Загрязнение почв в процессе их сельскохозяйственного использования
Загрязнение почв — это внесение в почвенный покров новых, нехарактерных для него веществ или существенное превышение концентраций веществ, встречающихся в почве. При сельскохозяйственном использовании происходит загрязнение почв минеральными и органическими удобрениями, пестицидами, патогенными микроорганизмами и т.п.
Внесение в почву минеральных удобрений является важным средством управления почвенным плодородием и увеличения продуктивности земледелия. Однако их длительное применение высокими дозами оказывает негативное воздействие на почву.
По некоторым прогнозам в начале XXI века в странах с интенсивным земледелием азотные удобрения будут применять дозой 300 кг/га. Между тем уже сейчас констатируется проникновение нитратов, нитритов, аммония в подземные воды на десятки метров водоносных горизонтов, отмечается повышение их содержания в речных и озерных водах. Потери азотных удобрений путем вымывания могут достигать 15—20% от внесенного количества.
Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота N02, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.
Длительное применение высоких доз азотных и калийных удобрений активизирует токсинообразующие микроорганизмы, что приводит к микробному токсикозу почв. Избыток нитритов и нитратов ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывая у человека и животных острые расстройства пищеварения и накопление в организме канцерогенных соединений.
Соединения фосфора менее подвижны, чем азотные, но и они интенсивно поступают в поверхностные и грунтовые воды, в реки и моря. Избыточные дозы фосфорных удобрений, эрозионный смыв почвы, стоки в районах интенсивного животноводства — все эти источники дают 60—70% фосфора, поступающего в воды.
Применение в сельском хозяйстве калийных удобрений, особенно хлорида калия КС1, приводит к накоплению в почве хлорид-ионов СГ, токсичных для большинства растений.
Избыточно вносимые минеральные удобрения с поверхностным и подземным стоком поступают в реки и озера и вызывают их эвтрофикацию («цветение»), резко ухудшая свойства воды.
Все элементы питания растений (NPK) содержатся и в стоках животноводческих комплексов и сточных водах населенных пунктов, которые часто используются для полива на так называемых земледельческих полях орошения (ЗПО). Здесь очистка сточных вод сочетается с удобрением полей и способствует повышению их плодородия.
Однако со сточными водами в почву попадают яйца и личинки гельминтов, канцерогенные, мутагенные и токсические вещества и болезнетворные бактерии. Поэтому перед использованием фекальных стоков на ЗПО их следует подвергать специальной обработке для обеззараживания. Тем не менее, ЗПО рекомендуется использовать под зерновые и кормовые культуры и не выращивать на них те культуры, которые идут в пищу человека без предварительной обработки, например, овощи.
Одним из наиболее опасных загрязнителей биосферы являются пестициды — химические средства защиты растений и животных от различных вредителей и болезней. В зависимости от цели использования их подразделяют на следующие группы:
Гербициды — для борьбы с сорными растениями;
Альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности;
Арборициды — для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;
Фунгициды — для борьбы с грибковыми болезнями растений;
Бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями;
Инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
Акарициды — для борьбы с клещами;
Зооциды — для борьбы с грызунами;
Лимациды — для борьбы с моллюсками;
Нематоциды — для борьбы с круглыми червями;
Афициды — для борьбы с тлями.
Разновидностью пестицидов являются дефолианты, служащие для удаления листьев растений, десиканты, вызывающие иссушение растений, дефлоранты, удаляющие цветы и завязи, ретарданты, регулирующие рост растений, репелленты, отпугивающие насекомых, и некоторые другие.
Самую обширную группу пестицидов как по масштабам практического применения (40—50%), так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды, то есть средства борьбы с сорняками.
По характеру действия гербициды можно подразделить на две подгруппы: сплошные, действующие на все виды растений и использующиеся для уничтожения нежелательной растительности на определенных территориях; избирательные (селективные), опасные для определенных видов растительности и используемые для уничтожения сорняков в агроценозах.
Это деление до некоторой степени условно, так как в зависимости от концентрации препарата и норм расхода одни и те же ядохимикаты могут проявлять себя и как избирательные, и как сплошные гербициды.
Пестициды используют в виде суспензий, эмульсий, порошков и гранул, концентрированных и коллоидных растворов и распыляют с помощью распылителей разного объема и мощности, вплоть до распыления при помощи сельскохозяйственной авиации. Естественно, что с воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в неизмеримо меньших количествах.
Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной — вредной для человека — формы жизни, но и для полезных микроорганизмов, животных, птиц и человека. В идеальном случае пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы разрушиться, образовав безвредные продукты разложения. Однако большинство пестицидов представляют собой устойчивые труднораэла- гающиеся соединения, из которых используется по назначению приблизительно 4—5% внесенного количества. Остальная масса рассеивается в агроэкосистеме, попадая в почвы, растения и другие компоненты окружающей среды, что создает сложные экологические проблемы, особенно при систематической обработке больших площадей.
В зависимости от устойчивости к процессам разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде от 1 до 12 недель), среднестойкие (сохраняются 1—18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются 2 года и более). Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и продукты их превращения (метаболиты), способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов дают метаболиты второго порядка и т.д., роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях непредсказуемы.
Вредное действие пестицидов приводит к уничтожению хозяйственно-нейтральных и даже полезных видов растений и насекомых. Иногда они являются причиной возникновения устойчивых популяций вредителей, от которых трудно избавиться. Так, на смену одним видам вредных организмов приходят другие, которые вырабатывают иммунитет и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей вредителей к пестицидам приходится увеличивать дозы препаратов, а это усиливает опасность загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в результате интоксикации хлорорганическими препаратами сильно сократилась численность птиц, особенно хищных. Инсектициды весьма опасны для плотоядных животных, так как они постепенно концентрируются в живых организмах по мере продвижения к конечным звеньям пищевых цепей. Здесь инсектициды действуют как кумулятивные яды.
Основным приемником и аккумулятором пестицидов является почва. Чем выше доза внесения и устойчивей ядохимикат, тем дольше он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены опасные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращенной год спустя после обработанной ими кукурузы.
Особенно устойчивы ко всем видам разложения хлорорганические инсектициды — гексахлоран, ДЦТ и другие — которые могут сохраняться в почве десятилетиями, накапливаясь при систематическом применении.
Широко используются в современном сельском хозяйстве карбаматные инсектициды. Отличаясь высокой токсичностью для некоторых видов насекомых, эти препараты почти полностью безвредны для теплокровных позвоночных и человека.
Современное сельское хозяйство трудно представить себе без пестицидов. Их применение резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, в 2—3 раза сокращает затраты на производство сельхозпродукции. Масштабы применения пестици дов неуклонно растут, их годовое производство в мире превысило 2 млн. т, а ассортимент насчитывает более 100 тыс. наименований. Но параллельно с этим растет и их побочное негативное действие на животный мир, почву, водоемы, культурные и полезные дикорастущие растения. Поэтому пестициды допустимо использовать лишь там, где химические средства защиты пока нельзя заменить биологическими.
Источник
Сельскохозяйственное загрязнение окружающей среды
Большинству из нас хорошо известно о том, что промышленность и транспорт сильно загрязняют окружающую среду. О том, насколько неблагоприятна экологическая обстановка в крупных промышленных центрах, известно каждому. На их фоне сельская местность с ее лесами лугами и, конечно же, сельскохозяйственными полями выглядит настоящим экологическим раем. Однако сельское хозяйство также наносит ощутимый ущерб природе, хотя, разумеется, и не такой сильный как промышленность.
Суть проблемы
Даже если вынести за скобки тот невосполнимый урон экосистеме, который наносит сам факт распашки огромных пространств под поля и искусственные сенокосы, остается еще огромный пласт проблем, связанных с широкомасштабным применением агрохимии. Впрочем, одной лишь химией сельскохозяйственные загрязнения не ограничиваются. Общий список видов загрязнения таков:
- Пестициды и продукты их распада. Данный вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . химикатов изначально является ядом и создан специально, чтобы убивать насекомых, грибки и бактерии Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. . При этом его систематическое использование помимо уничтожения вредителей культурных растений также попутно убивает значительную часть других безвредных организмов — от бактерий Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. и насекомых до животных и птиц, живущих в почве или на грунте. Мало того, что этим значительно обедняется животный мир полей, гибель микрофауны также приводит к замедлению естественных процессов разложения органических остатков и превращения их в питательные элементы для растений. Кроме того, обильное использование пестицидов приводит к их просачиванию в грунтовые и поверхностные воды. Наконец, из-за того, что небольшое количество пестицидов неизбежно всасывается растениями, имеет место также и загрязнение сельскохозяйственной продукции.
- Тяжелые металлы. Низкокачественные фосфорные и другие синтетические удобрения могут содержать в своем составе некоторое количество тяжелых металлов, в частности кобальта, кадмия, цинка и других. Эти вещества не так губительны для экосистемы в целом, как пестициды, но наносят сильный урон здоровью животных и людей, которые едят растения, выращенные на загрязненной тяжелыми металлами земле.
- Нитраты. Их источник селитра, активно используемая в качестве удобрения и стимулятора роста растений. Вообще-то нитраты содержаться в любой растительной пище изначально, однако фрукты и овощи, выращенные на нитратных удобрениях, содержат их избыточное количество, что уже довольно опасно для человека. Наличие нитратов в грунте опять-таки не представляет большой угрозы для экосистемы в целом, но является потенциально нежелательными ввиду указанного выше. Также попадание этих веществ в наземные водоемы ускоряет процессы их заболачивания.
- Стоки животноводческих комплексов. Сельскохозяйственное загрязнение почв не ограничивается агрохимией. Животноводческие комплексы тоже вносят свою лепту. Считается, что навоз — это лучший вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . удобрений, поскольку он полностью натурален и безопасен для экологии. Тем не менее, чрезмерно большие объемы навоза и жидких стоков вносят значительный дисбаланс в локальную экологическую систему. Особенно опасно попадание этих стоков в водоемы и подземные воды, так в этом случае возникает эпидемиологическая опасность для населения прилегающих населенных пунктов. Опасность от загрязнения местности стоками животноводческих комплексов многократно возрастает, если животных кормят синтетическими добавками и антибиотиками, продукты распада которых содержаться в отходах жизнедеятельности животных.
Масштабы сельскохозяйственного загрязнения
В то время как проблема негативного влияния промышленности на биосферу изучена достаточно хорошо, о сельскохозяйственном загрязнении окружающей среды известно гораздо меньше. Однако даже того, что известно, достаточно, чтобы считать угрозу реальной.
Например, совершенно очевидно, что пестициды, активно используемые лишь со второй половины прошлого века, уже стали мощным фактором, оказывающим значительное влияние на состояние внешней среды. Ежегодно аграрии по всему миру применяется более 1 млн. т пестицидов и масштабы их использования постоянно растут.
Практически любое поле, которое активно обрабатывается пестицидами, является источником их распространения на несколько километров вокруг за счет грунтовых вод, в которые просачивается химия. И хотя такие источники загрязнения являются относительно локальными, в сельскохозяйственных регионах, где под сельхозугодья распахано более половины всей имеющейся земли, зона поражения де-факто охватывает весь регион в целом.
Сельскохозяйственное загрязнение среды приобретает совсем не локальный характер, когда пестициды и химудобрения с полей попадают в ручьи и реки. В этом случае загрязнению подвергается не только небольшая площадь вокруг поля, но, по сути, весь рукав реки ниже по течению. При этом концентрация химии в воде с каждым следующим километром лишь повышается, поскольку притоки приносят всё новые и новые порции опасных веществ с других полей. И это без учета промышленного загрязнения, которое также вносит свою лепту.
Наконец, что касается загрязнения воздуха, то здесь ситуация более оптимистичная. Если пренебречь выбросами выхлопных газов от сельхозтехники, больше всего атмосферу загрязняет крупный рогатый скот, как бы странно это ни звучало. Метан, выделяемый пищеварительной системой коров, является одним из самых опасных парниковых газов. А с учетом того, что поголовье КРС в мире постоянно растет, нагрузка на атмосферу в этом плане также постоянно увеличивается.
Методы борьбы с загрязнением среды
Снижение нагрузки на экосистему должно происходить, прежде всего, за счет снижения количества используемых агрохимикатов, поскольку именно они — основные источники сельскохозяйственного загрязнения. При этом речь не идет о полном отказе от них; предлагается по мере возможности заменять их альтернативными средствами, которые не наносят столь серьезного вреда природе.
В частности можно использовать:
- Нехимические средства защиты растений. В природе экологический баланс достигается за счет того, что одни организмы сдерживают чрезмерное распространение других. По сути, появление вредителей на полях и в садах — это и есть стремление природы сдержать культурные растения, искусственно размноженные человеком. Но вместо того, чтобы травить вредителей химией, на них можно напустить другой вид Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . организмов, который сдержит уже их.
- Натуральные удобрения. Синтетические удобрения отличаются от натуральных (биологических) лишь тем, что содержат питательные вещества для растений в более концентрированном и быстроусвояемом виде. В остальном же принцип действия у них одинаков с той лишь разницей, что натуральные удобрения не вызывают загрязнение сельскохозяйственных земель, в отличие от синтетических.
Нехимические методы истребления вредителей
Насекомые и грызуны являются самыми древними вредителями в сельском хозяйстве. С тех пор как человек научился обрабатывать землю и сеять культурные растения, он вел изнурительную борьбу с ними. В XX веке, казалось бы, достигнута решительная победа: вредителей можно легко и быстро истреблять пестицидами. Однако химия на поверку оказалась куда более опасной.
К счастью, эффективные методы борьбы с вредителями может предложить не только химическая промышленность, но и биологическая наука. Биологические методы борьбы с организмами, снижающими урожайность сельхозкультур, подразумевают использование своего рода биологического оружия против них — хищных насекомых, клещей и нематод, вирусов, грибков и даже птиц. И всё это дает нулевое загрязнение сельскохозяйственных угодий.
Сегодня в России применяется около дюжины видов хищных насекомых для борьбы с двумя десятками вредителей растений. Например, очень эффективны рыжие лесные муравьи, которые, будучи агрессивными хищниками, практически полностью истребляют насекомых-вредителей.
Довольно широкое применение находят и бактериальные препараты. Например, дендробациллин используется против гусениц сибирского шелкопряда, уничтожающих хвойные деревья.
Не стоит недооценивать и диких птиц. В период выкармливания птенцов пара синиц или трясогузок приносит своим подопечным несколько десятков тысяч насекомых и их личинок. Соответственно, предприняв определенные усилия для привлечения этих птиц (развесив кормушки, оборудовав искусственные гнезда), можно эффективно и недорого защитить поле от вредителей. И при этом загрязнение земель сельскохозяйственного назначения полностью отсутствует.
В целом, биологическое истребление вредителей является очень перспективным направлением, но ввиду того, что речь идет без преувеличения о биологическом оружии, использовать его следует крайне осторожно. Опыт Австралии и других регионов показал, насколько опасными могут быть интродуцированные виды Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . для неподготовленной к ним экосистемы. Поэтому прежде, чем внедрять тот или иной биологический метод, следует тщательно изучить все межвидовые взаимоотношения с их участием в рамках данной экосистемы.
Принципиально альтернативным способом борьбы с вредителями является не их уничтожение, а предотвращение их массового размножения. Во-первых, здесь поможет более тщательный подбор здорового посевного/посадочного материала. Во-вторых, в полеводстве следует более строго придерживаться правил севооборота, который является абсолютно безопасным и в то же время весьма эффективным методом сдерживания роста популяции вредителей.
Натуральные удобрения
На роль удобрений для сельскохозяйственных растений подходит любая органика. Распадаясь под воздействием микроорганизмов на исходные элементы, она становится той питательной средой, в которой отлично растут культурные растений. Гумус, процентное содержание которого, является одним из важнейших показателей плодородности почвы, формируется именно из биологических остатков погибших растений и животных. Внося на поля биологические удобрения, мы просто повторяем то, что делает сама природа.
Помимо питательности натуральные удобрения оказывают и другие виды Вид – эволюционно сложившаяся совокупность особей, характеризующаяся единым . благотворного влияния на состояние посевов. В частности они улучшают насыщенность прикорневых слоев почвы водой и воздухом, помогают развиваться почвенным бактериям Бактерии объединены в царство Eubacteria или Bacteria. Царство делят на несколько типов: Гр. , живущим в симбиозе с корневой системой растений. И все это не производит сельскохозяйственные загрязнения природной среды.
Натуральные удобрения хороши еще и тем, что на их роль подходят практически любые органические остатки, в том числе различный мусор, непригодный ни для каких иных целей. Основными видами биологических удобрений являются:
- Навоз сельскохозяйственных животных. Любое животноводческое хозяйство генерирует огромное количество навоза, который охотно используют растениеводческие предприятия. Примечательно, что у разных животных химический состав навоза существенно отличается, поэтому можно регулировать дозировку необходимых растениям микроэлементов, используя разный навоз.
- Птичий помёт. По сути, это тот же навоз, но только не от скота, а от домашней птицы. По качеству считается одним из лучших биологических удобрений.
- Торф. Это вещество представляет собой полуразложившиеся спрессованные отложения болотного мха. Хотя содержание питательных элементов в нем не очень велико, он значительно и улучшает структуру почвы.
- Ил. Расцвет древнеегипетской цивилизации состоялся именно благодаря илу, который река Нил намывала во время паводков на прибрежные сельхозугодья, тем самым удобряя их. Ил содержит много азота, калия и фосфора, но отнюдь не в той форме, которая могла бы вызвать сельскохозяйственное загрязнение воды и почвы.
- Опилки и древесная кора. Являясь почти бесполезным отходом деревообрабатывающей промышленности, они дешевы и при этом способны значительно повысить плодородность почвы, ее воздухопроницаемость и влагоёмкость. Однако вносятся опилки не в свежем, а в перепревшем виде.
- Сидераты. Специально посеянные высокостебельные травянистые растения (горох, вика, бобы, рапс) на пике их роста и массы запахивают в землю. Такое удобрение по своей эффективности лишь немного уступает свежему навозу.
- Компосты. Любой органический мусор, например, неиспользуемые остатки растений, отходы овощей и фруктов, сложенные в кучу и переложенные несколькими слоями дерна или торфа за несколько месяцев превращается в качественное удобрение.
- Комплексные органические удобрения. Нечто среднее между чистой органикой и химическими удобрениями. Представляют собой особым способом обработанную органику.
Источник