9 Экологическая и экономическая эффективность агропроизводства и применения агрохимикатов

9.1 Цель: Научиться оценивать деятельность агронома и руководителя хозяйства с точки зрения сохранения окружающей среды при обеспечении высокой продуктивности.

9.2 Вопросы для самостоятельной подготовки к занятиям

1. Что называется агроэкосистемой и какова ее структура?

2. В чем особенности круговорота веществ и потока энергии в агроэкосистеме?

3. Что такое гумус? Каковы источники его образования и роль в агроэкосистеме?

4. Какова роль почвенных микроорганизмов в поддержании плодородия почв?

5. Какие механизмы регулируют численность популяций?

3. Теоретическое введение

Задачей агроэкологии является создание высоко продуктивных и устойчивых агроэкосистем, где сохраняются пахотные почвы, естественные кормовые угодья, производится экологически безопасная продукция и не загрязняется среда обитания человека. Все это является слагаемыми экологической эффективности, а важнейшим, хотя и не единственным, фактором, влияющим на каждое из них, является применение агрохимикатов (схема 5). Так, удобрения (например, азотные) с одной стороны поднимают урожай и поддерживают плодородие почвы, а с другой, при избыточном внесении, они могут загрязнять как среду, так и продукцию. Пестициды, уничтожая вредные организмы, поднимают урожай, но они же, уничтожая хищников и паразитов, снижают биоразнообразие и могут провоцировать развитие новых вспышек массового размножения вредителей. К тому же они могут загрязнять среду и продукцию. Только при правильном применении дополнительное вложение антропогенной энергии при внесении агрохимикатов может быть не только рентабельно, но и экологически эффективно.

Схема 5 Важнейшие компоненты экологической эффективности

агропроизводства

Воспроизводство

плодородия почв:

поддержание круговорота биогенных элементовов

+

предотвращение

потери гумуса

Охрана окружающей среды:

почва и водоемы не загрязняются вредными веществами

более ПДК

Продукция

экологически

безопасна:

она не содержит

вредных веществ

выше ПДК и ДОК

Сохранение биоразнообразия агроценозов:

хищники и паразиты контролируют численность большинства вредных видов

Эффективность использования энергии::

высокая урожайность и продуктивность животноводства

+

Рентабельность

Биологическая эффективность агрохимикатов определяется прибавкой урожая и процентом уничтожения вредных видов или уменьшением пораженности растений болезнями после обработки, а экономическая – окупаемостью затрат на обработку прибавкой урожая. Оценка их экологической эффективности очень сложна. Она проводится пока лишь отдельными блоками, и ее методы непрерывно совершенствуются.

Критерием оценки экологической устойчивости (Э_уст) агроэкосистемы служит, например, интегральный показатель, характеризующий сбалансированность процессов минерализации и гумификации в почве, оцениваемых по соотношению процента усвоения азота удобрений растениями (К_усв) и накопления его в гумусе (К_ак):

Э_уст = К_усв /К_ак.

Например, для орошаемых темно-каштановых почв Поволжья оптимальное значение Э_уст равно 2-3 (внесение 42 т/га навоза + выращивание люцерны). Снижение его ниже 0,5 неприемлемо, так как соответствует значительному снижению урожайности (если вместо навоза вносить только медленно утилизируемую солому). Еще более неприемлемо повышение Э_уст выше 15, так как отражает значительное снижение воспроизводства гумуса (преимущественное внесение минеральных удобрений), ведущее к опустыниванию.

Опасность различных пестицидов для почвы оценивают по показателю «экологической нагрузки» (ЭН):

ЭН = Д Т₅₀/ЛД₅₀,

где Д – суммарная доза действующего вещества (д.в.) пестицида за сезон (мг/га),

ЛД₅₀ – полулетальная доза пестицида, т.е. доза, смертельная для половины подопытных объектов (мг/кг живого веса),

Т₅₀ – полупериод исчезновения препарата из почвы (недели)

Для того, чтобы при появлении вредителя или развитии болезни растений принять решение об использовании такого действенного, но далеко не безопасного рычага, как пестициды, применяют два критерия: экономический порог вредоносности (ЭПВ) и уровень эффективности естественных врагов (УЭЕВ), то есть хищников, паразитов, возбудителей болезней.

Экономический порог вредоносности (ЭПВ) это уровень численности вредителя, начиная с которого обработки пестицидами становятся рентабельными. Если затраты на обработку относительно невелики, за ЭПВ вредного вида принимается такая его численность, которая грозит потерей урожая 5% (для особо ценных культур - 3%). В условиях повышения цен на препараты, технику, ГСМ, при снижении цен на урожай расчеты делаются сложнее. Сначала определяют потенциальные потери П (ц/га_.) по формуле:

П =С_у Ч,

а затем стоимость сохраненного урожая У_сохр (руб/га_.) по формуле:

У_сохр = П Э Ц,

где С_у – снижение урожайности (ц/га) соответствующее численности вредителя 1 экз./м² или 1 экз./раст.,

Ч – численность вредных организмов на поле (экз./м² или экз./раст.),

Э – биологическая эффективность ядохимиката (доля вредителей, уничтоженных в результате обработки),

Ц – средняя цена реализации урожая (руб/ц),

Произведение С_уЧЭ – сохраненный урожай, который не уничтожен погибшими от обработки вредителями (ц/га).

Мероприятия по защите растений считаются экономически оправданными, если стоимость сохраненного урожая значительно превышает затраты З (руб/га) на их проведение:

У_сохр ≥ ЗР,

где Р - необходимый хозяйству уровень рентабельности (например, если по экономическим соображениям требуется иметь прибыль, равную 15% затрат, то Р = 1,15, а если 30% затрат, то Р =1,30).

Подобным же образом рассчитывают потери от болезней и сорняков.

УЭЕВ – это такое соотношение численностей популяций вредителя и его хищников, паразитов и возбудителей болезней, при котором нецелесообразно прибегать к химическим пестицидам, даже если численность вредителя уже превысила ЭПВ. Отмена обработки сохранит от гибели естественных врагов, и они за короткий срок сами справятся с вредителем. Однако реальное использование этого критерия обычно затрудняется сложностью учетов энтомофагов, и он пока применяется только на ограниченном числе объектов.