1Й вопрос
АГРОЭКОЛОГИЯ, раздел экологии, исследующий возможности получения сельскохозяйственной продукции высокого качества с учетом экологических ограничений на все формы использования земель. Агроэкология не отвергает возможности использования минеральных удобрений и химических средств в защиты посевов от сорных растений, вредителей и грибковых болезней, а разрабатывает рекомендации, при которых эти препараты принесут наименьший вред окружающей среде.
Агроэкологические исследования начаты в кон. 80-х гг. Учеными решаются проблемы совершенствования структуры сельскохозяйственных земель за счет сокращения площади пашни на сильноэродированных почвах и севооборотов за счет использования почвовосстанавливающих культур ; восстановления в почвах бездефицитного баланса питательных элем. и орг. в-в за счет улучшения систем удобрений (Хазиев, В.К.Трапезников, С.А.Абдрашитов). Развиваются исследования. по контурно-мелиоративному и биол. земледелию, (М.Г.Сираев, М.Б.Амиров, Р.Я.Рамазанов), селекции культур, устойчивых к вредителям, болезням и неблагоприятным экологическим условиям. Разрабатываются биологические методы защиты посевов от насекомых-вредителей и сорных растений Изучаются вопросы приведения в соответствие поголовья скота и его структуры и реальных возможностей кормопроизводствава - емкости естественных. пастбищ, которыерые деградируют из-за перегрузок в их эксплуатации в 2-5 раз (Р.М.Хазиахметов, М.К.Харисов, Х.Г.Губайдуллин).
Данная наука направлена на ознакомление структурной организации и функционирования агробиогеоценозов, а также путей управления ими. Основное внимание уделяется рассмотрению теоретических и практических аспектов адаптивно-ландшафтной стратегии интенсификации и экологизации земледелия, вопросов комплексного использования почвенного покрова и рационального осуществления мелиоративных, культуртехнических и агротехнических мероприятий. Обсуждаются проблемы разработки ресурсосберегающих технологий возделывания сельскохозяйственных культур, способов получения качественной растениеводческой продукции, эффективных путей воспроизводства плодородия почвы, методов агроэкологического мониторинга. Затрагиваются вопросы использования для решения этих задач методов имитационного математического моделирования.
2Й вопрос
Эрозия и дефляция почв. Процесс смыва почвы текущей водой называется эрозией. Аналогичный процесс, производимый ветром, — дефляцией.
Эрозию при стоке воды подразделяют на поверхностную — смыв плодородного слоя и подстилающей породы со всей поверхности почвы и линейную — смыв почвы и подстилающей породы по определенной линии.
Поверхностная эрозия проявляется постепенным равномерным по площади удалением с поверхности наклонного рельефа почвенных частиц потоками талых и дождевых вод. С достаточно крутого склона одним сильным ливнем может быть снесен слой почвы толщиной в 40—50 см, причем смывается наиболее гумусированный плодородный слой.
Все формы линейной эрозии относят к размывам. Последние не имеют своего продольного профиля и повторяют профиль почвы, на которой возникают. Образующиеся промоины могут достигать глубины от 0,3 до 1 м и ширины от 0,5 до 5 м. При дальнейшем поступлении воды с водосборной площади промоина перерастает в овраг,
самую крупную форму линейной эрозии. В отличие от промоины, овраг имеет свой продольный профиль, отличающийся от профиля поверхности. Особенно негативной чертой оврагов является их тенденция к дальнейшему развитию (разрушению поверхности почв), то есть увеличению размеров как в ширину, так и в глубину.
Не меньшие, если не большие потери причиняет почвам ирригационная эрозия — разрушение, перенос и переотложение почв и грунтов оросительной водой в процессе поверхностного полива или дождевания. Накладываясь на естественную эрозию, ирригационная эрозия значительно увеличивает интенсивность потерь верхнего, наиболее плодородного слоя почвы.
Как и другие виды эрозии, ирригационная зависит во многом от сочетания ряда природных и антропогенных факторов, главными из которых являются уклоны территории и несоответствие между техникой и способом полива и особенностями рельефа.
Смыв почвы в условиях орошения начинает проявляться уже при малых (0,002—0,004 м) уклонах рельефа, а эрозионно опасны уклоны более 0,01 м.
Наряду с уклоном орошаемой территории причиной ирригационной эрозии являются низкая водопроницаемость почв и их невысокая противоэрозионная устойчивость.
Кроме плоскостного смыва верхних плодородных горизонтов почвы, ирригационная эрозия проявляется в виде глубинных размывов временной оросительной сети. В местах ее многолетней нарезки глубинные размывы могут превратиться в крупные промоины и даже овраги глубиной от 1,5 до 2,5 м, способные полностью вывести из строя орошаемое поле.
Потери почвенного покрова за счет ирригационной эрозии очень велики. Так, в Ставропольском крае (в зоне действия Большого Ставропольского канала) смыв почвы, вызываемый атмосферными осадками, не превышает 2—3 т/га за сезон, тогда как за один влагозарядковый или вегетационный полив он достигал 4—6 т/га.
Нельзя не отметить, что очень высоки и потери поливной воды, ушедшей со стоком: они достигают 40—60% общей водоподачи при мутности сбросной воды от 30 до 90 г/л.
Эродированные почвы на орошаемых участках отличаются обесструктуренностью, высокой плотностью, низкой водопроницаемостью и влагоемкостью.
Ущерб от ирригационной эрозии многообразен: уменьшается мощность гумусового горизонта, вымываются питательные вещества, непроизводительно расходуются поливные воды, заиляются и загрязняются удобрениями и пестицидами водоприемники, размываются каналы, дороги, возникают овраги ирригационного происхождения, снижается урожайность возделываемых культур и качество сельскохозяйственной продукции.
Однако ущерб от загрязнения окружающей среды продуктами смыва существенно превосходит ущерб от самой ирригационной эрозии. Масштабы загрязнения поверхностных вод смытыми с полей удобрениями и пестицидами ставят сельское хозяйство в один ряд с промышленностью.
Дефляция, или эрозия, производимая ветром, различается на повседневную, когда почва пылит под ветром малой скорости, и вызываемую ветрами большой, иногда ураганной скорости (пыльные бури). В последнем случае в воздушный поток вовлекаются огромные массы пыли. Так, в 1969 г. пыльными бурями на Северном Кавказе было вынесено до 25 км3 пыли, которая затем выпала на территории Западной Украины и Молдавии.
Пыльные бури возникают преимущественно в холодный период года. Этому наиболее активному и опасному виду дефляции способствуют сильные перепады атмосферного давления на сравнительно недалеко отстоящих друг от друга обширных территориях, низкая увлажненность почв, отсутствие на них снежного покрова.
К причинам повседневной дефляции следует отнести и неоправданно высокий процент распаханности территорий, и действие почвообрабатывающих механизмов, которые выбивают мелкозем из верхнего горизонта почвы.
Куда более опасные виды антропогенной дефляции возникают при введении в сельскохозяйственный оборот обширных территорий без учета возможной ветровой эрозии. Распахивание целинных земель в Казахстане, над которым в зимнее время устанавливается мощный, обширный и малоподвижный антициклон — источник сильных восточных ветров скоростью от 15—20 до 35 м/с — существенно активизировало пыльные бури в Калмыкии, на юге Ростовской области и в Ставрополье.
Уплотнение почв ходовыми системами машинно-тракторных агрегатов. Массу единицы объема почвы в естественном состоянии называют плотностью почвы. Она характеризует взаимное расположение почвенных частиц, их «упаковку», и выражается в г/см3.
От плотности почвы зависят ее водно-воздушные, тепловые и биологические свойства. С уплотнением почв уменьшается их общая пористость, ухудшается доступ влаги к растениям, снижаются аэрация и скорость фильтрации воды, затрудняется распространение корней.
Чрезмерно рыхлое состояние почвы также неблагоприятно, так как почва при этом быстро иссушается, нарушается контакт семян и почвы.
Плотность почв колеблется от 1,0 до 1,8 г/см3. Она зависит or механического состава, содержания органического вещества и структурного состояния почвы.
Механизация сельскохозяйственных работ негативно влияет на плотность почвы, в особенности в условиях орошения. В нашем земледелии принята технология раздельного проведения вспашки, внесения удобрений, посева, боронования, междурядных обработок и т.п. Поэтому практически все типы тракторов, включая тяжелые (МТЗ-82, 150М и др.) многократно проходят по полю, уплотняя почву на глубину от 0,3 до 1,2 м, особенно рыхлую и увлажненную.
Уплотнение усиливается при буксовании, вибрации двигателей, высоком давлении в шинах, при узких расстояниях между опорами ходовых систем и т.д.
Поле, укатанное колесами тракторов, покрывается колеями глубиной 25—30 см, после обработок здесь образуются глыбы. При этом самые плодородные почвы теряют свою агрономически ценную структуру: их почвенные агрегаты деформируются, исчезают межагрегатные поры.
Предельно допустимая величина плотности черноземов в пахотном слое (0—20 см) составляет 1,3 г/см3. Однако после десяти проходов трактора по одной колее она возрастает до 1,4— 1,45 г/см3 (трактор Т-150К), до 1,37-1,38 г/см3 (Т-74) и до 1,36-1,42 г/см3 (трактор МТЗ-52).
В определенных условиях тракторы способны уплотнять пахотный слой черноземов до 1,5 г/см3, причем обшее возрастание плотности прослеживается до глубины 60—70 см. Это приводит к возрастанию твердости и ухудшению структуры почв. Их водопроницаемость снижается в 1,5—4,0 раза, резко возрастает эрозия, а урожайность сельскохозяйственных культур существенно снижается: зерновых — на 10—40%, зеленой массы кукурузы — на 8—40%.
Дегумификация почв. Органическое вещество является важнейшей составляющей частью почвы; его содержание и формы в наибольшей степени определяют основное свойство почвы — плодородие. Плодородие почв (по И.С. Кауричеву) — это способность почв удовлетворять потребность растений в питательных элементах, воде, обеспечивать корневую систему достаточным количеством воздуха, тепла и благоприятной физико-химической средой для нормального роста и развития.
Органическая часть почвы включает все органические вещества, присутствующие Я почвенном профиле, за исключением тех, которые входят В состав живых организмов. Сюда относятся отмершие части живых организмов, еще не утратившие своего анатомического строения (корни и стебли растений, остатки микроорганизмов и животных). Совокупность всех органических соединений, утративших свое анатомическое строение в результате гумификации под воздействием почвенных микроорганизмов, составляет гумус.
Гумусовые вещества представляют собой систему высокомолекулярных азотсодержащих соединений, включающих алифатические цепи и циклические структуры. Такое строение обусловливает характер взаимодействия гумусовых веществ с минеральной частью почвы и возможность их прочного закрепления в ней.
Содержание, состав и особенности гумуса той или иной почвы определяется условиями гумусообразования: количеством и составом биомассы, поступающей в почву, климатическими особенностями и т.п. Содержание, состав и запасы гумуса в почвенном профиле относят к числу показателей, от уровня которых зависят практически все агрономически ценные свойства почв, и в первую очередь — ее плодородие.
Оптимальное содержание гумуса в почве обеспечивает благоприятный для растений водно-воздушный режим, хорошую прогреваемость почвы, высокую емкость катионного обмена, устойчивый пищевой режим. Почвы с оптимальным уровнем и составом гумуса устойчивы к водной и ветровой эрозии, обладают высокой буферной емкостью по отношению к внешним факторам, т.е. способны снижать отрицательное действие высоких доз удобрений, «связывать» тяжелые металлы и пестициды. Оптимальным принято считать такое гумусное состояние почв, которое способно обеспечить планируемый урожай при условии максимальной эффективности использования вносимых удобрений и применяемых агротехнических мероприятий.
В процессе целинного почвообразования происходит постепенное накопление гумуса в почве и возрастание ее естественного плодородия. С началом земледелия течение этого процесса нарушается и гумусное состояние почв существенно изменяется. В первые годы после распашки и введения в сельскохозяйственный оборот целинных почв в них интенсифицируются процессы минерализации органического вещества и уменьшается его содержание. По данным почвенного института им. В.В. Докучаева, через 12—13 лет после распашки целины пашня под сельскохозяйственными культурами без внесения органических удобрений и травосеяния теряет от 25 до 36% исходного содержания гумуса в зависимости от зонального типа почвы.
Процесс потери почвами гумуса носит название дегумификации. Уменьшение запасов гумуса отмечается в большинстве регионов России, в том числе и в ее основной житнице — черноземной зоне. Так, гумусированность почв Центрального черноземного района за столетие снизилась от 10-14% до 7-10%, содержание гумуса в черноземах Поволжья и Предуралья упало с 13—16% до 7-10% а с 10- 13% до 4—7%.
В числе основных причин, вызывающих дегумификацию сельскохозяйственных угодий, обычно называют следующие:
Недостаточное поступление в обрабатываемые почвы биомассы — «сырья» для процессов гумификации;
Ускорение минерализации органического вещества вследствие интенсивной обработки и применения удобрений;
Ускорение минерализации органического вещества при некоторых приемах гидротехнических и химических мелиораций;
Потери гумуса за счет эрозии и дефляции;
Отчуждение обогащенного гумусом пахотного слоя при проведении ряда сельскохозяйственных мероприятий.
Остановимся более подробно на основных причинах дегумификации почв.
Годичный прирост биомассы целинных почв и почвенного покрова лесных массивов зависит от природной зоны. Так, в почву тундры ежегодно поступает 1 ц/га биомассы, таежных ельников — 45, дубрав — 90, луговых степей — 137 ц/га. Эта биомасса, включающая корневую систему растений, опад лесов и травы степной зоны, обогащает почву органическим веществом и служит исходным материалом для процессов гумусообразования.
С введением почв в сельскохозяйственный оборот эта биомасса существенно уменьшается за счет выноса части ее с урожаем. Кроме того, корневые и пожнивные остатки после зерновых культур существенно уступают по глубине простирания и густоте корневой системе диких злаков. Биомасса картофеля, сахарной свеклы и других корнеплодов отчуждается из почвы полностью, и только кукуруза обладает мощными глубокими и обильными корнями. В распаханных почвах усиливается аэрация, облегчается доступ кислорода воздуха к органическим веществам, интенсифицируется деятельность микроорганизмов. Все это ускоряет минерализацию гумусовых веществ, тем более, что при многократных обработках на дневную поверхность регулярно выносятся новые слои почвы.Выше уже упоминалось, что распашка целинных почв способствует возникновению и развитию процессов эрозии и дефляции, которые смывают и уносят прежде всего верхний, особенно богатый гумусом слой почвы. Земля, уже не защищенная естественным покровом травянистой, как правило, очень густой растительности, легко смывается потоками ливневых, снеговых, ирригационных вод и развевается ветром, теряя гумус. Так, только в период снеготаяния почвы центра и юга Русской равнины теряют 400—750 тыс. т органического вещества.
Заметные и необратимые потери органического вещества пахотными почвами вызываются отчуждением с полей пахотного слоя ходовыми частями машин, причем эти потери затрагивают особенно важную для плодородия тонкодисперсную часть почвы, обогащенную не только гумусом, но и всеми элементами минерального питания, включая микроэлементы.
Если подсчитать ожидаемые потери гумуса, то, по данным многих исследователей, можно ожидать, что уже к 2010 году во многих типах почв они могут составить около половины его современных запасов в слое 0—20 см.
Закисление почв. Подавляющее большинство культурных растений способно хорошо развиваться и плодоносить лишь на почвах с нейтральной или близкой с нейтральной реакцией среды. Однако на земном шаре весьма распространены почвы с неблагоприятной реакцией почвенного раствора — слишком кислые или слишком щелочные, для повышения плодородия которых необходимы мероприятия, нейтрализующие реакцию почвенного раствора
На северной половине территории России преобладают кислые почвы: болотные, подзолистые, дерново-подзолистые, таежные. Их площадь составляет более 65% всей территории РФ и занимает более 50 млн га сельскохозяйственных угодий, в том числе 43 млн га пашни. Из них 28 млн га составляют почвы сильно- и среднекислые, то есть имеющие рН не выше 5,0.
Кислые почвы формируются в условиях умеренно-холодного климата, где количество осадков превышает величину испаряемости и имеет место промывной и периодически промывной режим. В этой природной зоне подстилающими породами являются глины и ледниковые отложения, бедные кальцием и магнием. Лесная и таежная растительность образует опад, имеющий кислую реакцию, что также способствует выносу из почв кальция и магния и образованию кислых почв.
Основной особенностью кислых почв является недостаток в них ионов кальция и избыток ионов водорода и алюминия, что обуславливает их крайне неблагоприятные агрохимические свойства.
Прежде всего, кальций — важный элемент питания растений: его недостаток замедляет их развитие, снижает плодоношение, уменьшает зимостойкость. Понижение рН почвенного раствора отрицательно влияет на усвоение растениями азота, фосфора, калия, снижает растворимость соединений ряда микроэлементов, необходимых растениям.
Однако именно мелиорации, включающие сложный комплекс приемов, регулирующих основные факторы роста, развития и плодоношения растений, могут в ряде случаев вызывать засоление почв или усиливать его.
Одним из основных видов сельскохозяйственных мелиораций является орошение сельскохозяйственных угодий в зонах с засушливым климатом.
Однако при неправильном орошении происходит засоление сельскохозяйственных земель, называемое вторичным засолением. Основная причина этого явления — использование для орошения малопригодной воды.
Нетрудно подсчитать, что даже при невысокой (около 0.5 г/л) минерализованности оросительной воды в метровую толщу почвогрунтов ежегодно может поступать 2,5—5,0 т/га солей. Между тем вода со степенью минерализованно не выше 1 г/л считается пресной и вполне пригодной для орошения. Однако вследствие недостатка воды в районах массового орошения используются и так называемые воды местного стока (воды малых рек, лиманов, прудов, сточные воды, воды шахтного отлива и т.п.), которые в большинстве случаев относятся к слабоминерализованным (2—4 г/л). Все эти воды — быстрее или медленнее — вызывают вторичное засоление и осолонцевание почв.
Опасность вторичного засоления зависит прежде всего от концентрации солей в поливных водах, хотя необходимо принимать во внимание поливные нормы, уровень грунтовых вод, дренированность фунтов и т.п. По мнению известного русского мелиоратора А.Н. Костякова, воду, содержащую не более 0,4 г/л растворимых солей, можно использовать для орошения в любом случае. Если вода содержит от 0,4 до 1,0 г/л солей, то решать вопрос об ее применении можно только после полного анализа природных и сельскохозяйственных условий, то есть применять лишь при благоприятной обстановке (наличие дренажа, глубокое залегание грунтовых вод, незасоленные почвогрунты). Если вода содержит более 1 г/л растворенных солей, она, по А.Н. Костякову, засоляет почву.
Другой причиной вторичного засоления почв являются переполивы. Избыточная влага, не использованная растениями, фильтруется сквозь толщу почвогрунтов и повышает уровень грунтовых вод. В жаркий период минерализованные грунтовые воды подтягиваются к дневной поверхности и испаряются, оставляя содержащиеся в них соли в корнеобитаемом слое почвы.
Загрязнение почв в процессе их сельскохозяйственного использования. Внесение в почвенный покров новых, нехарактерных для него веществ или существенное превышение концентраций веществ, встречаюшихся в почве, называется загрязнением почв. При сельскохозяйственном использовании происходит загрязнение почв минеральными и органическими удобрениями, пестицидами, патогенными микроорганизмами и т.п.
Внесение в почву минеральных удобрений является важным средством управления почвенным плодородием и увеличения продуктивности земледелия. Однако их длительное применение высокими дозами оказывает негативное воздействие на почву.
Применение высоких доз азотных удобрений вызывает быструю минерализацию гумуса, азотсодержащих соединений почвы, способствует росту газообразных потерь азота. Выделяющийся в атмосферу диоксид азота N02, по мнению многих ученых, способствует разрушению озонового слоя, защищающего живые организмы от жесткого ультрафиолетового облучения.
Длительное применение высоких доз азотных и калийных удобрений активизирует токсинообразующие микроорганизмы, что приводит к микробному токсикозу почв. Избыток нитритов и нитратов ухудшает качество сельскохозяйственной продукции, вызывая у человека и животных острые расстройства пищеварения и накопление в организме канцерогенных соединений.
Соединения фосфора менее подвижны, чем азотные, но и они интенсивно поступают в поверхностные и грунтовые воды, в реки и моря. Избыточные дозы фосфорных удобрений, эрозионный смыв почвы, стоки в районах интенсивного животноводства — все эти источники дают 60—70% фосфора, поступающего в воды. Между тем минеральные ресурсы фосфора на Земле очень ограниченны и бесхозяйственное отношение к его запасам может привести к фосфорному «голоду» на планете. Поэтому вопрос экологически правильного применения фосфорных удобрений и повторного использования в сельском хозяйстве фосфорсодержащих промышленных отходов весьма актуален.
Применение в сельском хозяйстве калийных удобрений, особенно хлорида калия КСl, приводит к накоплению в почве хлорид-ионов, токсичных для большинства растений.
Избыточно вносимые минеральные удобрения с поверхностным и подземным стоком поступают в реки и озера и вызывают их эвтрофикацию («цветение»), резко ухудшая свойства воды.
Важнейшие элементы питания растений (N, P, K) содержатся и в стоках животноводческих комплексов, и в сточных водах населенных пунктов, которые часто используются для полива на так называемых земледельческих полях орошения (ЗПО). Здесь очистка сточных вод сочетается с удобрением полей и способствует повышению их плодородия.
Однако со сточными водами в почву попадают яйца и личинки гельминтов, канцерогенные, мутагенные и токсические вещества и болезнетворные бактерии. Поэтому перед использованием фекальных стоков на ЗПО их следует подвергать специальной обработке для обеззараживания. Тем не менее ЗПО рекомендуется использовать под зерновые и кормовые культуры и не выращивать на них те культуры, которые идут в пищу человека без предварительной обработки, например овощи.
Одним из наиболее опасных загрязнителей биосферы являются пестициды — химические средства защиты растений и животных от различных вредителей и болезней. В зависимости от цели использования их подразделяют на следующие группы:
Гербициды — для борьбы с сорными растениями;
Альгициды — для уничтожения водорослей и другой водной растительности;
Арборициды — для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности;
Фунгициды — для борьбы с грибковыми болезнями растений;
Бактерициды — для борьбы с бактериями и бактериальными болезнями;
Инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
Акарициды — для борьбы с клещами;
Зооциды — для борьбы с грызунами;
Лимациды — для борьбы с моллюсками;
Нематоциды — для борьбы с круглыми червями;
Афициды — для борьбы с тлями.
Разновидностью пестицидов является дефолианты, служащие для удаления листьев растений; десиканты, вызывающие иссушение растений; дефлоранты, удаляющие цветы и завязи; ретарданты, регулирующие рост растений; репелленты, отпугивающие насекомых, и некоторые другие.
Самую обширную группу пестицидов как по масштабам практического применения (40—50%), так и по ассортименту выпускаемых препаратов (около 40%) составляют гербициды, т.е. средства борьбы с сорняками.
По характеру действия гербициды можно подразделить на две подгруппы:
сплошные, действующие на все виды растений и использующиеся для уничтожения нежелательной растительности на определенных территориях;
избирательные (селективные), опасные для определенных видов растительности и используемые для уничтожения сорняков в агроценозах.
Это деление до некоторой степени условно, так как в зависимости от концентрации препарата и норм расхода одни и те же ядохимикаты могут проявлять себя и как избирательные, и как сплошные гербициды.
Пестициды используют в виде суспензий, эмульсий, порошков и гранул, концентрированных и коллоидных растворов и распыляют с помощью распылителей разного объема и мощности, вплоть до распыления при помощи сельскохозяйственной авиации. Естественно, что с воздушными массами они могут переноситься на большие расстояния и вызывать загрязнение окружающей среды там, где пестициды вообще не применялись или использовались в неизмеримо меньших количествах.
Все пестициды являются ядовитыми веществами не только для определенной — вредной для человека — формы жизни, но и для полезных микроорганизмов, животных, птиц и человека. В идеальном случае пестицид, оказав требуемое воздействие на вредителя, должен был бы разрушиться, образовав безвредные продукты разложения. Однако большинство пестицидов представляют собой устойчивые трудноразлагаюшиеся соединения, из которых используется по назначению приблизительно 4—5% внесенного количества. Остальная масса рассеивается в агроэкосистеме, попадая в почвы, растения и другие компоненты окружающей среды, что создает сложные экологические проблемы, особенно при систематической обработке больших площадей.
В зависимости от устойчивости к процессам разложения пестициды подразделяются на слабостойкие (сохраняются в окружающей среде от 1 до 12 недель), среднестойкие (сохраняются 1 — 18 месяцев) и очень стойкие (сохраняются два года и более). Наибольшую опасность представляют стойкие пестициды и продукты их превращения (метаболиты), способные накапливаться и сохраняться в природной среде до нескольких десятков лет. При определенных условиях метаболиты пестицидов дают метаболиты второго порядка и т.д., роль, значение и влияние которых на окружающую среду во многих случаях непредсказуемо.
Вредное действие пестицидов приводит к уничтожению хозяйственно-нейтральных и даже полезных видов растений и насекомых. Иногда они являются причиной появления устойчивых популяций вредителей, от которых трудно избавиться. Так, на смену одним видам вредных организмов приходят другие, которые вырабатывают иммунитет и способны выживать даже после самых эффективных обработок. Для преодоления иммунитета устойчивых особей вредителей к пестицидам приходится увеличивать дозы препаратов, а это усиливает опасность загрязнения окружающей среды.
В настоящее время в результате интоксикации хлорорганическими препаратами сильно сократилась численность птиц, особенно хищных. Инсектициды весьма опасны для плотоядных животных, так как они постепенно концентрируются в живых организмах по мере продвижения к конечным звеньям пищевых цепей. Здесь инсектициды действуют как кумулятивные яды.
Основным приемником и аккумулятором пестицидов является почва. Чем выше доза внесения и устойчивей ядохимикат, тем дольше он сохраняется и тем опаснее его последействие. Так, в Канаде и США были отмечены опасные концентрации гербицидов в сахарной свекле, выращенной год спустя после обработанной ими кукурузы.
Особенно устойчивы ко всем видам разложения хлорорганические инсектициды — гексахлоран, ДДТ и другие — которые могут сохраняться в почве десятилетиями, накапливаясь при систематическом применении. Напротив, фосфорорганические инсектициды — карбофос, фосфамид, метафос и другие — в почве и других природных средах распадаются сравнительно быстро. Поскольку они при этом отличаются высокой эффективностью и избирательностью действия, их применение весьма перспективно.
Широко используются в современном сельском хозяйстве карбаматные инсектициды. Отличаясь высокой токсичностью для некоторых видов насекомых, эти препараты почти полностью безвредны для теплокровных позвоночных и человека.
Современное сельское хозяйство трудно представить себе без пестицидов. Их применение резко снижает потери урожаев сельскохозяйственных культур, в 2—3 раза сокращает затраты на производство сельхозпродукции. Масштабы применения пестицидов неуклонно растут, их годовое производство в мире превысило 2 млн т, а ассортимент насчитывает более 100 тыс. наименований. Но параллельно с этим растет и их побочное негативное действие на животный мир, почву, водоемы, культурные и полезные дикорастущие растения. Поэтому пестициды допустимо использовать лишь там, где химические средства защиты пока нельзя заменить биологическими.
Отчуждение сельскохозяйственных земель и нарушение природных ландшафтов. За вторую половину XX века земная поверхность претерпела большие изменения, чем за всю предыдущую историю человечества. Масштабы этих изменений можно сопоставить лишь с последствиями катастрофических явлений природы. Например, влияние горно-добывающей промышленности на природные ландшафты академик В.И. Вернадский назвал «катастрофическим антропогенным». Развитие городского и промышленного строительства, прокладка инженерных и транспортных коммуникаций и особенно расширение добычи полезных ископаемых привели к резкому возрастанию территорий с нарушенными почвами и рельефом.
Нарушенные земли — это земли, утратившие свою экономическую и агропромышленную ценность, или являющие источником негативного воздействия на окружающую среду в связи с изменением рельефа, почвенного покрова, гидрологического режима, растительности.
В России и странах ближнего зарубежья площади нарушенных земель достигают 2 млн га, в том числе добычей торфа — 900 тыс. га, цветных металлов — 520, нерудных ископаемых — 280, каменного и бурого угля — 110, химического сырья — 60, железной и марганцевой руд — 60 тыс. га и т.д. Между тем, по современным оценкам, зона вредного влияния горнопромышленных разработок с учетом загрязнения атмосферы, природных вод, почвенного покрова и растительности примерно на порядок больше территории горного отвода.
Но горные работы — далеко не единственная причина нарушения земель. Прокладка транспортных магистралей, трубопроводов, линий электропередач всегда сопровождается ухудшением качества почвенного покрова и растительности прилегающих территорий, а зачастую вырубкой больших массивов лесов. Так, строительство 1 км дороги при ширине просеки 10—15 м требует вырубки леса на площади 1 —1,5 га. Широко используемая на Севере бездорожная транспортировка грузов на самоходных установках уже привела к массовому уничтожению почвенного и растительного покрова тундры. Та же картина наблюдается в зоне, пустынь и полупустынь при бездорожной транспортировке нефтяных вышек и проведении геологоразведывательных работ.
К концу XX столетия более чем на половине поверхности суши Земли естественные ландшафты сменились антропогенными, среди которых можно выделить агроландшафты (полевые и пастбищные), ландшафты лесохозяйственные, горнопромышленные, селитебные (сельские и городские), рекреационные. Самые глубокие изменения природных ландшафтов происходит в районах горных работ.
В горно-добывающей промышленности наиболее прогрессивным является открытый способ добычи полезных ископаемых, при котором производительность труда в 5—6 раз выше, а себестоимость продукции в 2—3 раза ниже, чем при подземных разработках. Но именно открытые горные работы сопровождаются наиболее существенными нарушениями ландшафта и гидрологических условий района разработок и нарушением или полной утратой почвенного покрова на значительных территориях.
Таким образом, прогресс горного дела оборачивается резким уменьшением биологически продуктивных земель и опасными нарушениями экологического равновесия. Масштабы нарушений настолько велики, что в науке и технике сформировалось представление о техногенном неорельефе.
Различают два основных его типа: положительный (аккумулятивный), к которому относятся отвалы, терриконы, насыпные и намывные поверхности, и отрицательный (выработанный) — шахты, карьеры, разрезы, выработки и т.д. Высота аккумулятивных форм неорельефа достигает 50—80 м, протяженность — 1,5—2,5 км; глубина карьеров при современной технике может достичь 400—500 м при ширине карьерного поля 100—200 м, а для размещения горных пород, отсыпаемых в отвал, потребуются тысячи га зачастую плодородных земель. При такой глубине выработок неизбежны серьезные нарушения гидрологического режима* приводящие к истощению подземных м поверхностных вод.
Закрытые (шахтные) разработки полезных ископаемых часто приводят к провалам — опусканиям земной поверхности на 6—7 м, иногда на больших плошадях, что приводит к разрушению зданий, коммуникаций и вызывает необходимость перемещения целых населенных пунктов на новые места. Подобные явления характерны для Донбасса и Кузбасса, они имели место в Верхнесилезском каменноугольном бассейне, в Чехии и в центральных районах Англии.