Зінченко О.І., Салатенко В.Н., Білоножко М.А. Рослинництво

Подождите немного. Документ загружается.

ських культур, їх сумішей, так і окремих країн, невеликих регіонів,

міст, населених пунктів. У зв’язку з цим можна говорити про еколо-

гізацію як загальне явище — екологізацію науки, промисловості,

мислення, господарювання, політики, бо все має загальний зв’язок.

Саме цей зв’язок визначає суть понять про екологію, екологічний

стан, екологічні умови. Під цим розуміють насамперед результати

господарювання людини в природі, її ставлення до природи, ґрунту,

води, повітря, рослинності.

Про необхідність обережного ставлення до природи зазначали у

своїх працях ще Ч. Дарвін, Д. І. Менделєєв, О. М. Енгельгардт,

Д. М. Прянишников, В. Р. Вільямс та інші вчені.

2.1.1. БІОСФЕРА ЗЕМЛІ

Життя на планеті — єдина система в різних формах і на неод-

накових рівнях. Це велетенський всеосяжний біологічний комплекс,

який прийнято називати

біологічною сферою,

або

біосферою

. Роз-

різняють такі три основні частини біосфери — літосферу, гідросферу

і тропосферу. В

літосфері

— верхній частині земної поверхні — від-

бувається найбільш активний біологічний розвиток рослинного і

тваринного світу. Тут життя сконцентроване переважно на її по-

верхні та в шарі ґрунту до 2 – 3 м, зрідка до 5 – 10 м (у тому числі

коренева система дерев і трав’янистих порід). У наш час рослин-

ний і тваринний світ літосфери є основним джерелом харчування

людини.

Гідросфера

— води рік, озер, морів, океанів, середовище, де мож-

ливе самостійне існування різноманітного рослинного і тваринного

світу (від найпростіших до ссавців). Оскільки поживні речовини є в

усій товщі води, а не лише на дні, відповідно і життя існує від по-

верхні водойми до дна і на самому дні. При цьому навіть глибоко-

водні моря не становлять винятку. Разом з тим у гідросфері менше

кисню, ніж в літосфері, тому відповідно менше маса рослин і тварин

на одиницю її об’єму. Однак площа водного дзеркала морів, океанів,

озер та інших водойм набагато більша за площу літосфери. Тому

запаси біомаси в гідросфері величезні і при раціональному їх вико-

ристанні можуть бути значним джерелом повноцінного харчування

людини.

Найменш щільна

тропосфера

— нижня частина атмосфери. Орга-

нізми, які її населяють, не можуть тривалий час існувати без поверх-

ні землі. Немає також тварин, які б постійно перебували в повітрі.

Область активного життя на Землі. Термін введений в 1875 р. Е. Зюссом. Вчен-

ня про біосферу як активну оболонку Землі, де виявляється сукупна діяльність жи-

вих організмів (у тому числі людини) як геохімічний фактор планетарного масштабу

і значення, створене В. І. Вернадським (1926).

Біосфера

— результат

діяльності різних макро- і

мікроорганізмів. У ній по-

стійно підтримується біо-

генний кругообіг речо-

вин — енергії (рис. 1).

Трофічні зв’язки — ос-

нова біосфери. Між тропо-

сферою (атмосферою), гід-

росферою та літосферою

завдяки діяльності організ-

мів існують добре відрегу-

льовані біологічні (харчові —

трофічні) зв’язки рослин-

них і тваринних організ-

мів. Завдяки їм на Землі

підтримується життя як

стійке планетарне явище,

забезпечується система

взаємозв’язків рослин,

тварин і людини.

Розрізняють такі осно-

вні екологічні групи рос-

линних і тваринних організмів, які забезпечують безперервний

зв’язок між різними формами життя на Землі: продуценти, консу-

менти, редуценти.

Продуцентів

(лат. Producens — виробляючий)

називають ще

автотрофами,

тобто організмами, які використовують

різні види неорганічних речовин і за допомогою сонячної енергії

утворюють органічну речовину — першооснову життя інших еколо-

гічних категорій живих організмів. Це зелені вищі й нижчі рослини

та хемотрофні — незелені бактерії, які також здатні синтезувати

органічну речовину.

Консументи

(споживачі) — це організми, які споживають продук-

цію автотрофів і виділяють у навколишнє середовище продукти

своєї життєдіяльності (білки, жири, цукри, вуглеводи, безазотисті

екстрактивні та інші речовини). До консументів належать усі тва-

рини. Вони створюють могутній пласт органічної речовини на Землі.

Розрізняють первинні, вторинні і третинні консументи. Перші —

це травоїдні тварини і паразитуючі на зелених рослинах безхлоро-

фільні рослини — кускута, вовчок та ін.; другі — хижаки, які полю-

ють на травоїдних; треті — організми, що живляться вторинними

консументами.

Редуценти

— дрібні організми (гриби, бактерії). Вони використо-

вують органічну масу відходів життєдіяльності перших двох груп і в

процесі обміну розкладають її до неорганічних сполук, які, у свою

Рис. 1. Складові частини біосфери і їх взаємо-

дія — взаємозв’язок малого біологічного круго-

обігу речовин (МБК) з великим геологічним

кругообігом (ВГК)

чергу, знову можуть бути засвоєні продуцентами. Внаслідок таких

трофічних зв’язків здійснюється кругообіг речовин (рис. 2). Отже, ці

три види рослинних і тваринних організмів і створюють навколиш-

нє природне середовище в біосфері.

Вказані екологічні групи рослинних і тваринних організмів від-

різняються типом живлення і будови. За типом живлення вони по-

діляються на автотрофні (фотосинтез) і гетеротрофні організми

(абсорбція і перетравлення). За будовою в цих групах виділяють

еукаріоти тканинні

(рослини, тварини),

еукаріоти одноклітинні

багатоклітинні

(водорості, гриби, найпростіші);

прокаріоти,

переважно одноклітинні (фотобактерії, скотобактерії, архебактерії)

(рис. 3).

Залежно від особливостей трофічних зв’язків між рослинними і

тваринними організмами, що є динамічними, виникають різноманіт-

ні форми життя. Так, у літосфері після поїдання тваринами певних

видів рослин (трав, плодів, насіння, посівів) поширюються види, які

залишилися, до них також додаються види з насіння, перенесеного

птахами, тваринами, комахами. Значний вплив на рослинність ма-

ють землерийні тварини, що знищують і порушують рослинний по-

Рис. 2. Кругообіг речовин і енергії в біосфері

крив, спричинюючи зміну його ботанічного складу тощо. Проте най-

більшою мірою рослинність і тваринний світ змінюються під впли-

вом діяльності людини, тобто під впливом антропогенного фактора.

2.1.2. НАВКОЛИШНЄ ПРИРОДНЕ СЕРЕДОВИЩЕ

І АНТРОПОГЕННИЙ ФАКТОР

Зв’язки між елементами біосфери не лише динамічні, а й досить

стійкі. Разом з тим людина у процесі своєї діяльності часто завдає

шкоди цим усталеним зв’язкам, тобто навколишньому середовищу,

у якому досить розірвати його одну ланку, як порушується весь лан-

цюг —

біота

(сукупність рослинних і тваринних організмів). Тому

під впливом антропогенного фактора навколишнє середовище по-

стійно змінюється і, на жаль, частіше в негативний бік. Великої

шкоди завдають викиди в атмосферу різних хімічних сполук промис-

ловими підприємствами і транспортними засобами. Випадаючи з

опадами, вони забруднюють навколишнє середовище — ґрунт, во-

дойми, підґрунтові води, природні вгіддя, моря, повітря. На Землі є

лише окремі оазиси, де повітряний басейн відносно чистий, зокрема

його нижні шари. Так, у районах, де виробляють цемент, за даними

П. С. Пастернака, В. П. Ворона та ін. (1989), утворюється зона силь-

ного залуження ґрунтів.

Несприятливо впливають на довкілля автомобільні дороги. За

даними І. М. Подоби та А. В. Климова (1989), максимальна концен-

трація хімічних елементів спостерігається на відстані 20 – 30 м від

Рис. 3. Основні складові живої природи (за І. П. Баб’євою, Г. М. Зеновою)

полотна доріг, де збільшується концентрація у верхньому шарі ґрун-

ту натрію, магнію, алюмінію, міді, свинцю, кадмію та ін.

Кадмій, свинець, титан, нікель нагромаджуються у ґрунті на від-

стані 5 – 7 км від доріг. На великих автострадах смуги забруднення

збільшуються до 50 – 100 м. Якщо автострада пролягає на підвище-

ній частині рельєфу, то шкідливі елементи можуть нагромаджува-

тися на відстані 15 – 20 км від неї.

Екологічну проблему в Україні становлять гірничі розробки від-

критим способом, відходи гірничо-збагачувальної промисловості.

Особливо це стосується Криворізького залізорудного басейну. При

видобутку криворізької руди відкритим способом при кожному ви-

буху на кар’єрі в атмосферу надходить 150 – 250 т дрібнозернистого

пилу з токсичним вмістом 40 – 50 м

оксиду вуглецю (ІІ). Пилогазо-

ва хмара об’ємом 15 – 20 млн м

досягає висоти 150 – 200 м і забру-

днює територію в радіусі до 15 км. За рік на кар’єрах гірничо-

збагачувальних комбінатів проводять 266 масових вибухів (М. Ма-

лаш, 1994).

Велику загрозу природі і людині в Україні становить величезна

кількість відходів, у тому числі радіоактивних. Сумарна кількість

цих відходів, за даними М. Малаша, становить 200 млрд т, в тому

числі лише в одній Дніпропетровській області близько 50 млрд т.

Особливу екологічну небезпеку становлять місця зберігання рідких

відходів гірничо-збагачувальних комбінатів. Рукотворні водойми,

озера, заповнені рідкими шлаками, сягають глибини сотень метрів.

Якщо накопичиться критична маса цих відходів, важко спрогнозу-

вати наслідки екологічної катастрофи. Частинки пилу від вибухів у

кар’єрах, а також ті, що випаровуються з «озер» та вивітрюються із

сухих шламових «пляжів», знайдено навіть на Монблані (М. Ма-

лаш, 1994).

Екологічною проблемою є перевиробництво і перевитрата енергії

в процесі промислового виробництва. Доведено, що коли в інших

країнах виробництво енергії на душу населення досягне рівня

США, може настати екологічна катастрофа (А. В. Яблоков, 1989).

Щоб не зменшити обсягів промислового виробництва і задовольнити

потреби суспільства, енергію необхідно економити. У США, Японії,

Німеччині та інших країнах цьому надають величезного значення.

Застосування сучасних електроприладів зменшує споживання еле-

ктроенергії у 2 – 4 рази без зниження потужності.

Глобальність антропогенного фактора. Ноосфера. У другій поло-

вині ХХ ст. негативний вплив антропогенного фактора спостеріга-

ється в усій геосфері (тропосфері, гідросфері і літосфері). Оскільки

підземні випробування ядерної зброї спричинювали тектонічні ко-

ливання, негативна дія цього фактора поширювалася і на області

мантії Землі. Людина змінює навколишнє і особливо природне се-

редовище — біогеосферу, створюючи нове, якісно відмінне від попе-

реднього. Таке нове природне середовище В. І. Вернадський назвав

ноосферою. Але за В. І. Вернадським ноосфера має бути результа-

том позитивної діяльності людини. Оскільки попередній стан при-

роди і навіть певної території Землі відновити неможливо, необхід-

но забезпечити гармонійне функціонування біосфери та її екосис-

теми

, хоч внаслідок діяльності людини вони можуть відрізнятися

від природних. Наприклад, досить порівняти природне середовище

цілинного степу і розораних земель, де рослинний і тваринний світи

різняться між собою.

Техногенні екосистеми. Техносфера. Результати діяльності лю-

дини викликають постійну стурбованість спеціалістів різних галу-

зей і громадськості. Це пов’язано з тим, що набагато підвищилася

потужність промислових об’єктів, збільшилася кількість транспор-

ту, газопроводів, зросла токсичність викидів в атмосферу, кількість

шкідливих відходів тощо.

Великої шкоди завдають пожежі, зокрема, на підприємствах наф-

тової і газової енергетики. При цьому мають місце і велетенські ви-

бухи, внаслідок чого збільшуються площі пошкоджених угідь. Ви-

кид у повітря всього 2 – 2,5 кг діоксину внаслідок вибуху на хіміч-

ному заводі в Італійському місті Севезо призвів до ураження тери-

торії площею 18 км

Збільшення площі і кількості потужних об’єктів, зокрема тепло-

вих і атомних електростанцій, у яких можливість аварії розрахова-

на на один випадок за 10 тис. років, є передумовою нестабільності

екосистем, важливою причиною негативної техногенної діяльності

людини. В цілому необачна техногенна діяльність людини є одним

з головних негативних екологічних факторів.

Розвиток промисловості спричинює негативний вплив на всі еко-

логічні категорії біосфери. Замість природних створюються так зва-

ні техногенні екосистеми, змінюються ландшафти, зазнає впливу і

неорганічна природа. Отже, навколишнє середовище ще далеко не

та оптимізована людиною ноосфера, про яку мріяв Вернадський.

Воно є результатом промислової діяльності людини, якою повністю

охоплена земна поверхня, і називається техносферою. Негативний

вплив її на навколишнє середовище, зокрема, на агроландшафти

треба послабляти, що значною мірою залежить від загальних при-

родоохоронних заходів та діяльності людини, спрямованої на по-

ліпшення трофічних зв’язків у біологічному середовищі.

Екосистема (природна екологічна система) — єдиний природний комплекс жи-

вих організмів і середовища. Термін введений англійським фітоценологом А. Тенслі

(1935). Терміни «екосистема» і «біоценоз» часто вживають як синоніми.

Біогеоценоз. Екосистема. Умови їх функціонування залежно від

антропогенного фактора. Складовою частиною біосфери є біогеоце-

ноз

, у межах якого відбувається біогенний кругообіг речовин, під-

тримується складний динамічний біологічний зв’язок. Якщо, на-

приклад, зникає повністю або тимчасово один із компонентів, частку

його роботи беруть на себе інші, завдяки чому підтримується стій-

кість біогеоценозу. Однак це не може тривати довго, особливо коли з

біоценозу випадає кілька рівнозначних видів рослин або тварин, бо

при зникненні одного або кількох видів тварин чи рослин лишають-

ся поживи інші види. Порушуються також процеси утилізації речо-

вин, що може спричинитись до загибелі біогеоценозу чи екосистеми.

Це спостерігається, наприклад, у районах великих промислових

розробок, видобутку корисних копалин, зокрема нафти, вугілля, де

не завжди забезпечується своєчасне відновлення середовища (реку-

льтивація). Звичайно, природа певною мірою себе перестраховує, і

один біоценоз в екосистемі змінюється іншим. Так було і тоді, коли

під впливом географічних катаклізмів (виверження вулканів, гео-

логічні зміни, кліматичні фактори) змінювалися рослинні формації,

трофічні зв’язки і самі біоценози.

Людина, як частина трофічного ланцюга, складова частина еко-

системи і гетеротроф, уже давно не задовольняється існуючими

трофічними зв’язками, їх масштабами і створює штучні біоценози,

більш продуктивні, ніж природні. Так, при розорюванні земель фі-

тоценози (природні рослинні угруповання) змінюються штучни-

ми — агрофітоценозами. В них складаються якісно інші трофічні

зв’язки. Природний процес зміни рослинності змінюється штучним

і йде не від природи, а від людини — у зворотному напрямі. При

цьому нагромаджується багато відходів, що не характерне для при-

родної трофіки. В таких випадках людина стає ніби чужою складо-

вою частиною природи, виходячи із загального біогенного кругообі-

гу. В результаті її діяльності створюється інший екологічний ком-

плекс, який істотно порушує природні біоценози й екосистему. Це,

зокрема, можна спостерігати в сівозмінах, де застосовують техноло-

гії вирощування культур, що передбачають внесення в ґрунт і на

посівах великої кількості різних хімікатів, які в подальшому цирку-

люють у біосфері, що можна проілюструвати на прикладі пестици-

дів (рис. 4). Здебільшого вони згубно діють на рослини і ґрунтову

біоту, природну трофіку. Створюються агробіоценози із зруйнова-

ними зворотними зв’язками. Екологічні умови на таких полях різко

погіршуються, продукція містить внесені хімічні сполуки. Фермен-

тативна система рослин не розкладає і не виводить їх з кореневими

виділеннями, а тому вони накопичуються в рослинах.

Синонім екосистеми як однорідної ділянки земної поверхні з живими організ-

мами (біоценозом і середовищем).

В цьому плані великої екологічної шкоди завдають біосфері діго-

ксин (тетрахлордибензо-пара-діоксин — ТХДД). Це синтетична вель-

ми стійка і дуже сильно отруйна речовина. Діоксин у 67 тис. разів

токсичніший за ціанід калію і в 500 разів — за стрихнін (А. Шиш-

лова, 1999). Ця сполука досить довго зберігається в навколишньому

середовищі і дуже ефективно переноситься по ланцюгу живлення

рослина — людина або рослина — корм — тварина — тваринниць-

ка продукція — людина. Ця тотальна отрута в невеликих кілько-

стях завжди є в продуктах, воді, повітрі. Діоксин утворюється під

час технологічних процесів, у яких використовують хлор і вуглець.

Найбільше його викидають підприємства металургійні, з виробни-

цтва паперу, численні хімічні заводи, фабрики, що виробляють пес-

тициди, всі установки для спалювання відходів, заводи, що виго-

товляють широко вживаний пластик полівінілхлорид (ПВХ), авто-

мобілі на автострадах. Діоксини і близькі до них фурани — група

хімічних сполук, яких налічується понад 200. З них 17 надзвичайно

шкідливі для природи і людини. За незначної концентрації цих

сполук у продуктах організм встигає виводити їх без шкоди для себе.

Великої шкоди природним угіддям і агроландшафтам завдають

відходи у вигляді будівельних матеріалів, пластику, супутніх про-

дуктів видобутку вугілля, нафти та інших копалин, а також відходи

промисловості. Вони нагромаджуються як забруднювачі навколиш-

нього природного середовища. Людина повинна виконувати роль

редуцента і забезпечувати їх штучну (поза природним кругообігом

речовин) утилізацію або гарантувати знешкодження їх у ґрунті.

Отже, діяльність людини в екосистемі має бути зваженою, обґрун-

тованою, логічною. Це якщо і не сприятиме відновленню попередніх

трофічних зв’язків, то хоча б забезпечить функціонування нових.

Рис. 4. Циркуляція пестицидів у біосфері

Людина як споживач має підтримувати свій (антропогенний) тро-

фічний ланцюг у біосфері і використовувати з нього органічної ре-

човини (тобто поживних речовин або загалом енергії) не більше, ніж

надходить у нього. Лише за такої умови забезпечується цілісність

екосистеми. Тому створюване на полях — в системі сівозмін штучне

біологічне середовище має функціонувати так само ефективно, як і

природне. Проте об’єм біологічного кругообігу речовин у ньому по-

винен бути набагато більшим, щоб забезпечити одержання необхід-

ної кількості продуктів харчування і сировини для промисловості.

Штучно створена екосистема сівозміни або агроландшафту добре

функціонує лише за оптимальної взаємодії усіх трьох складових

трофічного ланцюга — продуцентів, консументів усіх порядків

(включаючи людину) та редуцентів-деструкторів. Це означає, що

середовище (ґрунт, повітря, поливна вода) повинно бути сприятли-

вим, не містити шкідливих компонентів, які б погіршували роботу,

зокрема першої (продуцентів) і останньої ланки цього ланцюга ре-

дуцентів — мікроорганізмів-бактерій, дріжджових грибів, грибів-

сапрофітів та інших, які мінералізують органічну речовину рослин-

них решток та органічні добрива. Як уже зазначалося, великої шко-

ди цим трофічним зв’язкам в агробіоценозі завдає неправильне ви-

користання мінеральних добрив, інсектицидів, гербіцидів. Тому ро-

слинництво, як частина біосфери і основа агробіоценозу, має бути

вільним від різних забруднювачів, забезпечувати біологічно й еко-

логічно якісні зв’язки людини з екосистемами.

Чистота довкілля, економія енергії в процесі виробничої діяльно-

сті є першочерговим завданням. Від рослинництва люди повинні

мати лише якісну продукцію. Для її одержання (аналогічно тому, як

цього добиваються в промисловості) слід використовувати якомога

менше енергоресурсів, тобто рослинництво, як провідна галузь сіль-

ського господарства, повинне заощаджувати енергію і бути екологіч-

но доцільним виробництвом. Цьому, як засвідчують дослідження і

практика сучасного інтенсивного рослинництва, сприяють застосу-

вання переважно біологічних, агротехнічних прийомів вирощуван-

ня культур (застосування органічних добрив, біологічної азотфікса-

ції, широке використання асоціативної мікрофлори, правильний

догляд за посівами, впровадження сортів польових культур, які ма-

ло уражуються хворобами та шкідниками, тощо).

2.1.3. ОСНОВНІ ЗАХОДИ ПОЛІПШЕННЯ

ЕКОЛОГІЧНИХ УМОВ НА ПОЛЯХ

У сучасних умовах для отримання якісної продукції рослинницт-

ва і тваринництва недостатньо застосування технологій, вільних від

надмірної хімізації. Необхідні також чисте повітряне середовище,

відсутність шкідливих викидів промислових підприємств, автомобіль-

ного транспорту та ін.

Рослини засвоюють з ґрунту лише ті поживні речовини, які їм

потрібні. Однак за надлишкових концентрацій шкідливі елементи й

хімічні сполуки з ґрунту потрапляють у рослини, зерно, корми, а

отже, у продукцію тваринництва. Саме тому стічні води під-

приємств, міст, великих тваринницьких ферм і комплексів слід

очищати, а найбільш шкідливі підприємства (зокрема АЕС, хімічні

заводи та ін.) — переводити на замкнутий цикл водоспоживання.

Велике значення має оптимальна система азотного живлення

рослин. Надмірна концентрація рухомого азоту (понад 6 – 8 мг/кг

ґрунту) може призводити до підвищення вмісту нітратів у рослинах,

що погіршує якість урожаю. Слід зазначити, що органічні добрива,

які вносять в надмірних кількостях (понад 16 – 17 т/га сівозміни), як

і мінеральні, спричинюють нагромадження нітратів та інших шкід-

ливих сполук у продукції рослинництва. Крім того, надмір гною

може бути джерелом забруднення землі важкими металами.

Перед внесенням органічні добрива треба знезаражувати, очи-

щати від насіння бур’янів, визначати їх хімічний склад.

Не можна вносити надмірні дози калійних і особливо фосфорних

добрив, оскільки це може призвести до підвищення радіоактивного

фону на полях у десятки разів (І. С. Шатілов). Так, суперфосфат

іноді містить багато важких металів, зокрема урану.

Гній слід знезаражувати термічно, мул і сапропель — тривалим

витримуванням у штабелях, компостуванням з негашеним вапном,

аміаком рідким синтетичним, аміачною водою тощо.

Норми внесення різних відходів і компостів слід оптимізувати

залежно від допустимих концентрацій важких металів у ґрунті

(табл. 4). Їх розраховують за формулою

,)ФГДК(Д

321

ККК

⋅⋅

⋅

−

4. Вміст хімічних елементів в орних землях

(за Е. Г. Дегодюком, В. Т. Мамонтовим, В. І. Гамалеєю та ін.,

1988, з посиланням на Реуце і Кістря, 1986)

Вміст, мг/кг

Елемент

фоновий

макси-

маль-

ний у

забруд-

нених

ґрунтах

гра-

нич-

но

допу

сти-

мий

Елемент

фоновий

макси-

маль-

ний у

забруд-

нених

ґрунтах

гра-

нично

допус-

тимий

Миш’як

0,1 – 20 8000 20 Нікель 2 – 50 10 000 50

Бор 5 – 20 1000 25 Свинець 0,1 – 20 4000 100

Берилій 0,1 – 5 2300 10 Селен 0,01 – 5 1200 10

Кадмій 0,01 – 1,0 200 3 Сурма 0,01 – 5 1200 5

Бром 1 – 10 600 10 Олово 1 – 20 800 50

Кобальт 1 – 10 800 50 Талій 0,01 – 0,5 40 1

Хром 2 – 50 20 000 100 Титан 10 – 5000 20 000 50 000

Мідь 1 – 20 22 000 100 Уран 0,01 – 1 115 5

Фтор 50 – 200 8000 200 Ванадій 10 – 100 1000 50

Галій 0,1 – 10 300 10 Цинк 3 – 50 20 000 300

Ртуть 0,01 – 1,0 500 2 Цирконій 1 – 300 6000 300

Молібден 0,2 – 5,0 200 5