Агроэкологические основы сельскохозяйственного производства

Почва - основное средство производства в сельском хозяйстве. Начиная с VII в. до н.э. почва- основа сельскохозяйственного производства, ценнейшее богатство человечества, главный источник продуктов питания. Почва- часть окружающей человека природной среды. Она возникла в результате сложного взаимодействия атмосферы, гидросферы, литосферы, растительного и животного мира. Писатель и агроном Сергей Залыгин писал, что уникальный плодородный слой земли- едва ли не главное чудо нашей планеты. От всех других планет Земля отличается наличием на ней почвы. Возможно, что она отличается этим от всей вообще Вселенной. Тончайший слой земли, облегая даже не всю сушу, а только часть ее, составляет ничтожные доли процента от массы и объема Земли. Но именно эти ничтожные доли- толщина почвы в среднем составляет 50 см - взаимодействуют с солнцем таким образом, что оказались возможным человек и человеческое существование, и вообще - природа. Море и искусственные производственные площади (гидропоника, теплицы) играют значительно меньшую роль в производстве продуктов питания.

Земельные ресурсы. Производство продуктов растениеводства и животноводства обеспечивают пашни, пастбища и сенокосы.

Почвы, используемые в сельском хозяйстве под пашню, для выращивания сельскохозяйственных культур, характеризуются разным плодородием - способностью обеспечивать растения водой, элементами питания, воздухом и этим создавать возможность получения урожая сельскохозяйственных культур. Одним из важных показателей уровня плодородия почв является мощность гумусового слоя и содержания гумуса в почве. Гумусовый слой - это кладовая, из которой растения получают пищу в виде растворов солей. Гумус склеивает минеральные элементарные частицы в комочки, придает почве агрономически благоприятную структуру, при которой создается оптимальный режим для обеспечения растений водой и воздухом. Так, почвы по содержанию-гумуса характеризуются следующим образом: дерново -подзолистые- 2,5%, серые лесные- 3%, черноземы- 7%.

Различают два вида плодородия почв: естественное и эффективное.

Естественное плодородие определяется содержанием гумуса, валовыми запасами питательных веществ, естественным водным, воздушным и тепловым режимом.

 Эффективное плодородие определяется получением урожая благодаря не только естественным свойствам почв, но и свойством, измененным хозяйственной деятельностью человека (известкование кислых почв, внесение удобрений, мелиоративные мероприятия и т. д.).

До появления сельского хозяйства все наземные фотосинтезирующие растения и животные могли поддержать существование около 10 млн. человек. С развитием сельского хозяйства 10% земли было вспахано, удобрено, орошено человеком. В 90 -х гг. XX в. эта земля обеспечивала существование более 5 млрд. человек.

По данным Международной организации по вопросам продовольствия (ФАО), общая площадь потенциально пригодных почв для земледелия в мире составляет около 3,2 млрд. га. Сейчас в обработке находится 1,5 млрд. га. Однако для включения в сельскохозяйственное производство этого резерва потребуются колоссальнейшие вложения труда и средств.

Понятие деградация почв связано, прежде всего, с ухудшением плодородных свойств почвы и снижением ее хозяйственно ценности. Это естественный процесс, который, тем не менее, усугубляется человеческой деятельностью.

К естественным факторам относятся вымывание и выветривание верхнего плодородного слоя. Антропогенных факторов же гораздо больше:

• загрязнение почвы химическими и промышленными отходами,

• индустриализация, масштабное строительство,

• вырубка лесов, осушение болот,

• неправильная эксплуатация территорий, задействованных в сельском хозяйстве,

• бесконтрольная добыча ископаемых и, соответственно, истощение и загрязнение почвенного покрова.

Ежегодные мировые потери массы плодородных почв на обрабатываемых землях в настоящее время составляют, по некоторым оценкам, 24 млн. т. Главная причина разрушения плодородного слоя является почвенная эрозия. Происходит она из-за так называемого «агропромышленного» земледелия: почвы распахиваются на больших площадях, а затем плодородный слой выдувается ветром или смывается водой. По этой причине к настоящему времени произошла частичная потеря плодородия почвы на площади 152 млн. га. Только за 20 лет с 1970 по 1990 год на сельскохозяйственных землях планеты потеряно 480 млрд. т. верхнего слоя почвы. За последние 20 лет пустыни расширились на 120 млн. га, а умеренному опустыниванию к началу 1980 г., по данным ЮНЕП, подверглись 1500 млн. га пастбищ в развивающихся странах.

 Установлено, что 20 -сантиметровый слой почвы на пологих склонах разрушается эрозией под культурой хлопка за 21 год, под культурой кукурузы- за 50 лет, под луговыми травами- за 25 тыс. лет, под пологом леса- за 170 тыс. лет. Естественная почвенная эрозия протекает довольно медленно. Эрозия возникает в случае внедрения систем сельскохозяйственного производства, разработанных без учета подверженности почв смыву или дефляции (развеиванию, выдуванию). Наиболее известный пример дефляции - разрушение почвенного покрова на огромных площадях штатов Канзас, Техас и Оклахома в США 12 мая 1934 г. В тот день ветер необычной силы срывал почву на площади в миллионы гектаров, поднимая в воздух облака земляной пыли. 25 -сантиметровый слой плодородной почвы за несколько часов был рассеян в пространстве на тысячи километров к востоку и на 3 тыс. м в высоту. Через некоторое время небо над отдаленными Ныо -Йорком и Вашингтоном было закрыто этой необычной земляной тучей. Катастрофа стала следствием распахивания плодородной земли, на которой в свое время паслись бизоны, и выращивания на ней монокультуры пшеницы. Как только наступили засушливые годы, почва, лишенная растительного покрова, превратилась в мелкую пыль, и первый же порыв ветра сорвал ее с места.

 Аналогичная картина наблюдалась и в 60 -е годы в СССР при освоении целинных земель. Первые несколько лет дали прекрасный урожай на распаханных целинных землях в степях Казахстана, а уже через 10 -15 лет пылевые бури унесли практически весь плодородный слой. Сейчас эти земли постепенно восстанавливаются в режиме возврата к пастбищным-агроценозам. Но, конечно, возврата к девственной степи ожидать не приходится.

Ежегодный объем смыва почвы на земном шаре в результате водной эрозии достигает примерно 25 млрд. т. Вся эта почва попадает в реки, а затем в океаны. Водная эрозия приводит к резкому снижению продуктивности сельскохозяйственных угодий. Накопленный осадочный материал в низовьях рек препятствует судоходству, создает угрозу наводнений и заиливания водохранилищ.

 Большой урон состоянию почвенного покрова Земли наносят процессы, связанные с опустыниванием. В результате опустынивания уменьшается продуктивность земель, подверженных засухе. Такой процесс происходит вследствие сведения лесов, нерационального землепользования, засухи, перевыпасов, нерационального орошения (заболачивания и засоления), деградации почв и других причин. Многие проблемы, связанные со сведением лесов, имеют прямое отношение к проблеме опустынивания. Вследствие нерационального землепользования происходит падение продуктивности почвы, высыхает ее поверхностный слой, уменьшаются урожаи, увеличивается смыв плодородного слоя, песчаные дюны наступают на орошаемые земли и уничтожают урожай песчаными бурями.

 Уничтожение лесной и травянистой растительности, перевыпас, водная и ветровая эрозии превратили территории некогда «зеленых» стран Ближнего Востока и Северной Африки в области с большим распространением пустынь и полупустынь. Существует мнение, что все пустыни Ближнего Востока- дело рук человека. В свое время Сирия снабжала Египет лесом, а Северная Сахара поставляла зерновые в Древний Рим. Кстати, в переводе с арабского языка Сахара и означает «пустыня». Склоны гор и долины Ливана, Приморского Египта, Туниса 2 -3 тысячелетия тому назад были покрыты богатой растительностью. Оттуда вывозились в другие страны древесина, зерно, оливы, вино и т.д. На месте нынешней пустынной Сахары 9 тыс. лет назад находился, что называется, рай земной. Климат был тогда теплее и влажнее. И не только в Сахаре; в Сибири, например, тайга подступала к самому Северному Ледовитому (видимо, не столь тогда ледовитому) океану. А на месте Сахары простиралась плодородная степь с многочисленными озерами, покрытая густой травой и кустарником. Там паслись стада копытных, на них охотились крупные хищники и люди. На знаменитых фресках Тассили в Алжире, самые ранние из которых выполнены в 5 -м тысячелетии до н.э., изображены буйволы, носороги, слоны, бегемоты, антилопы, жирафы. На землях Восточной Сахары, в плодородных прежде саваннах, еще до 2700 г. до н. э. скотоводы -кочевники пасли свои стада. Точные исследования показали, что южная граница Сахары с 1958 по 1975 г. сдвинулась на юг на 200 км. Историки полагают, что именно опустынивание Сахары и Аравии дало толчок к развитию современной цивилизации, вытеснив людей из потерявших плодородие земель в гиблые заболоченные долины Нила, Тигра и Евфрата, где они волей - неволей вынуждены были совершенствовать технику и общественные отношения. Ежегодно из -за размывания почвы во влажных районах Африки, Азии и Латинской Америки теряется 5 -7 млн. га пахотных земель, из -за опустынивания исчезает 15 млн. га леса. Сегодня опустыниванием охвачена территория, равная по площади Северной и Южной Америке. Ежегодно около 6 млн. га плодородной земли подвергается полному опустыниванию, а еще 21 млн. га деградирует в такой степени, что растениеводство на данных почвах становится экономически невыгодным. Около 3/4 земель в засушливых районах в той или иной степени уже подверглись опустыниванию.

Большой ущерб почвенному слою Земли наносит засоление его в результате неправильной мелиорации. Нерациональная ирригация вызывает подтопление и заболачивание земли. Это, приводит к тому, что соли выходят на поверхность или намываются водой, если дренажные системы не отводят воду. Сведение лесов становится причиной наводнений, которые тоже вносят вклад в процесс засоления, так как вместе с водой намывается соль. Примеров применения разрушительных технологий при использовании водных ресурсов множество. Один из наиболее печальных- судьба знаменитого Аральского моря.-До 1973 г. Аральское море было четвертым по площади водоемом в мире, не считая океанов. Однако неразумная политика в области сельского хозяйства привела к тому, что воды двух рек- Амударьи на юге и Сырдарьи на северо -востоке, питающих Арал, постоянно и в больших объемах перекачивались на орошение хлопковых полей. Монокультура хлопка требовала много воды. Это привело к тому, что с 1960 г. уровень воды в море упал на 13 -14 м, а его объем и площадь уменьшились на 66 и 40 % соответственно. К 1989 г. поступление в море воды из двух, питающих его рек, сократилось в 8 раз. Зажатое между двумя пустынями- Кызылкум и Каракумы- некогда рыбное море само превратилось в соляную пустыню. Огромные пыльные бури на большие расстояния разносят соль и песок. На каждом гектаре окружающих море полей ежегодно оседает до полутонны соляной пыли.

Антропогенное засоление территории происходит за счет обогащения почвы и других субстратов различными солями - продуктами жизнедеятельности животных и человека или техногенного воздействия (бытовые сточные воды, стоки промышленных предприятий, стоки с дорог, на которых соли используются вместе с песком для предотвращения гололеда). Уплотнение почвы и прочих субстратов вызывает нарушение воздушно-газового режима и других их физических свойств. В результате действия этого фактора изменяются плотность и пористость субстрата, содержание кислорода в корнеобитаемом слое, что приводит к нарушению корневого питания и других физиологических процессов у растений, а в конечном итоге- к исчезновению из экосистем видов, не устойчивых к данному воздействию.

Большой урон почвам наносят также химические способы борьбы с сорной растительностью в сельском и лесном хозяйствах. Они связаны с такими негативными явлениями, как нарушение биологического равновесия, уменьшение видового разнообразия сообществ почвенных организмов, снижение биохимических процессов, изменение физико-химических свойств, снижение устойчивости почвенной экосистемы к неблагоприятным факторам внешней среды. На современном этапе химизации сельского хозяйства вопрос об охране почв, в первую очередь с низким уровнем биогенности, приобретает особую актуальность.

Выделяют три типа деградации почв:

• физическая,
• химическая,
• биологическая.

 При физической деградации ухудшаются физические и водно-физические свойства почвы, нарушается почвенный профиль. Нередко физическая деградация происходит в результате целенаправленной деятельности человека: действия, направленные на повышение плодородности почв в текущий момент, через некоторое время могут привести к негативным последствиям.
 При химической деградации изменяется химический состав почвенного покрова. Может наблюдаться как истощение, так и переизбыток питательных элементов в составе почвы, засоление или осолонцевание. Особенно значительное влияние на этот процесс оказывают химические и промышленные отходы (тяжелые металлы, радионуклиды, нефтепродукты). 
 Биологическая деградация почв характеризуется нарушением оптимального соотношения почвенных микроорганизмов. Так, снижается численность их видов, при этом могут особенно интенсивно распространяться патогенные микроорганизмы. Биологическая деградация приводит к нарушению осуществления некоторых экологических функций и круговорота биогенных элементов