Овсянников Ю.А. Теоретические основы эколого-биосферного земледелия

Подождите немного. Документ загружается.

исследований по этому вопросу противоречивы. Наряду с данными о поло-

жительном влиянии минеральных удобрений на сохранность растений име-

ются и противоположные сведения.

Основным фактором, определяющим целостность корнеклубнеплод-

ных растений в зимний период, является содержание в них сухого вещества и

углеводов [4]. Повышение оводненности тканей неблагоприятно влияет на

сохранность. В наших исследованиях [402], проведенных в УралНИИСХозе

совместно с Н.М.Данько, внесение минеральных удобрений способствовало

снижению содержания в корнеплодах свеклы и сухого вещества и сахара

(табл. 17).

Таблица 17

Влияние доз минеральных удобрений

на содержание в корнеплодах кормовой свеклы сухого вещества

и сахара (среднее за 1987—1988 гг.)

Доза удобрений

Содержание абсолютно

сухого вещества, %

Содержится в абсолютно

сухом веществе сахара, %

Без удобрений

14,7

14,4

14,5

12,8

57,8

52,2

54,0

52,6

Такие же закономерности выявлены в опытах с другими культурами

[396]. Имеются и прямые экспериментальные доказательства ухудшения

лежкости клубней, луковиц и корнеплодов, выращенных при использовании

минеральных удобрений. Одной из причин этого является повышение интен-

сивности дыхания плодов и овощей в зимний период и, как следствие, со-

кращение периода покоя, потеря питательных и вкусовых качеств. Например,

после четырех недель хранения лука, выращенного без применения удобре-

ний, доля проросших луковиц составила 15%. Постепенное увеличение дозы

азота до 120 кг/га сопровождалось повышением доли проросших луковиц до

40% [636]. Рост общих потерь растениеводческой продукции, выращенной с

использованием удобрений и заложенной на хранение, отмечен и в других

исследованиях [625]. Применение на посевах овощных культур гербицидов

также может ухудшать их сохранность в зимний период. Так, морковь, вы-

ращенная с применением минеральных удобрений и обработанная лину-

роном, удовлетворительно хранилась только до января [590].

Одной из причин снижения сохранности плодов и овощей в зимний

период может быть повышение заболеваемости растений, выращиваемых с

использованием удобрений [380]. В наших опытах внесение минеральных

удобрений во всех вариантах вызывало увеличение числа пораженных слизи-

стым бактериозом корнеплодов турнепса (табл. 18).

Таблица 18

Поражение растений турнепса слизистым бактериозом,

% от общего количества растений [396]

Дозы удобрений Густота, тыс. растений на 1 га

108—118 87—94 74—76 54—57

200

120

340

Очень сильное влияние оказывают минеральные удобрения на потре-

бительские свойства растений. У них снижается сахаристость, крах-

малистость, увеличивается оводненность тканей и содержание небелковых

форм азота. У клубней картофеля, даже при внесении небольших доз азотных

удобрений (N

30-60

), увеличивается потемнение мякоти, а их вкус по сравне-

нию с неудобренным вариантом снижается с 3,6 до 3,4— 2,7 балла [496, 107].

Аналогичные данные получены и в других исследованиях. При внесении

вкусовые достоинства клубней картофеля снижались с 5 до 3,3 бал-

ла по сравнению с вариантом без удобрений. Увеличение доз удобрений в

два раза приводило к потемнению мякоти клубней [347]. Высокое содержа-

ние в растениях нитратов усложняет их переработку. При консервировании

овощей они вызывают коррозию внутренних стенок металлических банок,

способствуя тем самым высвобождению свинца. Обеднение растений угле-

водами замедляет процессы молочнокислого брожения при засолке капусты

и силосовании кукурузы [437].

Комплексная оценка влияния минеральных удобрений на потреби-

тельские показатели картофеля, проведенная в Польше, приведена в табл. 19.

Из данных таблицы следует, что при повышении уровня минерального пита-

ния повышается доля нетоварных клубней, а выход качественной продукции

снижается.

Таблица 19

Влияние уровня минерального питания

на товарные показатели клубней картофеля [513]

Показатели Уровень питания

1 2 3

Мелкие

Незрелые

Неправильной формы

С множеством механических повреждений

Пораженные мокрой и сухой гнилью

С рубцами обыкновенной парши

Общее количество с пороками

Товарные клубни как продовольственные

Товарные клубни как семенной материал

7,8

3,2

3,0

7,9

4,3

2,1

21,1

78,9

70,2

5,8

4,9

4,0

8,7

5,7

2,1

24,8

75,8

64,6

4,0

7,3

4,6

12,2

7,3

3,4

29,3

70,3

58,7

Ухудшение потребительских свойств при внесении минеральных

удобрений наблюдали и в опытах с капустой (табл. 20).

Таблица 20

Влияние минеральных удобрений на уражайность

и товарные показатели капусты сорта Аматер 611 [590]

Вариант Общий урожай Товарная часть Нетоварная часть

ц/га

% к конт-

ролю

ц/га

% к конт-

ролю

ц/га

% к конт-

ролю

Без удобрений

160

120

210

320

120

210

802

967

863

100

121

108

752

852

711

100

113

116

152

100

231

307

Как видно из приведенных данных, при внесении минеральных удоб-

рений происходит существенное снижение доли товарного урожая. Он на

фоне N

320

120

оказался даже ниже, чем в контрольном варианте.

1.8. Трудности, связанные с производством минеральных

удобрений и добычей сырья

Комплексная оценка состояния окружающей среды в связи с примене-

нием минеральных удобрений должна проводиться и с учетом воздействия на

нее предприятий добывающих и перерабатывающих агрохимическое сырье.

Необходимость этого обусловлена очень сильным отрицательным влиянием

горных работ на геодинамические процессы и отдельные структурные эле-

менты ландшафта, а производства удобрений — на прилегающие к предпри-

ятиям территории.

При извлечении полезных ископаемых из недр земли там образуются

пустоты. Это вызывает подвижку горных массивов и оседание земной по-

верхности. Оно может достигать нескольких метров [497]. Преобразование

рельефа является причиной изменения направления и скорости грунтовых и

поверхностных стоков, заболачивания территории. Деформация горных по-

род возможна и в результате накопления на поверхности земли в больших

объемах отходов, которые образуются после переработки добытого сырья.

При производстве калийных удобрений из сильвинитовых руд обра-

зуются галитовые отходы (3—4 т на 1 т получаемого хлористого калия) и

глинисто-солевые шламы. Отходы, складируемые на поверхности земли, раз-

носятся ветром и размываются дождями, вызывая загрязнение сопредельных

территорий. Шламохранилища, в которых хранятся жидкие отходы, способ-

ствуют заболачиванию и засолению прилегающих земель. О масштабах воз-

действия на окружающую среду предприятий, производящих калийные

удобрения, можно судить на примере Соликамско-Березниковского промыш-

ленного узла. Там ежегодно образуется 16 млн. т галитбвых отходов. Солеот-

валы занимают 300, а шламохранилища — 400 га.

Отходами производства Старобинского месторождения занято 1141 га

пахотных земель. Только за 30 лет эксплуатации этого месторождения нако-

пилось 325 млн. т галитовых отходов и 38,5 млн. м

глинисто-солевых шла-

мов. При сохранении существующих технологий переработки сырья и объе-

мов производства к 2000 г. под солеотвалами и шла-мохранилищами в Берез-

никовско-Соликамском районе будет занято 7800 га, а в Старобинском —

2000 га. Общая масса только твердых отходов составит соответственно 770 и

755 млн. т [46,221].

Большую опасность отходы калийного производства представляют для

водных объектов. Имея хорошую растворимость, они быстро разносятся по-

верхностными и внутрипочвенными стоками. Так, в реке Кама содержание

хлоридов ниже Березников увеличивается в 3—5 раз [46].

Происходит загрязнение территорий и в результате погрузочно-

разгрузочных работ. В портовом городе Вентспилсе содержание калийных

солей в воздухе достигает 180—400 мг/м

при допустимой норме 6 мг/м3.

Это явилось причиной гибели 2000 га зеленых насаждений, причинен вред

здоровью населения [199]. Определенную экологическую опасность пред-

ставляют откачиваемые шахтные воды, содержащие карбонаты, сульфаты,

хлориды и другие соединения [91, 376].

Не меньшее отрицательное влияние на окружающую среду оказывают

и заводы, производящие азотные и фосфорные удобрения. Предприятия,

производящие азотные удобрения, загрязняютатмосферу окислами азота и

аммиаком. В результате воздействия токсичных выбросов Йонавского "Азо-

та" полностью погибли древесные растения на расстоянии 2—3 км от завода.

Его негативное влияние на лесные массивы распространяется по направле-

нию господствующих ветров на 20— 25 км. В 8-километровой зоне от завода

наблюдается подкисление почв, увеличение содержания подвижного алюми-

ния [25].

Заводы, производящие суперфосфат, загрязняют прилегающие терри-

тории фтором и другими химическими элементами. Их содержание в почвах

и растениях на расстоянии до 5 км в 5—45 раз превышает фоновые. В районе

ПО "Фосфорит", разрабатывающего Кингисепское месторождение, отмечает-

ся заметное снижение биологической активности почв. У населения, прожи-

вающего в зонах, попадающих под воздействие предприятий, производящих

фосфорные удобрения, ухудшается состояние здоровья [39,489].

Долгосрочная ориентация сельскохозяйственного производства на ис-

пользование минеральных удобрений обострит не только проблемы, связан-

ные с их применением, но и вызывает сомнения ввиду ограниченности запа-

сов фосфорсодержащих и калийных руд. Известные месторождения фосфа-

тов будут полностью выработаны в ближайшие 75— 100 лет [250]. Их общие

мировые запасы оцениваются в 84,5 млрд. т, в том числе достоверные — в

27,5 млрд. т. Однако с экономической точки зрения интерес представляют

только 14,34 млрд. т [281]. При мировом потреблении к 2000 г. фосфатов в

количестве 250 млн. т [549] запасы фосфорного сырья при самых оптимисти-

ческих прогнозах истощатся через три столетия. Обеспеченность мировой

потребности в сырье для производства калийных удобрений значительно

выше. Основные запасы калийных солей на планете к концу 80-х гг. оцени-

вались в 39 113 млн. т К

0 (табл. 21).

Таблица 21

Запасы калийных солей [509]

Страна Запасы, млн. т К

СССР 22 343

Канада 14 000

ГДР 800

ФРГ 1600

Франция 50

Испания 70

Англия 50

США 200

В будущем добычу апатитов, фосфоритов и калийных солей предстоит

вести на большей глубине в ухудшающихся горно-геологических условиях.

При увеличении глубины разработок повышается температура, растет горное

давление. В связи с выработкой запасов, расположенных в традиционных

районах, добыча сырья перемещается на необжитые территории или на север.

В некоторых странах разрабатываются проекты вовлечения в эксплуатацию

месторождений фосфорсодержащих руд, расположенных на шельфе [239,

509]. В связи с этим производство минеральных удобрений потребует допол-

нительных капиталовложений, а следовательно, и повышения цен на готовую

продукцию.

Важным фактором, определяющим эффективность работы предпри-

ятий, вырабатывающих туки, является состав сырья. Сейчас уже не вызывает

сомнений, что его качество будет ухудшаться [449]. Это также отразится на

стоимости минеральных удобрений. Так, самые лучшие апатиты в СНГ, со-

держащие 39,4% пятиокиси фосфора, добываются на Хибинском месторож-

дении. Но в связи с его выработкой доля_ сырья этого месторождения в об-

щем объеме поставок к 2000 г. снизится с 65,8% (в 1965 г.) до 37,7%. Замена

высококачественных фосфатов на низкосортные усложняет их переработку.

Поэтому затраты на производство 1 т Р

к 2000 г. возрастут не менее чем в

1,5 раза [389]. Проблемы такого же характера будут возникать и при произ-

водстве азотных удобрений, так как запасы природного газа, используемого в

качестве сырья, также ограничены.

Отрицательное влияние производства минеральных удобрений на био-

сферу будет усиливаться в результате увеличения территорий, занятых туко-

вой промышленностью. По прогнозу ЮНИДО для выполнения планов на

2000 г. по поставке минеральных удобрений мировому сельскому хозяйству

необходимо дополнительно построить 564 завода по производству азотных и

323 — по производству фосфорных удобрений [549]. На это планировалось

направить 114 млрд. долл. (в ценах 1975 г.). В целом в производство мине-

ральных удобрений вкладываются значительные суммы и средства. Расходы

ферм Великобритании на удобрения составляют свыше 10% всех затрат

[345]. На производство азотных удобрений в капиталистических странах по-

требляется 20—25% всей энергии, используемой в сельском хозяйстве [304].

В нашей стране этот показатель достигает 30% [269]. Только на природо-

охранные мероприятия, необходимость проведения которых обусловлена

деятельностью заводов, производящих минеральные удобрения, в XII пяти-

летке было выделено 626 млн. руб. [264].

Итак, всесторонняя оценка последствий нерегулируемого применения

минеральных удобрений в земледелии показывает, что они являются причи-

ной появления многих проблем и земледельческого и экологического харак-

тера. Возникают предпосылки для ухудшения физико-химических свойств

почв. Растет их кислотность, изменяется в неблагоприятную сторону содер-

жание отдельных химических элементов, активизируется разрушение орга-

нического вещества. Особенностью этих процессов является то, что они но-

сят скрытый характер и обнаружить их можно только по истечении опреде-

ленного периода. По этой причине они более опасны для будущего, чем для

настоящего времени.

Внесение минеральных удобрений коренным образом меняет геохи-

мические потоки в агроландшафтах. Это создает условия для возникновения

провинций с нетипичными для данной местности геохимическими характе-

ристиками и загрязнения окружающей среды. Поступление соединений азота

и фосфора в водные объекты вызывает эвтрофирование, что затрудняет, а

иногда и делает невозможным их использование в хозяйственно-питьевых

целях.

Не менее важными являются проблемы качества сельскохозяйствен-

ной продукции: В ней, особенно при высоких дозах минеральных удобрений,

накапливаются нитраты, снижается содержание Сахаров, отдельных витами-

нов, аминокислот. Ухудшаются товарные и технологические свойства.

Все перечисленные проблемы возникают в относительно короткие

сроки при внесении высоких доз минеральных удобрений. При использова-

нии умеренных доз они принимают хроническую форму и не проявляются в

течение длительного времени.

Глава 2. ВЛИЯНИЕ ПЕСТИЦИДОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

2.1. Пестициды в сельскохозяйственном производстве

Современные технологии выращивания сельскохозяйственных куль-

тур предусматривают широкое применение пестицидов. По обобщенным

данным, их использование предотвращает потери урожая от вредителей на

5,1—20,7%, болезней — на 13% и от сорняков — на 6,8—15,7% [299]. В на-

стоящее время число используемых препаратов достигло 60 тыс. Их мировой

объем производства в ] 975 г. составил 1,6 млн. т, а к концу столетия он воз-

растет до 2,5—2,7 млн. т действующего вещества [549]. Увеличение произ-

водства ядохимикатов с середины XX в. стало выполнимо в результате рас-

ширения возможностей направленного органического синтеза. Но поскольку

некоторые пестициды были получены из химического оружия второй миро-

вой войны, это, очевидно, явилось дополнительным стимулом наращивания

их выпуска [453].

Использование ядохимикатов в бывшем СССР к 1990 г. достигло

750—790 тыс. т в год. Если в 1980 г. в Советском Союзе применялось 12 кг

пестицидов на каждую тонну минеральных удобрений, то в перспективе этот

показатель предполагалось довести до 30 кг [188]. В 1988 г. в нашей стране

химическими средствами защиты растений было обработано 154 млн. га по-

севов, а в 1990 г. — около 200 млн. га [100, 336]. Позднее, из-за экономиче-

ского кризиса, объемы их применения стали сокращаться.

Наряду с положительным влиянием пестицидов на производство про-

дуктов растениеводства в последнее время накапливаются данные и об отри-

цательных последствиях их применения. Углубление наших представлений о

поведении ядохимикатов в окружающей среде вскрывает самые неожидан-

ные проявления их действия на живые организмы и экосистемы, что обраща-

ет на себя все большее и большее внимание.

2.2. Загрязнение пестицидами почв, гидросферы, воздуха и

продуктов питания

Большая часть пестицидов, применяемых при выращивании сельско-

хозяйственных культур, вносится непосредственно в почву или попадает туда

с протравленными семенами, а также в результате смывания с поверхности

растений выпадающими осадками. Многие ядохимикаты способны длитель-

ное время сохраняться в почве. Поэтому их концентрация в пахотном слое

при длительном применении постепенно увеличивается.

Среднее содержание ядохимикатов в пахотных почвах в период их ин-

тенсивного применения в североевропейской части России составляло 0,005,

а на юге 0,5 мг/кг [347]. Ниже приведены данные о загрязнении почв в рес-

публиках бывшего СССР (табл. 22).

Таблица 22

Загрязнение почв пестицидами, 1989 г. [56]

Республика

Количество проанали-

зированных проб, тыс.

Доля проб

с обнаруженными

пестицидами, %

Доля проб

с превышением

нормативов, %

СССР 42,3 33,4 4,6

Азербайджан 0,7 58,4 29,2

Белоруссия 0,6 37,2 24,8

Грузия 1,1 63,8 24,4

Казахстан 18,4 17,8 1,4

Киргизия 1,3 2,8 4,9

Литва 0,3 1,6 5,6

Молдавия 9,1 30,2 11,7

РСФСР 3,5 25,8 1,4

Таджикистан 0,6 66,6 3,9

Туркмения 0,4 33,6

—

Узбекистан 5,0 65,3 4,7

Украина 2,5 54,5 0,7

Анализы показали, что почвы преимущественно загрязнены хлорор-

ганическими и фосфорорганическими препаратами. Практически по-

всеместно обнаруживаются остатки ДДТ [299]. После сокращения объемов

применения ядохимикатов в сельском хозяйстве произошло и снижение за-

грязнения почв. Но до сих пор его уровень достаточно высок. В 1996 г., по

данным Росгидромета, доля площадей, загрязненных ядохимикатами в Рос-

сии, составила 7,6% от обследованной территории. В 1997 г. этот показатель

в Курской, Тамбовской и Омской областях составил, соответственно, 40,1,

51,7 и 39% [394].

Пестициды, попавшие в почву, постепенно распределяются между от-

дельными ее фазами. Часть из них связывается органическим веществом и

закрепляется, таким образом, в виде устойчивых химических соединений.

Закрепление пестицидов в почве происходит и в результате их аккумуляции в

клетках и тканях живых организмов. Другая часть пестицидов переходит в

почвенный раствор и поэтому очень быстро распространяется по всему па-

хотному слою. Ядохимикаты, находящиеся в почве, постоянно переходят их

одного состояния в другое. Интенсивность и направленность этого процесса

зависит от ряда факторов — влажности, температуры, газового режима, вы-

ращиваемых культур.

Появление средств химической защиты растений в почвах неизбежно

ведет к включению их в биогеохимические потоки. Миграция ядохимикатов

и продуктов их физико-химической и биологической трансформации совер-

шается в основном с поверхностными и внутрипочвенными потоками воды, в

меньшей степени — за счет аэрозольного переноса. В некоторых случаях они

переносятся живыми организмами, ведущими подвижный образ жизни

Миграция пестицидов с водными потоками особенно интенсивно про-

исходит на почвах легкого гранулометрического состава с промывным режи-

мом. При анализе образцов воды, взятых на песчаных почвах с глубины 40—

50 см, однократно обработанных атразином (1— 1,5 кг/га), он обнаруживался

во всех пробах в количестве 0,14 мкг/л, а после четырех обработок — 0,57

мкг/л. Максимальный уровень атразина составил 17,5 мкг/л [633]. Данные,

полученные в результате наблюдений за поведением ядохимикатов в почве

на территории ряда областей РФ, свидетельствуют, что они перемещаются на

глубину до 2 м. Такой препарат, как метафос, обнаруживался на глубине 90—

100 см в количестве 14,8% от его общего содержания в метровом слое [394].

По сведениям зарубежных авторов, загрязнение дренажных вод ди-

хлорпропом и 2М-4Х отмечалось в течение недели после их применения на

песчаной и двух недель на глинистой почвах [641]. В 1985—1987 гг. ими же

проведен анализ 259 образцов воды из рек. В них было обнаружено 11 герби-

цидов, 2 фунгицида и 5 инсектицидов. Чаще всего встречались дихлорпроп и

2М-4Х, максимальное содержание которых отмечено в июне. Суммарная

концентрация феноксикислот достигала 25 мкг/л.

Находящиеся в почве пестициды с нисходящими водными потоками

могут выноситься в глубоко залегающие грунтовые воды. При обследовании

колодцев, расположенных на территории сельскохозяйственных ферм США,

в воде 69% источников выявлено наличие инсектицидов и фунгицидов [648].

В некоторых штатах до 30% артезианских скважин, предназначенных для

питьевого водоснабжения, были закрыты ввиду загрязнения ядохимикатами

[605]. Их появление после обработки посевов хлопка наблюдали даже на глу-

бине 80 м [550]. Сильное загрязнение грунтовых вод средствами защиты рас-

тений наблюдается и в Германии. Там в ряде случаев их концентрация пре-

вышает установленные ПДК в 20 раз [499]. Предполагают, что из общего

количества применяемых пестицидов в водоемы попадает около 5% [626].

Химические средства защиты растений обнаруживаются и в атмосфе-

ре. Очень сильно загрязняется воздух при мелкокапельном и аэрозольном

распылении препаратов. Мелкие частицы используемого раствора медленно

оседают на растения и поверхность почвы, что увеличивает время нахожде-

ния их в воздухе и способствует переносу на другие участки [562].

Загрязнение воздуха пестицидами возможно и в результате поступле-

ния их из почвы. После заделки гранулированного фурадана он и его метабо-

литы обнаруживались в воздухе в течение двух недель в количестве от 0,02