Степановских А.С. Экология
Подождите немного. Документ загружается.
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.20. Загрязнение среды нитратами и опасность
заболевания человека (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)
В отличие от азота фосфор характеризуется малой подвижностью, он почти
полностью закрепляется в почве, обогащая ее. Вместе с тем фосфорные удобрения
могут вызывать и отрицательные явления в виде накопления фтора, токсичного для
человека и животных.
Подобные явления наблюдаются и при использовании калийных удобрений.
Большинство их содержит значительные количества хлора, который зачастую
накапливается в почве и отрицательно влияет на ее агрофизические свойства.
Заметное увеличение содержания цинка и фтора в почвах связано с применением
551
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
фосфорных удобрений, в состав которых входят данные элементы.
Дополнительное внесение минеральных удобрений нередко способствует
загрязнению почв тяжелыми и токсическими металлами, которые через корм
животных попадают в пищу человека. Таким образом, загрязняющие вещества
оказывают и прямое влияние (разрушение и уменьшение урожая), и косвенное
(аккумуляция этих веществ в почве, организмах животных и пищевых продуктах).
Отсюда есть необходимость сбалансированного (по всем необходимым макро-
и микроэлементам), умеренного применения удобрений, проведения учета
накопления и определения потенциальной опасности для населения и животных
нитратов, нитритов и N-нитрозосоединений, содержащихся в водах, осадках, почве
и растениях. Важен также расчет максимально возможных уровней загрязнения
азотными соединениями при орошении. Данные о балансе и равновесии соединений
азота с взаимодействующими веществами вод и почв должны служить основой
рекомендаций о нормах, дозах и способах применения минеральных и органических
удобрений, а также об использовании биологического азота для каждой
сельскохозяйственной культуры севооборота.
Известкование и внесение в дерново-подзолистые почвы органических
удобрений — важное условие уменьшения вредных для окружающей среды потерь
питательных веществ. Снижение почвенной кислотности повышает эффективность
удобрений в целом, а органические удобрения при этом существенно увеличивают
водоудерживающую способность почвы и сорбционные свойства, что повышает ее
плодородие, улучшает физико-химические свойства и обеспечивает более полное
использование растениями питательных веществ, содержащихся в почве.
Мелиорация земель. Это система технических, агрономических и
организационных мероприятий, направленных на преобразование неблагоприятных
для сельскохозяйственного производства условий.
Нестабильность урожаев часто вызывается неустойчивым водообеспечением
посевов в период вегетации. Практически ежегодно на территории страны в одних
районах сельскохозяйственные культуры подвергаются губительному воздействию
засухи, а в других страдают от избытка увлажнения. Примерно 40% пашни
находится в зонах, где количество осадков не превышает 400 мм и растения
хронически испытывают недостаток влаги, 9% — в зонах избыточного увлажнения.
Остальные площади также страдают от недостаточного и неустойчивого
увлажнения в течение вегетационного периода или в отдельные ответственные фазы
развития растений. Мелиорация в наших условиях — неотъемлемое и мощное
средство повышения устойчивости и продуктивности земледелия. Мелиорация:
— повышает устойчивость сельскохозяйственного производства, обеспечивая
выравнивание урожаев, получаемых как в засушливые, так и дождливые годы;
— позволяет существенно повысить производительность труда и
интенсифицировать сельскохозяйственное производство за счет рационального
использования мощной сельскохозяйственной техники и удобрений на
мелиоративных землях и выполнения всех агротехнических мероприятий в наиболее
благоприятные сроки;
— создает возможность удовлетворить потребность народного хозяйства в
552
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
такой ценной культуре, как рис, выращивать который в климатических условиях
России можно главным образом на орошаемых землях.
Площадь орошаемых земель в бывшем СССР в 90-х гг. XX в. составляла 21—
25 млн га и осушенных земель — 18—19 млн га. На орошаемых землях выращивали
3—3,5 т риса, производство кормов достигало 80—82 млн т кормовых единиц.
В России в 1993 году орошаемые земли занимали 5,3 млн га, из них пашня —
4,8 млн га. Посевная площадь сельскохозяйственных культур составляла 4,5 млн га,
в том числе зерновых культур — 1,3 млн га, кормовых культур — 2,8 млн га.
Площадь осушенных земель равнялась 5,1 млн га, из них пашня — 2,7 млн га,
посевная площадь сельскохозяйственных культур составляла 2,6 млн га, в том числе
зерновых культур — 0,96 млн га, кормовых культур — 1,5 млн га. На орошаемых
землях получен валовый сбор зерна 3276 тыс. т, сахарной свеклы (фабричной) —
954 тыс. т, семян подсолнечника — 55 тыс. т, овощей — 1996 тыс. т. На осушенных
землях валовый сбор зерна составил 1395 тыс. т, картофеля — 443 тыс. т, сои — 53
тыс. т, льна-долгунца (волокно) — 9,5 тыс. т.
Применение средств защиты растений. Мировые потери урожая
сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков, по подсчетам
ученых, в 90-х гг. XX в. составляют от 25 до 48%. В США, например, они достигают
33% (13% продукции теряется от вредителей, 12% — от болезней и 8% от —
сорняков).
Более столетия химические средства защиты растений (пестициды) играют
важную роль в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками сельскохозяйственных
культур.
Мировое производство пестицидов в 1975 г. оценивалось в 1,6 млн т
действующего вещества. В дальнейшем ежегодный прирост производства
пестицидов составлял 10——15%. При таких темпах мировое производство
пестицидов к 2000 г. должно достигуть 2,5—2,7 млн т действующего вещества.
В ассортименте химических средств защиты растений средства борьбы с
сорняками (гербициды) занимают 40%, средства борьбы с вредителями
(инсектициды) —35%, средства борьбы с болезнями (фунгициды) — 15%, прочие —
10% (рис. 18.21).
Из общего мирового производства пестицидов США и Канада используют
33%, Западная Европа — 25%, Юго-Восточная Азия — 22%, Восточная Европа
(включая Россию)
— 10%, Латинская Америка — 9%, Австралия и Новая Зеландия — 1%. В 80
—90-х гг. XX в. в бывшем СССР площади, обрабатываемые пестицидами и
дефолиантами (в расчете на однократное применение), составляли около 140 млн га,
в том числе гербицидами — около 70 млн га. В этот период для нужд сельского
хозяйства поставлялось около 500 тыс. т д. в. пестицидов. Использование
пестицидов в сельском хозяйстве стало соизмеримым с масштабами применения
минеральных удобрений.
553
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.21. Мировое производство средств защиты
растений-пестицидов в 80-х гг. XX в. (по Н. Ф. Реймерсу, 1990)
Об эффективности применения пестицидов свидетельствует такой пример:
для получения урожайности пшеницы 50 ц/га затраты на пестициды составляют 30
—35% общих. Использование пестицидов в Московской области обусловливает
прибавку урожая пшеницы 6 ц/га.
При подавлении вредных организмов до экономического порога
вредоносности применением пестицидов, по мнению В. А. Захаренко (1990),
ежегодное производство продукции растениеводства в бывшем СССР могло бы
возрасти на 25,7%. Другой пример. Если в США прекратить применение
пестицидов, то для сохранения урожая на современном уровне потребуется
дополнительно распахать 52 млн га и стоимость продукции растениеводства
возрастет (за счет снижения производительности труда) на 50—70%.
Воздействие пестицидов на агроэкосистемы. Пестициды, применяемые в
сельском хозяйстве, относятся к различным классам главным образом органических
соединений (хлорорганические, фосфорорганические, симметричные триазины,
гетероциклические соединения и др.), обладают токсичностью не только для
вредных организмов, но и человека, животных, несут опасность для окружающей
среды. Пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения
всей экосистемы, в которую его внедрили. Из совокупности экологических свойств,
присущих всем пестицидам, действия их никогда не бывают однозначными.
1. Пестициды, как правило, имеют широкий спектр токсического действия как
на виды растений, так и на виды животных. Отсюда названия инсектициды,
фунгициды, гербициды и т. д. вводят в заблуждение, так как не дают представления
о реальном диапазоне воздействия этих веществ.
554
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
2. Пестициды очень токсичны для животных и человека.
3. Человек использует пестициды для уничтожения ограниченного числа
организмов, составляющих не более 0,5% общего числа видов, населяющих
биосферу, в то время как пестициды при применении воздействуют на все живые
организмы.
4. Пестициды всегда при проведении защитных мероприятий направлены
против популяций.
5. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их используют
только в том случае, когда численность популяции вредителя достигает большого
значения.
6. Нередко применяют значительно больше пестицидов, чем необходимо для
уничтожения вредителя: преднамеренные излишки обработки полей объясняют
«надежностью» и т. д.
7. Площади, на которых используются пестициды, значительны, составляют
сотни миллионов гектаров.
8. Многие пестициды обладают длительным сохранением в почве — от
нескольких месяцев до 2—3 лет, а иногда и более.
Стабильность пестицидов опасна различными последствиями, которые еще
более усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения.
Пестициды распространяются далеко за пределами тех агроэ-косистем, где
они применяются. Даже в случае использования наименее летучих компонентов
более 50% активных веществ в момент воздействия переходит прямо в атмосферу.
Большую опасность как источник загрязнения продуктов питания
пестицидами представляет почва. В почву пестициды поступают различными
путями: при непосредственном внесении их в почву для уничтожения
почвообитающих вредителей, сорняков, с протравленными семенами, сносе
препаратов при обработке посевов во время вегетации полевых культур (рис. 18.22),
неосторожном выполнении различных операций с химическими препаратами
(расфасовке, приготовлении рабочих растворов, транспортировке и т. д.), при
поверхностном стоке с вышерасположенных участков, с осадками, оросительными,
коллекторно-дренажными и сточными водами, с частицами почвы при ветровой
эрозии.
Пестициды после целенаправленного внесения или случайного попадания в
почву могут вызывать в окружающей среде следующие изменения:
— уничтожить вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных
культур, сорные растения или изменить процессы роста и развития растений в
желательном для человека направлении, а затем минерализоваться в течение
разного периода времени;
— вызвать нежелательные эффекты (фитотоксическое действие
персистентных, например гербицидов, на последующие культуры, изменение
химического состава культурных растений в отрицательную сторону и т. п.).
555
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.22. Пестициды, их применение и концентрация остатков
Пестициды или продукты их распада и превращения по отношению к
почвенным микроорганизмам, которые в значительной степени определяют
плодородие почвы, действуют по-разному:
— угнетают их рост (некоторые фунгициды и средства для дезинфекции
почвы);
—действуют нейтрально-подавляюще — большинство инсектицидов;
— изменяют их видовой состав в течение определенного периода.
Пестициды прямо или косвенно влияют на доступность питательных
элементов, которые, в свою очередь, воздействуют на персистентность химических
средств защиты растений непосредственно химическим способом или изменением
микробиологических процессов.
После применения пестицидов в сельском хозяйстве значительная часть их
вымывается из почвы и попадает в водоемы. Они могут ухудшать вкус, запах и цвет
пресной воды. Многие пестициды устойчивы в водной среде и могут накапливаться
в отдельных органах животных. Установлено, что до 25% применяемых пестицидов
попадает в водные экосистемы. Водный дренаж с полей, обработанных
пестицидами, загрязняет не только небольшие водоемы, реки, но и эстуарии
(широкое устье реки, впадающее в море или океан). В Средней Азии при орошении
сельскохозяйственных культур коллекгорно-дренажными водами выносится 1,1—
2,5% хлорор-ганических и 0,2—0,5% фосфорорганических препаратов от общего
количества внесенных на поля. В сбросных водах содержится 11,5%
хлорорганических соединений, которые используются при первой и второй
обработках полей, и около 0,3% фосфорорганических пестицидов. Суммарный
вынос пестицидов, включая и дефолианты, составляют 2,5—4,2% применяемых.
556
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Заслуживает пристального внимания изучение путей миграции пестицидов,
применяемых в рисоводстве. Они легко попадают в коллекторно-дренажные воды и
разносятся ими на большие расстояния. Например, пропанид обнаруживается в
лиманах Азовского и Черного морей. При анализе свыше десяти видов рыб (линь,
лещ, окунь, судак, тарань и др.) в органах и тканях был найден препарат и его
метаболиты. Пропанид накапливается и в высших водных растениях. Водные
организмы способны концентрировать пестициды, в большей или меньшей степени
становясь источниками распространения их по трофическим цепям. Наибольшим
коэффициентом кумуляции характеризуются водные беспозвоночные, особенно
личинки некоторых насекомых и ракообразных (рис. 18.23).
Рис. 18.23. Накопление инсектицидов в пищевых цепях (по Eichler, 1969)
Таким образом, применение пестицидов влечет за собой отрицательные
последствия для отдельных видов и биоценозов в целом. С экологической точки
зрения, различают несколько форм воздействия пестицидов. Первая категория форм
воздействия называется демэкологической и выражается совокупностью
нарушающих воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к
какому-либо фитосанитарному веществу. Последствия подобных воздействий
проявляются быстро и обусловлены повышенной токсичностью таких веществ для
видов растений и животных. Это вымирание определенной части особей, входящих
в состав зараженной популяции, прямо пропорциональное дозе примененного
вещества. Пестицид является экологическим фактором, который не зависит от
плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей
определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый
процент смертности в популяции. Другие демэкологические эффекты
характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, как уже было
отмечено выше, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор,
пока животное — пищевой объект хищника — не достигнет критического порога, с
которого начинается хроническая интоксикация (рис. 18.24.2),
Помимо высокого уровня смертности вследствие хронической интоксикации,
имеется и другая форма влияния пестицидов на биологические виды, не столь явная,
но не менее вредная, которая выражается в уменьшении биотического потенциала
вида (рис. 18.24.3).
557
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
Рис. 18.24. Основные последствия экологического
воздействия пестицидов (по Moore, 1967)
Хроническая интоксикация может изменить коэффициент рождаемости путем
снижения обычной плодовитости, или снижения выживаемости яиц и молодняка,
или в связи с действием указанных факторов одновременно. Эти отрицательные
влияния сказываются на биотическом потенциале и в худшем случае могут привести
к полной бесплодности популяции, подвергшейся интоксикации. Наряду с
демэкологическими воздействиями пестицидов различают и биоценотические
воздействия. Так, если какое-то животное абсолютно нечувствительно к данному
пестициду, все же численность его популяции может значительно уменьшиться из-
558
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
за уничтожения тех растений или животных, которые служат ему добычей или
пищей (рис. 18.24.4). С другой стороны, разрушение гербицидами растения-хозяина
исключает из экосистемы тех насекомых и других беспозвоночных, для которых это
растение служило пристанищем и на котором они паразитировали.
Другие экологические последствия применения пестицидов характеризуются
возрастанием численности популяций, плотность которых до применения
пестицидов была относительно небольшой. Рост численности популяции может
быть обусловлен исчезновением конкурирующего вида, имеющего аналогичные
требования к корму и условиям гнездования или по-давлением хищников и
паразитов.
Применение пестицидов вызывает необратимые потрясения структуры
биоценоза, часто называемого нарушением биологического равновесия (рис. 18.24.6,
7). Иногда оно, как это ни парадоксально, проявляется в увеличении численности
этой популяции, которую собирались уничтожить.
В связи с этим применение пестицидов в сельском хозяйстве должно быть
строго регламентировано и использоваться только в том случае, когда другие
методы защиты (агротехнические, селекционные, биологические и др.) не
позволяют избежать потерь урожая возделываемых культур от вредителей, болезней
и сорняков.
18.8. Проблема охраны земельных ресурсов
Процессы и явления, снижающие почвенное плодородие, разрушающие
земельные ресурсы страны, уменьшающие площадь сельскохозяйственных земель, с
некоторой условностью можно разделить на четыре группы.
1. Природные процессы, неблагоприятное воздействие которых на почвенный
покров предотвратить нельзя. Это землетрясения, извержения вулканов, кареты,
оплывание почв на склонах и т. д.
2. Природные процессы, которые человек иногда может в какой-то мере
предотвратить или уменьшить их неблагоприятное воздействие на почву. В
некоторых случаях хозяйственная деятельность человека активизирует проявление
этих природных процессов. Например, боковая речная эрозия, разрушение берегов
морей, озер, водохранилищ волнами, осыпи горных пород, сход селей и занос
ценных земель селевыми наносами. Первичное засоление почв вследствие
испарения грунтовых вод, содержащих большое количество солей, солености
почвообразующей породы и других факторов. Проявление смыва и размыва почв, а
также бурь при экстремальных сильных ливнях и очень сильных ветрах, имеющих
чрезвычайно редкую повторяемость. Наводнения и сопровождающийся при этом
смыв пахотного слоя обрабатываемых пойм и занос плодородных почв пойм
бесплодным слоем аллювия — песком, галькой.
3. Природные процессы, интенсивное проявление которых во многом
обусловлено неразумной хозяйственной деятельностью человека. Это в первую
очередь интенсивный смыв и размыв почвы поверхностным стоком временных
водных потоков и погребение плодородных почв балок и долин продуктами эрозии
559
www.InetLib.Ru - Интернет библиотека!
— менее плодородными наносами. Интенсивное выдувание почв и погребение
плодородных почв навеянным слоем менее плодородных наносов. Занос почв
подвижными песками. Вторичное засоление почв, связанное с избыточным
поливом, особенно без дренажа, в аридной зоне, при высокой минерализации
грунтовых вод. Заболачивание почв в связи с подъемом грунтовых вод, вызываемым
ростом русловых наносов, заполнением водохранилищ и другими причинами.
4. Явления, целиком связанные с хозяйственной деятельностью человека. Это
в первую очередь загрязнение почв токсическими выбросами, поступающими в
атмосферу при работе промышленных предприятий и транспорта. Разрушение
почвенной структуры и очень сильное уплотнение почв в результате чрезмерной
обработки почв, особенно тяжелыми машинами. Снижение плодородия от
неправильного применения удобрений и пестицидов. Смещение по склону верхнего
слоя почвы при вспашке холмистых возвышенностей плугами с односторонним
отвалом пласта вниз по склону. Разрушение почвы пастбищных склонов при
интенсивной нерегулируемой пастьбе скота. Разрушение почв при трелевке
лесоматериала. Разрушение почвенного покрова при разработке месторождений
полезных ископаемых. Пересушивание почвы при неправильном проведении
осушительных мелиорации. Необоснованное отчуждение ценных
сельскохозяйственных земель для использования в других отраслях народного
хозяйства.
Вместе с тем приведенное разделение относительно. В связи с особенностями
природных условий территории и хозяйственного использования земель некоторые
процессы из первой группы могут быть перенесены во вторую и даже в третью и
наоборот. В разных регионах страны влияние этих процессов на уровень снижения
плодородия почв и разрушения земель различно. В одних районах самым главным
бичом является вторичное засоление почв, в других — заболачивание, в третьих —
занос сыпучими песками, в четвертых—разрушение почв оползнями.
Следовательно, в различных зонах страны должны применяться и разные меры по
охране почв от воздействия неблагоприятных процессов, ведущих к снижению
плодородия почв, к разрушению земель.
Например, для Южного Зауралья, для многих районов Сибири главной
опасностью для почв является дефляция. Для северозападных регионов России
основная беда — переувлажнение почв, их заболачивание. Из всех неблагоприятных
процессов наибольшее значение имеет в целом для страны защита почв от водной
эрозии и ветровой эрозии (дефляции).
Для ответа на вопрос: почему защита почв от ветровой и водной эрозии
отнесена к числу важнейших задач? — нужно рассмотреть, какой ущерб наносит
или может нанести эрозия почв, если не принять меры по ее предупреждению.
Эрозия представляет собой разрушение и снос почвенного покрова, иногда и
почвообразующих пород потоками воды или ветром. При этом разрушается самый
верхний, плодородный слой почвы.
Если в сельскохозяйственном предприятии имеется 10 тыс. га пахотных
земель, расположенных на склонах, то при годовом смыве 30т почвы с гектара (слой
почвы 3,5 мм) общая потеря почвы составит 300 тыс. т. Это 100 тыс. трехтонных
560