Проблемы использования земельных и водных ресурсов в сельском хозяйстве
СОСТОЯНИЕ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ В РЕСПУБЛИКЕ БЕЛАРУСЬ
Активная хозяйственная деятельность человека в значительной степени влияет на состояние земельных и водных ресурсов. В настоящее время в мире обрабатывается половина пригодных для сельскохозяйственных целей земель (около 1500 млн. га), из которых 5 — 7 млн. га ежегодно выходят из-под сельхозпользования.
В результате антропогенного воздействия потери плодородного слоя земли постоянно возрастают и составляют ежегодно более 50 млрд. т вещества в твердой, жидкой и газообразной формах. За последнее столетие в результате эрозии деградировало 27% сельскохозяйственных земель. Исчезновение 1 см гумусового слоя почвы означает, по мнению ученых, снижение урожая на 1ц с гектара. Кроме того, значительное количество высококачественных сельскохозяйственных угодий переходит ежегодно под строительство.
Почва — объект деятельности человека, очень трудно поддающийся восстановлению, и вместе с тем она подвергается разрушению под влиянием различных факторов - как естественных, так и антропогенных. Различают следующие типы разрушения почвы: плоскостная и струйчатая эрозии, овражная эрозия, массовые оползни, накопление химических элементов или истощение почвы, снижение уровня подземных вод, периодические паводки, засоление, окисление, осолонцевание, потеря органического вещества и гумуса, а также питательных элементов, накопление токсичных веществ, поверхностное заиление, уплотнение и глубинное затвердение почвенных горизонтов. Широкое применение минеральных удобрений ограничивает использование подземных вод как источников питьевой воды и уже привело во многих странах к эвтрофикации. Серьезной проблемой является также накопление остатков пестицидов в сельскохозяйственных культурах и продуктах питания. Все это обусловливает необходимость усиления охраны земельных и водных ресурсов в сельском хозяйстве.
О влиянии осушительных мелиорации на изменение водного режима почв существуют различные, иногда противоречивые данные, что связано с различиями в рельефе и геологическими особенностями строения прилегающих территорий. Это зависит также от ширины межобъектных и межболотных полос, расстояния от осушаемого массива, глубины болота, характера и качества мелиоративных работ.
Осушительная мелиорация в большей степени влияет на почвы легкого механического состава (рыхлые супеси, связные и рыхлые пески), так как они обладают хорошими фильтрационными свойствами и слабой водоаккумулирую-щей способностью. Глинистые и суглинистые почвы обладают высокой водоудерживающей способностью, что препятствует отводу избыточной влаги даже при их непосредственном осушении. При создании осушительной мелиоративной сети важно не допускать чрезмерного осушения земель.
Воздействие мелиорации на изменение гидрогеологических условий смежных территорий связано с увеличением бокового оттока в основном в весенний период, доля которого в расходной части баланса может достигать 60%. Исследования показали, что осушительная мелиорация и связанное с ней снижение уровня грунтовых вод прилегающих территорий происходит не только из-за падения уровня воды в водоприемнике, но и в результате резкого уменьшения атмосферных осадков в период массового гидромелиоративного строительства. В некоторых районах Украинского Полесья произошло снижение годового количества осадков на 10 — 11%, количество засушливых дней увеличилось в два раза, что отрицательно сказалось не только на водном балансе, но и на продукционных процессах, рекреационных функциях, флоре и фауне суши и водоемов. Снижение уровня грунтовых вод на прилегающих территориях произошло, по различным данным, в радиусе 1,5—10 км от объекта осушения, а по глубине залегания - до 1 м. При этом в результате уменьшения поверхностного стока и величины испарения может наблюдаться увеличение подземного стока до 10 раз. Кроме того, возрастает общая минерализация воды, прежде всего за счет концентрации хлоридов и сульфатов.
В настоящее время стало очевидным, что осушительные мелиорации вызывают необратимые процессы в природе. Негативное их влияние усугубляется низким качеством работ, неудовлетворительной эксплуатацией мелиоративных систем. Ресурсы малых рек в результате мелиорации снижаются больше, чем больших. Это зависит также от интенсивности мелиорации, степени заболоченности, типов болот, гидрографических, почвенных и климатических условий. При проведении исследований с целью выявления влияния мелиоративных объектов на окружающую среду необходимо учитывать изменение баланса подземных вод во времени, гидрохимического режима подземных и поверхностных вод, речного стока, микроклимата, флоры и фауны.
При проведении осушительных мелиорации в районах Полесья урожайность зерновых, картофеля и кормовых культур повысилась. Однако наряду с этим наблюдается значительное, а в ряде мест катастрофическое снижение уровня грунтовых вод на прилегающих территориях, обмеление рек, обеднение маломощных пахотных торфянистых слоев, открытие песчаных горизонтов, в результате чего нередкими стали не известные здесь прежде песчаные бури. Дальнейшее снижение уровня грунтовых вод приводит к потере продуктивности деградированных сельскохозяйственных угодий, что, в свою очередь, наносит урон лесным экосистемам. Для уменьшения вредного воздействия мелиорации на флору и фауну необходимо запретить проведение мероприятий, нарушающих среду обитания водоплавающих птиц, располагать ближе 2 км от берегов водоемов склады для хранения химических веществ, места для заправки машин ядохимикатами.
Влияние оросительных мелиорации на составляющие водного баланса неоднозначно. Повышение влажности почвы до оптимального уровня усиливает деятельность микроорганизмов, положительно влияя на ее плодородие. Увеличение влажности приземного слоя воздуха снижает транспирацию растений, но при орошении увеличивается расход воды на испарение.
В результате орошения наблюдается повышение уровня грунтовых вод, что при обычной агротехнике часто приводит к заболачиванию, уменьшению количества гумуса, осолонцеванию, снижению минерализации, содержанию гипса и карбонатов. Наблюдается уплотнение поверхностного слоя почвогрунта и снижается его водопроницаемость, ухудшаются водно-физические свойства, что приводит к снижению урожайности сельскохозяйственных культур. Повышению плодородия почвы в определенной степени может способствовать искусственный дренаж, благодаря которому производится отток грунтовых вод и вынос растворимых солей.
Во многих странах интенсивное сельскохозяйственное развитие создало новые факторы загрязнения. Широкое использование химических веществ - удобрений и пестицидов, крупномасштабное животноводство и сельскохозяйственное производство на промышленной основе привели к накоплению отходов, которые создают опасность непосредственного или потенциального загрязнения окружающей среды. В водах некоторых малых рек Беларуси постоянно наблюдается остаточное количество хлорорганических пестицидов. На ряде рек зафиксировано многократное превышение допустимых норм по содержанию нефтепродуктов (Уборть, Птичь, Иппа, Л идея, Росса, Оресса, Сужанка, Поросица и др.).
Длительное применение фосфорных удобрений может привести к перенасыщению почвы фосфатами. Внесение повышенных доз калийных удобрений на пастбищах приводит к накоплению в почвах и кормах калия, оказывающего отрицательное влияние на животных (выкидыши при родах и др.). В результате нарушения рекомендаций по внесению, хранению и транспортировке азотных и органических удобрений наблюдается повышенное содержание нитратного азота в почвах, водных ресурсах и в растительности. При этом происходят значительные потери азота из-за погодных условий, неправильные дозы внесения удобрений, обработки почвы (без учета рельефа местности и т.д.). Некоторые данные свидетельствуют о том, что лишь 50% вносимых удобрений усваивается растениями. Отрицательное влияние на окружающую среду оказывают также животноводческие фермы.
Наиболее высокие показатели содержания нитратов в природно-растительных комплексах учтены на территории Берестовицкого, Шкловского и Бешенковичского районов.
Нитраты, способствуя развитию биомассы, могут накапливаться также в растениях водоемов. Предотвратить эв-трофикацию озер и водоемов во многих случаях не представляется возможным, однако масштабы этих явлений следует ограничивать. Уменьшить эвтрофикацию за пределами водоемов можно третичной очисткой сточных вод и оптимальным научно обоснованным использованием удобрений, а также бесфосфатных моющих средств. Вблизи источников питьевой воды должны подбираться соответствующие севообороты и культуры, требующие меньше азота. В некоторых странах государство компенсирует потери сельхозпроизводителей при проведении агротехнических мероприятий по охране водных ресурсов. Иногда более выгодно экономически уменьшить дозу внесения удобрений по сравнению с необходимостью технического очищения воды. Экономия может быть достигнута также в результате расширения посевов бобовых сельскохозяйственных культур, способствующих обогащению почвы азотом, так как это позволяет сократить применение минеральных удобрений.
Широкое использование удобрений совместно с осажденным азотом из атмосферы обусловили высокие концентрации нитратов в подземных водах сельскохозяйственных* районов всей Центральной Европы. В южных районах Швеции и Германии за 50 лет кислотность почв возросла на единицу рН, что вызвано уменьшением числа обменных катионов кальция и магния, увеличением концентрации в почвенном растворе алюминия, токсичного для растений и рыб, и тяжелых металлов, включая марганец и кадмий, широко распространенных в воде.
При содержании двуокиси серы от 0,01 до 0,05 мг/м3 урожайность снижается примерно на 16%, от 0,06 до 0,1 -на 25%, от 0,1 до 0,15 - на 33%. В результате выпадения кислотных дождей в некоторых районах Англии урожаи сельскохозяйственных культур снижаются на 10%. Присутствие в атмосфере окислов азота в концентрации более 0,08 мг/м3 отрицательно сказывается на урожайности овощных культур, в растениях снижается содержание белка, крахмала и протеина. В почве придорожных полос содержание свинца нередко достигает 30 — 60 мг/кг почвы (ПДК - 20 мг/кг). В Беларуси, по данным БелНИИ почвоведения и агрохимии, выбросами автотранспорта загрязнено около 793 тыс.га. Очень токсичны также соединения рутения, выбросы которого, по данным зарубежных ученых, составляют 14 — 36 мкг/км пробега. Снижения повреждаемости растений токсичными выбросами можно добиться внесением извести, добавлением глины, фосфорных удобрений, дождеванием. Внесение в почву кальция повышает устойчивость растений к сернистым и фтористым соединениям.
В последнее время наблюдается тенденция к снижению генетического многообразия культур, так как получают широкое распространение некоторые наиболее высокопродуктивные сорта сельскохозяйственных культур. Но они могут оказаться недостаточно устойчивы к вредителям, в результате чего возможны потери урожая, в том числе устойчивых к вредителям сортов. При развитии и применении биотехнологий могут возникнуть опасные непредсказуемые последствия для здоровья людей, растительности и животных в результате случайного появления живых организмов, особенно недостаточно изученных, так как у них могут отсутствовать естественные враги.
В нашей республике ежегодно образуется около 6,6 млн.м3 твердых бытовых отходов и 5,5 млн.м3 осадка сточных вод, для захоронения которых используется свыше 1000 га пригородных земель. Поэтому особенно назрела проблема их утилизации. Одним из способов утилизации является переработка отходов, в частности шахтных отвалов, с целью использования их в качестве удобрения и для повышения плодородия рекультивируемых почв.
В результате анализа отечественного и зарубежного опыта А.Я.Жиц и В.В.Кузьмич (1986) выявили, что анаэробное сбраживание отходов в биоэнергетических установках сельского хозяйства, промышленности, городов позволяет получать топливо (биогаз), удобрения, обезвреживать органические отходы, сокращать расходы на доставку, используя их непосредственно на месте получения, уменьшать затраты на очистные сооружения, сохранять сельскохозяйственные площади. Биогаз может быть использован в производстве, в жилищно-коммунальном хозяйстве для отопления, водоснабжения, выработки электроэнергии, как топливо для автомобильного транспорта и т.д. С целью снижения опасности засоления почв, подземных вод и поверхностных водоемов в ПО "Беларуськалий" намечен комплекс мероприятий, включающий: заполнение выработок отходами переработки калийных солей, закачку рассолов в недра земли на глубину 2 — 3 км объемом более 1 млн.м3 в год, отвалооб-разование из галитовых отходов на площадях отработанных шламохранилищ, складирование глинисто-солевых шламов на отработанных участках солеотвалов, высотное складирование, биологическую рекультивацию шламохранилищ и солеотвалов. Результаты исследований ученых БСХА, использующих осадки сточных вод городов Могилевской области, показали, что они снижают кислотность почв, увеличивают содержание подвижного фосфора, минеральных форм азота, повышают урожайность ячменя, овса, озимой пшеницы и картофеля. Положительное влияние на древосно-кустар-никовые и цветочные растения и газонные травы оказывает компост. Однако наряду с положительным эффектом от использования осадка сточных вод и твердых бытовых отходов существует опасность загрязнения почвы и пищевых продуктов токсическими веществами, которая возрастает с увеличением количества промышленных сточных вод. Особенно это опасно, если в них содержатся тяжелые металлы и полициклические углеводороды. Такое загрязнение ухудшает рост растений и снижает качество сельскохозяйственной продукции. Есть сведения, что применение осадка сточных вод может снижать продуктивность сельскохозяйственных культур. Осадки способствуют увеличению содержания в растениях цинка, никеля, реже - кадмия, хрома и марганца. Кроме того, при некачественной фильтрации возможно загрязнение почв и сельскохозяйственных культур вирусами, бактериями, яйцами гельминтов, простейшими трематодами, нематодами и цестодами. Согласно рекомендациям, допускается внесение в почву со стоками 5-20 т/га осадка (по сухому веществу). Компостирование твердых бытовых отходов целесообразно лишь в сочетании с их предварительной сортировкой после извлечения черных, цветных металлов, макулатуры, полимеров, текстиля и стекла.