Введение
Основная задача сельского хозяйства состоит вполучении высококачественной экологически чистой продукции растениеводства иживотноводства. Изучением экологических основ ведения сельского хозяйствазанимается агроэкология. Агроэкология на основе комплексного системного подходаопределяет пути перехода агросистем на основу постоянного развития. Этоозначает, что достижения стабильного получения достаточного количествавысококачественной конкурентоспособной продукции должно вестись за счетограничения затрат антропогенной энергии, возобновления естественных ресурсов,формирования стойких агроэкосистем и минимального загрязнения окружающей среды.
Для агроландшафтов есть характерной трансформацияотдельных элементов, возникновения нарушений экологического равновесияландшафта, вчастности, таких элементов как почва, гидрологический режим,рельеф. Малопродуктивные дикие растения заменены в них высокопроизводительнымикультурными, выведены новые формы и сорта, однако растительный покровстановится однообразным.
Важной особенностью агробиоценозов, которыезанимают основную часть территории агроландшафтов, является доминированиянемногих видов животных-фитофагов. Отсутствие механизмов саморегуляции естьпредпосылкой массового систематического размножения отдельных видов, авыращивания монокультур на больших площадях создает для них неисчерпаемыезапасы корма. Отсутствие естественных врагов предопределяет преобразованиямногих видов (грызуны, насекомого) на сельскохозяйственных вредителей.
Для поддержания популяций культурофитоценозовнеобходимо осуществлять систему агротехнических и мелиоративных мероприятий,которые служат причиной сильной трансформации компонентов первичного ландшафта.В агроландшафтах значительно возбужден естественный биологический кругооборот –в землю возвращается лишь незначительная часть продукованой биомассы, абольшинство бесповоротно выносится вместе с урожаем.
Целью нашей работы является рассмотретьэкологически безопасные системы земледелия.
Основные задачи:
1) оценитьантропогенное влияние на агроэкосистемы;
2) рассмотретьосновные направление экологизации агроэкосистем;
3) охараткеризоватьбиологическое замледелие как одну из наиболее безопасных систем земледелия.
1. Антропогенное давление на агроэкосистемы
Увеличения мощности и массы тракторов,сельскохозяйственных машин и транспортных средств, которые в значительной мереобусловленное большой площадью полей, в объединении с увеличением количествапроездов техники во время выполнения технологических операций усиливаетотрицательное влияние на грунт. Механическое влияние ходовых частеймашинно-тракторных агрегатов приводит к уплотнению грунта, уменьшенияпористости, разрушения грунтовой структуры, ухудшения водопроницаемости,распыления грунта, возрастания поверхностного стока и смыва. Переуплотнениягрунтов ухудшает условия роста, снижает урожайность сельскохозяйственныхкультур.
В процессе работы сельскохозяйственных машинестественная среда, прежде всего атмосферный воздух и земельные угодья,загрязняются альдегидами, углекислым газом, окисями азота и серы, свинцом.
Потребительское отношение к природе, постоянноестремление максимально упростить конфигурацию полей и расширить площадипахотных земель за счет лесов, луг – все это обусловило возникновениядеструктивных явлений на сельскохозяйственных землях (дигрессия пастбищ,пересушивания, заболочения, загрязнения грунтов и вод, переуплотнения инарушения грунтовой структуры, засолонцевания, дефляция, водная эрозия).Динамическая стойкость агроландшафтов, в отличие от саморегулированныхестественных ландшафтов, существенно послабленная вследствие полного иличастичного антропогенного изменения биоти, нарушения водного и термическогорежимов, процессов почвообразования, биогеохимического кругооборота. Вагроландшафтах существенным образом изменяются все параметры микроклимата, вособенности это касается больших абсолютно обезлесненных участков.
В условиях относительно низкой лесистости Украинычрезвычайно отрицательно влияет на состояние агроэкосистем чрезмернаяраспаханность.
Серьезную потенциальную опасность окружающейсреде, прежде всего землям, культурным растениям, а через них и людям, наноситинтенсивная химизация земледелия. Десятки миллионов тонн минеральных удобренийи химических мелиорантов, сотни тысяч тонн гербицидов, инсектицидов,дефолиантов, регуляторов роста растений и других химических средств, которыекаждый год вносят на поля, даже при условии относительной безвредностиотдельных препаратов, вместе отрицательно влияют на окружающая среда.
В отличие от всех других загрязнителей биосферыпестициды специально вносятся в окружающая нас естественная среда. При этом 97–99%инсектицидов и фунгицидов и 55–60% гербицидов даже при строгом соблюдении всехрегламентов их применения не достигают объектов угнетения, а попадают в грунт,воздух, водоема.
Поскольку все без исключения пестициды належат кядам широкого спектра действия, они поражают не только сорняки, вредителей ивозбудителей болезней растений, а и все другие живые существа. Попадая вокружающую среду, пестициды накапливаются. Передвигаясь цепями питания вестественных экосистемах, они могут многократно увеличивать концентрацию. Если,например, в воде, воздухе или грунте они содержатся в допустимых границах, то ворганизме хищников, которые и вдобавок достаточно долго живут, например щукиили орла, они аккумулируются, и концентрация их может быть большей у десятки исотни тысяч раз.
Сейчас состоялся переход от производства оченьстойких хлорорганических пестицидов типа ДДТ к менее стойким органофосфатам,карбаматам и пиретроидам. И все-таки, несмотря на сравнительно быстрый их рост,предусмотреть судьбу всех возникших при этом химических соединений невозможно.
За данными ФАО, ныне зарегистрирован уже близко500 видов стойких к инсектицидам насекомых. Быстро вырабатывается такаястойкость у растений, моллюсков, гельминтов, грызунов, грибов, клещей. В многихслучаях стойкость возрастает в сотне раз, который делает популяции вредителейнеуязвимыми даже при многократных обработках.
Широкое применение пестицидов естькатастрофическим для живой природы. Ежегодно от отравлений пестицидами гибнет(от общего количества ежегодно погибших) близко 40% лосей, кабанов и зайцев,больше 77% боровой дичи, уток и гусей и больше 30% рыбы в пресных водоемах.
Наблюдается стойкая тенденция возрастанияпестицидного загрязнения водоемов и грунтов. У водных жителей очень большиекоэффициенты накопления пестицидов в организме. Например, содержимое ДДТ вмышцах североатлантической трески 1–10 мг/кг, в печени 180–1800 мг/кг. ДДТ – давнозапрещенный пестицид, но его остаточные количества способные больше 50 летциркулировать в биосфере. Больше того, продукты его распада (например, ДДЄ) – опасныеи стойкие вещества, иногда более токсичные, чем исходное вещество.
Пестициды создают благоприятная среда длямассового размножения видов, которые к их применению не причиняли убытки.Например, после уничтожения пестицидами сорняков «первого поколения» засорятьполя начинают те виды, которые раньше были редчайшими. И количество этих видоврезко возрастает.
Опасным следствием применения гербицидов естьрезкое усиление эрозии: на оголенном грунте (после уничтожения трав) онаразвивается практически на всех территориях. Пестициды удручают биологическуюактивность грунта и тем препятствуют естественному восстановлению егоплодородия.
Наблюдаются значительные потери вследствиеуничтожения пестицидами среди полезной энтомофауны: насекомых – опылителей,хищников, паразитов. 80% всех растений опыляется насекомыми и без них резкоснижается урожай. Сейчас практически во всех сельскохозяйственных регионахчисленность опылителей значительно сокращена.
Обработка пестицидами может вызвать массовоепоявление мутаций, которые поднимают генетическую чистотувысокопроизводительных сортов сельскохозяйственных растений.
Доказано, что пестициды изменяют содержимоеразных микро- и макроэлементов в растениях, которые вызовет изменение пищевойценности и вкусовых качеств сельскохозяйственной продукции, усложняетсохранения собранного урожая.
Особую тревогу в нашей стране вызовет накоплениянепригодных для использования пестицидов, которое началось еще с начала 60‑хлет. Значительное, а после распада СССР часто и несанкционированное инеконтролируемое, ввоз пестицидов увеличило их количество. Для многих составовхарактерной есть бесхозяйственность. Объем непригодных пестицидов сегоднясоставляет 10,7 тыс. т в 119 государственных хранилищах и 22 000 т в 4 700составах в колхозах, акционерный компаниях и др. Исследования Министерстваохраны окружающей среды и ядерной безопасности показали, что в каждой областинаходится от 30 до 1 000 т накопленных пестицидов, которые подлежат уничтожению.Несоответствующие условия и долгосрочное сохранение просроченных пестицидов,непригодная тара и упаковка – все эти факторы приводят к образованиюнепредусмотренных смесей пестицидов и их новых соединений. Дальнейшее ихсохранения в не приспособленных специально для этого хранилищах, бесспорно,представляет все большую опасность для окружающей среды и здоровье людей,угрожает экологической катастрофой.
Повсеместное сокращение площадей естественнойлесной и луговой растительности вызвало пересыхания и загрязнения источников,снижения уровня грунтовых вод, оказывало содействие интенсивной эвтрофикацииводоемов, послаблению водоочистительного эффекта. Неодиночные случаи, когдаграницы долов подходят почти к краю берега речки или озера. Сохраненияминудобрений насыпью близ берегов речек, забор воды из них для мытья машин (втом числе агрегатов, которые используются для внесения отрутохимикатов илиминеральных удобрений), выливания смазочных масел из двигателей машин – все этоусиливает загрязнения среды.
Сформированная структура сельскохозяйственныхугодий оказывает содействие интенсивному развитию эрозионных процессов. Лишь запоследние 25 лет в Кировоградской, Донецкой, Черкасской и Волынской областяхплощадь эродированных земель выросшая на 30–55%, в Житомирской – на 94%,Львовской и Закарпатской – более как вдвое. Ежегодно площадь эродированныхземель в Украине возрастает на 70–100 тыс. га.
За последние 20 лет мировые потери верхнегоплодородного пласта грунта составили больше 500 млрд. т.
Интенсивные эрозионные процессы усиливают выносминеральных удобрений, пестицидов, а также твердых частиц грунта у водоема,которые вызывают их заиления, ухудшения санитарно-гигиенических свойствпитьевой воды. Еще одним источником загрязнения среды есть также предприятия, которыеперерабатывают сельскохозяйственную продукцию, котельные, тракторные бригады,животноводческие комплексы и фермы. Влияние большого животноводческогокомплекса на природу приравнивается к влиянию немалого города. Типичныйсвиноводческий комплекс дает ежегодно близко 1 млн. кубометров органическихстоков, маленькая ферма на 100 коров равносильная за уровнем загрязненияпоселку с 10 тыс. жителей. Близ ферм в грунты, подземные воды и открытыеводоемы. В значительных количествах поступают углерод, фосфор, калий, азот,сера и прочие элементы. Тем не менее случаи размещения животноводческихкомплексов и птицефабрик на недопустимо близких расстояниях от водохранилищесть довольно частыми.
Интенсификация сельскохозяйственной деятельностирезко ограничила возможность гнездования птиц, жизнь и размножения других группфауны в агроландшафтах. Максимальная распаханность, сокращения площадейестественных лугов и их пастбищная дигрессия, расширения площадей полей,занятых под монокультуры, ликвидация пойменных, болотных и кустарниковыхгруппировок и проведение широкомасштабных гидромелиоративных работ, сниженияэкологической мозаики агроландшафтов вследствие вырубки межполевых перелесков,рощ, выравнивания влажных микропонижений привели к уничтожению многих важныхбиотопов.
2. Экологизация и стабилизация агроэкосистем2.1Основные направления экологической стабилизации агроэкосистем
Для улучшения качества и экологической чистотысельскохозяйственной продукции и сохранение агроресурсов надо внедрятьагроэкологические подходы к ведению сельского хозяйства. Эти подходы не требуютбольших инвестиций, не снижают выход продукции, которая станет болеерентабельной.
Одним из направлений постоянного развитияагросфери может стать оптимизация структуры сельскохозяйственных экосистем.Хотя на протяжении последнего десятилетия достигнут значительных успехов визучении агроэкологических систем, только относительно небольшая часть этихзнаний реализованная на практике.
Необходимо подчеркнуть: агроекосистема – этадовольно сложная система, созданная под влиянием естественных и климатическихфакторов и деятельности человека. Агроекосистема есть естественным комплексом,в котором все основные компоненты: рельеф, климат, воды, грунты, растительное иживотное царство находятся в сложном взаимодействии и взаимообусловленности,создавая однородную по условиям развития неразрывную систему.
Ландшафт не остается неизменным. Использованияресурсовоспроизводимой системы ландшафта изменяет той или другой мерой такжеего составные. В агроландшафтах естественная растительность чаще всегозаменяется на культурную. Поэтому для ландшафтов, которые используются каксельскохозяйственные угодья, вопрос их охраны необходимо рассматривать какзащиту от деградации в процессе использования. Такой подход нуждается вприменения технологий, которые бы учитывали сохранения ресурсовоспроизводимыхсвойств сложной, точно сбалансированной системы, которой является ландшафт.
Изменение того ли другого компоненту агроландшафтаили технологий его использования всегда сказывается не только на нем, а и надругих ландшафтах. Это свидетельствует, что существует взаимосвязь, как междуэлементами ландшафта, так и между ландшафтами. Например, увеличения внесенияорганических и минеральных удобрений обнаружит себя не только увеличениемурожая на полях, но и интенсивным цветением водоемов, в которые вместе сдождевыми водами, которые стекают со склонов, поступают и вещества, которыестимулируют развитие сине-зеленых водорослей. Изменения агротехники обязательноскажутся на развитии эрозионных процессов, изменению водности речек.
Возрастания интенсивности движения автотранспортана магистральных автодорогах усиливает загрязнения грунтового покрова ирастений на полях, которые прилегают к этим путям, – а это отрицательноотбивается на качестве выращенной там растениеводческой продукции иопосредствованно влияет на здоровье людей. Таких примеров можно привести много.Из этого явствует вывод: создания любой технологии использования территории,вод и земель должно всегда учитывать как сложную связь элементов природы всамых ландшафтах, так и их связь между собою.
Реализация любых сельскохозяйственных проектовтребует экологического моделирования и прогнозирование отрицательных изменений,которые могут возникнуть. Необходимый постоянный мониторинг за этимиизменениями, проведения мероприятий по регулированию агроландшафта, поддержкиего воспроизведенных свойств на оптимальном уровне.
Агроландшафты есть системами, которые беспрерывновоссоздают свойства и условия, необходимые для самого существования человека.То есть поддерживают высокое плодородие грунтов, предотвращают их эрозии идеградации, сохраняют химический и биологический состав поверхностных игрунтовых вод, воссоздают дикую флору и фауну.
Почва, биота, естественные воды агроландшафтапринимают участие в процессе его самоочищения. Вследствие обменов веществом иэнергией, которые происходят в границах агроландшафта и между естественнымиландшафтами, состояние даже довольно отдаленных от нас ландшафтных систем можетсущественно влиять на окружающая среда. Поэтому возникает проблема повсеместнойохраны ландшафтов как механизмов общей глобальной системы воспроизведенияфундаментальных, наиболее необходимых для жизни свойств окружающей среды:газового состава атмосферы, химического и биологического состава грунтов и вод,теплового режима и др.
На особую охрану заслуживают агроландшафты. Онизанимают большую и вдобавок основную часть территории Украины и постоянноизменяются. От их состояния зависит не только сохранение окружающей среды, а иобеспечения населения качественными продуктами питания.
Грунтовой покров – базовый компонентагроландшафта, основное средство сельскохозяйственного производства, отсостояния которого в значительной мере зависит производительностьагроэкосистем. Именно грунт есть средой, которое обеспечивает постоянноевзаимодействие маленьких и больших биологических кругооборотов вещества вагросфере, обеспечивает концентрацию и накопление влаги, питательных веществ.Он образцово обслуживает механизм взаимодействия между геосферами – в том числелитосферой, педосферою, гидросферой, атмосферой – с одной стороны, и биотою вовсех ее проявлениях, включая и человека, – из другого. Таким образом, грунтовойпокров имеет не только сугубо агроландшафте, но и универсальное биосферноезначение.
Экологической стабилизации агроландшафтов можнодостичь:
– оптимальной пространственной организациейземельных ресурсов разнообразного назначения;
– экологически сбалансированным соотношениеммежду пахотными землями и другими угодьями с учетом природоохраннойнаправленности ландшафтов;
– уменьшением распаханности территории;
– увеличением лесистости за счет лесныхполос разного назначения, облеснения сильноеродированных, заяруженых, песчаных,деградированных земель;
– размещением севооборотов разнойспециализации и сельскохозяйственных угодий с учетом почвенно-ландшафтныхфакторов и контурной организации землепользования;
– созданием водоохранных зон возле маленькихречек и струек, водохранилищ, водных источников;
– организацией микрозаповедников длясохранности опылителей и энтомофагов;
– формированием рекреационных зон иестественных парков. Системно решать такие задачи в агроландшафтах даетвозможность почвозащитная контурно-мелиоративная система земледелия. Основа ее –дифференцированное использование земельных ресурсов с учетомпочвенно-ландшафтных факторов, контурная организация территорииземлепользование, применения оптимальной структуры посевных площадей исевооборотов, противоэрозионных технологий возделывания грунта, достижения, какминимум, бездефицитного баланса гумуса и основных питательных веществ, вывод изактивного использования эродированных и эрозионноопасных земель, созданияводоохранных и рекреационных зон.
За контурно-мелиоративной организации территориисевооборота отдельные поля и рабочие участки органически учитывают структуруестественных ландшафтов. А это при использовании почвозащитных технологийвыращивания сельскохозяйственных культур обеспечивает регулирования поверхностногостока, снижения действия эрозионных процессов, предотвращение загрязнениюводных источников эрозионным материалом и агрохимикатами.
Чрезвычайно важную роль для агроландшафтов вформировании их почвозащитной, влагонакопительной, природоохранной пространственнойструктуры сыграют факторы постоянного действия. Такими факторами есть системаполезащитных и других защитных лесных насаждений в комплексе сгидротехническими противоэрозионными сооружениями.
Государственные властные структуры должныобеспечивать надлежащее управление использованием и охраной земель, сохранениеми воспроизведением их полезных свойств – независимо от форм собственности наземлю и хозяйствование на земле.
Настала необходимость расширить масштабы иповысить уровень исследований, направленных на обеспечение рациональногоиспользования земель и других естественных ресурсов на принципах ихвосстановительной способности. То есть формировать агроэкосистемы свозрастающей частицей биологизации всех технологических процессов.
Такие исследования должны базироваться намноговариантных поисках путей создания оптимальной структуры агроландшафтов – сразработкой ряда моделей с несколькими сценариями достижения цели.
В последнее время приобретает широкого внедрениясистема точного земледелия, основной задачей которой есть оптимизацияиспользования технологических материалов (семена, пестицидов и агрохимикатов) вконкретном участке поля соответственно требованиям, которые выдвигаются квыращиваемой сельскохозяйственной культуре, состояния грунта и сохраненияокружающей среды. Такая стратегия производства растениеводческой продукции даетвозможность существенным образом уменьшить затраты на технологическиематериалы, улучшить рабочее и сохранить окружающая естественная среда. Систематочного земледелия есть чрезвычайно актуальной и перспективной за всех формиспользования ресурсов агробиоценозов. В Украине это перспективное направлениеоптимизации земледелия находится на начальном этапе и имеет фрагментарныйхарактер.
Направлением точного земледелия естьбиологическое земледелие, которое основанное на применении органическихудобрений (перегноя, торфа, сапропелей, сидератов, вторичной продукциирастениеводства и др.). Оно полностью выключает применения отрутохимикатов инекачественных минеральных удобрений, но требует соблюдения всех сроков,требований к возделыванию грунта и ухода за растениями, применениябиологического метода защиты растений.
К сожалению,от химического метода защиты растений ни одна из стран пока что неотказывается, и потому в условиях массового применения пестицидов необходимаяразработка приемов ограничения и рационального и более безопасного ихиспользования. К таким приемам належат: – использования в системе защитырастений пестицидов, которые прошли государственные регистрационные испытания(определения эффективности и регламентов применения пестицидов; оценкаотрицательного влияния пестицидов на здоровье человека, разработка гигиеничныхнормативов, санитарных норм и правил; экологическая оценка регламентовприменения пестицидов) и экспертизу результатов регистрационных испытанийпестицидов (государственная экологическая экспертиза, токсически-гигиеническаяэкспертиза и экспертиза регламентов применения пестицидов) т получилиспециальную лицензию на применения;
– строгоесоблюдение правил транспортирования и сохранения пестицидов и их утилизации вслучае окончания срока сохраняемости;
– практикасплошных химических обработок в определенные календарные сроки может бытьзаменена благоустроенным применением пестицидов на основе оценки экологическойситуации и только при наличии фактической угрозы снижения урожая; должныучитываться факторы естественной регуляции численности вредных организмов сцелью обоснованной отмены прежде запланированных химических обработок;
– примененияпестицидов для профилактики вспышек инфекции или массового размножениявредителей уже на их начале;
– усовершенствованияхимических средств защиты растений – синтез нестойких препаратов, которыебыстро раскладываются, имеют выборочное действие, безопасные для хищников ипаразитов вредителей, для других полезных видов; максимальное снижениетоксичности для организма человека и теплокровных животных;
– усовершенствованияформ, способов и тактики применения пестицидов (использования растворимыхпорошков гранулированных препаратов и концентратов эмульсий; переход культрамалообъемному локальному опрыскиванию наземной аппаратурой; уменьшениякратности обработок путем планового дежурства пестицидов разных химическихгрупп и др.);
– интегрированияхимического метода, то есть объединения его с другими существующими методамизащиты растений (организационно-хозяйственным, механическим, физическим,агротехническим и биологическим);
– проведенияпостоянного скрининга пестицидов в разных субстратах (сельскохозяйственнойпродукции, воде, воздухе, грунте).
Все этиприемы – основа рационализации химического метода защиты растений и уменьшенияотрицательного влияния пестицидов на окружающую среду, организм человека итеплокровных животных, полезную энтомофауну.2.2Биологический метод защиты растений
Альтернативойхимического метода есть биологическая защита растений от вредителей, болезней исорняков.
Практическаязаинтересованность биологическим методом обусловленная тем, что он безопасныйдля человека и теплокровных животных. Агенты биологической защиты не загрязняютокружающая среда, проявляют высокую селективность, удобные для массовогопроизводства и имеют неисчерпаемые ресурсы для этого. Вот почему такого важногозначения биологической защите растений придают экологически развитые страны.Вчастности, в положении, принятом в департаменте земледелия США, отмечается,что современная биологическая защита растений, примененный и контролируемыйответственным лицом, есть экологически безопасной и приоритетной формой вдолгодействующих программах борьбы с вредными организмами.
Следуетотметить, что в нынешних условиях применения самого лишь биологического методаеще не дает возможности в полной мере защитить сельскохозяйственные культуры отвредителей и болезней. Здесь сыграют определенную роль материально-техническиетрудность в реализации биометода и безосновательный скепсис относительно егоэффективности. Сегодня лишь интегрированная защита растений, которое естьидеальной комбинацией биологических, агротехнических, селекционно-генетических,химических и других методов, направленных против комплекса вредителей иболезней в конкретной эколого-географической зоне на определенной культуре, ипри котором осуществляется регулирования численности вредных видов к экономическогопорога вреда и сохранение действия естественных полезных организмов, ставитнадежный заслон перед вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.
Относительноперспективы, то биологическая защита растений рассматривается как дорогая вбудущее. Что же составляет собою биологический метод, или биологическая борьба?В уставе международной организации биологической борьбы (МОББ) записано, чтосрок «биологическая борьба» означает использования живых организмов дляпредотвращение потерь, которые наносятся вредными организмами, а такжеиспользования биологически активных веществ, которые руководят поведениемвредных организмов, с целью регулирования численности их популяции.
Рассмотримконкретные основные приемы и методы биологической защиты:
– использованияпаразитических и хищных насекомых (энтомофагов);
– микробиологическийметод (использования патогенных микроорганизмов, которые поражают вредные длясельского хозяйства организмы);
– селекционно-генетическийметод (культивирования созданных селекционерами стойких к повреждениювредителями сортов сельскохозяйственных культур);
– биотехническийметод (регуляция поведения насекомых и нарушения процессов их роста иразвития);
– генетические,или автоцидные, методы защиты растений (введения в популяцию вредителянежизнеспособных или бесплодных особей, преобладания в популяции самцов,моновольтинизм для вредителей, которые развиваются в двух и больше поколениях,и, наоборот, использования цитоплазматической несовместимости, получениябездиапаузных популяций и др.);
– методымолекулярной биологии и генной инженерии (получения генетическимодифицированных (трансгенных) растений, стойких к вредным организмам,гербицидов);
– биологическаяборьба с сорняками (использования насекомых-фитофагов для борьбы с сорняками).
Приведенныепринципы экологически безопасного ведения сельскохозяйственного производстваразрешат получить высокие урожаи, сохранить стабильность сельскохозяйственныхландшафтов и постепенно перейти на путь постоянного развития агроекосистем.
3. Биологическое земледелие как одного из экологически безопасныхнаправлений/>3.1 Цель, задачи и принципы биологическогоземледелия
Биологическое земледелие ведется с целью сниженияотрицательного действия химизации земледелия, улучшения грунтового плодородия,сохранение равновесия в экологической системе растение – грунт – животное – человек,то есть равновесия между естественными условиями и мероприятиями, которыепроводятся человеком. Тем не менее, основной задачей биологического земледелияесть получения высококачественной, биологически чистой продукциирастениеводства без которой невозможно говорить о здоровом образе жизничеловека. Эта проблема в последние годы приобретает первоочередного значения.Важная роль в этом належит применению удобрений, пестицидов и других средствхимизации.
Рядом с повышением урожайностисельскохозяйственных культур удобрения создают предпосылки вымывания азота вглубоких пластах, почвенной воды, увеличения его содержимого в выращиваемыхкультурах, Известно, что повышение концентрации нитратов в продуктивных частяхрастений токсично действует па людей и животных, в организмах которых онипревращаются в нитриты – вещества более вредные и токсичные, которые вызовутотравление, онкологические и прочие заболевания. В особенности остро проблеманакопления нитратов в продукции растениеводства стоит в орошаемых зонахУкраины, где выращивают свыше 50% кормовых и 90–95% овощных культур от общегоколичества, которое выращивается на оросительных землях. Соответственно здесь инаибольшая нагрузка удобрений и химических средств защиты в перерасчете нагектар, так как больше половины сельскохозяйственных угодий испытывало активнуюхимизацию для искусственной поддержки уровня урожайности, полученияопределенного временного эффекта, который в большинстве случаев приводит кнарушению грунтового плодородия – изменения процессов гумусоутворення,загрязнения грунта и окружающей среды. Основными источниками этих нежелательныхявлений есть химические средства защиты растений, в том числе гербициды иминеральные удобрения. Если эти химические вещества применять неправильно, внеобоснованных нормах, с нарушением сроков внесения, то они отрицательно влияютна элементы гумусорганического вещества в грунте, не стимулируют улучшения егоструктуры и в целом плодородия.
Без применения задабривал высокий урожай получитьневозможно. В соответствии с обобщенными данными отечественных и зарубежныхисследователей, на частицу удобрений приходится от 45 до 75% прироста урожаев.В Украине за счет удобрений получают близко 50% прироста. Среди основныхфакторов, которые определяют урожай, например, зерновых культур, на удобренияприходится 30%, сорта – 20, погодные условия и защита растений – по 15,эффективное плодородие и возделывание грунта – по 10%. В условиях орошения наудобрения приходится значительно большая частица. Однако применяемыеминеральные удобрения не всегда используются достаточно эффективно. Всоответствии с данными Института агроэкологии и биотехнологии УААН, полевыекультуры, например, используют азот из минеральных удобрений 24–45, фосфора 10–33и калия – 25–77%. Остальные удобрения и примесей накопляется в грунте,загрязняя воздуха, водные источники и урожай сельскохозяйственных культур. Вособенности большая опасность загрязнения окружающей среды при внесениизначительного количества задабривал.
По мнению немецких исследователей, употребления впищу фруктов и овощей бедных на калий есть одной из причин распространения улюдей сердечно-сосудистых заболеваний. В соответствии с данными международногоагентства по изучению рака (МАВР), близко 85% опухолей, которые возникают улюдей, можно связать с факторами окружающей среды, среди которых не последнееместо належит пестицидам и их производным или комбинированной их действию судобрениями.
При переходе на биологическую систему земледелияпредполагается значительное уменьшение применения минеральных удобрений ипестицидов.
Ограничения первых планируется за счеторганических удобрений и биоудобрений на основе высокоэффективных штаммовмикроорганизмов, а пестицидов – за счет перехода на биологические методызащиты./>3.2 Перспективы и недостатки биологическогоземледелия
Биологическая система задабривал возникшая и впоследние годы очень распространенная в США и многих странах Западной Европы.Называют крюку систему альтернативной, экологической, биодинамической и т.д. Вряде стран попа предусматривает многоотраслевую систему производства, котороевыключает частичное или полное применения минеральных удобрений и другиххимических средств, сохранение плодородия фунту – за счет органических имикробиологических ресурсов самого хозяйства. Однако, зарубежные исследователиотмечают недостатки биологической системы земледелия и прежде, чем все снижениеурожайности сравнительно с традиционными системами земледелия, котороенуждается в выращивания культур для удовлетворения потребностей населения иживотноводства на значительно больших площадях. Кроме того, биологическоеземледелие в значительной мере зависит от естественных факторов, поэтому нетгарантии, что продукция будет биологически чистой, а не загрязненной. Прибиологической системе земледелия с применением только органических удобрений отмечаетсяснижения в фунте содержимого подвижных форм фосфора и калия, так как отказ отвнесения минеральных удобрений не обеспечивает полного возвращения вынесенных сурожаем питательных веществ.
При применении биологической системы в Германии всреднем за пять лет урожайность сельскохозяйственных культур снизилась на 9–36%,а затраты работы возросли на 20–30% сравнительно с традиционной системой.
Кроме снижения урожайности при альтернативнойтехнологии худшими были и показатели качества зерна. Так, содержимое сырогопротеина в зерне составлял 10,5–11,1% против 14,5% при выращивании озимойпшеницы по традиционной технологии. В хозяйствах Австрии, которые применяютбиологическую систему земледелия, снижения урожайности составляло от 20 до 50%,а в хозяйствах Дании средняя урожайность зерновых за этой системой выращиваниябыла 20–24 ц/га при средней урожайности по стране 40–45 ц/га.
Итак, биологическая система земледелия имеет иположительное, и отрицательное. Много ученых мира приходили к выводу, чточастично или полностью снять отрицательное можно объединяя биологические итрадиционные системы земледелия, то есть применять интегрирован, учитываяпреимущества обеих систем. При этом предполагается внедрения у севооборотабобовых трав с обязательным применением биопрепарата бульбочковых бактерийризоторфина и сидератов, увеличения норм органических удобрений, которыеобеспечивают бездефицитный баланс гумуса и разрешают на 30–50%, сравнительно срекомендованными нормами для интенсивных технологий уменьшить нормы внесенияминеральных удобрений, и в первую очередь, азотных; использованиякомбинированной системы возделывания грунта и переход на биологические методызащиты. Комплексное применение этих мероприятий разрешит получать высокиеурожаи улучшенного качества. Система применения задабривал должна бытьпринципиально другой, чем в интенсивном земледелии. Основной задачей ее будетсоздания сбалансированности всех необходимых элементов питания – не только N,P, K, а и микроэлементов. Так, в исследованиях Института оросительногоземледелия УААН применения внекорневых подкормов медью, молибденом и смесьюмикроэлементов (медь, молибден, марганец, железо) оказывало содействие снижениюсодержимого нитратов в луке. Благодаря обработке семя томатов растворомдвойного гидрофосфата магния-цинка сбор спелых плодов томата повысился всреднем за трех года на 17%, количество сахаров в плодах увеличилось на 0,7–0,36%,содержимое витамина С – до 22,9%, сухого вещества – на 0,39–0,22%, содержимоенитратов снизилось в 1,5 разы и составлял 29,2 мг/кг при содержимом на контроле– соответственно 2,23%, 17,6 мг%, 5,60% и 51,46–42,78 мг/кг.
Итак, влияние задабривал на урожайностьсельскохозяйственных культур и их качество может быть как положительным, так иотрицательным. Задача работников сельского хозяйства состоит в том, чтобы,используя агротехнические факторы, создавать необходимые условия для накопленияв растениях именно тех питательных веществ, которые определяют качество урожаяэтой культуры. Для зерна озимой пшеницы, например, важное содержимое в зернебелка и его фракционный состав. Эти показатели зависят от наличия в грунтеминерального азота, а при низком содержимом или его отсутствия – от примененияазотных и биоудобрений.
Культуры, которые относятся к разнымбиологическим видам, выращиваемые на одинаково удобренном фоне, накопляютразное количество нитратов. В исследованиях Института орошаемого земледелия приувеличении нормы азотных удобрений под питательные культуры от 60 кг азота нагектар до 180 горох не реагировал на это повышение содержимого нитратов, врапсе же количество их выросло в 4,8 разы, а в доннике – в 8 раз. Разноеколичество нитратов на одинаково удобренном фоне накопляют и растения разныхсортов, которые належат до одного биологического вида. Много исследователеймира считают, что ведущая роль в снижении нитратов належит именно сорту. Вусловиях биологического земледелия селекционерам для разных зон необходимосоздать сорта и гибриды растений, которые бы не реагировали на повышение фонапитания.
Для существующих, рекомендованных для применения,сортов системы удобрения следует пересматривать, изучать, учитывая влияние ихне только на урожай на и на окружающую среду, а и на качество урожая. Последнееследует рассматривать не только с точки зрения повышенного содержимогонитратов, а и значительного снижения содержимого углеводов, витаминов, другихочень важных веществ. При применении азотного удобрения в дозе 400 кг/гасодержимое небелкового азота был высшим, чем белкового, а количество нитратов вкорнеплодах была очень высокой и равнялась 1,03% от количества сухого веществапри 0,14% в неудобренном контроле и 0,45% при норме азота 200 кг/га. То есть,внесения азотных удобрений под кормовую свеклу на фоне РК больше N200 вусловиях орошения юга Украины нецелесообразное, так как урожай повышаетсянезначительно, а ее качество снижается существенным образом.
Применения повышенных норм удобрений приводит кснижению содержимого очень важного вещества, которое есть ингибитором, которыйпредотвращает и тормозит процесс преобразования нитратов и нитритов в организмечеловека, – витамина С (аскорбиновой кислоты).
Итак, можно утверждать, что количествоаскорбиновой кислоты и сахаров при внесении азотных удобрений увеличивается, нопри применении их в нормах, которые превышают оптимальные, начинает снижаться.
Качество урожая сельскохозяйственных культурзаметно улучшается при применении органических удобрений. Например, в среднемза три года, содержимое аминокислот в корнеплодах кормовых свекл, выращенныхбез удобрений, составлял 2,22 г., а удобренных гноем из расчета 80 т/га – 3,02г. на 100 г. сухого вещества, в том числе на частицу незаменимых аминокислотприпало соответственно 0,68 и 0,95 г.
В большинстве случаев уменьшению количестванитратов в растениях оказывает содействие применения очень распространенных впоследние годы азотфиксуючих и фосформобилизирующих бактериальных препаратов.Использования биопрепаратов азотфиксирующих бактерий под бобовые, злаковые иовощные культуры заменяет 20–50 кг/га минеральных удобрений. Биопрепаратыфосформобилизирующих бактерий способные превращать труднорастворимые фосфатыгрунта в легкорастворимые, доступные растениям соединения.
Такие исследования широко проводятся в многихстранах мира. Благодаря высокой эффективности азотфиксирующих препаратов,объемы их производства значительно возросли и составляют: в Венгрии 200 тыс.га/порций, Великобритании, Югославии и Польши – по 50 тыс., Румынии – больше 1млн., Индии – С млн., Канаде – 4 млн. и Австралии 6 млн. га/порций. В СЕЛАазотный дефицит грунту окидывается бактериальными удобрениями на 45%; вэквивалентном вычислении здесь используется 13 млн. тонн биологического азота,тогда как минеральных азотных удобрений близко 9 млн. тонн./>3.3 Применения биопрепаратов
В Украине с участием научных работниковУкраинской академии аграрных наук и Национальной академии наук созданыбиопрепараты ризоторфин, ризоагрин, ризоентерин, флавобактерин, агрофил,диазобактерин для бобовых, злаковых, овощных культур и картофеля. Под сахарныесвеклы созданы биопрепараты фосформобилизирующих бактерий полимиксобактерин иальбобактерин, которые увеличивают сбор сахара на 2–8 ц из гектара. Ведетсяпостоянный поиск и селекция высокоэффективных конкурентоспособных штаммов микроорганизмовдля улучшения эффективности существующих биопрепаратов.
Использования биопрепаратов азотфиксирующихмикроорганизмов есть залогом получения высоких урожаев сельскохозяйственныхкультур с повышенным содержимым белку и уменьшения энергозатрат при ихвыращивании. Ризоторфин, применения которого под бобовые культуры практическивыключает внесения минерального азота, повышает урожай и качество продукции.Использования препаратов азотфиксирующих бактерий для злаковых и овощныхкультур – ризоторфина, ризоентерина, флавобактерина и других заменяет действие10–20 кг/га азота минеральных удобрений, повышает производительность зерновыхна 2–6 ц/га с одновременным уменьшением норм внесения минеральных азотныхудобрений на 25–55%.
Широкое применение микроорганизмов началось послеосознания вредности чрезмерной химизации сельского хозяйства. Массированноеиспользование пестицидов и минеральных удобрений загрязняет агробиоценозы иводные ресурсы и наносит вред человеку и окружающей среде. В то же время ононеобязательно сопровождается адекватным увеличением урожайности или сохранениюсельскохозяйственной продукции. Установлено, что пестициды становятся факторомискусственного отбора стойких рас и популяций вредителей до фитопатогенов. Врезультате систематического применения инсектицидов приобрели резистентность кфосфорорганических соединениям больше 200 видов насекомых, карбаматам -51,дильдрину – 260, пиретроидам – 22 и другим – больше 60 видов.
Эти и прочие отрицательные следствия химизациипривели к необходимости поиска и внедрения альтернативных методов, в частностимикробиологического. Стали развиваться сельскохозяйственная та техническаямикробиология, биотехнология, микробиологическая промышленность. Уже накоплензначительный опыт по поиску штаммов микроорганизмов с полезными свойствами иразработке на их основе технологических регламентов производства и применениябиопрепаратов для сельскохозяйственного производства.
Целенаправленный поиск разрешил обнаружитьентомопатогенные микроорганизмы, высокоэффективные против тех или техсистематических групп насекомых, а также в особенности вредных видоввредителей. Изучения бактерий из группы Bacіllus thurіngіensіs привело ксозданию многочисленных биопрепаратов. Примером может служить битоксибацилин,высокоэффективный против колорадского жука, капустной совки, белянок,американского белого мотылька, и т.п. Эти препараты являются надежной заменойхимических инсектицидов и пользуются широким спросом.
Рядом с наземным применением препаратовВ.thurіngіensіs возможное его применения в водной среде, где проходитразмножения ряда опасных вредителей растений и животных. Это препаратбактокулицид, разработанный в России на основе подвида B.thurіngіcnsіs H14,специфично активного против двукрылых насекомых. Как и другие препараты наоснове выше упомянутой бактерии, он не вредный для человека и теплокровныхживотных, не вредный для нецилевых гидробионтов, нефитотоксичен.
Следует использовать разные биопрепараты, чтобыуменьшить применения минеральных удобрений и химических средств защитырастений. Это, в комплексе с проведением всех других необходимыхагротехнических мероприятий, будет оказывать содействие получениювысококачественной продукции с содержимым нитратов, который не превышаетдопустимых концентраций. Установлено, что максимальное количество нитратов (60–70%)поступает в организм человека в самый раз с продуктами растениеводства – картофелем,овощами и фруктами – сдача с питьевой водой, мясом, молочными и другимипродуктами. Суточная доза нитратов, по данным Всемирной организацииздравоохранения, не должна превышать 5 мг/кг массы человека. Наиболеечувствительные к нитратам дети. Из животных более всего реагируют на нитратысвиньи, потом большой рогатый скот и наименее чувствительные к ним овцы.
Повышенное содержимое нитратов в растениях неявляется следствием только применения значительных норм азотных удобрений идругих средств химизации. Зависит это от ряда других факторов: климатическихусловий года, освещенности, сорта, периода вегетации, форм и сроков применения удобрений,от времени поры отбора образца для анализа и т.д. Удобрений и химическихсредств защиты растений в Украине применяется меньше, чем в развитых странах,
В отрицательных следствиях загрязнения окружающаясреда и сельскохозяйственных культур виновные не минеральные удобрения ихимические средства защиты, а неправильное их применения с целью получениямаксимальных урожаев.
Полный перечень микробиологических препаратов,разработанный учеными-микробиологами в 3–4 разы превышает приведенный, но, ксожалению, большая часть их остается без запроса производителя и не доходитчерез те или те причины к потребителю.
/>Выводы
Продовольственная безопасность содержит в себе нетолько достаточное количество продуктов питания, но и достаточную их качество.Продукты питания должны быть целиком безопасными для здоровья. В данное времяэто требование чаще всего не соблюдается.
Для получения высоких урожаевсельскохозяйственных культур высокого качества нужно одновременно сиспользованием естественных факторов, научно обоснованно применять воздержанныенормы и правильное соотношение основных элементов питания и микроэлементов.
Биологическое земледелие основанное на принципахобеспечения экологически безопасной продукции, содействия уменьшениютехногенной нагрузки и охране грунтов. Биологическое земледелие естьнаправлением точного земледелия, в основе которого лежит примененияорганических удобрений (перегноя, торфа, сапропелей, сидератов, вторичнойпродукции растениеводства и др.). Оно полностью выключает примененияотрутохимикатов и некачественных минеральных удобрений, но требует соблюдениявсех сроков, требований к возделыванию грунта и ухода за растениями, применениябиологического метода защиты растений.
Для ускорения мобилизации питательных веществгной обязательно компостируется, проходя при этом аэробное расписание. Гной исидераты для лучшего контакта с воздухом закладываются в грунт лишьповерхностно. Круг средств борьбы с сорняками и вредителями ограничивается нетоксичнымиили слаботоксичними веществами. Преимущество предоставляется при этомбиопрепаратам: отвары шретруму, табака, крапивы, полыни, хвощей. Большоезначение в биологическом земледелии отводится севооборотам.