Экологические проблемы в сельском хозяйстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

Костанайский социально - технический университет имени академика З. Алдамжар

Педагогический факультет

Кафедра естественных наук

Курсовая работа

по дисциплине Экономическая социальная и политическая география

ТЕМА: Экологические проблемы в сельском хозяйстве

Выполнил: Альмагамбетов Батырхан

Научный руководитель Мунарбаева Б. Г.

Костанай 2012

Содержание

Введение

1. Ландшафтно-экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения приграничной территории Северо-Казахстанской области

2. Охрана, регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов

2.1 Регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов

2.2 Охрана аграрных ландшафтов от загрязнения

2.3 Охрана земель от деградации

2.4 Регуляция геохимии аграрного ландшафта

3. Пути решения экологических проблем в сельскохозяйственном секторе

3.1 Лесомелиорация и другие приемы оптимизации аграрных ландшафтов

3.2 Альтернативная система сельского хозяйства

Заключение

Список литературы

Введение

Годы независимости в Казахстане стали годами образования и становления совершенно новой государственной системы обеспечения экологической безопасности, управления охраной окружающей среды и природопользованием - хорошо организованной и территориально разветвленной системы исполнительных органов в области охраны окружающей среды Республики Казахстан. Это обеспечило формирование и последовательную реализацию государственной политики в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов.

Сегодня в Республики Казахстан, при создании концепции рационального природопользования, ландшафтно-экологические исследования становятся приоритетными. Они полностью согласуются с концепцией перехода Республики Казахстан к устойчивому развитию. В рамках ландшафтно-экологических исследований, базирующихся на принципах этой концепции, для разных приграничных регионов республики начаты работы по изучению степени изменения природно-территориальных комплексов, развивающихся в условиях усиления давления сельскохозяйственного фактора, определению возможности их саморегуляции и восстановления, и выявлению направлений и форм посттехногенного развития природно-территориальных комплексов с целью осуществления экологического нормирования.

Сельское хозяйство по уровню воздействия на окружающую среду не относится к отраслям экономики с повышенной экологической опасностью. В то же время в современных социально-экономических условиях, обусловивших повсеместное падение культуры земледелия, сельское хозяйство является одним из основных факторов негативного воздействия на плодородие почв на значительных по площади территориях. В текущем десятилетии из всех экологических проблем агропромышленного производства республики на первое место выдвинулись задачи сохранения и восстановления плодородия агроландшафтов, устранения негативных последствий антропогенного воздействия на сельскохозяйственные угодья, обеспечения устойчивого производства экологически чистой продукции.

В Казахстане, как и во всем мире, земли служат неизменным источником удовлетворения жизненно важных потребностей. С развитием общества земля не только не потеряет своей значимости, но и будет приковывать к себе еще большее внимание, ибо причины и факторы, создающие условия деградации земель, сокращения пригодных для жизнедеятельности площадей, не исчезают и даже усиливаются. Отсюда возникает необходимость обеспечить такой порядок, при котором хозяйственное использование земель, удовлетворение иных общественных интересов не будут приводить к потере полезных свойств земель, их деградации, сокращению площадей и, как следствие, вызывать опасные социальные и экономические последствия и угрозу устойчивому развитию общества.

1. Ландшафтно-экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения приграничной территории Северо-Казахстанской области

Приграничная территория Северо-Казахстанской области, площадью 46,4 тыс. км2, относится к зоне казахстанско - российского сектора и включает шесть приграничных административных районов и территорию г. а. Петропавловска. Сельскохозяйственному воздействию здесь подвержено 38,6 тыс. км2 (89% всей приграничной территории) [1].

Исследуемая приграничная территория расположена в зоне сухостепных и степных ландшафтов, среди которых преобладают сухостепные ландшафты относительно приподнятых равнин.

Здесь, на протяжении последних десятилетий в результате сельскохозяйственной деятельности наблюдается усиление процессов опустынивания природных экосистем, приводящее к снижению продуктивности и деградации сельскохозяйственных угодий (в соответствии с таблицей 1).

Таблица 1. Доля участия деградированных земель по отношению к площади земель сельскохозяйственного использования и площади области, %

Деградированные земли	Доля от площади земель сельскохозяйственного использования, %
деградированные земли	10,4
засоленные земли	4,3
ветровая эрозия	3,7

Сельскохозяйственное воздействие на земельные ресурсы приграничной области из года в год интенсивно возрастает, усиливается опасность дальнейшего развития эрозионных и дефляционных процессов, подтопления, переуплотнения почв.

Агроландшафты приграничной Северо-Казахстанской области в большинстве своем представлены земледельческими и пастбищными (в соответствии с рисунком 1) [2].

Рисунок 1. Структура сельскохозяйственных угодий приграничной территории Северо-Казахстанской области, %

Исследованием установлено, что на приграничной территории Северно-Казахстанской области наблюдается перевод земель сельскохозяйственного назначения мелких агроформирований, в частности пашни, в земли запаса.

На залежных землях работы по залужению и рекультивации не осуществляются, что представляет собой потенциальную опасность для развития таких негативных антропогенных процессов, как развитие водной эрозии, а на почвах легкого механического состава - дефляции. Сравнительный анализ современной структуры сельскохозяйственных угодий позволил оценить степень сбалансированности агроландшафтов приграничной Северо-Казахстанской области.

Основными агроландшафтами в четырех приграничных административных районах Северо-Казахстанской области являются земледельческие (Мамлютский, Жамбыльский, Кызылжарский и им. М. Жумабаева административные районы) и в двух приграничных административных районах - пастбищные (Акжарский, Уалихановский административные районы) (в соответствии с таблицей 2).

Таблица 2. Современная структура земель на приграничной территории области, %

Административная единица	Доля с/х угодий в общей площади земель	Доля пашни в общей площади сельхозугодий	Доля сенокосов в площади сельхозугодий	Доля пастбищ в площади сельхозугодий
Мамлютский	79,2	55,1	2,2	42,5
Акжарский	91,4	33,1	0,3	52,2
Жамбыльский	82,6	46,5	0,3	44,9
им. М. Жумабаева	81,6	72,1	0,01	27,8
Кызылжарский	72,3	48,6	3,5	47,5
Уалихановский	86,0	22,2	0,3	69,6

Распаханность территории - один из важных показателей степени антропогенной преобразованности ландшафта приграничных районов области (рис. 2).

По распаханности приграничная территория Северо-Казахстанской области занимает одно из ведущих мест в Республике Казахстан. Наиболее распаханными являются приграничные районы - Мамлютский и им. М. Жумабаева.

Экологическим проявлением деградационных процессов в агроландшафтах приграничной территории области являются - дегумификация, выражающаяся в уменьшении содержания гумуса, что влечет снижение запасов в почве биогенных элементов, нарушение баланса минеральных и органических веществ, изменении структуры почвы и как следствие развитие дефляционных и эрозионных процессов.

Так, по данным мониторинговых наблюдений за состоянием пашни в районах зернового производства в Северном Казахстане, проводимых Государственным НПЦ земледелия Министерства сельского хозяйства РК, процесс потери гумуса в настоящее время продолжается, и за последние десять лет произошло резкое его снижение - от 38,5% до 56,4% [3].

В целом же, в приграничных районах Северо-Казахстанской области каждый второй гектар пашни содержит менее 2,5-3,5% гумуса и характеризуется низкой обеспеченностью подвижными формами азота и фосфора (в соответствии с рисунком 2).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2. Распаханность приграничных районов Северо-Казахстанской области, %

Анализ экологического состояния пашни приграничной территории Северо-Казахстанской области показывает, что около 65% пашни характеризуется благоприятным и удовлетворительным состоянием и практически не осложнены отрицательными признаками. 17% площади пашни подвержены процессам засоления, и 14% подвержены эрозионным процессам и переувлажнению.

Наиболее напряженное экологическое состояние пашни отмечается в Акжарском и Уалихановском приграничных административных районах. Основными причинами деградации пашни является - засоление и водная эрозия.

На территории приграничной области пастбищные агроландшафты занимают 1957,6 тыс. га. Основная часть пастбищных угодий находится в Уалихановском (770398 га) и Акжарском (384045 га) приграничных административных районах.

Экологическое состояние пастбищных угодий характеризуют такие показатели как степень их деградации, культуртехническое состояние, обводненность, от которых зависит равномерность использования пастбищных угодий (в соответствии с таблицей 3).

Таблица 3. Современное состояние пастбищных угодий приграничной территории Северо-Казахстанской области [3]

Административный район	Доминирующая группа пастбищ	Площадь пастбищ, га	Урожайность, ц/га	Деградировано пастбищ, %
Кызылжарский	разнотравно-злаковые с березово-осиновыми колками	211375	5,8	36,8
Мамлютский	разнотравно-злаковые с колками	137951	6,0	41,6
Жамбылский	пырейно-разнотравные	276861	5,0	28,6
М. Жумабаева	пырейно-вейниковые	177012	5,1	34,9
Акжарский	типчаково-полынно-разнотравные	384045	5,3	42,3
Уалихановский	ковыльно-азнотравные	770398	4,9	29,0

Инвентаризация пастбищных угодий приграничной территории показала, что из общей площади пастбищ более 35% подвержены различной степени деградации. Наиболее высокий процент деградированных пастбищ отмечается в Акжарском, Кызылжарском и Мамлютском административных районах. Экологическими проявлениями антропогенной трансформации пастбищ является преобладание вторичных группировок растительности, дефляция или водная эрозия.

В исследуемых приграничных районах в настоящее время целинные участки с коренной растительностью сохранились мелкими пятнами вокруг березовых или березо-осиновых колок.

На сохранившихся пятнах луговых степей встречаются: ковыли - перистый, красный, узколистный; типчак; из луговых - пырей ползучий, кострец безостый, мятлик узколистный и др.; из разнотравья - кровохлеб, мышиный горошек, зопник, шалфей, люцерна серповидная. Используются эти пастбища бессистемно. Урожайность пастбищ, где сохранилась коренная растительность в пределах 6-8 ц/га сухой массы [3].

Деградация пастбищных агроландшафтов в приграничных районах области обусловлена, в первую очередь, перевыпасом скота на обводненных пастбищах и пастбищах вокруг населенных пунктов, где животные содержатся круглогодично. Бессистемный выпас скота в сочетании с высокой нагрузкой, а также все возрастающее техногенное воздействие ведут к сильной деградации пастбищ, что проявляется в снижении продуктивности, выпадении ценных кормовых видов (злаков, полыней), замене их однолетней, сорной и ядовитой растительностью. Кроме того, в пастбищных агроландшафтах приграничных районов области отмечается распространение отрицательных антропогенных процессов, таких как сбитость верхнего почвенного слоя и развитие процессов дефляции и эрозии. На приграничной территории особенно отрицательно интенсивный выпас скота влияет на состояние пастбищных угодий в Акжарском, Мамлютском, Кызылжарском, им. М. Жумабаева районах. Нагрузка скота на пастбищах приграничных районов колеблется от 14,5 до 123,5 голов на 100 сельскохозяйственных угодий (в соответствии с таблицей 4).

Таблица 4. Нагрузка скота на пастбищные угодья, в условных единицах

Приграничные административные районы	КРС	Овцы	Лошади	Свиньи	Нагрузка скота на 100 га сельхозугодий
Акжарский	83326,7	12263,3	29552,0	14125,9	19,6
Жамбылский	99353,3	15676,7	31124,0	29031,9	30,3
М.Жумабаева	138570,0	12223,3	37518,0	58574,2	60,8
Кызылжарский	165781,7	9107,3	29542,0	67375,7	123,5
Мамлютский	81433,3	7845,0	18704,0	29733,7	14,5
Уалихановский	89221,7	15269,7	43208,0	5425,9	35,9
Петропавловск	7926,7	310,3	558,0	1708,1	56,4
Всего по приграничной области	665613,3	72695,7	190206,0	205975,4	45,1

На экологическое состояние пастбищных угодий большое влияние оказывает степень и равномерность их обводнения. Площадь пастбищ обводненных за счет шахтных и трубчатых колодцев, в пределах приграничной территории за последние 10 лет сократилась с 39-51% [3] и в настоящее время площадь их не превышает 30% от площади пастбищ, причем относительно удовлетворительное состояние отмечается в Акжарском районе (площадь обводненных пастбищ составляет 35%) и наиболее критическое в Уалихановском приграничном районе (15,2%)

В результате проведенной оценки современного экологического состояния агроландшафтов на приграничной территории Северо-Казахстанской области нами было выделено пять категорий их экологического состояния - благоприятное, удовлетворительной, умеренно напряженное и напряженное.

Напряженное экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения наблюдается в лесостепных и степных ландшафтах, занимает площадь 31% территории приграничной области (рис. 3).

Земли сельскохозяйственного назначения с напряженным экологическим состоянием имеют место во всех административных районах приграничной области. Данное экологическое состояние обусловлено следующими факторами: высоким удельным весом сельскохозяйственной освоенности (распаханность территории); высоким уровнем пастбищной нагрузки фермерских хозяйств на агроландшафты; перевыпасом скота хозяйствами населения в радиусе 5-15 км от населенных пунктов; наличием скотоводческих ферм, птицефабрик, складских помещений для хранения минеральных удобрений (в соответствии с рисунком 3).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3. Площади земель сельскохозяйственного назначения по их экологическому состоянию, %

Земли сельскохозяйственного назначения с умеренно напряженным состоянием сосредоточены в основном в степных и сухостепных ландшафтах приграничной области, занимают 13730,2 км² (29%).

Удовлетворительное экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения наблюдается в основном в степных и лесостепных ландшафтах на площади 11285,6 км²(24%).

Благоприятное экологическое состояние земель сельскохозяйственного назначения наблюдается в лесостепных и степных ландшафтах на площади 7592,2 км² (16%) в пяти приграничных районах области (Мамлютском, Жамбыльском, им. М. ЖумабаеваЮ, Кызылжарском, Уалихановском).

Оценка экологического состояния земель сельскохозяйственного назначения на приграничной территории Северо-Казахстанской области показала, что для оптимизации существующей структуры землепользования необходимы следующие мероприятия:

- сокращение площади пахотных угодий до 45-50% от площади земель, за счет вывода из пашни и перевода в сенокосно-пастбищные угодья дефлированных, низкопродуктивных земель, с одновременным уменьшением площади полей; земли, подверженные сильным процессам дефляции, необходимо засеивать многолетними засухоустойчивыми травами;

- увеличение площади защитных лесополос на распаханных территориях до 7-10%. Оптимальное расстояние между полезащитными лесополосами в сухой степи, располагающимися перпендикулярно господствующим ветрам, равно 200-300 м, ширина лесополос - 10-15 м (3-4 ряда). Помимо пахотных земель, необходимо создание защитных лесополос вдоль существующей гидрографической сети, вокруг селитебных территорий, водозаборов, вдоль дорог;

- увеличение площади пастбищ и сенокосов как минимум до 45% от площади сельскохозяйственных угодий и восстановление травяного покрова за счет коренного улучшения, залужения деградированных участков, введения пастбищеоборотов, снижения пастбищных нагрузок;

- залужение засухоустойчивыми многолетними травами заброшенных залежей;

- создание степных резерватов (зон покоя), занимающих до 10-15% от общей площади пастбищных участков;

- внедрение ландшафтно-адаптивных систем земледелия.

2. Охрана, регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов

2.1 Регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов

Термин «ландшафт» - международный. Он обозначает ту или иную местность, пейзаж, картину природы. Определение ландшафта как объекта исследования не везде понимается одинаково.

В научной литературе на русском языке термином «ландшафт» чаще всего обозначался природно-территориальный комплекс.

В Словакии под ландшафтом понимают не только природный территориальный комплекс, но и страну, родину. В Чехии ландшафт характеризовали как территориальное социально-экономическое и природное образование.

Ландшафт, по П. Д. Ярошенко, - совокупность однотипных биогеоценозов: тундровых (тундровый ландшафт), таежных (таежный ландшафт), степных (степной ландшафт) и т. д.

Ландшафты подразделяют на природные и антропогенные. К антропогенным относят ландшафты техногенные, индустриальные, городские, сельскохозяйственные.

Регуляция и оптимизация аграрных ландшафтов предполагает использование системно-экологического подхода в разработке следующих научно-прикладных направлений:

1)анализ состояния сельскохозяйственных экосистем, межбиогеоценозных связей;

2) прогнозирование - научно обоснованное суждение о возможных изменениях структуры и функции аграрных ландшафтов и их окружения;

3) принятие экологически обоснованных оптимальных решений.

Системный подход в сельскохозяйственной экологии заключается в исследовании полевых, пастбищно-луговых и ферменных биогеоценозов как системных образований, тесно связанных между собой и формирующих единую экологическую систему высокого уровня (аграрный ландшафт, агросферу).

В регуляции и оптимизации аграрного ландшафта особое внимание уделяют его охране от загрязнений, деградации его компонентов (почв и т. д.).

2.2 Охрана аграрных ландшафтов от загрязнения

экологический ландшафтный сельскохозяйственный загрязнение

Опасно загрязнение почвы тяжелыми металлами. Это может происходить при добыче их из недр в результате рассеивания в почвенном слое, а также при выбросах газов, бесхозяйственном размещении отходов, орошении сточными водами, внесении фосфорных и других видов удобрений, применении пестицидов и т. д. В тяжелых по гранулометрическому составу почвах, особенно если они не богаты гумусом опасность адсорбции растениями избыточного количества тяжелых металлов меньше. Они входят в состав сложных комплексных соединений, слабо поддающихся разложению. Высокая емкость поглощения почвы и ее щелочная реакция способствуют прочному удержанию тяжелых металлов, что исключает возможность их усвоения растениями в токсичных концентрациях.

К мерам борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами относят известкование, внесение удобрений с щелочной реакцией. Из других способов снижения их уровня в почве можно рекомендовать глубокую вспашку с оборотом пласта, при которой на поверхность выворачиваются слои почвы с меньшим содержанием этих элементов. Можно выращивать растения, которые слабо реагируют на высокие концентрации в почве тяжелых металлов и не аккумулируют их в опасных количествах для животных и человека, например технические культуры.

Важную проблему представляет использование в качестве удобрений ила сточных вод, который может содержать тяжелые металлы. Приняты следующие предельные концентрации тяжелых металлов в иле сточных вод, мг/кг: цинк - 2000, свинец - 1000, медь - 800, никель - 100, бор - 100,ртуть - 15,кадмий - 0,005.

Особое внимание следует уделять охране ландшафтов от бактериальных и паразитарных загрязнений, так как многие виды бактерий и паразитов являются возбудителями заразных болезней растений, животных и человека.

Источниками опасных бактериальных и паразитарных загрязнений служат стоки животноводческих ферм и комплексов, сточные воды мясокомбинатов, боен, убойных пунктов, кожевенных, шерстопрадильных и утилизационных заводов, биофабрик, ветеринарных пунктов, медицинских учреждений. В сточных водах обнаружены возбудители туберкулеза, бруцеллеза и других болезней животных и человека. Из очистных сооружений только ЗПО и поля фильтрации более или менее надежно очищают сточные воды от неспорогенных патогенных микроорганизмов (на 98-99 %). Эффективность остальных способов обеззараживания сточных вод значительно ниже. Поэтому возникает необходимость проведения специальных мероприятий по обезвреживанию отходов ветеринарных и медицинских учреждений, мясокомбинатов и других предприятий.

Эффективен термический метод обеззараживания отходов но он дорогой и трудоемкий, поэтому его применяют редко. Используют химический метод обеззараживания сточных вод с помощью применения негашеной и хлорной извести, газообразного хлора. ) Хлop на яйца гельминтов не действует, и освобождение от них сточных вод возможно лишь при кипячении или использовании земледельческих полей орошения и фильтрации.

Методов обработки навозных стоков много, но ни один из них не считают универсальным и безоговорочно надежным. Твердый (подстилочный) навоз обеззараживают биотермически в навозохранилищах. Для обеззараживания жидких навозных стоков используют механические, физические, химические, биологические и комбинированные методы обработки. Неплохой результат получен от применения переменного электрического тока, пропускаемого через жижу, помещенную в емкость малого сечения. НИИ ветеринарной санитарии рекомендует обеззараживать жидкий навоз при помощи ионизирующего излучения (гамма-лучами).

Из химических средств, применяемых для обеззараживания жидкого навоза, наиболее эффективными считают формальдегид, параформ, кальцинированную соду, негашеную известь, тиазон.

Необходимо проводить мероприятия по очистке жидких и газообразных отходов промышленных предприятий. Для очистки загрязненных вод используют механические, физические, химические, биологические методы и т. д.

Механической очистке подвергают воду, загрязнённую мусором, частицами грунта, другими грубо- и мелкодисперсными агентами. Грубодисперсные примеси отделяют отстаиванием и флотацией, мелкодисперсные - фильтрованием. Твердые частицы величиной более 5 мм задерживаются решетками, мелкие - ситами. Для улавливания маслянистых веществ используют маслоуловители, нефти - нефтеловушки, смолы - смолоуловители и т. д. С помощью физико-химических методов очистки из сточных вод удаляют растворенные в них органические и неорганические соединения. Загрязняющие воду вещества осаждают с помощью гидролиза, электрогидролиза, ионного обмена, адсорбции, коагуляции, хлорирования, озонирования и т. д.

При использовании биологического метода загрязненную воду очищают с помощью микроорганизмов. В биологических прудах, аэротенках активизируется деятельность бактерий, простейших (инфузорий и т. д.), коловраток, червей и др. В биофильтрах сточные воды пропускают через слой крупнозернистого материала, покрытого бактериальной пленкой. Действующее начало - бактерии, которые осуществляют процесс биохимического окисления и таким образом очищают воду от загрязняющих веществ.

В процессе очистки хозяйственно-бытовых стоков образуются очищенная вода и осадок. Чистая вода может быть использована для орошения, осадок - для приготовления удобрений и кормовых добавок сельскохозяйственным животным.

Разрабатывают очистные сооружения, функционирующие по замкнутому циклу. Вода, проходя фазы пара и облаков, используется предприятием многократно. При таком прогрессивном методе очистки не только не загрязняются водоемы, но и вода расходуется экономно. Другой важный аспект охраны ландшафтов от загрязнений ? очистка газообразных отходов предприятий. Для их очистки используют разные установки, среди которых наиболее совершенными считают электрофильтры.

Очистные сооружения позволяют не только предохранять среду от вредных газообразных соединений, но и улавливать некоторые ценные вещества, ранее выбрасываемые в атмосферу. Так, Д. Арманд отмечал, что на одном алюминиевом заводе были установлены воздухоочистительные фильтры, улавливающие 98 % ранее терявшегося фтора. Это позволило получать ежегодную дополнительную прибыль.

Рациональный путь охраны среды от загрязнений отходами - использование их в качестве вторичного сырья. Общепризнано, что все страны, в первую очередь индустриальные, должны развиваться в направлении «утилизированного общества», в котором все материалы будут потребляться многократно. Использование отходов в качестве сырья для производства необходимых для хозяйства продуктов имеет не только природоохранное, но и экономическое значение. Так, сбор и переработка металлолома могут обеспечить потребности сталелитейной промышленности приблизительно на 75 % (Рихтер). Золу электростанций можно использовать для изготовления промышленных материалов и рекультивации нарушенных земель.

Назрела необходимость создания предприятий, работающих по принципу природных биогеоценозов, т. е. безотходных производств. Природные биогеоценозы «работают» безостановочно сотни миллионов лет. Но в естественной среде никаких вредных отходов не накапливается. Это происходит потому, что природа гармонична, все циркулирующие в ней вещества, пройдя по сложным пищевым цепям, побывав в чередующихся фазах жизни и смерти, продолжают свое безостановочное движение в биотическом круговороте. Деятельность человека в ряде случаев нарушила гармонию природных процессов, разорвала биотический круговорот. Большинство промышленных и аграрных предприятий работает в последовательности сырье - изделие - отходы. Здесь нет замыкающей стадии отходы - сырье, когда отходы должны служить сырьем для производства новых изделий. Уже получены данные, свидетельствующие о возможности создания бессточных и беструбных предприятий.

Остается актуальной проблема охраны среды от загрязнений пестицидами. Для профилактики пестициды отравлений людей и животных необходимо строгое соблюдение утвержденных санитарных правил по технике безопасности при хранении, транспортировке и применении пестицидов в сельском хозяйстве.

При химических обработках сельскохозяйственных угодий следует учитывать необходимость сохранения энтомофагов - естественных врагов насекомых-вредителей. Большое значение имеет определение сроков применения пестицидов в зависимости от циклов развития вредителей и их естественных врагов. Рациональный выбор времени химических обработок может обеспечить уничтожение вредных насекомых при максимальном сохранении их естественных врагов. Следует пользоваться такими пестицидами, которые бы уничтожали вредителей, не нанося вреда другим организмам и не нарушая биологического равновесия в природе. До сих пор, по существу, нет таких пестицидов, которые были бы ядовиты только для определенного вида и не устраняли бы опасности для жизни. Поэтому необходимы эффективные нехимические методы борьбы с вредителями сельского хозяйства. Возрастает популярность интегрированной борьбы с вредителями.

Для разработки методов интегрированной защиты растений и животных требуется несравненно более глубокий экологический фундамент, чем для традиционных химических средств уничтожения вредителей.

Программа интегрированной борьбы с вредителями предполагает:

- ограничение уничтожения вредителей с помощью химических методов; по возможности использование только селективных химических средств, позволяющих перейти от полного истребления к регулированию организмов в сообществе;

- повышение естественных механизмов регуляции численности вредителей (например, изменением существующей агротехники при защите растений);

- проведение селекционной работы с целью выведения сортов сельскохозяйственных культур и пород домашних животных, устойчивых к заболеваниям;

- замену пестицидов биологическими средствами подавления вредных организмов.

Биологические методы борьбы с вредителями основаны на подавлении роста и развития одного вида растений другим, насекомых одного вида насекомыми другого. Например, жук родолия уничтожает вредителя цитрусовых ицерию, наездник афелинус - кровяную тлю и т. д. Борьба происходит между растениями, между гельминтами и растениями, между бактериями, червями, растениями и т. д. Мир антагонистов велик и разнообразен, и возможности разработки биологических методов далеко не исчерпаны. К разработке биологических методов привлекают различных специалистов: экологов, агрономов, физиологов, биохимиков, микробиологов, вирусологов и др.

Полезных насекомых, уничтожающих вредителей, искусственно разводят в специальных лабораториях и на заводах. Так, в десятках лабораторий выводят трихограмму, жука криптелемуса. Выращивают возбудителей болезней вредителей - грибы, бактерии и. вирусы, а потом распространяют их в природе. Вредители заболевают и гибнут.

Л. С. Серебровский еще в 30-х годах высказывал идею о генетической борьбе с вредителями. Суть ее в том, что в лабораторных условиях разводят самцов-вредителей. С помощью рентгеновских лучей их стерилизуют и выпускают в природу. Способные спариваться, но неспособные оплодотворять самок облученные самцы становятся конкурентами нормальных самцов. В течение нескольких лет этим способом на острове Кюрасяо уничтожили вредителя - муху каллитрогу, сосущую кровь у крупного рогатого скота.

Среди биологических методов борьбы с вредителями широкое распространение получило применение энтобактерина против комплекса листогрызущих вредителей капусты, плодово-ягодных культур, садово-парковых насаждений и леса. Энтобактерин применяют и для борьбы с личинками кровососущих комаров - переносчиков многих заразных болезней людей и животных (Селиванова).

При биологическом методе борьбы с вредителями сельского хозяйства используют феромоны - химические соединения, выделяемые организмами во внешнюю среду. Они обладают большой специфичностью и внутривидовой информативностью. У организмов, воспринимающих феромоны, возникают специфические физиологические и этологические реакции. С помощью феромонов осуществляется коммуникация между половыми партнерами, обеспечивающая встречу насекомых, разделенных пространством. Наряду с половыми имеются феромоны другого жизненного назначения: агрегации, следования, тревоги и т. д.

Существует два способа использования феромонов против насекомых. Первый из них основан на привлечении половыми феромонами самцов в специальные ловушки. Отловленные насекомые уничтожаются, а самки, оставшись без половых партнеров, остаются неоплодотворенными. Воспроизводительная функция популяции подрывается, и численность насекомых-вредителей сельскохозяйственных культур снижается. Урожай сохраняется, и эффективность сельскохозяйственного производства возрастает. Второй способ биологической борьбы с вредителями ? насыщение воздуха искусственными феромонами. В результате мер подобного рода создаются неблагоприятные условия для развития и размножения насекомых, так как они утрачивают способность отыскивать источники жизненно важных естественных феромонов.

2.3 Охрана земель от деградации

В системе мероприятий, направленных против водной эрозии почв, важное значение приобрела безотвальная глубокая пахота. Сконструированные принципиально новые машины не оборачивают пласт почвы, а лишь разрыхляют его. После вспашки почва больше вбирает в себя воды и дольше ее удерживает. Условия для роста и развития растений улучшаются, и они надежнее защищают почву от смыва. При агротехнической обработке поля вспашку почвы проводят поперек склона. Поперечная вспашка - агротехнический прием, способствующий аккумуляции и задержанию воды на склонах. Однако на крутых склонах (0-10°) поперечная пахота не может обеспечить надежную задержку дождевых и талых вод. Поэтому ее дополняют созданием искусственного противоэрозионного микрорельефа (с лунками, прерывистыми бороздами). Если рельеф холмистый, то поперечная вспашка непригодна.

В сложном холмистом рельефе прямолинейные тракторные гоны могут совпадать с направлением вторичных склонов или лощин. Процесс водной эрозии в этих случаях не ослабляется, а наоборот, усиливается. В связи с этим возникает необходимость проводить пахоту по горизонтали. Направление горизонтали определяют нивелиром, отыскивая точки одинаковых высот и отмечая их вешками, указывающими искомую линию. По этой линии прокладывают первую борозду. Последующие проходы плуга располагают параллельно первой борозде.

Движение пахотного агрегата по контуру горизонтали легло в основу названия метода - контурная обработка почв, которую проводят с целью предохранения их от эрозии. Этот метод получил широкое распространение во многих странах мира.

Для предупреждения водной эрозии, связанной с ирригацией, проводят полив по бороздам, глубину и длительность которых определяют в зависимости от особенностей почв, уклона поверхности полевого участка и других экологических факторов.

Для борьбы с оврагообразованием сооружают водоотводные валы, лотки, перемычки из валежника. В эрозионно опасных местах проводят щелевание почвы. Расположенные поперек склона щели перехватывают значительное количество поверхностного стока

По степени защиты почв от эрозии культуры бывают: слабого смыва - многолетние травы; среднего смыва - яровые зерновые и озимые; сильного смыва - пропашные. В комплексе противоэрозионных мероприятий предусматривают применение почвозащитных севооборотов, эффективность которых повышается при полосном расположении посевов.

Ослабления эрозии достигают мульчированием почв (некондиционной соломой), оставлением на полях стерни. Мульча и стерня задерживают снег, уменьшают глубину промерзания почвы, что способствует лучшему впитыванию талых вод и, следовательно, снижению поверхностного стока.

В комплексе мероприятий по предотвращению ветровой эрозии предусматривают защиту полевого участка от действия ветра, охрану почвенного покрова от иссушения, так как влажная почва более прочна и не поддается дефляции. Развитию ветровой эрозии препятствуют леса и лесные полосы, способствующие снижению силы и скорости ветров.

На песчаных почвах, подверженных дефляции, площади под многолетними травами целесообразно доводить до 50 %.

Рекомендуют проводить узкорядные и перекрестные посевы, так как равномерное распределение растений по площади обеспечивает надежную защиту почвы от эрозии. В борьбе с ветровой эрозией существенную роль играют кулисы из высокостебельных растений (подсолнечника, кукурузы, горчицы). Они улучшают процесс задержания снега и тем самым способствуют охране Почв от ветровой эрозии. Ветровая эрозия ослабляется при мульчировании почв.

Регуляцию и оптимизацию ландшафтов осуществляют при помощи осушения переувлажненных, заболоченных территорий, орошения слабообводненных, восстановления (рекультивации) нарушенных земель и т. д.

Осушение - комплекс мероприятий по удалению излишней воды из почв и горных пород. Его проводят гидротехническими и фитомелиоративными методами. При гидротехнической мелиорации осуществляют закладку дрен, что улучшает сток воды.

При осушительной фитомелиорадии уровень грунтовых вод снижают с помощью отсоса корнями влаголюбивых растений. Осушение земель не должно приводить к переосушению ландшафта и негативным изменениям в природе.

В некоторых местах, где влажность земель резко колеблется в период вегетации растений или по годам, проводят осушительно-обводнительную мелиорацию. Орошение - искусственное увлажнение земель с целью регулирования водно-солевого состава почв и обеспечения потребностей растений во влаге.

Наиболее экономно капельное орошение, при котором вода подается небольшими порциями непосредственно к корневым системам растений.

Ландшафты, нарушенные при добыче полезных ископаемых - угля, торфа и др.- рекультивируют. Проводят комплекс мероприятий по восстановлению хозяйственной, санитарно-гигиенической и эстетической ценности нарушенных земель.

При мелиорации аграрных ландшафтов проводят экологически обоснованное регулирование рек и речек, болот и озер, улучшение физико-химического состава почв при помощи известкования, внесения органических и минеральных удобрений.

2.4 Регуляция геохимии аграрного ландшафта

В регуляции аграрных ландшафтов большую роль играет оптимизация в них геохимической обстановки. Причин нарушения геохимической обстановки в аграрных ландшафтах много. Одна из них - нерациональное внесение в почвы минеральных удобрений - азотных, калийных и фосфорных. Масштабы применения минеральных удобрений ежегодно растут.

В результате широкого применения минеральных удобрений заметно повысилась урожайность сельскохозяйственных культур и кормовых трав. Однако увеличение фитомассы нередко сопровождалось неблагоприятным изменением ее химического состава. Так, под влиянием азотных минеральных удобрений в ряде случаев отмечено увеличение в тканях растений солей азотной и азотистой кислот. Нитраты и особенно нитриты ядовиты. Они могут стать причиной отравлений людей и животных.

Для предупреждения токсикозов у людей и животных следует проводить мероприятия по снижению концентрации нитратов и нитритов в фитомассе сельскохозяйственных культур и кормовых трав.

Один из эффективных методов достижения этой цели - агрохимически обоснованное дозирование вносимых азотных удобрений (Агеев). Умеренные дозы азотных удобрений не только не снижают урожайность сельскохозяйственных культур и кормовых трав, но и значительно улучшают качество продукции растениеводства.

В ряде хозяйств Северного Кавказа был диагностирован нитратно-нитритный токсикоз у овец и животных других видов. Причина токсикоза заключалась во внесении в почвы минеральных азотных удобрений в дозе от 150 до 420 кг/га. Содержание нитратов в кормах достигало 4000 мг/кг сухого вещества и более. По рекомендации агрохимиков в одних хозяйствах были значительно снижены дозы азотных минеральных удобрений, в других - использовали только навоз, в третьих - применяли минеральные удобрения в сочетании с органическими. В результате этого урожайность сельскохозяйственных культур и кормовых трав не только не снизилась, но и в ряде случаев повысилась. Концентрация нитратов в растениях значительно уменьшилась, не превышая максимально допустимого уровня (МДУ). Растительность утратила ядовитые свойства, и вспышки нитратно-нитритного токсикоза у животных прекратились. У них улучшилось общее состояние, повысились продуктивность и воспроизводительная способность. Частота врожденных пороков развития и уродств у приплода резко снизилась.

При внесении в почвы высоких доз калийных минеральных удобрений происходят существенные изменения химического состава растений. В растительных тканях увеличивается содержание калия, снижается концентрация кальция и особенно магния. При потреблении зеленого корма, обогащенного калием, обедненного кальцием и магнием, у животных, особенно у крупного рогатого скота, развивается заболевание пастбищная тетания. Для предупреждения этого заболевания рекомендуют уменьшить дозу вносимых калийных удобрений и одновременно обогатить почву сернокислым магнием.

Другая причина негативных изменений геохимической обстановки в аграрных ландшафтах - безвозвратный вынос микроэлементов из почв с урожаем. При уборке сельскохозяйственных культур и кормовых трав из почв выносится значительное количество йода, кобальта, меди и других микроэлементов.

Концентрация микроэлементов в почвах постепенно снижается и уменьшается содержание микроэлементов и в растениях, произрастающих на таких почвах. Качество растительной пищи (корма) снижается, у людей (и у животных) развиваются болезни, называемые микроэле ментозами. Использование в аграрных ландшафтах микроудобрений способствует оптимизации биотического круговорота и геохимической обстановки в агробиогеоценозах и пастбищных БГЦ. Урожайность сельскохозяйственных культур и кормовых трав повышается. Улучшается качество растительной пищи (корма). У животных и у людей исчезают микроэлементозы.

В геохимических ландшафтах, характеризующихся дефицитом марганца в среде, целесообразно применять марганцевые удобрения. В качестве удобрения рекомендуют водорастворимые сульфаты, хлориды и нитраты марганца. Экологически целесообразно шире использовать марганцевый шлам (отход химических заводов и обогатительных фабрик), а также шлак мартеновских печей и вагранок.

В геохимических ландшафтах, бедных цинком, можно применять цинковые удобрения: сульфат цинка и отходы цинковой промышленности.

В ландшафтах, характеризующихся дефицитом кобальта в почвах, целесообразно использовать кобальтовые удобрения. Они служат важным фактором оптимизации биотического круговорота кобальта, способствуют повышению урожайности сельскохозяйственных культур и кормовых трав. Для удобрения лугов и пастбищ кобальт вносят в виде сульфата или хлорида, иногда применяют кобальтовый суперфосфат. В зависимости от химического состава почв дозы соли кобальта колеблются от 0,5 до 8 кг/га. Под влиянием кобальтовых удобрений качество пастбищного корма улучшается. В растениях увеличивается содержание не только кобальта, но и других важных компонентов питания (протеина, жира, безазотистых экстрактивных веществ). Выпас стад на пастбищах, обогащенных кобальтом, приводит к повышению продуктивности и воспроизводительной способности животных, улучшению качества животноводческой продукции.

Для устранения медной недостаточности в почве используют медные удобрения: сульфат меди, пиритные огарки (отходы химической промышленности). В зависимости от уровня содержания меди в почве дозы медного купороса составляют 3-7 кг/га, иногда 10-25 кг/га, пиритных огарков - 0,5-0,8 т/га. Внесение медных удобрений в почву способствует поддержанию биотического круговорота меди и улучшению геохимической обстановки в БГЦ. Возрастает урожайность растений, улучшается качество пищи (корма). У больных животных (и у людей) исчезают признаки медной недостаточности.

В биогеохимических провинциях, неблагополучных по заболеванию кариесом зубов у людей и животных, используют фторсодержащие удобрения: фтористый калий или суперфосфат (1-1,5 % фтора). При внесении в почвы фторсодержащих удобрений происходит оптимизация биотического круговорота фтора и заболеваемость зубов кариесом значительно снижается.

В геохимических ландшафтах, в которых возникает зобная болезнь у людей и животных, почву целесообразно обогащать удобрениями, содержащими йод.

В кислых геохимических ландшафтах с малым количеством в почвах подвижного кальция проводят известкование. Для этого используют твердые и мягкие известковые породы, отходы промышленности. В известняках, состоящих в основном из карбоната кальция, содержится 55-5о % оксида кальция. Мел отличается от известняков большей мягкостью. При внесении в почву он действует быстрее молотого известняка. Из известняка получают негашеную и гашеную известь. Гашеная известь (пушонка) - ценное известковое удобрение для глинистых почв.

В притеррасных поймах, в местах выхода ключей встречаются месторождения известкового туфа, содержащего 70-90 % карбоната кальция. Залежи озерной извести (гажи), содержащей 80-95 % карбоната кальция, обнаруживают на месте высохших замкнутых водоемов. В торфотуфе 10-70 % карбоната кальция, и он служит ценным торфоизвестковым удобрением для кислых почв, бедных органическим веществом.

Для известкования почв применяют гашеную известь - отход предприятий, производящих хлорную известь. Дефекат - отход свеклосахарного производства, в котором после подсушивания имеется 60-75 % карбоната кальция. Белый известковый шлак содержит 50-68 % оксида кальция, доменные и мартеновские шлаки - 30-50, белитовая мука - отход алюминиевой промышленности (шлак) - 40-50 %. При сжигании горючих сланцев получают сланцевую золу, содержащую 30-48 % негашеной извести.

Значительное количество кальция содержится в отходах кожевенных, содовых, газовых, мыловаренных заводов, бумажных фабрик и других промышленных предприятий. Эти отходы, освобожденные от вредных примесей, могут стать ценным известковым удобрением.

Известкование хорошо переносят ячмень, яровая и озимая пшеницы, кукуруза, горох, клевер и другие культуры, которые растут на слабокислых и нейтральных почвах (рН 6-7). Еще больший эффект отмечают при посеве на известкованных почвах люцерны, свеклы и других культур, для роста которых оптимален рН 7-8.

Известкование почв способствует не только повышению урожайности растений, но и улучшению их кормовых (пищевых) качеств. В кормовых травах увеличивается содержание кальция, снижается кальциевый дефицит в среде, и у животных постепенно исчезают болезненные признаки кальциевой недостаточности (остеодистрофии).

В геохимических ландшафтах с дефицитом фосфора в почвах возникает опасность снижения урожайности растений, ухудшения качества пастбищного корма, нарушения фосфорно-кальциевого обмена у животных. Фосфорные удобрения повышают урожайность сельскохозяйственных культур и кормовых трав, способствуют улучшению качества растительного корма, предупреждению заболеваний у животных.

3. Пути решения экологических проблем в сельскохозяйственном секторе

3.1 Лесомелиорация и другие приемы оптимизации аграрных ландшафтов

Особенности структуры и функции тундровых, таежных, лесостепных, степных и других типов ландшафтов как экологических систем во многом определяют степень их устойчивости при воздействиях природных и антропогенных факторов. Считают, что относительно устойчивы ландшафты южной тайги, смешанных лесов, степей, менее устойчивы - экосистемы тундры, полупустынь и пустынь. Экологическое равновесие в ландшафтах может быть не нарушено лишь при соблюдении определенных методов хозяйствования. В каждом типе ландшафта соотношение интенсивно (урбанизация и др.) и экстенсивно (лесопосадки, луга, заповедники и др.) используемых земель не должно превышать установленных пределов.

В экологической оптимизации структуры и функции аграрных ландшафтов большую роль играют научно обоснованные соотношения площади пашни, лугов, лесов, поголовья сельскохозяйственных животных. Растениеводство и животноводство - две основные отрасли сельского хозяйства, влияющие на биотический круговорот. Баланс питательных веществ в аграрном ландшафте должен поддерживаться за счет использования в растениеводстве отходов животноводства (навоза - ценного органического удобрения). Считают, что на 1 га сельскохозяйственных угодий целесообразно иметь 2-2,5 головы крупного рогатого скота. Еще в прошлом веке подсчитано, что для поддержания плодородия земель Центральной России необходимо на каждый гектар сельскохозяйственных угодий вносить экскременты от двух коров.

О благоприятном влиянии леса на аграрные ландшафты известно давно. Первое фундаментальное научное обоснование агролесомелиорации для оптимизации аграрного ландшафта было дано в трудах известного русского почвоведа В. В. Докучаева. В конце прошлого века под его руководством в засушливой Каменной степи Воронежской области были заложены защитные лесополосы. Исследования, проведенные В. В. Докучаевым, его учениками и последователями, показали, что лес имеет огромное сельскохозяйственное значение. Являясь мощным биоэнергетическим фактором, лес оказывает благоприятное влияние на аграрные ландшафты и их компоненты: поля, сады, огороды, пастбища, скотные дворы, животноводческие фермы и комплексы. Лес служит надежным помощником в борьбе с засухой.

Под покровом «докучаевских» лесных полос каменно-степные хозяйства в любых погодных условиях получают высокие урожаи зерна, картофеля, овощей и других сельскохозяйственных культур. Успехи в растениеводстве благоприятно влияют на развитие животноводства.

На структуру и функцию аграрных ландшафтов благоприятно влияют посевы многолетних трав. Луга вместе с лесами формируют каркас аграрного ландшафта, стабилизирующий биогеохимические циклы основных питательных веществ (азота, фосфора, калия), препятствуют развитию эрозии почв, поглощают и обезвреживают смытые с полей удобрения и пестициды, не допуская их попадания в водоемы. Луга, как и леса, - хранители биологического разнообразия в экосистемах. В них произрастают десятки видов растений, находят пристанище простейшие и гельминты, насекомые, птицы и млекопитающие, другие представители животного мира. Биологическое разнообразие ландшафта - один из важнейших факторов его стабильности (Миркин).

Интенсификация и химизация сельского хозяйства, сопровождающиеся широким использованием техники, минеральных удобрений, химических средств защиты растений и животных, способствовали повышению урожайности культур и продуктивности животных. Однако они породили и ряд экологических проблем. Одна из них - загрязнение продуктов питания химическими веществами. Поэтому во многих странах мира идет разработка экологичных систем земледелия, отличных от интенсивных. Они являются альтернативой современному земледелию, и им принадлежит будущее.

3.2 Альтернативная система сельского хозяйства

Альтернативное земледелие рассматривают как экологически обоснованную научную концепцию отношения человека к земле, как новый подход к ведению сельского хозяйства. Системы альтернативного земледелия разнообразны. Они имеют свои особенности в зависимости от регионов и природных зон.

Наиболее распространены следующие виды этой системы: органическая, биодинамическая, биологическая, органо-биологическая, экологическая, которые могут существенно влиять на биологизацию сельского хозяйства.

Особый интерес представляют биодинамическая и органическая системы. Они еще недостаточно разработаны.

Общим для всех способов альтернативной системы сельского хозяйства является озабоченность специалистов падающим уровнем плодородия почвы, ее загрязнением, высокой стоимостью пестицидов, минеральных удобрений, вредом от применения тяжелой мобильной техники, уплотнение почвы, различные формы снижения микробиологической активности, потеря супрессивности почвы, ее стерилизация и др., и увеличением поступления на рынок экологически опасной для населения растениеводческой и животноводческой продукции.

Сущность органической системы земледелия заключается в том, что при выращивании биопродукции исключается применение минеральных удобрений, пестицидов и регуляторов роста. Используются продукты отходов растительного, животного и минерального происхождения. Основу их составляют компост, навоз, костная мука, так называемые «сырые» породы: доломит, полевой шпат, мусковит, биотит и другие первичные и тонкодисперсные минералы (вермикулит, монтмориллонит, бентонит и др.). Глинистые (высокодисперсные) минералы имеют особенно большое значение для плодородия почвы и режима питания растений. Они способны путем обменных реакций активно усваивать катионы из почвенного раствора, обменивая их на ионы поглощающего комплекса. Источником магния и фосфора в почве являются в основном глинистые минералы.