Приир. Учебники и учебные пособия для высших учебных заведений в. А. Медведский Т. В. Медведская сельскохозяйственная экология
 Скачать 1.54 Mb.
|
|
Стратегия развития сельского хозяйства. В конце ХХ сто- летия объем мировой сельскохозяйственной продукции растет быст- рее, чем население. Однако этот рост сопровождается, как известно, существенными издержками: сведением лесов для расширения посев- ных площадей, засолением и эрозией почв, загрязнением среды удоб- рениями, пестицидами и т.д. В дальнейшем развитии сельского хозяйства стратегическим направлением является повышение урожайности, позволяющее обес- печить растущее население продовольствием без увеличения посевных площадей. Повышение урожайности сельскохозяйственных культур может быть достигнуто за счет расширения орошения. Большое значе- ние, особенно при недостатке водных ресурсов, должно придаваться капельному орошению, при котором вода рационально используется путем непосредственной ее подачи к корневой системе растений. Дру- гой путь – выведение и возделывание новых сортов сельскохозяйст- венных культур. Возделывание новых сортов, например, зерновых культур, более продуктивных и устойчивых к болезням, дало в послед- ние десятилетия ХХ в. основной прирост сельскохозяйственной про- дукции. Этот успех селекционеров был назван «зеленой революцией». Урожайность повышается при чередовании возделываемых культур (севооборотах) применительно к зональным условиям, а не- редко и при переходе от монокультуры к смешанным посевам, напри- мер, совместному выращиванию зерновых культур с бобовыми, осо- бенно на кормовые цели. Известно, что природные многовидовые ассоциации растений значительно реже страдают от вспышек развития насекомых- вредителей, возбудителей болезней, чем популяции монокультур в аг- роценозах. Это объясняется высокой концентрацией сельскохозяйст- венных культур, что делает их удобным объектом для многочисленных хищников, паразитов, возбудителей заболеваний и других вредных организмов, освобождающихся от конкуренции, присущей им в есте- ственной обстановке. Отсюда – важным путем повышения урожайно- сти является снижение потерь от вредителей, болезней и сорняков пу- тем интегрированной системы защиты сельскохозяйственных культур, 81 где особое значение в борьбе с вредными организмами придается агро- техническим, селекционным, семеноводческим приемам, севооборо- там, биологическим методам. Химический метод применяется в край- них случаях, в годы, когда вредные организмы превышают порог вре- доносности, создается угроза потерь урожая и другие приемы не дают возможности предотвратить эти потери. Для получения максимального урожая и длительного поддер- жания плодородия почвы, технология внесения удобрений также сложна и требует определенной экологической культуры. Оптимальное соотношение между минеральными и органическими удобрениями, их нормы, сроки, способы и место внесения, использование полива и рыхление почвы, учет погодных условий – это неполный перечень факторов, которые влияют на эффективность применения удобрений. Повышенные нормы, неправильные сроки или способы внесе- ния, например, азотных удобрений, приводят к накоплению их в почве, а в растениях, соответственно, нитратов, вредных в избыточных коли- чествах для человека. Поверхностное и чрезмерное внесение удобре- ний приводит к частичному их смыву в реки, озера, отравлению воды, гибели животных и растений. Многочисленные примеры нерациональ- ного обращения с удобрениями свидетельствуют о необходимости тщательного и серьезного выполнения всех работ в этой отрасли сель- ского хозяйства. Вероятно, в ХХI в. сельское хозяйство современного типа со- хранится. В его развитии нынешние тенденции позволяют надеяться, что растущее население Земли будет обеспечено продовольствием. Сохранение природных сообществ. Основа благосостояния человечества в будущем – сохранение природного разнообразия. Ус- тойчивость в функционировании биосферы обеспечивает разнообразие природных сообществ. Животные в сообществах характеризуются определенной про- дуктивностью, производимой в единицу времени новой биомассой. Человек при использовании изымает часть биомассы в виде урожая, представляющего собой ту или иную долю биопродукции. Снижение продукции может происходить из-за наличия внутривидовой или меж- видовой конкуренции, воздействия неблагоприятных условий внешней среды и других факторов. Разница между ней и урожаем может значи- тельно сократиться и даже стать отрицательной. В последнем случае изъятие будет превышать естественный прирост биомассы того или 82 иного вида животных, популяций. Разумное использование биологических ресурсов состоит: - в поддержании продуктивности популяции на максималь- но высоком уровне; - сборе урожая, величина которого максимально близка к производимой популяцией продукции. Данное регулирование предполагает глубокое знание экологии эксплуатируемого вида, популяции, выработку и соблюдение норм и правил использования. Существует три канала, по которым может осуществляться управление продуктивностью популяции: рождаемость, смертность, скорость роста особей. Эти характеристики находятся под влиянием целого ряда факторов: пищевых ресурсов, состояния климата и почв, наличия влаги, света, тепла, плотности популяции, взаимодействия с другими видами, наличия болезней, паразитов и т.д. Поддерживая бла- гоприятные условия и подавляя отрицательные воздействия; тем са- мым человек может регулировать продуцирование биомассы, добива- ясь максимальной его скорости. Изменяя интенсивность изъятия био- массы или величины собираемого урожая, человек может оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на ту или иную популяцию. В материальном производстве человек использует в настоящее время незначительный процент видов. Несомненно, в будущем могут быть использованы полезные свойства большего числа видов при ус- ловии, если они к тому времени сохранятся. Сохранение природных сообществ важно не только для материального благополучия, но и для полноценного существования человека. В настоящее время ясно, что для сохранения видового разно- образия необходимо сохранить ненарушенные участки, которые долж- ны быть значительными по площади, так как на небольших заповед- ных «островках» многим видам грозит вымирание. На этом пути дос- тигнуты определенные успехи: создана сеть биосферных заповедников в России и других странах, где представлены основные сообщества. На территории заповедников запрещена всякая хозяйственная деятель- ность, а вокруг созданы специальные охранные зоны. Заповедники при сравнении с другими сообществами служат как бы эталонами, позво- ляющими выявить «отклонения от нормы». В целом же при решении экологических проблем должны пре- 83 дусматриваться следующие виды деятельности: - местный (локальный) и глобальный экологический мони- торинг, т.е. измерение и контроль состояния важнейших характеристик окружающей среды, концентрации вредных веществ в атмосфере, воде, почве; - восстановление и охрана лесов от пожаров, вредителей и болезней; - дальнейшее расширение и увеличение заповедных зон, эталонных экосистем, уникальных природных комплек- сов; - охрана и разведение редких видов растений и животных; - международное сотрудничество в деле охраны среды; - широкое просвещение и экологическое образование насе- ления. Решение экологических проблем зависит не только от ученых, но и политиков, производителей, от разумного поведения всего обще- ства. Роль экологии – помочь осознать, чем грозит незнание или пре- небрежение этими проблемами; изучая природные сообщества, найти пути их сохранения для настоящего и будущего нашей планеты. В тесной взаимосвязи с развитием экономики складывалась ситуация по охране окружающей среды. В большинстве городов стра- ны уровень загрязнения атмосферного воздуха основными вредными веществами ниже санитарно-гигиенических норм. Исключение состав- ляет загрязнение воздушного бассейна крупных городов формальдеги- дом от автомобильного транспорта (среднегодовые концентрации дос- тигают 2-3 ПДК). В 2000 г. в воздушный бассейн выброшено 1311,3 тыс. т за- грязняющих веществ, в том числе от стационарных источников – 358,5 тыс. т (27,3%), от передвижных – 952,8 тыс. т (72,7%). По сравнению с 1995 г. общий объем выбросов сократился на 40,4%. Объясняется это не только замедлением темпов роста промышленного производства, но и увеличением доли газа в структуре топливно-энергетического балан- са, проведением атмосфероохранных мероприятий. В поверхностные водные источники в 2000 г. было сброшено 1173,5 млн. м 3 сточных вод, из них отнесенных к категории «загряз- ненные» – 24,7 млн. м 3 (1,9%). Вместе с тем в сравнении с 1995 г. объем сброса загрязненных стоков сократился на 60,9%. Однако с 1996 г. сброс загрязненных сто- 84 ков при росте ВВП стабилизировался, что является косвенным показа- телем экологизации производства, выполнения водоохранных требова- ний. И хотя качество воды за этот период во многих реках не улучши- лось, можно констатировать, что процесс загрязнения водных объектов приостановился. В настоящее время большинство рек относится к ка- тегории «умеренно загрязненные». Наибольшую нагрузку загрязнений сточных вод испытывают реки: Свислочь (ниже г. Минска), Неман (г. Гродно), Уза (г. Гомель). С учетом этого, наряду с внедрением безвод- ных и других прогрессивных технологий, крайне важны мероприятия по интенсификации очистки и доочистки сточных вод. Большое внимание в базисном пятилетии уделялось проблеме минимизации последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС. За 1996-2000 гг. в «чистые» районы Беларуси переселено в централизо- ванном порядке свыше 4,4 тыс. чел.. или 2,1 тыс. семей. За счет средств, предусмотренных на преодоление последствий катастрофы на Чернобыльской АЭС, за 1996-2000 гг. построены 4,8 тыс. квартир, или 305 тыс. м 2 общей площади жилья, общеобразовательные школы – на 5,4 тыс. ученических мест, детские дошкольные учреждения – на 2,1 тыс. мест, больницы – на 1,3 тыс. коек, амбулаторно-поликлинические учреждения – на 2 тыс. посещений в смену. Под медицинским наблю- дением находятся около 1664,5 тыс. чел.., в том числе более 344,3 тыс. детей, подвергшихся радиоактивному воздействию. 85 6. ОХРАНА ЗЕМЕЛЬ И НЕДР Состояние почвенных ресурсов в Беларуси Известно, что почва – это природное образование, состоящее из связанных между собой горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием воды, воздуха и живых организмов и обладающая свойством плодородия, т.е. способностью обеспечивать растения питательными веществами. Почва является одной из самых огромных естественных лабо- раторий, в которой беспрерывно протекают самые разнообразные сложные процессы разрушения и синтеза органических веществ, фото- химические процессы. Она – приемник и поглотитель различных рас- тительных, животных, хозяйственно-бытовых и промышленных отхо- дов, резервуар и источник многообразной микрофлоры и микрофауны, оказывает прямое и косвенное влияние на здоровье и продуктивность животных. Для территории Беларуси характерны следующие типы почв: дерново-подзолистые, дерново-подзолистые заболоченные, дерново- болотные, дерновые, торфяно-болотные и пойменные. Общая площадь земли Беларуси оценивается в 20,76 млн. га. Доля продуктивных земель составляет 86% этой площади, около 6 % - земли, отведенные под дороги, застройки, торфоразработки и т.д. и около 8% - неиспользуемые земли (пески, болота, кустарники). Основная масса почвы представляет собой сложный комплекс минеральных соединений (90-99%) и органических веществ (1-10%). Минеральная часть состоит в основам из песка, глины, извести и мела с входящими в них солями кремния, алюминия, кальция, магния и др.; органическая часть – из гумуса (перегноя), в ней содержатся большое количество микроорганизмов. Почва состоит из твердых частиц и свободных промежутков между ними – пор, заполненных воздухом и влагой. Одной из постоянных частей почвы является воздух. От его удельного содержания зависят, прежде всего, процессы окисления, он постоянно обменивается с атмосферным воздухом. Этому способству- ют колебания температуры и уровня грунтовых вод, барометрическое давление, отсасывающее действие ветра, атмосферные осадки и другие факторы. 86 Наряду с другими компонентами почва содержит и опреде- ленное количество воды, зависящее от влагоемкости почвы и климати- ческих условий. При этом вода может находиться в химически связан- ном состоянии. Вода участвует в разнообразных процессах, проте- кающих в почве, обеспечивает необходимые условия жизни для поч- венной флоры и фауны. Являясь универсальным растворителем, поч- венная вода содержит органические и минеральные соединения, от которых зависит химический состав растений. Тепловые свойства почвы оказывают влияние на температуру приземного слоя атмосферы, тепловой режим помещений, а также на жизнедеятельность почвенных микроорганизмов и процессы разложе- ния органических веществ в почве. Состав и свойства почвы в ходе почвообразовательных про- цессов непрерывно, хотя и медленно, меняются. Большая роль в этом отношении принадлежит человеку, который может менять ее природу и плодородие путем рациональной системы обработки, севооборотов, внесения удобрений, осушения или обводнения. В настоящее время в связи с научно-техническим прогрессом, развитием химии и сельского хозяйства, кроме естественных эндеми- ческих почвенных регионов, появились искусственные биогеохимиче- ские районы и провинции с измененными составом и свойствами почв. Их появление связано с использованием разнообразных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений и пр., а также с поступлением в почву промышленных выбросов, сточных вод и отхо- дов, содержащих химические вещества, относящиеся к разным классам опасности. Минеральные удобрения, вносимые в почву для повышения урожайности, содержат преимущественно азот, фосфор и калий. Боль- шое распространение получили азотные удобрения. При умеренных дозах они не представляют опасности, но внесение азотных удобрений сверх допустимых норм, увеличивает содержание в почве нитратов и нитритов, они накапливаются в растениях и воде, ухудшают вкус пи- щевых продуктов и могут оказать вредное влияние на здоровье. Особое значение имеют пестициды, обладающие большой ус- тойчивостью к воздействию внешних факторов, благодаря чему они могут накапливаться в почвенном покрове, кумулироваться в растени- ях и организмах животных и по пищевым цепочкам передаваться к человеку. К числу таких ядохимикатов необходимо, прежде всего, от- 87 нести хлорорганические препараты, в частности ДДТ, который может сохранять свою активность около 15 лет. Бесконтрольное применение их может приводить к значительному загрязнению почвы и обуславли- вать существенные сдвиги биохимических и микробиологических про- цессов. При этом наблюдается гибель микрофлоры, играющей положи- тельную роль в процессах самоочищения почвы. Указанные вещества из загрязненной почвы могут мигриро- вать в грунтовые воды, открытые водоемы, атмосферный воздух, рас- тения и, таким образом, отрицательно влиять на флору и фауну. На территории Беларуси преобладают легкие почвы, требую- щие известкования и удобрений. Разрушительное воздействие на поч- вы оказывает влажное и сухое осаждение 34-43 кг/га/год оксидов азота и серы. Ежегодно в Беларуси вырабатывается 1,685 млн. т токсических отходов и более 12 млн. м 3 твердых бытовых отходов. Предприятиями по переработке отходов перерабатывается около 600 тыс. м 3 городско- го мусора, а большинство отходов захороняется на свалках. Ядерные взрывы в открытой атмосфере способствовали за- грязнению поверхности планеты искусственными долго живущими радиоактивными изотопами. Мощное загрязнение почвы радионукли- дами произошло во время аварии на Чернобыльской атомной электро- станции. В Могилевской и Гомельской областях обнаружены пятна радиоактивности, достигающие 146 Ки/км 2 по цезию и 10 Ки/м 2 по стронцию. Радионуклиды почвы участвуют во внешнем облучении организма человека, а в случае поступления с растительной и живот- ной пищей обуславливают и внутреннее облучение. Биологические свойства почвы. Живые организмы почвы представлены в основном микроор- ганизмами, общее число которых достигает 2 млрд. на 1 га почвы. Среди микроорганизмов встречаются грибы, водоросли, бактерии, простейшие и вирусы. Кроме того, в почве обитают черви, личинки и куколки членистоногих, паукообразные, насекомые, кроты, мыши. Ко- личество живых организмов в почве меняется как в качественном, так и в количественном отношении и зависит от механического состава, химических свойств, температурного режима почвы, солнечной радиа- ции и аэрации. Непосредственно на поверхности почвы количество бактерий сравнительно невелико, что объясняется действием солнечного света и 88 высыханием почвы. Количество микроорганизмов резко возрастает начиная с глубины 1 см, достигая максимума на глубине 10 см. В даль- нейшем, по мере углубления в почву, количество бактерий быстро убывает. Так, уже на глубине 25 см количество бактерий в 10-20 раз меньше, чем на глубине 1-2 см. Это объясняется тем, что бактерии за- держиваются в поверхностных слоях почвы в процессе фильтрации, а также тем, что по мере углубления в почву уменьшается содержание органических веществ, являющихся питательной средой для бактерий, и снижается содержание кислорода, что представляет особое значение для жизнедеятельности аэробных форм. В почвах с хорошей фильт- рующей способностью на глубине 3-4 м и более бактерии обычно не обнаруживаются. Сравнительно низкая температура относительно глу- боких слоев почвы также является неблагоприятной для жизнедеятель- ности бактерий. В поверхностных слоях почвы (особенно в крупнозернистых песчаных почвах) создаются более благоприятные условия для разви- тия аэробных микробов, а в более глубоких слоях (особенно в мелко- зернистых влагоемких почвах) содержание кислорода меньше, вслед- ствие чего в этих условиях в почве преобладают анаэробы. В щелоч- ных почвах обитают в основном бактерии, а кислых – плесневые гри- бы. Микроорганизмы играют исключительно важную роль в про- цессах самоочищения почвы. Процессы минерализации органических веществ, поступающих в почву в больших количествах от животно- водческих объектов и в результате производственной и бытовой дея- тельности человека, могут протекать под влиянием бактерий в аэроб- ных и анаэробных условиях. Одни бактерии для своего развития могут использовать органические (белки, жиры, углеводы), другие минераль- ные соединения. Бактерии нитрофикаторы окисляют аммиак до нитри- тов и нитратов, железобактерии превращают соли закиси железа в гид- рат окиси, серобактерии окисляют соединения серы в сульфаты и в сульфиты. Благодаря этим процессам в почве совершается круговорот веществ. При участии микроорганизмов происходит превращение ве- ществ в такую форму, в которой их могут использовать корни расте- ний для питания. Без участия почвенной микрофлоры невозможно до- биться повышения плодородия почв. Кроме постоянно содержащихся сапрофитов, в почве могут быть и патогенные микроорганизмы. Попадают они в почву с выделе- 89 ниями больных животных, навозом, трупами, органическими отброса- ми, сточными водами животноводческих предприятий. Патогенные микроорганизмы, содержащиеся в почве, делятся на две группы: по- стоянно обитающие в почве и временно находящиеся в ней. К первой группе относятся возбудители сибирской язвы, столбняка, газовой ган- грены, ботулизма, злокачественного отека, эмфизематозного карбун- кула и др. Болезни, вызываемые этими возбудителями, получили на- звание почвенных инфекций, так как заражение ими происходит через почву, чаще всего на пастбищах. Во вторую группу входят возбудите- ли кишечных инфекций, туберкулеза, бруцеллеза, ящура, рожи свиней, пуллороза птицы, мыта лошадей и др. Для жизнедеятельности и размножения патогенных микроор- ганизмов почвенные условия неблагоприятны, поскольку их рост воз- можен лишь при определенной температуре и в соответствующей сре- де. Необходимо также учитывать и губительное действие на них сол- нечных лучей, высыхания и антагонизма микроорганизмов. Поэтому, попав в почву, многие патогенные микробы погибают или видоизме- няются, хотя некоторые из них и сохраняют болезнетворные свойства в течение длительного времени. Особенно устойчива споровая микро- флора (20-25 лет). С испражнениями животных в почву попадают яйца гельмин- тов, зародыши возбудителей мониезиоза, диктиокаулеза и др. Почва как раз та среда, в которой проходит часть жизненного цикла парази- тов. Она играет большую роль в распространении геогельминтов, в особенности аскарид, власоглавов, остриц и др. Одна самка аскарид за сутки откладывает в кишечнике жи- вотных десятки тысяч яиц, которые затем выделяются с фекалиями. Непосредственно на поверхности почвы вследствие высокой темпера- туры (летом), отсутствие влаги и воздействия ультрафиолетовых лучей солнечного света яйца аскарид погибают в течение 7-120 часов, но на глубине 2,5 – 10 см яйца аскариды могут сохранять свою жизнеспо- собность до года. Почва также имеет большое значение в распространении так называемых биогельминтов – свиного и бычьего цепней. Из кишечни- ка зараженного человека вместе с фекалиями яйца этих гельминтов могут попадать в почву, на растения и в естественные водоисточники, используемые для кормления и поения крупного рогатого скота и сви- ней. В кишечнике этих животных они превращаются в личинки, кото- 90 рые поселяются главным образом в мышцах. Человек, употребляя не- достаточно обезвреженную говядину и свинину, заражается личиноч- ной стадией этих биогельминтов. В почве развиваются и паразитические насекомые – мухи, мошки, слепни, оводы. Она служит местом обитания и размножения грызунов, являющихся источниками таких инфекций, как бешенство, чума, туляремия и др. |