Проблемы охраны земельных ресурсов

Основная проблема в области охраны земельных ресурсов — эрозия. Слой почвы, мощностью около 20 см, образующийся за срок от 1400 до 7000 лет, может быть смыт или снесен ветром за 20-30 лет, а иногда одним ливнем или пыльной бурей.Эрозия почвразвивается на склонах, при крутизне поверхности 1-2° и более. При наличии ненарушенного, сомкнутого древесного и/или травянистого покрова потери почвы от эрозии незначительны. Нарушение естественной защиты почв при распашке или выпасе скота вызывает так называемую ускоренную, или сельскохозяйственную эрозию. Экологические последствия эрозии связаны с тем, что ей подвергается поверхностный, наиболее плодородный слой, содержащий гумус, азот, фосфор, калий, кальций, серу, микроэлементы. Урожаи на эродированных землях снижаются до 10 раз и более. Общая потеря почв за счет эрозии во всем мире оценивается в 90 млрд т в год. Продукты эрозии аккумулируются на поймах и других слабонаклонных и субгоризонтальных поверхностях — это приводит к их заилению и падению продуктивности растительности, а также в водоемах, где в результате эрозии происходит обмеление и эвтрофикация. Дефляция,при отсутствии сомкнутого растительного покрова, развивается почти на любых формах рельефа суши. Дефляция подразделяется на повседневную и катастрофическую — пыльные (черные) бури, которые случаются не ежегодно, но сносят слой почвы от 1 -2 до 20-25 см, уничтожая посевы и создавая валы насыпного грунта перед препятствиями, иногда многометровые.Приемы борьбы с эрозией и дефляцией хорошо известны. Это почнозащитные севообороты, при которых на более подверженных эрозии угодьях размещают культуры, обеспечивающие лучшую защиту от эрозии, соблюдение оптимальных сроков сельскохозяйственных работ, полосчатое размещение посевов и паров, обработка почв поперек склона, создание полезащитных лесополос, облесение балок и обвалование, укрепление верховьев оврагов, устройство прудов, безотвальная вспашка и т.д. При защите почв от эрозии и дефляции экологические интересы совпадают с экономическими: находящиеся в хорошем состоянии посевы означают как богатый урожай, так и надежную защиту от эрозии. Наиболее подверженные эрозии склоновые угодья на легкораз-мываемых почвах, как правило, малопродуктивны и в сельскохозяйственном отношении, такие угодья обычно нецелесообразно использовать как пахотные. В песчаных пустынях и районах распространения дюн обычно используются приемы закрепления песков растительностью. Проблема защиты земель от эрозии и дефляции в первую очередь социально-экономическая, так как выполнение перечисленных выше приемов требует вложения средств и становится реальным при наличии определенной культуры сельскохозяйственного производства. Например, известно, что в России после реформы 1861 г. крестьяне из-за малоземелья распахивали склоны, на которых едва могла стоять лошадь, что вызвало вспышку овражной эрозии. Опустынивание Сахельской зоны связано с ее аграрным перенаселением вследствие быстрого роста населения, сохраняющего традиционное хозяйство — кочевое скотоводство. Опустынивание развивается вследствие перевыпаса скота, численность которого растет с увеличением народонаселения, и в результате вырубки древесно-кустарниковой растительности на дрова. В рамках борьбы с опустыниванием в странах Западной Африки в порядке гуманитарной помощи населению бесплатно раздают печки для приготовления пищи, приобретенные за счет международных благотворительных фондов, так как это требует меньшей затраты дров, чем традиционный очаг с открытым огнем. Загрязнение почв едва ли не более острая проблема. Основными загрязнителями почв являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, пестициды, нефтепродукты. Металлы попадают в почвы за счет оседания газопылевых выбросов промышленных предприятий (аэрогенные аномалии), в результате осаждения из водных потоков (гидрогенные аномалии), с удобрениями и мелиорантами либо с выхлопами сельскохозяйственной техники и продуктами износа сельскохозяйственных орудий (агрогенные аномалии), с промышленными и бытовыми отходами (вейстогенные аномалии). Наиболее актуальна проблема загрязнения почв металлами для пригородных территорий и горнопромышленных районов. Металлы, попавшие в почву, ведут себя по-разному: одни (например, медь, марганец) включаются в миграцию и концентрируются в гидроморфных ландшафтах, загрязняя подземные и поверхностные воды, другие (свинец, ртуть, кадмий и др.) накапливаются в поверхностном слое и могут входить в биогеохимический круговорот — попадать в дыхательные пути с пылью, усваиваться растениями и передаваться по трофическим цепям. Пойменные земли подвержены загрязнению металлами из поверхностных вод, содержащих стоки гальванических производств. Радиоактивные вещества попадают в почвы при авариях, ядерных испытаниях и задерживаются на разное время: от суток для короткожи-вущих изотопов до десятков и сотен лет (среднеживущие изотопы), тысяч и миллионов лет (долгоживущие изотопы). Нефтепродукты попадают в почву после аварий и утечек при транспортировке и добыче, пестициды — вследствие их избыточного употребления. Проблема загрязняющих почв, таким образом, тесно связана с загрязнением атмосферного воздуха и вод. Почвам свойственно крайне медленное самоочищение. Естественная деконцентрация загрязняющих веществ в почвах протекает в среднем в 20 раз медленнее, чем в реках, и в 1400 раз медленнее, чем в воздухе. Поэтому загрязненные почвы выходят из строя очень надолго, если не навсегда. Охрана почв от загрязнений почти не имеет специфических приемов и связана с соблюдением технологических дисциплин на предприятиях, контролем над отходами и их переработкой или размещением на специально оборудованных полигонах. Итак, почва, зеркало ландшафта, отражает и все геоэкологические проблемы.Очистка почв от загрязнениясвязана с удалением и захоронением загрязненного материала, что производится вручную или при помощи различных технических средств. Это несложно в технологическом отношении, но сопряжено со значительными затратами и непоправимым экологическим ущербом, поскольку загрязнению, как и эрозии, наиболее подвержены самые богатые органическим веществом приповерхностные слои. Вторичное засоление почвпроисходит при подъеме минерализованных грунтовых вод, когда в связи с нарушением водного баланса формируется выпотной режим увлажнения. Предпосылки для этого складываются при избыточном орошении полей, в условиях засушливого климата. Наиболее подвержены этому недренируемые низменные территории межгорных котловин, предгорных и прибрежных равнин. В настоящее время вторичному засолению подвержено от 30 до 80% всех орошаемых земель. Борьба с вторичным засолением ведется путем промывки, в зимнее время. В долговременном плане это лишь усугубляет дефицит воды.

Альтернативное земледелие

Перспектива ведения земледелия на принципах, подсказанных природой, привлекала многих мыслителей. Но насущные потребности человечества диктовали необходимость ориентации земледельческой науки на получение высоких урожаев всеми возможными средствами воздействия на агроэкосистему. Соответственно этому заказу росло количество разработок ученых, занятых решением данной проблемы. В результате на современном этапе научное обоснование земледелия на биологической основе намного слабее, чем у земледелия традиционного.
Существующие в мировой науке разработки в области альтернативного земледелия можно условно свести к трем основным классам, различающимся по степени «биологизации» предлагаемых технологий.
Биодинамическое земледелие объединяет последователей учения, изложенного Рудольфом Штайнером в его книгах «Курс сельского хозяйства» и «Гуманитарные основы процветания сельского хозяйства». Биодинамическая система имеет скорее духовную основу, чем экспериментальную, что вынуждает рассматривать ее в большей степени как философию, а не как научно обоснованную систему рекомендаций. В отличие от других направлений альтернативное земледелие предлагает рассматривать сельскохозяйственные культуры в планетном масштабе как элементы единой системы биосферы, связанные, кроме того, с окружающим космосом. Исходя из этого предлагается различные мероприятия в земледелии проводить с учетом расположения небесных тел, в частности Луны.
Вторая отличительная особенность данной системы — рекомендация применения специальных биодинамических препаратов, призванных активизировать почвенную жизнь и сельскохозяйственные культуры. «Гумусные» препараты готовят из рогов и навоза, «кремниевые» — из рогов и размолотого кварца, «компостные» — главным образом из лекарственных растений в смеси с навозом. Хранить препараты рекомендуется в емкостях естественного происхождения (черепа, кишки, мочевой пузырь животных), смешивать - без соприкосновения с металлическими предметами. Биодинамическая система предполагает широкое использование различных отваров (хвоща и др.), вытяжек из растений, продуктов их брожения для стимуляции ростовых процессов растений, подкормок, борьбы с болезнями.
Широкое практическое применение биодинамических мероприятий ограничивается отсутствием материалов экспериментальной проверки по многим из них, неясностью механизма действия на почву и растения, отсутствием полной и достоверной информации о связи земных процессов, в частности сельскохозяйственных, с движением небесных тел.
Органо-биологическое земледелие объединяет несколько сходных направлений, развиваемых в разных странах мира. Общим для них является полный отказ от химических средств защиты растений в пользу агротехнических мероприятий, отказ от применения минеральных удобрений в пользу органических. В отличие от биодинамического земледелия, оно не требует соблюдения рекомендаций астрологов, применения специальных растительных препаратов и допускает использование сельскохозяйственной техники в производственных процессах. Среди этих направлений наиболее известны следующие.
1. Органическая система. Под таким названием оформлены в законодательстве США требования, выполнение которых дает фермерам возможность получать дополнительную прибыль, реализуя продукцию как экологически чистую.
2. Биологическая система (система Лемер-Буше) объединяет приверженцев альтернативных приемов ведения земледелия из Франции.
3. Органо-биологическая система. Распространена в Швейцарии, Швеции и ряде других стран. По замыслу се основателей — швейцарцев X. Мюллера и X. Руша органо-биологическое хозяйство необходимо строить по законам функционирования природных экосистем, с учетом баланса и круговоротов питательных веществ. Основой его работы служит активность почвенного биоценоза, на поддержание которой должны быть направлены все мероприятия в земледелии.
Экологическая система, система АNОС несколько ближе к традиционной агрономии, чем органо-биологическое направление. В нем запрещается применять химические средства защиты растений и разрешено с учетом гранулометрического состава почвы восполнять недостаток элементов питания за счет водорастворимых форм минеральных удобрений.
АМОС (Комитет по выращиванию овощей и фруктов с естественным качеством) — система, применяемая в основном в Австрии и Швейцарии. Как и в органо-биологическом земледелии, последователям АМОС рекомендуется снижение интенсивности механической обработки почвы и поддержание высокого уровня почвенного плодородия за счет внесения органических удобрений. Для защиты растений разрешается использовать пестициды.
Остановить выбор на той или иной системе целесообразно лишь после тщательного изучения экологической обстановки в данной местности, условий сбыта готовой продукции, рыночной конъюнктуры, консультаций со специалистами в области альтернативного земледелия. Перевод хозяйства на биологические методы ведения земледелия практически всегда сопряжен с падением урожайности, особенно в начальный период. Анализ литературы показывает, что если урожайность культуры в среднем по традиционным хозяйствам принять за 100 %, то в альтернативных пшеница дает 43-76 %, озимая рожь — 65-75 %, яровой ячмень — 45-75 %, овес — 65-85 %. Потери доходов, связанные со снижением урожайности, компенсируются повышением цены на продукцию, выращенную без минеральных удобрений и химических средств защиты растений. Для защиты интересов на рынке, облегчения проблем, связанных со сбытом, обмена информацией фермеры Германии объединились в ассоциацию органо-биологического земледелия, названную «Биоланд». Ассоциация имеет сеть магазинов с аналогичным названием, каждый фермер, желающий к ней присоединиться, должен пройти обучение на специальных курсах органо-биологического земледелия.
Ведение альтернативного земледелия
1. Все агрономические мероприятия в биологическом хозяйстве направлены на создание и воспроизводство плодородия почвы через активизацию деятельности разнообразных организмов, населяющих эту биогенную систему. Физически и биологически здоровая почва обеспечит минимизацию использования техники при возделывании различных культур, следовательно, значительную экономию материальных средств и экологическую «чистоту» продукции.
2. Необходимо, чтобы биологическое хозяйство было гармонично вписано в окружающую природу, это увеличит возможности саморегуляции экосистемы и активизирует природных врагов вредителей полей. Для этого требуется определенным образом организовать землепользование, например, с посадкой живых изгородей и лесополос вокруг полей, где могли бы гнездиться птицы, укрывались животные, размножались полезные насекомые.
3. Биологическое хозяйство нельзя создавать на участках территории, которые постоянно испытывают нагрузку различных веществ или процессов в дозах, при которых они являются загрязнителями окружающей среды. Непригодной для целей биологического земледелия считается и земля, загрязненная в прошлом настолько, что не представляется возможным в короткие сроки снизить уровень содержания вредных веществ до безопасного.
4. Важнейшее условие альтернативного земледелия — максимальное использование преимуществ севооборота, так как он влияет на все почвенные процессы, поддерживая плодородие. При этом ежегодная смена культур помогает решать проблемы, связанные с защитой растений от вредителей, болезней и сорняков, оптимизируя отношения в системе «хозяин — паразит», обеспечивает биологическое рыхление, позволяя сокращать количество и уменьшать глубину механической обработки почвы. Севооборот биологического земледелия должен быть достаточно многопольным с обязательным включением от 30 до 50 % бобовых культур, которые в качестве сидерата являются главным источником обеспечения потребностей растений в азоте. Насыщение севооборота промежуточными культурами, особенно отмирающими пожнивными, при минимуме дополнительных операций по обработке защищает поле от вымывания питательных веществ, эффективно вытесняет сорные растения, стимулирует почвенную биоту, что биологическими средствами повышает продуктивность всего севооборота. Крестоцветные в промежуточной культуре играют роль фитосанитаров. Благодаря аллелопатическим свойствам, они подавляют сорняки, не влияя при этом негативно на последующую культуру, очищают почву от некоторых патогенных бактерий, являясь медоносами, положительно влияют на полезную энтомофауну.
5. Затраты на технико-механическую обработку почвы в биологическом хозяйстве должны быть минимальны. Ее рыхление и оструктуривание осуществляется всем почвенным биоценозом, активность которого и призваны повышать различные механические воздействия, используемые но принципу «мелкая вспашка — глубокое рыхление». Так, для основной обработки почвы целесообразно дискование, чизелевание, фрезерование или использование тяжелых культиваторов, которые рыхлят почву без оборота пласта. При этом не выворачиваются на поверхность многие сорняки и, следовательно, уменьшается засоренность поля. Применение мелкой вспашки (на 15-20 см) возможно при обработке пласта, при заделке растительных остатков и навоза в верхний слой почвы.
6. В альтернативном земледелии растения обеспечиваются элементами минерального питания в основном за счет органических удобрений, трудно растворимых минеральных соединений и возможностей симбиотической и ассоциативной азотфиксации. Вместо избыточной подачи легкоусвояемой пищи непосредственно растению подкармливается почвенная жизнь, которая, активируясь, трансформирует вносимое удобрение в гумус и питательные вещества, необходимые растениям в оптимальных для экосистемы количествах.
На 1 га вносится количество органики не большее, чем то, которое соответствует выходу навоза от 2 условных коров. Из органических удобрений предпочтительно использовать компосты или перепревший стойловый навоз. Бесподстилочный навоз перед этим должен быть соответствующим образом подготовлен. Задача подготовки — через аэрацию, разжижение, добавки бактериальных препаратов создать условия для аэробного брожения. Повысить ценность органического удобрения можно, добавляя в него измельченные травы, отходы бумаги, листья деревьев, фруктовые выжимки, роговую муку, культуру грибов. В случае, если севооборот спланирован таким образом, что вынос питательных элементов с урожаем больше внутрихозяйственных возможностей создания положительного баланса по ним, разрешена закупка органических удобрений с их последующим компостированием. При этом птичий помет и бесподстилочный навоз из традиционного хозяйства запрещено использовать. Также запрещено покупать на удобрение солому зерновых, выращенных с помощью ретардантов. Не применяются в хозяйствах ассоциации «Биоланд» осадки сточных вод или некомпостированный бытовой мусор. Возможно употреблять в качестве удобрений покупных кровяной, рыбной, костной муки, шротов, жмыха при условии отсутствия в них химических добавок.
Минеральные удобрения не должны содержать примесей тяжелых металлов. Применять можно такие медленнодействующие вещества, как разнообразная каменная мука, бентонитовая мука, фосмука, томасшлак, калимагнезия и т. п. В качестве известковых материалов разрешены доломит, ракушечник и им подобные. Микроудобрения можно вносить только в случае недостатка того или иного элемента в почве.
7. Для возделывания в биологическом хозяйстве следует подбирать наиболее пригодные для данной местности виды культур. В прохладном климате при повышенной влажности не следует слишком интенсивно возделывать в севообороте культуры, склонные к поражению грибными болезнями, а также сорта зерновых, характеризующиеся повышенной способностью к прорастанию на корню. По мере возможности подбираемый сорт должен быть устойчив к болезням, обладать высокой стабильностью при возделывании в разные годы. Предпочтителен с точки зрения сочетания стабильности и высокой продуктивности сортовой материал, полученный методами гибридной селекции.
При недостатке семян собственного производства разрешается закупка их в другом биологическом хозяйстве. При вынужденной поставке семенного материала из традиционных хозяйств необходимо следить за тем, чтобы они не были протравлены.
8.Система мероприятий биологического хозяйства по защите растений от вредителей, болезней и сорняков построена главным образом на преимуществах чередования культур в севообороте, правильном подборе сортов и механических обработках почвы. Ощутимого санитарного эффекта можно достичь только при условии, если севооборот не включает культуры, относящиеся к одному ботаническому виду, не допускается посев зерновых озимых по озимым или яровых по яровым, если сведена к минимуму возможность миграции вредителей и инфекций с близлежащих полей. При этом в ассоциации органо-биологического земледелия «Биоланд» рекомендуются к широкому использованию различные биологические меры защиты растений по принципу, действующему в природе: на всякого хищника есть сверххищник.
Для борьбы с вредителями эффективны бактериальные препараты на базе вирусных, боверина, насекомых-хищников (трихограммы), ловушек, феромонов, растительных экстрактов, мыльного раствора и др. Против грибных болезней можно использовать растительные препараты (из лука, чеснока), препараты серы, меди. Уходу за посевами могут способствовать вытяжки и настои различных трав (хвоща, крапивы), 0,2 % водный раствор перманганата калия, мука из водорослей и др. В органо-биологическом земледелии запрещены химические средства, способствующие ускорению созревания.
9. Убранную продукцию, предусмотренную для хранения, запрещено обрабатывать ингибиторами прорастания или радиоактивным излучением, промывать в растворах химических средств для удаления поверхностной инфекции.
После того как хозяйство работает на изложенных выше принципах двенадцать месяцев, ему разрешается реализовывать продукцию с маркой «Биоланд». Это дает право продавать урожай через систему магазинов ассоциации органо-биологических хозяйств по более высокой, чем в традиционных хозяйствах, цене. При этом еще в течение 2-5 лет продукция помечается как поступившая «из переходного хозяйства».

Среды жизни

Ключевые понятия: среда - среда жизни - водная среда - наземно-воздушная среда - почвенная среда - организм как среда жизни

В предыдущих уроках мы часто говорили о "среде обитания", "среде жизни" и не давали этому понятию точного определения. Интуитивно мы понимали под "средой" все то, что окружает организм и так или иначе на него влияет. Влияния среды на организм - и есть экологические факторы, которые мы изучали на предыдущих уроках. Иными словами, среда жизни характеризуется определенным набором экологических факторов.

Общепризнанным определением среды является определение Николая Павловича Наумова:

СРЕДА - все, что окружает организмы, прямо или косвенно влияет на их состояние, развитие, выживание и размножение.

На Земле существует огромное разнообразие условий сред жизни, что обеспечивает разнообразие экологических ниш и их "заселение". Однако, не смотря это разнообразие, различают четыре качественно различные среды жизни, обладающие специфическим набором экологических факторов, а следовательно - требующих и специфического набора адаптаций. Вот эти среды жизни:

наземно-водушная (суша);

водная; почва; другие организмы. Познакомимся с особенностями каждой из этих сред.

Водная среда жизни

По мнению большинства авторов, изучающих возникновение жизни на Земле, эволюционно первичной средой жизни была именно водная среда. Этому положению мы находим не мало косвенных подтверждений. Прежде всего, большинство организмов не способны к активной жизнедеятельности без поступления воды в организм или, по крайней мере, без сохранения определенного содержания жидкости внутри организма. Внутренняя среда организма, в которой происходят основные физиологические процессы, очевидно, по-прежнему сохраняет черты той среды, в которой происходила эволюция первых организмов. Так, содержание солей в крови человека (поддерживаемое на относительно постоянном уровне) близко к таковому в океанической воде. Свойства водной океанической среды во многом определили химико-физическую эволюцию всех форм жизни.

Пожалуй, главной отличительной особенностью водной среды является ее относительная консервативность. Скажем, амплитуда сезонных или суточных колебаний температуры в водной среде намного меньше, чем в наземно-воздушной. Рельеф дна, различие условий на различных глубинах, наличие коралловых рифов и проч. создают разнообразие условий в водной среде.

Особенности водной среды проистекают из физико-химических свойств воды. Так, большое экологическое значение имеют высокая плотность и вязкость воды. Удельная масса воды соизмерима с таковой тела живых организмов. Плотность воды примерно в 1000 раз выше плотности воздуха. Поэтому водные организмы (особенно, активно движущиеся) сталкиваются с большой силой гидродинамического сопротивления. Эволюция многих групп водных животных по этой причине шла в направлении формирования формы тела и типов движения, снижающих лобовое сопротивления, что приводит к снижению энергозатрат на плавание. Так, обтекаемая форма тела встречается у представителей различных групп организмов, обитающих в воде, - дельфинов (млекопитающих), костистых и хрящевых рыб.

Высокая плотность воды является также причиной того, что механические колебания (вибрации) хорошо распространяются в водной среде. Это имело важное значение в эволюции органов чувств, ориентации в пространстве и коммуникации между водными обитателями. Вчетверо большая, чем в воздухе, скорость звука в водной среде определяет более высокую частоту эхолокационных сигналов.

В связи с высокой плотностью водной среды ее обитатели лишены обязательной связи с субстратом, которая характерна для наземных форм и связана с силами гравитации. Поэтому есть целая группа водных организмов (как растений, так и животных), существующих без обязательной связи с дном или другим субстратом, "парящих" в водной толще.

Электропроводность открыла возможность эволюционного формирования электрических органов чувств, обороны и нападения.