ВОЗДЕЙСТВИЙ ЗАГРЯЗНЕНИЙ

Связь «чистоты» сельскохозяйственной продукции с состоянием почвенного покрова. Используя почвенные ресурсы, человек получает примерно 90...94 % продуктов питания. И «чистота» этих продуктов определяется свойствами почвы, ее самоочищающей и буферной способностями, которые в значительной степени зависят от содержания гумуса, кислотности почвы, гранулометрического и минералогического составов, окислительно-восстановительных условий, плотности почвы.

Оценивая основные почвенно-экологические факторы, определяющие безопасность сельскохозяйственной продукции, необходимо принимать во внимание следующее.

Гумус в почве выполняет ряд экологических функций. Обладая высокой сорбционной способностью, гумусовые вещества образуют с токсикантами (например, с тяжелыми металлами) малоподвижные соединения и тем самым предотвращают поступление токсикантов в сельскохозяйственные продукты. Так, гуминовые кислоты почвы, содержащей 4% гумуса, могут связать (в расчете на 1 га): 17 929 кг железа, 4500 кг свинца, 1517 кг меди, 1015 кг цинка, 913 кг марганца.

Гумус не только сорбирует вещества, но и активизирует почвенную биоту, нормализует структуру микробного ценоза, блокирует таким образом появление микотоксинов и загрязнение ими продуктов питания. В связи с этим на почвах подзолистого типа, бедных органическим веще­ством, опасность загрязнения сельскохозяйственной продукции значительно выше, чем на черноземах.

Экологическая безопасность сельскохозяйственной продукции зависит и от кислотности почвы (pH), влияющей на растворимость токсикантов и их поступление в растения. В почвах, имею­щих реакцию, близкую к нейтральной, опасность загрязнения сельскохозяй­ственной продукции (например, тяжелыми металлами) снижается. При уве­личении же кислотности, как и щелочности, растворимость тяжелых металлов возрастает и миграция их в растения увеличивается. Как и гумус, pH почвы влияет на структуру микробного ценоза, снижая или повышая опасность микотоксинового загрязнения пищевых продуктов. Учет фактической кислотности почв при размещении сельскохозяйственных культур и ликвидация избыточной кислотности с помощью известкования очень важны для получения безопасной продукции.

Гранулометрический и минералогический составы почвы влияют на емкость катионного обмена, что обусловливает различную подвижность токсикантов, а следовательно, разную степень поступления их в сельскохозяйственную продукцию. Так, на почвах тяжелого гранулометрического состава, имеющих большую площадь поверхности частиц, емкость катионного обмена выше, что уменьшает подвижность токсиканта и поступление его в пищевые продукты.

На переувлажненных почвах (глееватых, глеевых) увеличивается опасность загрязнения сельскохозяйственной продукции токсикантами (тяжелыми металлами) вследствие увеличения их подвижности. Избыток воды в почве способствует появлению в ней металлов с низкой валентностью в более растворимой форме. Использовать для выращивания сельскохозяйственных культур почвы с нарушенным гидрологическим режимом следует только после мелиоративных работ.

Уплотнение почвы увеличивает подвижность токсикантов (тяжелых металлов), что делает опасным выращивание сельскохозяйственных культур. Так, увеличение плотности почвы с 0,6...1,0 до 1,3... 1,8 г/см³ усиливает подвижность тяжелых металлов в несколько раз.

Определенную роль в вопросах «здоровья» почвы, а следовательно, качества выращиваемой сельскохозяйственной продукции играют населяющие почву живые организмы, особенно микробиота. При попадании токсикантов в почву дальнейшая судьба этих веществ зависит от активности и структуры микроб­ных ценозов, которые определяют са- моочищающую способность почвы. Эта способность тесно взаимосвязана с рассмотренными ранеечючвенно-экологическими факторами.

Не случайно, например, превращения пестицидов с наибольшей интенсивностью происходит в черноземах, характеризующихся высоким содержанием гумуса, благоприятной реакцией среды, повышенной биологической ак­тивностью, определенной структурой микробного ценоза и микробным разнообразием. Черноземные почвы обладают и способностью противостоять действию поступающих в почву токсикантов, т. е. хорошей буферностью.

Таким образом, сохранение и увеличение содержания гумуса в почве, оптимизация почвенной кислотности, осушение и разуплотнение почвы —важные условия выращивания экологически безопасной сельскохозяйственной продукции.

Приемы снижения негативного действия токсикантов. В результате воздействия техногенных факторов, нарушения технологической и экологической дисциплины на энергетических, промышленных, сельскохозяйственных и других предприятиях более 10 млн га сельскохозяйственных земель в России в той или иной степени подвержены загрязнению тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсикантами.

Значительные площади наиболее загрязненных почв на многие годы безвозвратно выпали из сельскохозяйственного оборота. Однако многолетние исследования, отечественный и за­рубежный опыт позволяют рекомендовать производству достаточно выверенные приемы, обеспечивающие полную или частичную рекультивацию загрязненных почв. Это химическая, физико-химическая и биологическая мелиорация, а также специальные агротехнические мероприятия.

Использование в качестве мелиорантов известковых материалов, калийных удобрений и других химических средств дает возможность:

-довести реакцию среды (pH почвы) до уровня, когда подвижные соединения тяжелых металлов, радиоактивных элементов и других токсикантов переходят в недоступную или менее доступную для сельскохозяйственных растений форму;

-создать в почвенном растворе повы­шенную концентрацию элементов-ан­тагонистов (например, калия, фосфора, кальция и др.) и таким образом сокра­тить поступление токсичных элементов в выращиваемые растения;

-в результате химической реакции в почвенном растворе перевести токсич­ные соединения в менее опасные формы.

Физико-химическая мелиорация основана на способности различных мелиорантов адсорбировать токсичные элементы и удерживать их на поверхности или в структуре кристаллической решетки, что в значительной степени блокирует поступление токсикантов в сельскохозяйственные растения. К таким мелиорантам относятся активированный уголь, цеолиты, монтмориллониты, вермикулит и т.д. Примером физико-химической мелиорации может служить использование ионитов, действие которых заключается в обмене ионов нетоксичных элементов (веществ) на токсичные.

Сложилось несколько направлений биологической рекультивации. Среди них выращивание растений — концентраторов токсичных веществ (ежа сборная, волоснец песчаный, гречиха сахалинская и т. д.). С помощью этих растений можно извлекать токсиканты из почвы. Повышение биологической активности почвы в результате внесения органических удобрений, известкования, разуплотнения почвы способствует переводу более токсичных соединений в менее токсичные.

Специальные агротехнические мероприятия включают удаление или глубокую заделку загрязненного слоя, землевание и др.

Рассматривая способы получения экологически безопасной сельскохозяйственной продукции, следует обратить внимание на грамотное использование средств химизации.

Как уже отмечалось, минеральные и органические удобрения, химические мелиоранты, препараты для зашиты растений, ретарданты и другие средства химизации влияют на состояние агроэкосистем, а в конечном счете — на качество сельскохозяйственной продукции. Применять их следует на строго научной основе. Как писал классик отечественной агрохимии Д. Н. Прянишников, избытком химических удобрений нельзя восполнить недостаток агрономических знаний. Необходимо строго соблюдать дозы, способы, сроки, формы внесения удобрений в зависимости от потребности культуры, содержания питательных элементов в почве, в также от планируемой урожайности.

Во избежание усиления минерализационных процессов, вызывающих снижение содержания гумуса в почве под влиянием минеральных удобрений, целесообразно использовать больше органических удобрений. Оптимальное соотношение органических и минеральных удобрений — 4:1. При внесении минеральных удобрений, особенно фосфорных, необходимо знать их химический состав (содержание тяжелых металлов фтора, наличие или отсутствие радиоактивных элементов). Для снижения почвенной кислотности, усиливающейся при внесении физиологически кислых удобрений, требуется известкование почв.

Особую осторожность следует проявлять при использовании химических средств защиты растений. Здесь необходима осведомленность обслуживающего персонала об экологической опасности пестицидов, а также строгое соблюдение соответствующих технологических регламентов.

Должное внимание следует уделять грамотной организации экологически безопасной утилизации отходов животноводческих комплексов. Осуществлявшийся без учета экологических требова­ний перевод животноводства на промышленную основу негативно повлиял на окружающую природную среду. В результате строительства крупных комплексов по производству молока и откорму скота возникла реальная угроза загрязнения экосистем отходами жи­вотноводства и их деградации. И такого рода примерам нет числа. (Например, в Ленинградской области на свинокомплексе «Новый свет» с поголовьем 156 тыс. свиней скопилось порядка 15 млн м³ навозной жижи.)

Традиционное использование отходов в виде удобрений не всегда экономически оправдано, если их приходится возить на расстояние более 20 км от комплекса. Внесение же навоза только на близлежащие ноля приводит к загрязнению территории, создавая, в свою очередь, опасность избыточного накопления нежелательных ингредиентов в выращиваемых сельскохозяйственных культурах.

Необходимо разбирать «груз» накопившихся проблем утилизации отходов.

Крупные животноводческие комплексы необходимо обеспечить навозохранилищами, пунктами но обеззараживанию навозной массы, цехами по приготовлению органических удобрений. Следует выдерживать нагрузки поголовья скота на 1 га; объем навозной жижи, вносимой на 1 га, не должен превышать 50 м³ в год.

Внедрение системы гидросмыва навоза неизбежно приводит к повышению себестоимости продукции. Сказываются в первую очередь затраты на строительство дорогостоящих прудов-накопителей для стоков. (К середине 80-х гг. XX в. обеспеченность такими емкостями в целом по стране составляла менее 20 % потребной.) С точки зрения экологической чистоты продукции более перспективным представляется возврат к подстилочному навозу.

Определенное значение для выращивания экологически безопасной продукции имеет использование сточных вод в качестве удобрений и для орошения. Сточные воды содержат много питательных веществ. Вместе с тем в их составе могут находиться различные компоненты, представляющие в результате аккумуляции в растительных объектах опасность для человека. Перед использованием для орошения стоки должны пройти механическую и биологическую очистку, для того чтобы предупредить загрязнение почвы и сельскохозяйственных культур токсичными веществами. Агрохимические и гигиенические требования предусматривают разбавление сточных вод пресной водой, чтобы довести общую минерализацию до 1,5...2 г/л, содержание общего азота —до 150...300 мг/л. Нормативы содержания поверхностно-активных веществ в нашей стране не приняты, однако необходимо осуществлять меры по снижению их содержания. Бактериальный норматив, принятый во многих странах мира, — 1000 фекальных коли- форм на 100 мл сточных вод для полива любых растений.

Использование достижений биотехнологии. Среди новых направлений биотехнологии, способствующих получению экологически безопасной про­дукции, следует отметить применение микробиологических удобрений, промышленную переработку бытовых отходов, индустриальную технологию компостирования отходов животноводства — технологию переработки экскрементов с использованием навозной мухи, переработку отходов для получения биогаза и экологически чистых органических удобрений и др.

Микробиологические удобрения представляют собой препараты, содержащие живые культуры микроорганизмов, которые обладают ценным свойством повышать продуктивность растений и качество растительной продукции. Микробиологические удобрения вносят непосредственно в почву или используют для предпосевной обработки семян.

Азотфиксирующие микроорганизмы служат прекрасной основой для производства экологически чистых и благотворно влияющих на качество сельскохозяйственной продукции биоудобрений. Так, при инокуляции микробным азотом по сравнению с азотом минеральным в растениях увеличивается содержание белка и витаминов, а также ускоряется созревание.

Микроорганизмы образуют физиологически активные вещества — фитогормоны, антибиотики и другие продукты метаболизма, подавляющие рост патогенной микрофлоры. Кроме того, микроорганизмы стимулируют увеличение доступности для растений макро- и микроэлементов. Применение бактериальных удобрений предотвращает загрязнение нитратами и обеспечивает получение сельскохозяйственной продукции высокого качества.

Большинство удобрений такого вида разрабатывают на основе бактерий рода Rhizobium. Имеется положительный опыт и в использовании для этих целей Azotobacter. В последние годы показана перспективность получения препаратов из бактерий рода Klebsiella, а также полиштаммовых (два и более штамма) композиций. Такие композиции в неко­торых случаях уникальны по своей эффективности и часто превосходят лучшие зарубежные образцы-аналоги. Преобладающее большинство микробных препаратов изготовляют в гранулированной или порошкообразной форме на основе торфа, а также в виде масляной эмульсии или замороженного концентрата клеток.

Крупнейшие производители микробных инокулянтов — Австрия, Индия, США.

Организация производства и рациональное использование биопрепаратов в перспективе дадут возможность повысить продуктивность основных сельскохозяйственных культур в среднем на 20...25 %, обеспечить получение про­дукции более высокого качества, сократить период вегетации возделываемых растений на 15...25 %, повысить рентабельность производства. Кроме того, как показывают результаты исследований, применение микробных инокулянтов позволит экономить до 50...60 кг азотных удобрений на 1 га, значительно уменьшить применение пестицидов и т. д. Все это в конечном итоге весьма существенно для формирования и разви­тия процессов экологизации сельскохозяйственного производства.

Интересны некоторые фактические данные о результатах применения рассмотренных препаратов. Как правило, они способствуют достижению хороших производственных и экономических показателей. Например, каждая гектарная «порция» препаратов обеспечивает прибавку в 10...20т овощей, 0,5...0,8 т зерна, 1,5...2,0 т картофеля.

Другое важное в экологическом отношении направление использования возможностей биотехнологических процессов — получение микробных удобрений путем биологической обработки отходов животноводства. Предположение о возможности использования микроорганизмов для утилизации таких отходов и получения ценных биологических удобрений было высказано еще в 1945 г. на учредительном съезде Международного микробиологического общества. Позже для этих целей стали применять аэротенки, в которых интен­сивная аэрация и перемешивание жидкости способствуют быстрому окислению микрофлорой органических соединений азота, фосфора и калия, растворенных в животноводческих стоках. В специально созданной благоприятной среде микроорганизмы активно потребляют эти соединения, быстро размножаются и накапливают их в своей биомассе. Таким путем получают две фракции удобрений; твердую (осадок первичных отстойников) и биомассу микоорганизмов. Смесь активных микроорганизмов с осадками отстойников в соотношении 1: 1 высушивают при тем­пературе выше 100°С и получают биоудобрение «Бамил» (биомасса активных микроорганизмов), содержащее 5 % азота, 1,6 — фосфора, 0,5 — калия, 7 % кальция, а также микроэлементы. Оно положительно влияет на биологическую активность почвы и соответствует экологическим требованиям (отсутствие загрязнения тяжелыми металлами, лекарственными препаратами, яйцами гельминтов), способствует снижению общей микробной обсемененности.

Воду, накапливаемую в биопрудах, можно использовать для полива и разведения рыбы (карпа, толстолобика и др.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: