Основы общей и ветеринарной экологии

СПАВ - моющие средства, пенообразователи, эмульгаторы. Они образуют на поверхности воды пену, действие которой аналогично действию пленки, т.е. приводит к обеднению воды кислородом и нагреву.

На фауну водоемов пагубно влияют сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности. Окисление древесной массы сопровождается поглощением значительного количества кислорода, что вызывает гибель икры, мальков и взрослых рыб. Волокна и другие нерастворимые примеси засоряют воду и ухудшают ее физико-химические свойства.

На состоянии рыб и их корма - беспозвоночных неблагоприятно отражаются молевые сплавы. Из гниющей древесины и коры в воду выделяются различные дубильные вещества. Смола и другие экстрактивные продукты разлагаются и поглощают много кислорода, что обусловливает гибель рыбы, особенно молоди и икры. Кроме того, молевые сплавы сильно засоряют реки, а топляк нередко полностью забивает их дно, лишая рыб нерестилищ и кормовых мест.

Атомные электростанции загрязняют реки радиоактивными отходами. Радиоактивные вещества концентрируются в мельчайших планктонных организмах и рыбе, затем по цепи питания передаются другим животным. Установлено, что радиоактивность планктонных обитателей в тысячи раз выше, чем воды, в которой они живут. Концентрация радиоактивного фосфора в организме пресноводных рыб в 20--30 тыс. раз, а водоплавающих птиц в 50 раз выше, чем в водоеме.

В связи с ростом населения, расширением старых и возникновением новых городов значительно увеличилось поступление бытовых стоков во внутренние водоемы. Эти стоки стали источником заражения рек и озер болезнетворными бактериями и гельминтами. В еще большей степени загрязняют водоемы моющие синтетические средства, широко используемые в быту, а также в промышленности и сельском хозяйстве. Содержащиеся в них химические вещества, поступившие со сточными водами в реки и озера, оказывают значительное влияние на биологический и физико-химический режим водоемов. В результате снижается способность вод к насыщению кислородом, парализуется деятельность бактерий, минерализующих органические вещества. Неумеренно и неумело применяемые в сельском хозяйстве пестициды при попадании в реки и каналы также ухудшают качество воды в них. Всё большую угрозу для пресноводных водоёмов представляют стоки, сбрасываемые рыбоводческими хозяйствами, ввиду широкого применения ими фармацевтических средств борьбы с болезнями рыб.

В значительной степени загрязняют водоемы предприятия, размещенные в сельской местности. Здесь необходимы меры по очистке сточных вод сыроваренных, маслодельных, пивоваренных, кожевенных, винных, консервных заводов, молокозаводов, мясокомбнатов, рыбозаводов, льнозаводов, депо, различных мастерских, гаражей, машинных дворов, складов топлива и смазочных материалов, удобрений и пестицидов, городских и поселковых канализаций, включая бани и прачечные.

Нельзя размещать у рек и водоемов молочнотоварные и свиноводческие комплексы, которые сильно загрязняют отходами водные источники. Скот при пастьбе уничтожает кустарники и дерновый покров, снижающие интенсивность береговой эрозии (абразии). На животноводческих комплексах необходимо своевременно утилизировать навоз, создавать валы для перехвата загрязненного стока, устанавливать места для водопоя и соблюдать другие правила эксплуатации. Навозонакопители должны иметь изолированные секции для выдерживания навоза и обезвреживания его от патогенных микроорганизмов. Их закладывают с учетом гидрогеологических условий, чтобы исключить фильтрацию навозной жижи и загрязнение ею грунтовых вод.

Эвтрофикация - процесс повышения биологической продуктивности водоема в результате накопления в воде биогенных элементов (фосфора, азота и калия) под воздействием естественных и антропогенных факторов.

При этом увеличивается продуктивность растений, а животных - наоборот, снижается. При эвтрофикации усиливается развитие фитопланктона, особенно сине-зеленых водорослей, -- происходит цветение воды. Данный процесс связан с выщелачиванием биогенных элементов из затопленной почвы и гниения растительности на их дне. Но особенно этот процесс усилился в связи со сбросом коммунально-бытовых и промышленных сточных вод, выносом с полей минеральных удобрений и пестицидов и нарушением гидрологического режима рек. Отрицательную роль играет также тот факт, что на животноводческих комплексах ежегодно образуются тысячи тонн навоза, а в почву вносят только 70% его. Значительное количество органических удобрений из-за неправильного хранения теряется, вызывая при этом серьезное загрязнение окружающей среды, в т.ч. может попасть в водоемы и вызвать эвтрофикацию.



Цветение воды (эвтрофикация)

Основными критериями эвтрофикации являются следующие:

1. Увеличение содержания в воде биогенных элементов (NPK);

2. Уменьшение концентрации растворенного в воде кислорода;

3. Возрастание мутности воды;

4. Увеличение биомассы фитопланктона;

5. Уменьшение видового разнообразия и деградация водной экосистемы. (превращение ее в болото).

При разложении отмирающего фитопланктона расходуется кислород, могут выделяться токсичные вещества (аммиак, метан, сероводород). При усиленном цветении водоема образуются донные иловые отложения - сапропели. В этом заключается, пожалуй, единственный положительный момент эвтрофикации. Сапропели могут использоваться как удобрения и кормовые добавки для с.-х. животных, т.к. в них содержится большое количество биогенных макро- и микроэлементов.

К приемам, позволяющим уменьшить миграцию загрязнений в водоемы с поверхностным и внутрипочвенным стоком, относится устройство водоохранных и прибрежных зон. При фильтрации воды растворимые и нерастворимые примеси аккумулируются в верхних горизонтах почвы. Одновременно сдерживаются и наносы, поступающие с полей в результате эрозии.

Водоохранная зона (ВЗ) - территория, прилегающая к водоему, на которой установлен специальный режим использования, исключающий загрязнение и истощение водоема.

Ширина ВЗ реки может составлять от 100 до 500 м в зависимости от её длины: 10- 50 км - 100 м

50-100 км - 200 м

100-200 км - 300 м

200-500 км - 400 м

более 500 км - 500 м

Ширина ВЗ озера зависит от его площади: до 2 км2 - 300 м, более 2 км2 - 500 м.

В пределах водоохранной зоны запрещено:

1. Проводить авиаобработки полей ядохимикатами;

2. Размещать склады минеральных удобрений и ядохимикатов;

3. Размещать животноводческие комплексы без очистных сооружений;

4. Проводить почвоуглубительные работы;

5. Вырубать лес.

Прибрежная зона (ПЗ) - территория в пределах водоохранной зоны, где установлен еще более строгий водоохранный режим.

Ее ширина (от 20 до 100 м) зависит: от характера прилегающих угодий и крутизны склонов.

В прибрежной зоне запрещено:

1. Распахивать землю;

2. Выпасать скот;

3. Размещать стоянки автомобилей, разбивать палаточные городки.

Реки в значительной степени загрязнены в результате сброса недостаточно очищенных сельскохозяйственных, ливневых и коммунально-бытовых сточных вод. Ухудшилось и качественное содержание стоков, особенно вследствие увеличения доли сбросов химических производств.

Раньше, когда объем сточных вод был незначителен, на большинстве предприятий очистные сооружения не строили, а ограничивались разбавлением этих стоков речной водой. Следует иметь в виду, что для разбавления 1 м3 сточных вод необходимо 20-30 м3 природной чистой воды. В современных условиях огромный объем сточных вод не может быть разбавлен в достаточной степени.

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно-бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство.

В нем, как и в любом другом производстве, имеются сырье - сточные воды и готовая продукция - очищенная вода.

Методы очистки сточных вод можно разделить на: механические, физико-химические, биологические.

При их совместном применении метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Использование того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения сточных вод.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками и ситами различных конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, масло- и смолоуловителями и др. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 1/3 нерастворимых примесей, а из промышленных - более 9/10.

При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические неокисляемые и плохо окисляемые вещества.

Широкое применение находит электролиз. Он заключается в разрушении органических веществ в сточных водах и извлечении металлов, кислот и других неорганических веществ. Электролитическая очистка сточных вод осуществляется в особых сооружениях - электролизерах. Она эффективна на свинцовых и медных предприятиях, в лакокрасочной и некоторых других отраслях промышленности. Химической очисткой достигается уменьшение содержания нерастворимых примесей до 95%, растворимых - до 25%.

К физико-химическим методам относят флотацию, экстракцию, адсорбцию, ионный обмен, окисление, эвапорацию и другие.

Флотация дает возможность ускорить осветление промышленных сточных вод и удалить из них как взвешенные вещества, так и нефть, нефтепродукты, жиры и поверхностно-активные вещества (ПАВ). Сущность этого процесса состоит в насыщении стоков воздухом, к пузырькам которого прилипают частицы загрязняющих веществ, вместе с ними всплывающие на поверхность.

Экстракцией сточные воды освобождаются от органических веществ, которые концентрируются в растворителях (четыреххлористый углерод, хлороформ, дибутиловый эфир, бутилизобутилацетат, бензол, хлорбензол, нитробензол и др.).

Адсорбцию применяют при невысоком содержании органических веществ в сточных водах. В качестве адсорбента используют активированный уголь и органические, синтетические сорбенты.

Ионообменные способы очистки промышленных сточных вод позволяют извлекать и вновь возвращать ценные вещества: цинк, никель, фенолы, детергенты, радиоактивные соединения и др. Для этих целей применяют синтетические ионообменные смолы. При ионообменном методе легкие ионы водорода или ионы щелочных металлов замещаются на ионы цветных и тяжелых металлов. Он ценен тем, что удаляемое вещество концентрируется, а не разрушается.

Окисление -- один из перспективных методов очистки сточных вод. Используют озон, хлор, диоксид хлора, перманганат калия и другие окислители, позволяющие окислять остаточные растворенные в воде, устойчивые к биологическому разрушению органические вещества.

При эвапорации сточную воду нагревают до кипения. Насыщенный водяной пар извлекает из сточных вод примеси. Затем пар пропускают через нагретый поглотитель, в котором примеси задерживаются.

Загрязненные сточные воды очищают также с помощью ультразвука. озона и высокого давления. Хорошо зарекомендовала себя очистка путем хлорирования.

Большую роль должен сыграть биологический метод очистки сточных вод, основанный на использовании закономерностей биохимического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Имеется несколько типов биологических устройств по очистке сточных вод: биофильтры, биологические пруды и аэротенки.

В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой. Благодаря этой пленке интенсивно протекают процессы биохимического окисления. Именно они служат действующим началом в биофильтрах.

В биологических прудах в очистке сточных вод участвуют все организмы, населяющие водоем.

Очистные сооружения

Аэротенки -- огромные резервуары из железобетона. Очищающее начало здесь -- активный ил из бактерий и микроскопических животных. Все эти живые существа бурно развиваются, чему способствуют органические вещества сточных вод и избыток кислорода, поступающего в аэротенки с потоком подаваемого воздуха. Бактерии склеиваются в хлопья и выделяют ферменты, минерализующие органические соединения. Ил с хлопьями быстро оседает, отделяясь от очищенной воды. Инфузории, жгутиковые, амебы, коловратки и другие мельчайшие животные, пожирая бактерии, не слипающиеся в хлопья, омолаживают бактериальную массу ила.

Сточные воды перед биологической очисткой подвергают механической, а после нее для удаления болезнетворных бактерий -- химической очистке, хлорированию жидким хлором или хлорной известью. Для дезинфекции используют также другие физико-химические приемы (ультразвук, электролиз, озонирование и т.д.).

Биологический метод дает хорошие результаты при очистке коммунально-бытовых стоков. Его применяют также и для очистки отходов предприятий нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, производства искусственного волокна.

Спускают сточные воды в водоемы с учетом санитарно-технических требований к качеству воды, регламентированных Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами. В соответствии с этими Правилами предельно допустимой концентрацией (ПДК) примесей в воде считается такая, при которой полностью исключается вредное действие ее на организм человека, не изменяются запах, вкус и цвет воды. Эти требования различны в зависимости от вида водопользования. Предельно допустимые концентрации вредных веществ для водоемов питьевого назначения во много раз меньше, чем для водоемов, предназначенных для купания, отдыха и промышленных целей.

Применяемые методы очистки позволяют снизить уровень загрязнения лишь на 80 %, а в более совершенных сооружениях -- до 95 %. В то же время стоимость очистных сооружений часто достигает 10-20 % стоимости строительства предприятий. Лишь переход на замкнутый цикл водоснабжения служит радикальным средством решения данной проблемы. Оборотное водоснабжение -- это существенный резерв экономии воды и сохранения водоемов в чистоте. Но его следует проводить при одновременном совершенствовании технологических процессов производства, способствующих сокращению вредных стоков.

Давление антропогенного пресса сказывается на состоянии водных ресурсов Беларуси. Речная и озерная вода содержит нефтепродукты, аммонийный и нитратный азот, фенолы, органические и биогенные вещества, соли тяжелых металлов. Минерализация воды крупных белорусских рек, таких как Неман, Днепр, Припять, возросла за последние 15 лет на 20 %. В каждом пятом колодце вода превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) по многим микробиологическим показателям и содержанию ядохимикатов. Повсеместно наблюдается значительное увеличение в воде концентрации минерального азота, фосфора, нитратов, меди, цинка, хрома, формальдегида, нефтепродуктов. Такое положение сложилось из-за отсутствия очистных сооружений на промышленных предприятиях, чрезмерной химизации сельскохозяйственного производства, поступления сточных вод из городов. И хотя статистика показывает, что в последние годы качественный состав вод некоторых рек стал улучшаться (уменьшается содержание соединений азота, нефтепродуктов), оснований для оптимизма пока нет. Такое видимое «улучшение» следует расценивать в первую очередь как следствие заметного спада промышленного производства. В то же время в наиболее эксплуатируемых транспортных водных артериях состояние воды не улучшается.

Серьезные экологические нарушения связаны с деятельностью животноводческих комплексов, где технологии основаны на бесподстилочном выхаживании животных и смыве нечистот водой. Многие комплексы размещены в непосредственной близости от водотоков, что приводит к загрязнению водной системы.

При оценке качества поверхностных вод в РБ используется индекс загрязнения воды - ИЗВ.

Для определения класса загрязненности поверхностных вод применяются следующие градации:

I - чистая вода (ИЗА до 0,3);

II - относительно чистая (0,3-1,0);

III - умеренно загрязненная (1,0-2,5);

IV - грязная (2,5-4,0);

V - очень грязная (4,0-6,0);

VI - чрезвычайно грязная (6,0-10,0).

Более половины водоемов республики относится к категории относительно чистых (53%), остальные являются умеренно загрязненными (46%). Отдельные крупные и средние реки, а также их участки по комплексной оценке отнесены к классу грязных и очень грязных. Наиболее загрязненной на территории республики является река Свислочь ниже г.Минска (ниже выпуска сточных вод Минской станции аэрации).

Такому же антропогенному загрязнению подвергаются и наши озера. В Заславском водохранилище зарегистрировано повышенное содержание меди, фенолов, нефтепродуктов, аммонийного и нитритного азота. Увеличилось с держание этих загрязнителей в Лукомльском озере, куда сбрасываются воды местной ГРЭС. Не исключение здесь и знаменито озеро Нарочь, где отмечено повышение концентраций аммонийного азота, меди, нефтепродуктов. Из-за чрезмерной концентрации в озерах биогенных элементов в них идут процессы эвтрофикации.

Особое внимание уделяется источникам питьевого водоснабжения. Действующий в РБ государственный стандарт обеспечивает высокое качество питьевой воды. Она должна полностью отвечать нормам ПДК, не содержать болезнетворных организмов, пленок, минеральных масел. Питьевую воду обязательно следует очищать на водопроводных станциях.

Контроль за охраной водных ресурсов от загрязнения осуществляют несколько государственных органов. Они ведут государственный межведомственный контроль за использованием и охраной водных ресурсов от загрязнения и истощения. Взяты на учет основные промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные предприятия, сбрасывающие в водоемы десятки миллионов кубических метров отработанных сточных вод в сутки. На контролируемых объектах систематически проверяется выполнение водоохранных мероприятий, анализируется состав сточных вод и разрабатываются мероприятия для улучшения работы действующих очистных сооружений. Органы санитарно-эпидемиологической службы осуществляют контроль за сохранением чистоты вод, используемых в качестве источников питьевого водоснабжения, и водоемов, служащих объектами культурно-бытового пользования.

В комплексной охране водных ресурсов важное значение придается экономии чистой воды. В этих целях сокращают нормы потребления ее на технологические процессы, внедряют оборотное водоснабжение, ведут борьбу с утечкой, водяное охлаждение заменяют воздушным и т.д.

В г.Минске работает Центральный научно-исследовательский институт по комплексному изучению водных ресурсов (ЦНИИКИВР). Проводится постоянный мониторинг поверхностных вод (на 73 объектах). Проводится залужение водоохранных зон, посадка защитных лесных насаждений, вынос опасных объектов за пределы ВЗ и ПЗ. Ежегодно приводятся в порядок очистные сооружения, водозаборы.

Основные мероприятия, внедряемые на производстве:

· использование замкнутых водооборотных схем,

· совершенствование технологических процессов, в т.ч. по очистке сточных вод,

· развитие системы платного водопользования,

· совершенствование правовой и нормативной базы водопользования.

2.3 Экология почвы и экологические проблемы растениеводства

Значение почвы. Почва - поверхностный слой земной коры, который образуется и развивается в результате взаимодействия растительности, животных, микроорганизмов, горных пород и является самостоятельным природным образованием. Ее толщина в среднем составляет 18--20 см, хотя в различных районах суши может быть от нескольких миллиметров до 1,45--2,0 м. На формирование почвы уходят тысячелетия взаимодействия воды, воздуха, тепла, растительных и животных организмов и особенно микроорганизмов с почвообразующей горной породой.

Почва -- геохимический аккумулятор всех элементов; она удерживает и предохраняет их вынос со стоком. Гумус -- главное богатство почвы, основа ее важнейших функций, обеспечивающих стабильность экосистем и биосферы в целом. Он накапливает в себе громадное количество солнечной энергии как продукт преобразования растительных материалов. Гумус почвы определяет ее общее естественное плодородие. Почва -- незаменимый природный ресурс. Наука пока не в состоянии рекомендовать пути замены естественных почв искусственными. Как бы ни были совершенны способы выращивания растений без почвы (гидропонный, аэропонный), они не могут заменить ее. Поэтому задачей первостепенной важности было и остается поддержание способности почвы к самовозобновлению в процессе почвообразования.

Почва является средой обитания для многих организмов, среди которых преобладают микроорганизмы (бактерии, грибы, водоросли), насекомые, черви, пауки, клещи. Микроорганизмы выполняют главную функцию в почвообразовательных процессах - разложение и минерализацию органического вещества.

Из общей площади поверхности Земли (510 млн. км2) на долю суши приходится 149 млн. км2, а остальное занимают моря и океаны. Общая площадь мирового земельного фонда (площадь суши за вычетом ледяных пустынь Арктики и Антарктики) составляет 134 млн. км2. В структуре мирового земельного фонда 11% приходится на обрабатываемые земли (пашни, сады, виноградники); 22,3% - на луга и пастбища; 30,1% - на леса; 3% - на антропогенные ландшафты (населенные пункты, промышленные зоны, транспортные линии); 33,6% - на малопродуктивные земли (пустыни, болота и экстремальные территории с низкой температурой или в горах).

Сельскохозяйственные угодья, т.е. земли, используемые для производства продуктов питания, включают пашни, многолетние насаждения (сады, плантации), естественные луга и пастбища. В настоящее время общая площадь сельскохозяйственных угодий составляет 48,1 млн. км2 (4810 млн. га), в том числе пашни (обрабатываемые земли) - 1340 млн. га, луга и пастбища - 3365 млн. га. Наибольшими размерами пашни выделяются США (185 млн. га), Индия (160), Россия (134), Китай (95), Канада (46), Казахстан (36), Украина (34 млн. га).

Резервов для сельскохозяйственного освоения осталось очень мало: леса и малопродуктивные земли. К тому же во многих странах сельскохозяйственные угодья быстро сокращаются, так как отводятся под строительство и т.д. Надо сказать, что в последние десятилетия происходило и расширение сельскохозяйственных угодий за счет освоения целинных земель в России, Казахстане, Китае, Канаде.

В мире отмечается ухудшение, или деградация земель. Так, вследствие эрозии из сельскохозяйственного оборота ежегодно выводится 6 -7 млн. га, а заболачивание и засоление выводят из землепользования еще 1,5 млн. га. Серьезную угрозу земельному фонду в 60 странах мира представляет опустынивание прежде возделываемых земель, которое охватило территорию в 9 млн. км3, что примерно равно площади таких стран, как США или КНР. Деградация сельскохозяйственных земель вызывается и превращением их в антропогенные ландшафты.

В развитых странах распаханность земель стабилизировалась. Считается экономически более выгодным интенсификация земледелия, чем расширение пахотных земель. Полагают, что площадь пашни можно довести до 20-25 % площади суши посредством орошения земель в аридных условиях, осушения болот и мелководий, расчистки мелколесья, уборки камней. По данным ФАО, до 70 % земельных ресурсов мира приходится на малопродуктивные угодья.

В структуре земельного фонда Беларуси доминирующее положение принадлежит сельскохозяйственным и лесным землям, площадь которых составляет около 87% (см. таблицу). На протяжении длительного времени в их динамике прослеживается противоположная направленность - доля сельскохозяйственных земель уменьшается, лесных - увеличивается. До 2000-х годов сокращение сельскохозяйственных земель происходило при сохранении площади пашни, однако впоследствии она также стала уменьшаться из-за целенаправленного вывода из оборота малоплодородных угодий.

В целом структура землепользования Беларуси является благоприятной в экономическом отношении. В ней преобладают земли с сохранившимися в естественном состоянии природными комплексами (леса, луга, болота, водоемы). Они занимают 2/3 территории страны.

Динамика структуры земельного фонда Беларуси за 1990-2008 гг., %

Вид земель	1990	2000	2005	2008
Сельскохозяйственные, всего	45,6	44,7	43,4	43,2
В том числе:
пахотные	29,3	29,8	26,7	26,6
сенокосы и пастбища	15,1	14,3	15,8	15,9
Лесные	39,6	40,5	42,8	43,4
Болота	4,6	4,6	4,3	4,3
Под водой	2,3	2,3	2,3	2,3
Застроенные	3,4	4,3	4,0	4,2
Прочие	4,5	3,8	3,1	2,7

Плодородие - совокупность свойств почвы, обеспечивающих урожай сельскохозяйственных растений. Это эмерджентное свойство почвы, т.е. оно появляется при взаимодействии компонентов почвы. Почва состоит из гумуса, соединений азота, фосфора, калия, воды, воздуха, глины и песка.

Среди питательных веществ, необходимым растениям, можно назвать целый комплекс макроэлементов (N, P, K, Ca, Mg, S…) и микроэлементов (Cu, Zn, Mn, Mo, B…). Растения могут поглощать элементы минерального питания только в растворенном виде, поэтому в почве всегда должна содержаться влага. Воздух необходим для дыхания корней, поэтому важным свойством почвы является ее аэрация. Растворенные в почвенном растворе ионы минеральных веществ определяют ту или иную величину его кислотности (рН почвенного раствора). Большинство культурных растений предпочитают слабокислую или близкую к нейтральной реакцию почвы. Кислотность почвы в значительной мере изменяется при внесении в нее удобрений. Для нейтрализации кислой реакции почвы используют известковые удобрения, содержащие кальций (известь, доломитовую муку, мел).

Различают следующие виды плодородия почвы: естественное, искусственное и экономическое (эффективное).

Искусственное плодородие определяется культурой земледелия, т.е. является антропогенным. Его уровень определяется тем, как соблюдаются севообороты, вносятся минеральные и органические удобрения, какие приемы используются для обработки почвы и т.д.

Результат наложения на естественное плодородие искусственного дает экономическое или эффективное плодородие.

Почвы нашей республики представлены в основном дерново-подзолистым типом, т.е. не отличаются естественным плодородием. Они требуют большого внимания от агронома и значительных средств на поддержание и повышения плодородия, которое на 70% является рукотворным.

Эрозия почвы. Разрушающее воздействие воды, ветра и антропогенных факторов на почву и подстилающие породы, снос наиболее плодородного верхнего слоя или размыв называется эрозией. Эрозия причиняет большой вред. Урон в сельском хозяйстве от засухи, болезней растений и животных и т.д. значительно меньше, чем от эрозии почвы.

Подсчитано, что каждую минуту на земном шаре выходит из сельскохозяйственного оборота 44 га земель. От эрозии каждый день безвозвратно теряется более 3 тыс. га, а всего уже утрачено свыше 50 млн. га плодородных земель. От смыва, размыва и выдувания почвы урожай всех сельскохозяйственных культур в среднем снижается на 20-40 %. Однако урон, наносимый эрозией, этим не исчерпывается. Образование на поверхности почвы промоин, ложбин и оврагов затрудняет обработку земель и снижает производительность почвообрабатывающей и уборочной техники.

Ускоренная эрозия не является неотвратимым процессом. Высокий уровень агротехники обеспечивает комплексную защиту от эрозии. Эрозия возникает в результате нерациональной хозяйственной деятельности, неправильного использования земельных угодий, низкой агротехники в некоторых хозяйствах. Выпас животных без соблюдения нормы стравливания и нагрузки скота по склонам балок и оврагов, вспашка почвы и междурядные обработки вдоль склонов, непродуманное строительство дорог и т.д. на фоне древней эрозии способствуют появлению и быстрому росту новых ее очагов.

Организационно-хозяйственные противоэрозионные мероприятия включают инвентаризацию сельскохозяйственных угодий и определение степени их подверженности эрозионным процессам. По результатам обследования почв составляются соответствующие карты и картограммы (для каждого хозяйства).

Агротехнические мероприятия - это, прежде всего, специальные приемы обработки почвы и почвозащитные севообороты.

Лесотехнические мероприятия - создание защитных зеленых насаждений (ветроломных и водорегулирующих лесных полос).

Гидротехнические мероприятия - устройство специальных сооружений для защиты почвы от водной эрозии.

Почва может утрачивать свое плодородие вследствие накопления в ней солей.

Засоление почвы - накопление растворимых солей и обменного натрия в концентрациях, недопустимых для нормального роста и развития растений.

Даже при слабом засолении урожайность кукурузы, например, уменьшается на 40-50 %, пшеницы - на 50-60 %.

Ежегодно на земном шаре вследствие засоления выходит из оборота 200-300 тыс. га орошаемых земель. Засоленные земли необходимо промывать пресной водой, но при этом возникает другая проблема - сброса засоленных промывочных вод, которые образуют громадные соленые болота-соры. Сбрасываемые воды насыщены удобрениями, пестицидами и дефолиантами, токсичными для человека и животных.

Различают три вида засоления: первичное, вторичное и третичное.

Первичное засоление происходит под воздействием природных факторов. Например, его могут вызывать растения-галофиты («любящие соль»). Отмечены случаи накопления до 500 кг на 1 га легкорастворимых солей под влиянием такой растительности. Другая причина первичного засоления - близость моря или его отступление (регрессия). При этом ветер захватывает соленую пыль и переносит ее на большие расстояния вглубь континентов. Подобное явление наблюдается в Приаралье, где ветром усиливается вынос солей и пыли с осушенного дна моря и их перенос на территорию региона.

К засолению почвы приводит выпотной водный режим почвы, когда испаряется влаги значительно больше, чем выпадает в виде осадков. В результате образуются солончаки и солонцы.

Первичное засоление в условиях Республики Беларусь практически не встречается (незначительно на осушенных торфяниках Полесья).

Вторичное засоление часто наблюдается в районах орошаемого земледелия. Причиной засоления почвы могут быть сами поливные воды, если они содержат повышенные концентрации растворимых солей. Но наиболее часто засоление происходит вследствие обогащения почвы солями, которые содержатся в грунтовых водах. При увеличенных нормах полива, потерях оросительной воды из каналов повышается уровень грунтовых вод. Одновременно с повышением их уровня происходит подъем влаги по капиллярам почвы, где и накапливаются соли по мере испарения воды. Чем суше климат и чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем в большей степени выражен этот процесс, тем сильнее проявляется токсичность солей по отношению к растениям.

Орошение без учета поливных норм и погодных условий вегетационного периода приводит к накоплению солей в пахотном слое почвы, что порой не только снижает плодородие почвы, но и полностью выводит такие участки из сельскохозяйственного пользования.

В качестве профилактической меры борьбы с вторичным засолением необходим дренаж территории с использованием гончарных, пластмассовых и других труб, укладываемых на глубину 1,0-1,8 м с расстоянием между дренами от 5 до 15м.

Полив дождевальными машинами с низкой и средней интенсивностью дождя (до 0,3 мм/мин.) также безопасен в этом отношении. Перспективны внутрипочвенное, капельное, мелкодисперсное и импульсное орошение. Общее достоинство этих способов -- экономия воды. При капельном орошении вода в виде капли подается непосредственно к корням. Применение указанных способов полива предотвращает ирригационную эрозию, поэтому их можно использовать на склонах.

Третичное засоление может наблюдаться при хранении солесодержащих отходов, а также при внесении в почву необоснованно высоких доз удобрений. Серьезной региональной проблемой является засоление почвы в местах добычи солей, в городах Солигорске (калийные соли) и Мозыре (поваренная соль). Отходы производства РУП «Беларуськалий» составляют 70% от всего объема образующихся производственных отходов в РБ (составляющих 39,8 млн.т).

За время существования РУП «Беларуськалий» из сельскохозяйственного оборота изъято около 5000 га земель, в т.ч. около 1440 га под солеотвалы. Высота отвалов достигает 40-80 м, шламохранилищ - 10-15 м, в них накоплено около 350 млн.т отходов. Влияние горных работ сказалось на территории 120-130 км2. Произошло засоление грунтовых вод до глубины 80-120 м, просадка земной поверхности, деформация пород над горными выработками и под солеотвалами, появился техногенный солевой карст и сейсмическая активность возросла до 4-5 баллов.

Для решения проблем региона нужно принимать срочные меры. Прежде всего, технологического характера -- организовать более комплексную переработку руд. Возможно, стоит загружать отходы назад в выработанные отвалы. Еще один путь - агролесомелиорация: закрепление шламовых “гор” древесной растительностью, определенными солеустойчивыми травами. Должны быть проведены организационные мероприятия: создание различных “буферных” зон, удаление комбината от жилого массива.

Одной из наиболее серьезных проблем является радиоактивное загрязнение земель, образовавшееся в результате Чернобыльской аварии. Загрязнению подверглось 23% территории республики. Изъяты из обращения 265,4 тыс.га сельскохозяйственных угодий, цезием и стронцием загрязнено 1685 тыс.га лесов. Зона отчуждения площадью 170 тыс. га вошла в состав Полесского государственного радиоэкологического заповедника. На загрязненной территории получение безопасной сельскохозяйственной продукции затруднено, необходимо проводить целый комплекс мероприятий по снижению накопления в ней радионуклидов.

В сложившихся условиях возникла необходимость использования специальных приемов ведения с.-х. производства на загрязненных территориях, обеспечивающих получение продукции с содержанием радионуклидов в безопасных для здоровья количествах.

Ключевым в трофической цепи является звено почва-растение. Связав радионуклиды в почве, мы прерываем их движение по всей цепи. Контрмеры, применяемые на данном этапе, являются наиболее рациональными и эффективными.

Для получения сельскохозяйственной продукции с допустимым содержанием радионуклидов разработаны организационные, агротехнические, агрохимические, технологические и санитарно-гигиенические мероприятия.

1. Организационные мероприятия предусматривают:

-инвентаризацию угодий по плотности загрязнения радионуклидами и составление карт;

-прогноз содержания радионуклидов в урожае и продукции животноводства;

-инвентаризацию угодий в соответствии с результатами прогноза и определение площадей, где возможно выращивание культур для различного использования:

а) на продовольственные цели;

б) для производства кормов;

в) для получения семенного материала;

г) на техническую переработку;

-исключение угодий из хозяйственного использования;

-изменение структуры посевных площадей и севооборотов;

-переспециализацию отраслей животноводства;

-организацию радиационного контроля продукции;

-оценку эффективности мероприятий и уровня загрязнения урожая после их проведения.

2. Агротехнические и зоотехнические приемы предусматривают:

-увеличение доли площадей под культуры с низким уровнем накопления радионуклидов;

-коренное и поверхностное улучшение сенокосов и пастбищ, включающее культуртехнические мероприятия, посев травосмесей с минимальным накоплением радионуклидов, фрезерование и глубокую вспашку с оборотом пласта верхнего слоя на естественных кормовых угодьях, гидромелиорацию (осушение и оптимизацию водного режима, предотвращение вторичного загрязнения почв за счет комплекса противоэрозионных мероприятий;

- специальную систему кормления животных с применением сорбирующих препаратов.

3. Агрохимические мероприятия предусматривают оптимизацию физико-химических свойств почв посредством:

-известкования кислых почв;

-внесения органических удобрений;

-внесения повышенных доз фосфорных и калийных удобрений;

-оптимизации азотного питания растений на основе почвенно-растительной диагностики;

-внесения микроудобрений.

4. Технологические приемы включают:

-промывку и первичную очистку убранной плодоовощной и технической продукции;

-переработку полученной продукции с целью снижения в ней концентрации радионуклидов;

Опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами. Это может происходить при добыче их из недр в результате рассеивания в почвенном слое, а также при аэральных выбросах предприятий, бесхозяйственном размещении отходов, орошении сточными водами, внесении фосфорных и органических удобрений, применении пестицидов и т.д.

К тяжелым металлам относятся химические элементы с атомной массой свыше 40 и плотностью более 6 г/см3. Характер действия большинства этих элементов на живые организмы зависит от их дозировки. Так, медь, железо, марганец, молибден и многие другие металлы являются жизненно важными микроэлементами, входят в состав ферментов и других биологически активных веществ. Эти элементы входят в группу умеренно- и малотоксичных металлов. Их токсичность проявляется только при повышенных концентрациях. Тогда эти же вещества способны нарушать обмен веществ, изменять проницаемость клеточной мембраны, образовывать в клетке нерастворимые соединения и т.д. В организме человека и животных тяжелые металлы накапливаются в почках и печени, медленно выводятся, способствуют развитию специфических заболеваний и могут даже приводить к смертельному исходу.

Высокотоксичными тяжелыми металлами являются ртуть, свинец, кадмий и мышьяк (элемент с амфотерными свойствами, полуметалл).

Основными источниками тяжелых металлов являются предприятия черной и цветной металлургии, тепловые электростанции, нефтеперерабатывающие предприятия, транспорт, осадки сточных вод, удобрения, пестициды. Наибольшую опасность представляют промышленные выбросы и выхлопные газы автотранспорта. Тяжелые металлы не образуют летучих соединений и оседают в основном неподалеку от мест их выброса в атмосферу: вблизи предприятий и вдоль автомобильных трасс. Опасный уровень загрязнения почвы тяжелыми металлами отмечается в городах республики на территории 78 тыс.га, вдоль автодорог - 119 тыс.га, возле полигонов ТБО (свалок) - 2,5 тыс.га.

Если говорить о почве сельскохозяйственных угодий, то почва здесь практически никогда не содержит опасного количества тяжелых металлов, превышающего ПДК. Поскольку многие тяжелые металлы являются жизненно важными микроэлементами (Cu, Zn, Mn, Mo), их даже специально применяют в виде микроудобрений, если содержание их в почве является недостаточным для нормального развития растений.

Для снижения поступления тяжелых металлов из загрязненной почвы в растения рекомендуются следующие мероприятия:

- известкование кислых почв,

- внесение органических удобрений,

- глинование легких почв,

- подбор видов и сортов с невысоким накоплением металлов,

- выращивание не загрязненных почвах культур непродовольственного назначения.

Земли, на которых в результате хозяйственной деятельности уничтожена растительность, изменены гидрологический режим и рельеф местности, разрушен и загрязнен почвенный покров, принято называть нарушенными. Вновь использовать такие земли в хозяйственных целях можно только после их восстановления.

Процесс восстановления нарушенных земель называется рекультивацией.

Рекультивация земель -- сложная проблема. Ее решение в значительной мере зависит от конкретных экологических условий нарушенных территорий. Для проектирования рекультивационных работ нужны данные о физико-химическом составе грунта, особенностях гидрологического режима, форме отвалов, крутизне откосов и т.д.

Предприятиям, организациям и учреждениям вменяется в обязанность после торфоразработок, горных, строительных и иных работ за их счет приводить нарушенные земли в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном и рыбном хозяйстве.

При добыче полезных ископаемых открытым способом, строительстве животноводческих комплексов, создании орошаемых участков и других работах, связанных с нарушением почвенного покрова, необходимо выполнять требования по снятию, хранению и возврату или перемещению верхнего гумусированного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при экологической целесообразности -- и на малопродуктивные угодья.

В Беларуси общая площадь нарушенных земель в 2008 г. составила 22,3 тыс. га. Рекультивация их была проведена на площади около 1,5 тыс. га. Основным ее видом явились лесопосадки, которые заняли 62% рекультивированной площади.

Мелиорация - комплекс организационно-хозяйственных и технических мероприятий по улучшению гидрологических, почвенных и агроклиматических условий с целью повышения эффективности использования земельных и водных ресурсов для получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур.

Мелиорация отличается от обычных агротехнических приёмов длительным и более интенсивным воздействием на объекты мелиорации.

Осушительная мелиорация (гидротехническая) - важный приём, используемый для удаления избыточного увлажнения почв, поддержания определённого водного режима почв, благоприятного для роста и развития растений, пригодного для успешного проведения сельскохозяйственных работ.

Лесомелиорация - создание защитных лесопосадок (для защиты полей от эрозии, рек и озер от загрязнения и т.д.).

Химическая мелиорация предусматривает внесение удобрений на полях, в том числе известковых (для нормализации кислотности почвы).

Культуртехническая мелиорация - очистка полей от камней и кустарников. На пастбищах срезаются скотобойные кочки, уничтожаются кустарники и ядовитые растения, засыпаются землей понижения (лужи, вымочки), которые могут являться источником заболеваний животных.

В Национальный план действий по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей среды на 2006-2010гг. включены следующие приоритетные направления деятельности в области охраны и использования земель и почв:

создание системы стимулирующих экономических механизмов по эффективному использованию и охране земель;

обеспечение комплексного подхода к планированию, использованию и охране земель, предусматривающего поддержание экологических функций почвы в ландшафтах и реализацию мер по борьбе с деградацией и загрязнением;

оптимизация землепользования путем перепрофилирования низкоплодородных земель, повышения лесистости малолесных районов, развития сети особо охраняемых территорий;

получение достоверной объективной информации о состоянии земель/почв на основе использования современных методов;

разработка и реализация мероприятий по борьбе с деградацией земель;

получение информации о загрязнении почвы в населенных пунктах, выявление типовых загрязнителей для основных видов предприятий республики.

Отличительные особенности агроэкосистем. Агроэкосистема (агроценоз, агробиоценоз, агробиогеоценоз) - искусственно созданная или преобразованная природная экосистема с целью получения сельскохозяйственной продукции. К агроэкосистемам относят поля, огороды, сады, животноводческие комплексы с прилегающими пастбищами, рыбоводные пруды, пасеки и т.д.

Как и любой биогеоценоз, агробиогеоценоз включает три обязательных компонента: растения-продуценты, животные-консументы и микроорганизмы-редуценты, взаимодействующие между содой и со средой обитания. Однако агробиогеоценозы существенно отличаются от естественных биогеоценозов (см. таблицу).

Агроэкосистемы характеризуются малой экологической надежностью, но высокой продуктивностью выращиваемых растений или животных.

Основными проблемами современного сельского хозяйства являются следующие:

Снижение экологической устойчивости агроэкосистем в результате незначительного видового разнообразия и выращивания сортов интенсивного типа. Человек использует в пищу не более 30 видов растений, в то время как потенциально пригодными являются десятки тысяч. Возделываемые в настоящее время сорта растений имеют высокую продуктивность, но она достигается лишь в благоприятных условиях. Эти сорта требуют внесения больших доз удобрений, пестицидной защиты, они сильно страдают от неблагоприятных погодных факторов.

Возрастание энергетических затрат на производство единицы сельскохозяйственной продукции. По данным академика А.А.Жученко на производство 1 пищевой калории (включая затраты на транспортировку, хранение, переработку и реализацию) расходуют 10-15 калорий.

Загрязнение окружающей среды и сельскохозяйственной продукции. Техногенное загрязнение почвы разнообразными поллютантами (радионуклидами, тяжелыми металлами, нефтепродуктами, пестицидами) затрудняет получение экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

Отличительные признаки	Тип биогеоценоза (экосистемы)
	естественные	агробиогеоценозы
Результат действия	Эволюции	Вмешательства человека в природные биоценозы
Направление отбора	Естественный, формирующий признаки полезные для организма	Искусственный, формирующий признаки полезные для человека
Уровень биоразнообразия	Высокий (естественное видовое разнообразие)	Низкое видовое разнообразие (культивирование одного вида)
Степень устойчивости	Высокая устойчивость к стрессам	Низкая устойчивость к стрессам
Источники энергии	Природные (главным образом - солнечная энергия)	Природные и антропогенные (энергия топлива, электричества, удобрений и т.д.)
Срок существования	Длительный	Один или несколько вегетационных периодов
Круговорот веществ	Замкнутый, полный	Незамкнутый, нарушенный в результате изъятия продукции
Тип регуляции	Саморегуляция	Невозможность существования без регуляции человеком

Для улучшения сложившейся ситуации необходимо выполнение следующих задач:

1. Повышение устойчивости агроэкосистем при сохранении высокой продуктивности. Это возможно за счет:

- расширения ассортимента возделываемых растений,

- использования поликультур (несколько культур растений на одном поле),

- одновременного выращивания нескольких сортов (сортосмеси),

- создания новых сортов и гибридов, сочетающих высокую продуктивность и устойчивость к стрессам (в том числе методами генной инженерии).

2. Повышение энерго- и ресурсоэффективности растениеводства в результате:

- применения севооборотов с учетом конкретных агроклиматических условий,

- энергесбережения при обработке почвы (комбинированные машины, минимализации обработки почвы, проведения противоэрозионных мероприятий и т.д.),

- рационального применения удобрений (локального внесения, использования комплексных, капсулированных и медленнодействующих удобрений, применения микробиологических препаратов для оптимизации минерального питания растений и т.д.),

- рационального использования поливной воды при орошении (капельное орошение, системы двустороннего регулирования влаги в почве).

3. Получение экологически безопасной сельскохозяйственной продукции за счет:

- зонирования территории республики по уровню загрязнения поллютантами,

- подбора культур и сортов в соответствии с их накопительной способностью в отношении поллютантов,

- совершенствования технологии возделывания, хранения и переработки продукции,

- контроля над качеством продукции.

Решение данных задач будет способствовать устойчивому развитию сельского хозяйства и обеспечит продовольственную безопасность республики.

Влияние средств химизации на качество сельскохозяйственной продукции.

Урожайность многих сельскохозяйственных культур в развитых странах в течение последних 200 лет возросла в несколько раз. Примерно 50 % прироста урожая обусловлено применением удобрений. Вместе с тем нарушения технологии их внесения, транспортировки и хранения являются мощным фактором ухудшения состояния природной среды и качества получаемой сельскохозяйственной продукции.

Излишки удобрений могут отрицательно влиять на растительность, часть из них не усваивается и сносится в водоемы. Поступление в водоемы азотных и фосфорных соединений вызывает эвтрофикацию -- усиленное развитие сине-зеленых водорослей, вследствие чего происходит деградация водной экосистемы, гибель рыбы.

Нужно отметить, что во многих хозяйствах республики являются неудовлетворительными условия хранения минеральных удобрений, плохой учет их количества в хозяйствах, недостаточный контроль при внесении. Удобрения часто долго хранятся под открытым небом, на краях полей и обочинах дорог, загрязняя ближайшие водоемы. В связи с этим нередки случаи отравления и гибели рыбы, птицы и др. животных.

Нитраты - это соли азотной кислоты. Поскольку все они обладают хорошей растворимостью, то речь обычно идет об ионах - NO3. Нитраты являются обязательными участниками круговорота азота, при их недостаточном содержании в почве растения существенно снижают урожайность. Из нитратов в растениях образуются аминокислоты, белки, другие азотистые соединения. Опасность для здоровья человека и животных представляет собой избыток нитратов в продукции растениеводства. В организме теплокровных нитраты превращаются в токсичные нитриты, которые нарушают функцию гемоглобина, вызывая специфическое заболевание метгемоглобинемия (синюшность). Другие производные нитратов - нитрозоамины, являются канцерогенными веществами. При длительном потреблении большого количества нитратов (с водой или пищей) у людей развиваются онкологические заболевания органов пищеварения.

Накопление нитратов в растениях зависит от: 1. биологических особенностей растений, 2. условий выращивания.

Много нитратов всегда накапливают листовые овощи (салат, петрушка, укроп и др.), корнеплоды (свекла, редис, редька и др.). В соответствии с этим ПДК нитратов в данной продукции достаточно высокие.

Избыточное накопление нитратов в растениеводческой продукции может быть вызвано неправильным внесением азотных удобрений. Передозировка, нарушение сроков внесения этих удобрений вызывают повышенное накопление нитратов в растениях, вымывание их в нижележащие горизонты почвенного профиля. В связи с этим в республике разработаны регламенты, ограничивающие дозы внесения азотных удобрений при возделывании сельскохозяйственных культур, гарантирующие в то же время получение качественной продукции и снижающие возможность загрязнения окружающей среды.

Другие причины высокого содержания нитратов в растительной продукции - несбалансированность минерального питания (нарушение оптимального соотношения между азотом, фосфором и калием), уплотнение почвы и связанная с ним низкая микробиологическая активность почвы, недостаток света, неоптимальный температурный режим.

Содержание нитратов в растительной продукции можно снизить в результате следующих мероприятий:

- оптимизации доз азотных удобрений,

- применения медленнодействующих форм азотных удобрений,

- локального и дробного внесения азотных удобрений,

...