Виды и специфика сельскохозяйственного природопользования

Сельскохозяйственное природопользование является одним из древнейших видов природопользования, непосредственно направленным на удовлетворение потребностей человека. Качество сельхозпродукции непосредственно влияет на здоровье человека. Кроме того, экологические последствия нерационального использования земель сказываются на других природных компонентах.

Основой сельскохозяйственного производства являются земельные ресурсы, которые располагаются на 129 млн км² суши (без Антарктиды и Арктики). Крупнейшими земельными ресурсами обладают: Российская Федерация, Канада, Китай, США, Бразилия, Австралия.

Земельный фонд планеты представляет сочетание разнообразных категорий земель. Наибольшие площади заняты сельскохозяйственными угодьями – более 35 %, лесами и кустарниками – 30 %, населенными пунктами, промышленностью и транспортом – свыше 3 % от всего земельного фонда.

Имеются данные, что за историческое время человечество потеряло около 2 млрд га плодородных земель. Из них за несколько последних десятилетий уничтожено почв больше, чем за предшествующую историю человечества. Ежегодно в мире из-за деградации почв и отчуждения земель на хозяйственные нужды теряется около 7 млн га пахотных земель. Одной из основных причин ухудшения качества земельных ресурсов является эрозия почв.

Развитию эрозии благоприятствуют как природные, так и антропогенные факторы. К природным факторам относятся холмистый рельеф, выпадение значительного количества осадков и их ливневый характер, преобладание легких по гранулометрическому составу почв (особенно лессовидных суглинков и лессов), отсутствие растительности. Большую роль в сохранении почв играет растительность, т. к. снижает интенсивность воздушных и водных потоков и закрепляет почву. Развитию эрозии благоприятствуют следующие антропогенные факторы: вырубка лесов, перевыпас скота, неправильная распашка склонов и др. Только за последних 50 лет эрозионный снос в океан вырос приблизительно в 8 раз. В 40 – 50-х гг. XX в. он составлял около 3 млрд т в год, в 70-х гг. достиг 24 млрд т.

Наиболее распространены следующие виды эрозии почв: водная плоскостная и линейная, ветровая, ирригационная, промышленная, пастбищная, механическая. При плоскостной эрозии ливневые и талые воды, стекая по склону сплошной водной пеленой, смывают поверхностный слой почвы. При линейной эрозии водные потоки, протекая по определенному руслу, производят размыв линейно. Ветровая эрозия представляет разрушение почв в результате деятельности ветра. Ирригационная эрозия – это смыв и размыв почвы при ее орошении. При эксплуатации оросительных систем на отдельных участках теряется до 20 – 45 % воды. Пастбищная эрозия – это выдувание, смыв и размыв почв в результате ослабления травяного покрова при его вытаптывании животными и выедании ими травы. Механическая эрозия – это систематический сдвиг почвы вниз по склону в результате работы сельскохозяйственных машин. Промышленная эрозия возникает в результате разработок полезных ископаемых, особенно открытым способом, строительства зданий, прокладки дорог, газо- и нефтепроводов.

Эрозия оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду. Плодородие почвы уменьшается вследствие выноса гумуса, макро- и микроэлементов. Например, в Беларуси с каждого гектара склоновых земель ежегодно смывается до 15 т, а на осушенных торфяниках и легких почвах переносится до 10 т плодородного слоя почвы. Ежегодные потери гумуса от эрозии составляют 180 кг/га, N – 8 – 10, Р и К – 5 – 6 кг/га. В результате эрозии образуются слабосмытые (горизонт А смыт до половины своей мощности), среднесмытые (горизонт А смыт более чем на половину), сильносмытые (частично смыт горизонт В) почвы. Урожай сельскохозяйственных культур на слабосмытых почвах уменьшается на 10 – 15 %, на среднесмытых – на 20 – 40 %, на сильносмытых – на 50 – 60 %. Благодаря эрозии водоемы загрязняются удобрениями, пестицидами. Из внесенных на склоновые земли удобрений вымывается до 20 % N, 2 – 5 % Р, 10 – 70 % К. Вынос пестицидов с орошаемых земель достигает 4 % от внесенного количества.

Одним из последствий эрозии является образование эрозионных форм рельефа: оврагов, балок, ям, рытвин, дюн и барханов. Например, в сильноэродированных хозяйствах лесостепи России на 1 га пашни приходится до 5 – 10 км оврагов. Внесельскохозяйственный ущерб от эрозии составляет 70…100 % от величины ущерба сельскому хозяйству.

Поэтому необходимо проведение противоэрозионных мероприятий, которые делятся на следующие группы: 1) организационно-хозяйственные; 2) агротехнические; 3) лесомелиоративные; 4) гидро-технические. К организационно-хозяйственным мероприятиям относится правильная организация территории с учетом подверженности почв эрозии, включающая обоснованный состав, соотношение, размещение сельхозкультур полей, лесополос и т. д. Агротехнические мероприятия включают порядок использования земли в севообороте и систему ее механической обработки. К этой группе относятся фитомелиоративные, агрохимические и агрофизические мероприятия, снегозадержание и регулирование стока, противоэрозионная обработка почвы. Фитомелиорация включает полосное размещение посевов, мульчирова-ние, посев промежуточных культур, травосеяние и др. Противоэрозионная обработка почвы – это вспашка поперек склона, обработка плугом с почвоуглубителем и т. д. Лесомелиоративные мероприятия – это улучшение природных условий территории защитными лесными насаждениями. Гидротехнические мероприятия чаще применяются на крутых склонах и сильно заовраженных землях. Например, на склонах крутизной 4 – 6⁰ эффективны валы-террасы, ступенчатые террасы, водозадерживающие валы, запруды. Все указанные мероприятия направлены на предотвращение и уменьшение эрозионных процессов.

Наиболее эффективным средством увеличения продуктивности сельскохозяйственного производства является использование удобрений. В настоящее время мировое производство минеральных удобрений равно примерно 200 – 220 млн т / год. Темпы роста производства удобрений во многом сходны с ростом производства электроэнергии. Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений.

Потери минеральных удобрений происходят при хранении, транс-портировке, неравномерности распределения по поверхности поля, в результате развития эрозии. Последствия внесения удобрений разнообразны и проявляются как в районах их внесения, так и на соседних территориях. Например, использование азотных удобрений приводит к накоплению в почве азота в виде нитратов вследствие микробиологических процессов (аммонификации, нитрификации). Особенно сильное загрязнение почв нитратами происходит при применении необоснованно высоких (более 200 кг N на 1 га) доз бесподстилочного навоза. Значительное содержание нитратов в почве приводит к их повышенному содержанию в растениях. Известно более 20 факторов, влияющих непосредственно на накопление нитратов в растениеводческой продукции. Основными из них являются: дозы азотных удобрений и соотношение азота с другими питательными веществами; формы, сроки и способы внесения; гранулометрический состав почвы и другие ее свойства. 70 – 80 % нитратов человек получает с овощами, 15 – 20 % – с питьевой водой, 5 – 10 % – с фруктами, молочными и мясными продуктами.

Нитраты в человеческом организме восстанавливаются до нитритов. Опасность нитритов связана с тем, что они вступают в реакцию с гемоглобином крови и превращают содержащееся в ней двухвалентное железо в трехвалентное. В результате этого развивается заболевание метгемоглобинемия. Особенно опасна метгемоглобинемия для грудных и маленьких детей, у которых слабо развит ферментативный аппарат, способствующий превращению трехвалентного железа вновь в двухвалентное. Результатом этого является болезнь, получившая название цианоз, или синюшность, которая может заканчиваться летальным исходом. Кроме того, нитриты в человеческом организме способны вступать в реакцию с аминами, содержащимися в желудочном соке, и образовывать нитрозамины. В настоящее время нитрозамины являются сильными канцерогенами. Канцерогены – это вещества, которые вызывают злокачественные новообразования.

При применении кислых азотных удобрений увеличивается кислот-ность почв, что влечет за собой повышенное вымывание из них кальция и магния. Фосфорные удобрения не обладают столь выраженным под-кисляющим эффектом, как азотные, но они могут вызвать цинковое голодание растений и накопление стронция в получаемой продукции.

Фосфорные удобрения содержат примесь фторсодержащих соединений (от 0,2 до 4 % фтора), железа, стронция, селена, мышьяка (не менее 0,006 %), тяжелых металлов (не менее 0,008 %) и в их числе кадмий (10 – 30 мг/кг), а из радионуклидов – уран, торий и их дочерние продукты. Картофель, выращенный на почве, удобренной суперфосфатом, содержит в 4 раза больше кадмия, чем контрольный. Так, с фосфорными удобрениями в почву вносится фтор в количестве 8 – 20 кг/га; 0,1 – 0,4 % его поступает в растения, 25 % выносится в открытые водоемы, остальная часть сохраняется в почве и мигрирует в подземные воды. Фтор обладает высокой химической активностью и представляет большую опасность для здоровья человека. Повышенные дозы фтора снижают продуктивность животных, угнетают их развитие и ведут к отравлению; у людей вызывают разрушение эмали зубов, потерю эластичности кровеносных сосудов, остеохондрозные явления.

Избыточное внесение калийных удобрений нарушает баланс магния, натрия, кальция, бора и других микроэлементов в почве, что может привести к снижению качества продукции. Главным отрицательным свойством калийных удобрений, оказывающим влияние на окружающую среду, является поступление в почву хлора. Так, при внесении 60 кг/га хлористого калия растения поглощают 10 кг/га, а остальное количество вымывается в воды. Предельно допустимая концентрация хлора в местах водоснабжения установлена на уровне 0,25 – 0,50 мг/л. Вода с повышенным содержанием хлора непригодна для питья. Повышенное количество калия может вызвать токсикозы у растений.

Применение высоких доз сказывается на здоровье населения. Например, у взрослого населения Одесской области, проживающего в зонах интенсивной химизации, чаще регистрировались заболевания органов дыхания, в т. ч. туберкулез, пневмония (в 7,5 раза), а также болезни нервной системы и органов чувств (в 2 раза), системы кровообращения (в 1,8 раза), печени и желчевыводящих путей (в 7 раз). Агрохимикаты вносят существенный вклад в заболеваемость населения химическими инфекциями в хлопководческих районах Узбекистана. Поэтому для уменьшения неблагоприятного воздействия минеральных удобрений на окружающую среду необходимо осуществление следующих мероприятий: 1) использование специальных машин для доставки удобрений с завода к месту хранения; 2) соответствие объемов хранилищ объему удобрений, поставляемых хозяйству; 3) соблюдение равномерности внесения удобрений; 4) использование новых форм (медленно воздействующих) удобрений (капсулированных и т. д.), применение безбаластных удобрений; 5) строгое соблюдение доз, форм, сроков, способов внесения удобрений; 6) соблюдение соотношения пропашных культур и культур сплошного сева в севообороте, использование однолетних и многолетних трав, покосных и пожнивных культур и др.

В сельском хозяйстве для уничтожения или снижения численности вредителей используются пестициды. По данным ФАО, в мире от болезней растений, сорняков и вредителей ежегодно теряется около 35 % урожая, в развитых странах – около 15 %.

Экологическая вредность пестицидов зависит в основном от их химической природы, продолжительности жизни, способности избирательно действовать на отдельные организмы и трансформации в среде. Например, ДДТ под действием ультрафиолетового излучения превращается в другой стойкий и ядовитый углеводород – полихлорированный бифенил (ПХБ), который имеет значительный срок жизни и накапливается в цепях питания.

Экологические последствия внесения средств защиты растений следующие:

1. Развитие устойчивых вредных организмов к пестицидам. Например, устойчивость колорадского жука к пестицидам в ряде районов США возросла в 20 раз. Степень привыкания организмов к пестицидам определяется продолжительностью цикла их воспроизводства.

2. Изменение свойств отдельных природных компонентов. Например, использование гербицидов нарушает биологическое равновесие почвы, уменьшает видовое разнообразие почвенных микроорганизмов. Гербициды способствуют ухудшению пищевой ценности культурных растений, вырождению отдельных сортов вследствие накопления мутаций.

3. Накопление и передача пестицидов по цепям питания, что увеличивает их количество в пищевых продуктах и ведет к заболеванию населения. Например, исследованиями, проведенными в Ставропольском крае, где пестицидные нагрузки не превышали 2 кг/га, удалось установить корреляционную досто-верную связь между интенсивностью применения пестицидов и уровнем заболеваемости язвенной болезнью желудка и 12-перст-ной кишки, гипертонической болезнью, хроническим фарингитом, назофарингитом, синуситом. В мире ежегодно в той или иной степени страдают от пестицидов около 500 тыс. человек.

Мероприятия по экологизации средств защиты растений включают: 1) использование препаратов в виде гранул, эмульсий и др., а также препаратов с коротким и умеренным сроками сохранения в растениях, в почве; 2) соблюдение доз пестицидов и сроков внесения; 3) использование биологических методов борьбы с вредителями; 4) применение сортов растений, устойчивых к вредителям и др.

Для повышения продуктивности переувлажненных земель осуществляется осушительная мелиорация, которая оказывает как положительное, так и отрицательное воздействие на окружающую среду. Последствия осушительной мелиорации рассмотрим на примере Беларуси, где за последние 10 лет мелиорация проведена на площади 2,9 млн га.

При осушении торфяно-болотных почв улучшаются их водно-физические свойства, вследствие чего усиливается минерализация органического вещества и освобождаются питательные элементы, уменьшается кислотность почвенного раствора. Однако в результате не-правильного сельскохозяйственного использования осушенных торфяников происходит «сработка» торфа и получает развитие ветровая эрозия. Так, в Полесье под действием просадки, минерализации и дефляции ежегодно уменьшается слой торфа на 1 – 2 см. Потери торфа от ветровой эрозии при возделывании пропашных культур составляют 2 – 3 т/га, зерновых – около 1 т/га.

С понижением влажности и плотности торфа резко изменяется соотношение между его твердой, жидкой и газообразной фазами, что влечет изменение температурного режима. Тепловые свойства торфа увеличивают вероятность заморозков, их интенсивность и продолжительность. Так, на осушенных и освоенных болотах заморозки на 3 – 4⁰ ниже, чем на неосушенных. Кроме того, на этих территориях учащаются атмосферные засухи.

Влияние осушительной мелиорации на гидрологический режим территории проявляется в следующем: возрастает в 2,5 – 5 раз густота гидрографической сети; увеличиваются в 1,5 – 2 раза минимальные и суточные расходы воды на сток; снижается уровень грунтовых вод на прилегающей территории (от 1,0 – 1,2 м у границы осушаемого участка до 5 – 10 м на расстоянии до 3 км от него); происходит пересыхание малых рек; увеличивается эвтрофикация в реках и озерах. По рекам Припять и Днепр в Черное море с осушенных болот ежегодно поступает около 1,5 млн т минеральных и до 700 тыс. т агрессивных водорастворимых органических веществ. Мелиоративные мероприятия создают благоприятные условия для роста и развития культурных растений и могут отрицательно влиять на естественную растительность. Происходит изреживание или усыхание лесов, исчезновение ягодников, дикорастущих лекарственных растений, перерождение растительных сообществ, изменяется среда обитания, пути миграции многих животных, что влияет на их численность.

Таким образом, в результате осушительной мелиорации преобразуются болотные ландшафты. Они занимают особое положение между малым биогенным и большим геологическим круговоротами веществ. Мелиорированные ландшафты переводят углекислый газ и азот из одного круговорота в другой. Один гектар неосушенного болота примерно в 7 – 10 раз эффективнее выводит СО₂ из атмосферы, чем гектар леса, выполняя тем самым очень важную общепланетарную и газо-регуляторную функцию.

Рациональное использование мелиорированных болотных и заболо-ченных комплексов означает, что:

1) торфяно-болотные почвы с мощностью торфа до 1 м нужно ис-пользовать под многолетние травы, долголетние сенокосы и пастбища;

2) торфяно-болотные почвы с мощностью торфа более 1 м использовать в зернотравяных севооборотах (многолетние травы должны занимать не менее 50 % посевных площадей), под луговые угодья;

3) мелиорированные песчаные и супесчаные почвы допускается использовать в качестве пашни при условии повышения плодородия почвы путем сидерации и применения химических средств;

4) глинистые и суглинистые мелиорированные почвы использовать исходя из специализации и экономического состояния хозяйств;

5) сельскохозяйственное использование пойменных земель должно обеспечить не только сохранение и повышение их плодородия, но и предотвращение загрязнения речных вод удобрениями, пестицидами, тяжелыми металлами;

6) для предотвращения ветровой эрозии на торфяниках необходимо применять противоэрозионные мероприятия.

На природную среду влияют и другие виды сельскохозяйственной деятельности: проведение оросительной мелиорации, применение тяжелой техники, животноводческие комплексы и т. д. Воздействуя на один природный компонент – почву, человек опосредованно через систему вертикальных и горизонтальных связей влияет на другие природные компоненты и весь комплекс в целом. Для предотвращения неблагоприятных последствий антропогенной деятельности необходимо осуществление природоохранных мероприятий.

Вопросы для повторения.

1. Назовите отраслевой состав сельского хозяйства?

2. Перечислите основные направления экологизации растениеводства и животноводства.

3. Дайте характеристику основным видам сельскохозяйственного природопользования.

4. Какие основные экологические проблемы отраслей сельского хозяйства вы знаете?

5. Какие меры по минимизации экологических проблем АПК вы можете привести?