разложения, влияние на компоненты биоценозов и здоровье человека. Наибольшую опасность для живых организмов представляют инсектициды, или химические средства борьбы с вредными насекомыми. Они могут мигрировать по трофическим цепям и в результате разнообразных превращений образовывать вещества более токсичные, чем исходные. Например, ДДТ мигрирует в цепи почва -- поверхностный сток -- вода водоемов -- водные фитоценозы -- рыбы. При этом их содержание в последнем звене цепочки может быть в десятки раз выше, чем в начальном. Являясь исключительно стойкими к разложению, они длительное время сохраняются и накапливаются в природной среде, тканях растений и животных: С применением пестицидов связано сокращение популяций ряда видов хищных птиц, тюленей Балтийского моря, рыб и т. д. Попадая в организм человека, инсектициды приводят к негативным токсическим последствиям.

В составе пестицидов велик удельный вес гербицидов, т. е. препаратов, используемых для борьбы с сорными растениями. Отрицательное влияние гербицидов чаще всего сказывается на жизнедеятельности микрофлоры в первое время после внесения. В дальнейшем состав и деятельность микрофлоры нормализуются. Прежде всего, это связано с поступлением значительного количества свежего органического вещества в почву при отмирании корней сорных растений, погибших от воздействия гербицидов.

Если дозы препаратов превосходят допустимые нормы, то это вызывает значительное нарушение почвенных экосистем, стерилизацию почвы (уничтожение бактериальной и грибной флоры) и накопление нежелательных организмов. При этом повышается интенсивность окислительно-восстановительных процессов, что может привести к снижению почвенного плодородия. Наблюдается избирательное действие гербицидов на отдельные группы почвенной микрофлоры.

В целом при систематическом внесении гербицидов часто снижается численность аммонифицирующих и нитрифицирующих бактерий, изменяется структура микробных сообществ почвы.

Фунгициды, или препараты, используемые для борьбы с болезнями растений, также оказывают существенное негативное влияние на численность и активность почвенной микрофлоры и количество грибов. Весьма чувствительны к ним аммонифицирующие, нитрифицирующие бактерии, актиномицеты.

Химические средства активно применяются и в животноводстве. Для сохранения и повышения качества кормов используются различные консерванты, небелковые азотсодержащие добавки, витамины, антиоксиданты, а также биологически активные вещества. Среди них имеются гормонально-активные препараты, способные внести значительные изменения в биологические процессы у животных. Кормовые добавки имеют большое значение для продуктивности животных, однако слишком высокая концентрация их при передаче по трофическим путям может оказывать отрицательное воздействие на организм человека.

Мероприятия по снижению негативного влияния химикатов на окружающую среду представляют собой целый комплекс (рис. 1)

Рис. 1

Согласно положению о водоохранных полосах (зонах), в пределах прибрежной полосы запрещаются применение высокотоксичных ядохимикатов и минеральных удобрений, применение авиационного способа их внесения, расположение складов пестицидов, бензоколонок и т. п.

Проведение противоэрозионных мероприятий позволяет сократить потери почвы и элементов питания с полей в 5--10 раз, тем самым резко уменьшить загрязнение окружающей среды. Особо опасные и стойкие пестициды, такие, как ДДТ, ТХЦГ, ртутьсодержащие (гранозан и т. д.), фосфорорганические (карбофос), запрещены к использованию на территории Республики Беларусь.

Избыточное количество инсектицидов, накапливаясь в окружающей среде, вызывает снижение численности полезных насекомых, а часто и птиц, которые ими питаются. Накопление фунгицидов приводит к стерилизации почвы (уничтожение бактериальной и грибной флоры) и увеличению количества нежелательных организмов. Многие гербициды загрязняют воду. Активное и неправильное использование пестицидов способствует накоплению устойчивых возбудителей болезней растений и грибов. Мероприятия по снижению поступления химикатов в окружающую среду подразделяются на профилактические и специальные. Профилактические -- это соблюдение техники безопасности и технологий использования химикатов, предотвращение попадания их в окружающую среду; специальные -- комплекс особых мер, направленных на организацию ведения безопасного сельского хозяйства.

3.1 Экологические проблемы осушительных и оросительных мероприятий

Мелиорация в переводе с латинского языка означает улучшение. Сельскохозяйственная мелиорация -- это коренное улучшение природных условий сельскохозяйственных угодий.

В зависимости от характера проведения мелиоративных мероприятий мелиорация земель подразделяется на следующие типы:

1) гидротехническая мелиорация;

2) агролесомелиорация;

3) культуртехническая мелиорация;

4) химическая мелиорация.

К гидротехнической мелиорации относятся следующие виды мелиорации земель: осушение, орошение, двустороннее регулирование водного режима почв.

Экологические проблемы, связанные с мелиорацией земель, можно классифицировать по трем направлениям:

1) проблемы осушительных мелиорации;

2) проблемы оросительных мелиорации;

3) проблемы рационального использования и сохранения торфяно-болотных почв, преобладающих на осушаемых территориях.

Осушительная мелиорация -- это комплекс мероприятий, направленный на преобразование переувлажненных земель в плодородные, на которых можно получать высокие устойчивые урожаи сельскохозяйственных культур.

Переувлажненные земли делятся на три типа:

болота (если мощность торфа свыше 30 см);

заболоченные (менее 30 см);

минеральные (при отсутствии торфяного покрова).

Площадь заболоченных и переувлажненных земель сельскохозяйственного использования в Республике Беларусь составляет около 5 млн. га, из них около 2 млн. га приходятся на торфяно-болотные почвы.

Осушительная мелиорация способствует улучшению почвообразовательного и микробиологического процессов в почве, регулирует водный, воздушный, тепловой и питательный режимы, что создает благоприятные условия для развития растений.

Вместе с тем нельзя допускать чрезмерного осушения земель. Экологически необоснованные и широкомасштабные мелиорации могут вызывать негативные изменения в окружающей среде, отрицательно влияющие на флору и фауну.

В Республике Беларусь с середины прошлого века было осушено около 3 млн. га земель. Такие масштабы не могли не оказать определенного негативного воздействия на состояние природных комплексов.

В районах Полесья наряду с ростом урожайности сельскохозяйственных культур в ряде мест наблюдаются значительное снижение уровня грунтовых вод на прилегающих территориях, обмеление рек и озер, обеднение пахотных торфянистых слоев. Дальнейшее снижение грунтовых вод приведет к падению продуктивности деградированных сельскохозяйственных земель, нанесению урона лесным экосистемам.

Масштабные осушительные мелиорации способствовали изменению микроклимата Полесского региона. Наблюдаются рост зимних температур, увеличение интенсивности ранневесенних и поздневесенних заморозков, изменение количества осадков, что значительно снижает эффективность сельскохозяйственного производства в регионе.

Осушительные мелиорации крайне отрицательно сказываются на разнообразии видов растений и особенно животных, приспособившихся к существованию в болотных и околоболотных экосистемах. В Красную книгу попали такие виды, как болотная черепаха, большая и малая выпи, серая цапля, вертлявая камышовка и т. д.

В настоящее время нельзя провести масштабное обратное заболачивание территорий, хотя отдельные мероприятия в данном направлении проводятся: мелиоративные объекты проектируются, строятся и эксплуатируются с учетом баланса подземных вод, изменения микроклимата, состояния флоры и фауны.

Необходимо поддерживать рациональную эксплуатацию уже существующих мелиоративных систем. При строительстве новых мелиоративных систем следует отдавать приоритет созданию осушительно-увлажнительных систем, позволяющих регулировать уровень грунтовых вод в зависимости от требований.

Оросительная мелиорация (орошение) -- это искусственное увлажнение почвы для повышения ее плодородия. Однако при чрезмерном орошении может наблюдаться повышение уровня грунтовых вод, что может привести к заболачиванию, уменьшению количества гумуса, ухудшению водно-физических свойств почвы, ее уплотнению.

Поэтому необходимо тщательно соблюдать нормы полива в зависимости от влажности почвы, использовать капельное и малообъемное орошение.

Закон Республики «О мелиорации земель» был принят в 2008 году. Он определяет правовые основы мелиорации земель и направлен на обеспечение создания и поддержания оптимальных для сельскохозяйственных растений, лесов и иных насаждений водного, воздушного, теплового, питательного режимов почв и эффективное использование мелиоративных систем и отдельно расположенных гидротехнических сооружения.

Проблемы рационального использования торфяных ресурсов. В первые годы освоения и использования слаборазложившихся торфяно-болотных почв необходимо создавать условия для усиления процессов в гумификации и минерализации органического вещества, так как эти почвы отличаются низкоэффективным плодородием. Оно может быть улучшено только посредством активизации почвообразовательного процесса, что неизбежно связано с разрушением органического вещества, которое вызывает уменьшение его запасов и образование относительного избытка минерального азота.

Минерализация органического вещества торфа -- закономерный процесс биосферы, круговорота в ней веществ и энергии, который можно затормозить, но нельзя остановить. Срок жизни средних по мощности торфяно-болотных почв в Республике Беларусь составляет от 50 до 300 лет. Таким образом, торф -- это исчерпаемый и не возобновляемый человеком природный ресурс.

Интенсивность минерализации торфяно-болотной почвы обусловлена рядом экологических факторов. Главными из них являются климатические условия, водно-воздушный режим и характер сельскохозяйственного использования.

В засушливых условиях разложение органического вещества протекает значительно медленнее. На территории Республики Беларусь сочетание влажного климата и благоприятных температурных условий способствует интенсификации процессов минерализации. В научной литературе утвердился термин «сработка» торфа, отражающий величину среднего ежегодного уменьшения торфяной залежи за счет физического уплотнения и разрушения органического под действием физических, химических и биохимических факторов. Главная проблема рационального использования торфяников -- это регулирование интенсивности их «сработки» в целях максимального продления сроков эксплуатации для выращивания сельскохозяйственных культур. «Сработка» торфа в Республике Беларусь составляет от 1 до 12 см в год, в среднем 2--3 см. Поэтому основная задача использования торфяно-болотных почв сводится к максимальному получению растениеводческой продукции при минимальном количестве минерализуемого торфа за счет поиска эффективных путей сдерживания процессов минерализации.

Мероприятия по охране торфяно-болотных почв. Одним из основных факторов, действующих на скорость минерализации органического вещества торфа, является степень осушения. Повышение или снижение степени увлажненности торфа влечет за собой изменение концентрации кислорода, что в свою очередь сказывается на активности почвенных микроорганизмов.

Глубокое осушение залежи, улучшая аэрацию, способствует усилению микробиологических процессов и быстрейшему разложению торфа. И наоборот, при высоких уровнях стояния грунтовых вод процесс минерализации замедляется. Особо важную роль уровень грунтовых вод имеет на глубоких торфяниках. Поэтому важно поддерживать на мелиоративных объектах водный режим, предусмотренный проектом.

В результате осушения нарушается и изменяется исторически сложившаяся экосистема торфяно-болотных почв. Происходит' естественный процесс замещения влаголюбивых сообществ (осока, тростник, хвощ) менее требовательными к воде, но и малопродуктивными травостоями. Поэтому основным условием является создание новых высокопродуктивных, искусственных агрофитоценозов, обеспечивающих наряду с получением максимальной продукции регулирование процессов минерализации органического вещества, охрану торфяно-болотных почв и условия для формирования на месте торфяников новых плодородных почв.

Многолетние исследования показали, что процесс минерализации торфа идет значительно медленнее под культурой многолетних трав. Их корневая система охватывает весь слой почвы, препятствует его распылению, дернина замедляет газообмен между почвой и прилегающим воздухом, а также снижает температуру почвы, уменьшая активность микроорганизмов.

Под многолетними травами также снижаются потери азота и риск проявления ветровой эрозии. Экспериментально установлено, что возможно создание длительной (до 20 лет) культуры многолетних трав без перезалужения, при этом их средняя урожайность не снижается.

При использовании торфяно-болотных почв в системе севооборотов многолетние травы также должны занимать ведущее место. Следует учитывать, что при этом важно поддерживать оптимальные условия водно-воздушного и пищевого режимов, так как сильное снижение уровня грунтовых вод приводит к выпадению травостоев.

Наиболее интенсивное разложение торфов отличается на почвах, не занятых растительным покровом. Поэтому при использовании торфяно-болотных почв в севооборотах необходимо сокращать «простои» почв, возделывать культуры и сорта с продолжительным вегетационном периодом, включать в севооборот промежуточные культуры.

Темпы минерализации органического вещества торфяно-болотных почв можно регулировать изменением интенсивности механических обработок, заменяя вспашку периодическими поверхностными обработками почвы с применением гербицида. Применение системы, сочетающей приемы механической и глубокой обработки, позволяет на 20--30% сокращать расход органического вещества. Одним из приемов, снижающих интенсивность микробиологических процессов, является применение тяжелых болотных катков, что уплотняет почву и препятствует свободному доступу кислорода.

Физическая консервация торфяников осуществляется методом глубокой (до 1,6 м) вспашки специальными плугами. После этого почвенный профиль ниже пахотного слоя представляет собой чередование пластов торфа и песка, поставленных под углом 45°.

Песчаные слои обеспечивают хороший дренаж, а торфяные аккумулируют и сохраняют влагу. При этом торфяная залежь лишена контактов с атмосферой, защищена от эрозии и пожаров. Механически обрабатывается только верхний, искусственно созданный минеральный слой глубиной 20--22 см. Такая почва по своим водно-физическим свойствам близка к супесчаной.

К числу факторов, способствующих снижению темпов минерализации органического вещества почвы, относят использование специальных химических препаратов -- ингибиторов нитрификации.

С целью иммобилизации подвижных форм азота для предупреждения его непроизводительных потерь рекомендуется обогащать почву свежеубранной соломой или специально вносить ее в измельченном виде.

Одним из источников органического вещества может быть также измельченная фрезерными машинами при освоении закустаренных торфяников древесная масса.

Стабилизации органического вещества способствует известкование торфяно-болотных почв. При этом образуются нерастворимые в воде гуматы кальция, способные закрепляться в почвенном слое.

Положительное влияние на устойчивость торфяников оказывает внесение небольших добавок глинистых материалов.

Важнейшими элементами системы почвозащитных мероприятий является противоэрозионная организация территории, включающая введение почвозащитных севооборотов, агротехнические и лесомелиоративные мероприятия.

Сельскохозяйственная мелиорация, способствуя улучшению земель, вызывает ряд отрицательных последствий для окружающей среды. Масштабные осушительные мелиорации, проведенные в Республике Беларусь, обусловили изменение микроклимата Полесского региона, вызвали снижение уровня грунтовых вод, уменьшение видового разнообразия растений и животных. Ряд экологических проблем связан также и с оросительными мелиорациями, которые в нашей стране применяются не так широко. Особую тревогу вызывает разрушение торфяно-болотных почв, которые преобладают на осушаемых территориях. Такие почвы являются исчерпаемым и невозобновляемым ресурсом страны. Поэтому для их рациональной эксплуатации и снижения скорости разрушения следует использовать специальную программу мероприятий.

Заключение

Рассматривая экологизацию сельского хозяйства можно разделить сельскохозяйственную экосистему на составляющие и рассмотреть их в отдельности.

Замена отвальной вспашки плугом безотвальным рыхлением почвы. Для этого используют специальные орудия -- рыхлители (дисковые бороны, плоскорезы, щелеватели и др.). Безотвальная обработка может быть мелкой (5--10 см) и глубокой. Иногда посев проводят в жнивье без обработки (этот прием называют нулевой обработкой почвы). Применение органо-минеральных удобрений минеральные удобрения вносятся невысокими дозами одновременно с органическими удобрениями (в первую очередь -- с навозом), этого не происходит. Гумус не разрушается, а питательные вещества удобрений поступают в почвенный раствор и повышают урожай.

Сухое земледелие. Чтобы уменьшить площади орошаемых земель, выращивают засухоустойчивые культуры, которые могут обходиться без полива. На орошаемых землях выращивают только требовательные к влаге овощи. Орошение на одном участке проводят не более 2--3 лет, после чего почве дают отдых и выращивают культуры без полива.

Использование легкой сельскохозяйственной техники. Использование легких колесных тракторов. Часто для их прохода создают специальную колею: при уходе за посевом (подкормка, культивация и т. д.) трактор проходит по собственному следу. Для уменьшения числа проходов совмещают разные агрегаты -- одновременно проводят рыхление почвы, посев и внесение удобрений.

Загрязнение воды стоками. Чтобы не загрязнять водоемы стоками животноводческих ферм, строят хранилища с бетонными стенами; фермы, расположенные рядом с реками и ручьями, перемещают, чтобы снизить вероятность попадания загрязняющих веществ в воду.

Загрязнение почвы тяжелыми металлами. Для предотвращения этого загрязнения необходимо тщательно очищать удобрения на предприятиях, где их производят, и постоянно контролировать содержание тяжелых металлов в партиях удобрений и в почвах.

Литература

Черников, В.А. Агроэкология/Р.М. Алексахин Р. М., А. В. Голубев. Минск, 2000.

Новиков, Ю. В. Охрана окружающей среды: учеб. пособие /Ю.В. Новиков. Минск, 1987.

Одум, Ю. Экология. Т. 1−2 /Ю. Одум. Минск, 1986

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой