Вплив хімізації сільського господарства на природу
Хімізація сільського господарства, що здійснюється щораз вищими темпами, посідає далеко не останнє місце у низці антропогенних чинників, що впливають на ґрунти і на природу загалом.
Внаслідок інтенсивного використання добрив у природному середовищі розсівається низка хімічних елементів, що призводить до порушення кругообігу речовин.
Промисловий синтез азотних добрив і їх розсіювання по поверхні землі вносить серйозні зміни до його біогеохімічного кругообігу. Збільшення кількості азоту в природних середовищах за рахунок діяльності людини – небезпечне явище, оскільки нітрати, що вводяться в надлишку, не повністю денітрифікуються. а звідси рівновага між процесами нітрифікації і денітрифікації порушується. Щороку надлишок нітратів досягає більш як 9 мдн т. Вони акумулюються в гідросфері, рослинах, а надалі в харчових продуктах, спричиняють важкі отруєння.
На відміну від азоту фосфор характеризується малою рухливістю, він майже повністю закріплюється в ґрунті, збагачуючи його. Водночас фосфорні добрива можуть викликати і негативні явища у вигляді накопичення фтору, токсичного для людини і тварин.
Такі явища спостерігаються і за використання калійних добрив. Більшість їх містить багато хлору, який часто накопичується в ґрунті і негативно впливає на його агрофізичні властивості. Збільшення кількості цинку і фтору в ґрунтах пов’язано із застосуванням фосфорних добрив, до складу яких входять ці елементи.
Додаткове внесення мінеральних добрив незрідка сприяє забрудненню ґрунтів важкими і токсичними металами. Через корм тварин вони потрапляють і в їжу людини. Таким чином, забруднювальні речовини чинять і прямий вплив (руйнування і зменшення врожаю), і непрямий (акумуляція цих речовин у ґрунті, організмах, тваринних і харчових продуктах).
Звідси є потреба у збалансованому (за всіма необхідними макро- і мікроелементами), помірному застосуванню добрив, у проведенні обліку накопичення і визначенні потенційної небезпеки для населення і тварин нітратів, нітриту і N-нітросполук, що містяться у водах, опадах, ґрунті і рослинах. Важливий також і розрахунок максимально можливих рівнів забруднення азотними сполуками під час зрошування.
Дані про баланс і рівновагу сполук азоту з речовинами вод і ґрунтів, що взаємодіють. повинні слугувати основою рекомендацій про норми, дози і способи застосування мінеральних і органічних добрив, а також про використання біологічного азоту для кожної сільськогосподарської культури сівозміни.
Вапнування і внесення до підзолисто-дернових ґрунтів органічних добрив – важлива умова зменшення шкідливих для довкілля втрат поживних речовин. Зниження ґрунтової кислотності підвищує ефективність добрив загалом, а органічні добрива збільшують водовтримувальну здатність ґрунту і сорбційні властивості, що підвищує його родючість, поліпшує фізико-хімічні властивості і забезпечує повніше використання рослинами поживних речовин, що містяться в ґрунті.
Світові втрати врожаю сільськогосподарських культур від шкідників, хвороб і бур’янів. за підрахунками вчених, в 90-х роках XX століття становили від 25 до 48%. У США, наприклад, вони досягали 33% (13% продукції втрачається від шкідників, 12% – від хвороб і 8%- від бур’янів).
Більш як століття хімічні засоби захисту рослин (пестициди) відіграють важливу роль у боротьбі зі шкідниками, хворобами і бур’янами сільськогосподарських культур.
Світове виробництво пестицидів 2000 року оцінювалося 2.5-2,7 млн г діючої речовини.
В асортименті хімічних засобів захисту рослин засоби боротьби з бур’янами (гербіциди) займають 40%, засоби боротьби зі шкідниками (інсектициди) – 35%, засоби боротьби з хворобами (фунгіциди) – 15%. інші – 10%.
із загального світового виробництва пестицидів США і Канада використовують 33%, Західна Європа – 25%. Південно-Східна Азія – 22%. Східна Європа (включаючи Росію) – 10%. Латинська Америка – 9%, Австралія і Нова Зеландія – 1%.
У 80—90-х роках XX століття у колишньому СРСР площі, що оброблялися пестицидами і дефоліантами (з розрахунку на разове застосування), становили близько 140 мли га. зокрема гербіцидами – близько 70 млн га. У цей період для потреб сільського господарства поставлялося пестицидів близько 500 тис. т діючої речовини. Використання пестицидів у сільському господарстві стало сумірним з масштабами застосування мінеральних добрив.
Про ефективність застосування пестицидів свідчить такий приклад: для отримання врожайності пшениці 50 ц/га витрати на пестициди становлять 30-35% загальних.
Якщо в США припинити застосування пестицидів, то для втримання врожаю на сучасному рівні потрібно буде додатково розорати 52 млн га. і вартість продукції рослинництва зросте (за рахунок зниження продуктивності праці) на 50-70%.
Пестициди, вживані в сільському господарстві, належать до різних класів сполук. Головним чином це органічні сполуки (хлорорганічні, фосфорорганічні, симетричні триазини, гетероциклічні з’єднання та ін.). що можуть бути токсичними не тільки для шкідливих організмів, а й людини, тварин і загрожувати довкіллю. Пестицид, хоч би яким він був. неминуче викликає глибокі зміни всієї екосистеми, в яку його впровадили. Із сукупності екологічних властивостей, властивих всім пестицидам, їхні дії ніколи не бувають однозначними.
1. Пестициди зазвичай мають широкий спектр токсичної дії і на види рослин, і на види тварин. Назви пестицидів (інсектициди, фунгіциди, гербіциди та ін.) вводять в оману: оскільки не дають уявлення про реальний діапазон дії цих речовин.
2. Пестициди дуже токсичні для тварин і людини.
3. Людина використовує пестициди для знищення обмеженого числа організмів, складників не більш як 0.5% загальної кількості видів, що населяють біосферу, тоді як пестициди під час застосування впливають на всі живі організми.
4. Пестициди завжди під час проведення захисних заходів спрямовані проти популяцій.
5. Дія пестицидів не залежить від щільності популяції, aie їх використовують тільки у тому разі, коли чисельність популяції шкідника досягає великого значення.
6. Незрідка застосовують набагато більше пестицидів, аніж потрібно для знищення шкідника: навмисні надлишки обробки полів пояснюють «надійністю» та ін.
7. Площі, на яких використовують пестициди, дуже великі і становлять сотні мільйонів гектарів.
8. Чимало з пестицидів можуть зберігатися в ґрунті від кількох місяців до 2—3 років. а іноді і більше.
Стабільність пестицидів небезпечна різними наслідками, які ще більше посилюють проблеми, пов’язані із цим видом забруднення.
Пестициди розповсюджуються далеко за межами тих агроекосистем. де їх застосовують. Навіть у разі використання менш летючих компонентів більш як 50% активних речовин на момент дії переходить прямо в атмосферу.
Велику небезпеку як джерело забруднення продуктів харчування пестицидами становить ґрунт. У ґрунт пестициди надходять різними способами:
ü за безпосереднього внесення їх у ґрунт для знищення шкідників, що мешкають у ґрунті, і бур’янів;
ü насінням, обробленим хімікаліями;
ü за розсіювання препаратів в обробці посівів під час вегетації польових культур.
ü за необережного виконання різних операцій з хімічними препаратами (розфасовці, приготуванні робочих розчинів, транспортуванні та ін.);
ü за поверхневого стоку з ділянок, розташованих вище;
ü з опадами;
ü зі зрошувальними, колекторно-дренажними і стічними водами;
ü з частинками ґрунту під час вітрової ерозії.
Пестициди після цілеспрямованого внесення або випадкового потрапляння до ґрунту можуть зумовити в довкіллі такі зміни:
ü знищити шкідників і збудників хвороб сільськогосподарських культур, бур’яни або змінити процеси росту і розвитку рослин у бажаному для людини напрямі. а потім мінералізуватися впродовж різного періоду часу;
ü зумовити небажані ефекти (фітотоксична дія персистентних, наприклад гербіцидів. на наступні культури, зміну хімічного складу культурних рослин у негативний бік та ін.).
Пестициди або продукти їхнього розпаду і перетворення щодо ґрунтових мікроорганізмів, які великою мірою визначають родючість ґрунту, діють по-різному:
ü пригноблюють їхній ріст (деякі фунгіциди і засоби для дезінфекції ґрунту);
ü діють нейтрально або пригнічують (більшість інсектицидів);
ü змінюють їхній видовий склад упродовж певного періоду.
Пестициди прямо або побічно впливають на доступність поживних елементів, які своєю чергою впливають на персистентнісгь хімічних засобів захисту рослин безпосередньо хімічним способом або зміною мікробіологічних процесів.
Після застосування пестицидів у сільському господарстві велика частина їх вимивається з ґрунту і потрапляє до водоймищ. Вони можуть погіршувати смак, запах і колір прісної води. Багато пестицидів стііікі у водному середовищі і можуть накопичуватися із окремих органах тварин. Встановлено, що до 25% використаних пестицидів потрапляє до водних екосистем. Водний дренаж з полів, оброблених пестицидами, забруднює не тільки невеликі водоймища, річки, а й естуарії (широкі гирла річок, що впадають у море або океан). У Середній Азії під час зрошування сільськогосподарських культур колекторно-дренажними водами виноситься 1,1-2,5% хлорорганічних і 0,2-0,5% фосфорорганічних препаратів від загальної кількості внесених на поля. У скидних водах міститься 11,5% хлорорганічних сполук. що використовувалися під час першої та другої обробки полів, і близько 0,3% фосфорорганічних пестицидів. Сумарне винесення пестицидів разом з дефоліантами становлять 2,5-4,2% використаних.
Заслуговує пильної уваги вивчення способів міграції пестицидів використаних на рисових полях. Вони легко потрапляють у колекторно-дренажні води і розносяться ними на великі відстані. Наприклад, пропанід виявляється в лиманах Азовського і Чорного морів. Під час аналізування понад десяти видів риб (лин, лящ, окунь, судак, тарань та ін.) в органах і тканинах було знайдено препарат і його метаболіти. Пропанід накопичується і у вищих водних рослинах. Водні організми здатні концентрувати пестициди, більшою чи меншою мірою стаючи джерелами розповсюдження їх трофічними ланцюгами. Найбільшим коефіцієнтом кумуляції характеризуються водні безхребетні, особливо личинки деяких комах і ракоподібних.
Таким чином, застосування пестицидів приховує негативні наслідки і для окремих видів, і для біоценозів загалом. З екологічного погляду розрізняють кілька форм дії пестицидів. Перша з категорії форм дії пестицидів називається демекологічною і виражається сукупністю дій на рівні популяцій окремих видів, чутливих до якої-небудь фітосанітарної речовини. Наслідки таких дій виявляються швидко й зумовлені підвищеною токсичністю таких речовин для видів рослин і тварин. Це вимирання певної частини екземплярів, що входять до складу зараженої популяції. прямо пропорційне лозі застосованої речовини. Пестицид є екологічним чинником. який не залежить від щільності популяції, тобто хоч би якою була чисельність популяції, що займає певну територію, ця концентрація пестицидів викличе однаковий відсоток смертності.
Інші демекологічні ефекти характеризуються сповільненою дією. Наприклад, є пестициди, що мають особливість накопичуватися в харчовому ланцюгу доти, доки тварина – харчовий об’єкт хижака – не досягне критичного порогу, з якого починається хронічна інтоксикація.
Крім високого рівня смертності внаслідок хронічної інтоксикації, є і інша форма впливу пестицидів на біологічні види, не така очевидна, але не менш шкідлива, яка виражається в зменшенні біотичного потенціалу виду.
Хронічна інтоксикація може змінити коефіцієнт народжуваності через зниження звичайної плодючості, зниження життєздатності яєць і молодняка або у зв’язку з дією цих чинників водночас. Ці негативні впливи позначаються на біотичному потенціалі і в гіршому разі можуть призвести до повної безплідності популяції. Разом з демекологічними діями пестицидів розрізняють і біоценотичні дії. Так. якщо якась тварина абсолютно нечутлива до певного пестициду, все ж таки чисельність її популяції може неабияк зменшитися через знищення тих рослин або тварин, які слугують їй здобиччю або їжею. З іншого боку, руйнування гербіцидами рослини-господаря виключає з екосистеми тих комах і інших безхребетних, для яких ця рослина слугувала притулком, на якому вони паразитувати.
Інші екологічні наслідки застосування пестицидів характеризуються зростанням чисельності популяцій, щільність яких до застосування пестицидів була порівняно невеликою. Зростання чисельності популяції може бути зумовлене зникненням конкуруючого виду, що має аналогічні вимоги до корму і умов гніздування або за впливом хижаків і паразитів.
Застосування пестицидів зумовлює безповоротні потрясіння структури біоценозу, яке називають порушенням біологічної рівноваги. Іноді воно, хоч як це парадоксально. виявляється в збільшенні чисельності популяції, яку збиралися знищити.
З огляду на це застосування пестицидів у сільському господарстві повинно бути строго регламентованим і використовуватися тільки в тому разі, коли інші методи захисту (агротехнічні, селекційні, біологічні та ін.) не дають змоги уникнути втрат урожаю оброблюваних культур від шкідників, хвороб і бур’янів.