111_agroekolog

У табл. 1.18 наведені дані по накопиченню деяких з важких металів у рослинах.

Таблиця 1.18

Максимальне накопичення важких металів деякими сільськогосподарськими культурами, мг/кг сирої маси

(В.М. Плєсцов)

Культура	Мідь	Свинець	Цинк	Кадмій
Буряк листовий	0,7-2,1	0,2-2,0	4,0-29,0	-
Томат	0,5-1,1	0,07-0,1	1,0-10,0	-
Морква	0,5-1,3	0,1-1,6	3,0-8,0	0,05-0,5
Ревінь	0,2-0,8	0,04-0,7	0,4-5,3	-
Буряк столовий	0,9-3,0	0,1-2,2	6,0-31,0	-
Перець червоний	0,8-1,2	0,05-0,12	2,0-4,0	-
Картопля	-	0,27	-	0,04-0,12
Пшениця	-	0,20	0	0-0,2
Жито	-	0,30	-	0-0,2
Овес	-	0,20	-	-

Радіонуклідами називають ізотопи речовин, що здатні до довільного розпаду з вивільненням енергії.

На живі організми у навколишньому середовищі можуть одночасно впливати декілька джерел випромінювання, серед яких виділяють такі головні групи: 1) природне випромінювання; 2) випромінювання штучних радіонуклідів; 3) випромінювання від джерел, що застосовуються в медицині, техніці й у побуті; 4) професійне опромінення. Перші дві групи джерел стосуються усього живого, останні – лише людини.

Природне випромінювання є звичайною складовою частиною біосфери, екологічним фактором, який впливає на всі живі організми і створює так званий природний радіаційний фон. Воно утворюється за рахунок космічного випромінювання, випромінювання зовнішніх земних і внутрішніх джерел.

За Міжнародною системою одиниць (Сі) радіоактивність визначають у бекерелях (Бк). 1 Бк – це активність такої кількості радіоактивних речовин, в якій за 1 секунду утворюється 1 ядерний розпад, або 0,027 нКі. Позасистемною одиницею активності вважається кюрі (Кі). 1 Кі = 3,7·1010 розпадів за секунду.

Вважається, що тривалість небезпеки від радіонуклідів зберігається протягом 10 періодів напіврозпаду.

81

Внутрішніми джерелами опромінювання є радіонукліди, що потрапляють у рослини, а також в організм людини і тварин разом з повітрям, водою і елементами живлення.

Атомна енергетика базується на принципі замкнутого циклу, завдяки чому в навколишнє середовище потрапляє лише незначна кількість радіоактивних речовин.

За даними Міжнародного агентства з атомної енергетики, до 2000 р. доповнення АЕС до дози природного випромінювання не перевищувало 4%. Нині у багатьох країнах з успіхом працюють понад 400 ядерних реакторів АЕС.

Слід визначити, що проживання поблизу теплових електростанцій, що працюють на вугіллі, враховуючи викиди до атмосфери не лише радіоактивних речовин, але й хімічних компонентів, набагато шкідливіше для здоров’я людини, ніж проживання поблизу АЕС такої ж потужності.

Гостро постають радіоекологічні проблеми в умовах порушення технологічно нормальних процесів на підприємствах з ядерним циклом дії, що супроводжують аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище. За більш як 50річний період розвитку атомної енергетики у світі зареєстровано понад 150 аварій. До найважчих аварій як за об’ємом викиду, так і за вмістом у викиді довгоживучих радіонуклідів належать аварії на південному Уралі, Чорнобильській АЕС і на Фукусімі (Японія).

Сумарна активність всього радіоактивного матеріалу, що був викинутий під час Чорнобильської аварії, згідно з даними МАГАТЕ, становила 12·1018Бк. Найбільшого забруднення як за щільністю, так і за площею зазнали території Київської, Житомирської, Чернігівської, Рівненської, Черкаської та Вінницької областей. Це забруднення носить «плямистий» характер (див. додаток 5).

Найнебезпечнішими є радіонукліди 90Sr і 137Cs (стронцій-90 і цезій-137), які можуть накопичуватись і тривалий час зберігатись у ґрунтах (період напіврозпаду відповідно 28,6 та 30,2 роки). Маючі подібні хімічні властивості до кальцію і калію, вони інтенсивно поглинаються рослинами. Потім через продукти рослинного чи тваринного походження потрапляють до людського організму і спричиняють суттєву шкоду здоров’ю людини.

82

Для екосистем радіаційний вплив небезпечний загальним зменшенням чисельності бактерій, актиноміцетів, цвілевих грибів, нітрифікуючих і целюлозоруйнівних мікроорганізмів у ґрунті. Забруднення рослин триває досить довгий період часу, оскільки ґрунт міцно утримує радіонукліди. Тому забруднений ґрунт слід вважати основним джерелом радіонуклідів, що потрапляють у кормові харчові ланцюги.

Рослини шляхом кореневого живлення поглинають і виносять з наземними частинами радіоактивні речовини: у стеблі пшениці їх накопичується до 50%, а суцвітті, квітках, зернівці їх мало. Стронцій накопичується разом з кальцієм у кальцієфілів – бобових і розоцвітих, а цезій – разом з калієм у калієфілів – перці, картоплі, буряку, капусті, винограді, вівсу.

У плодово-ягідних дерев багато радіоактивних речовин зафіксовано у кронах, куди вони потрапляють у результаті осідання на листі з подальшим поглинанням. Оскільки дерева кожного року листя скидають, то і накопичення відносно невелике. Рослини, що мають глибоке коріння, накопичують значно менше радіонуклідів.

За умов значного ураження земель радіонуклідами на цих територіях цілком виключають вирощування овочевих культур, а в польові сівозміни вводять переважно технічні й зернові культури або вирощують насіння будь-яких видів культур. Серед зернових найбільш чутливе до випромінювання жито, менш чутливі пшениця і ячмінь, ще більш радіорезистентною культурою є овес. До високостійких проти опромінення культур належить просо.

Найбільше накопичують радіонукліди бобові, соняшник, картопля, капуста, найменше - цибуля, баклажани, перець, кабачки, гарбузи, часник, помідори, огірки. Кукурудза відзначається практично відсутністю радіонуклідів за різних умов вирощування. У продуктах тваринного походження радіонукліди накопичуються у білках і практично відсутні у жирах.

Як і у випадку важких металів, покривні тканини овочів накопичують значно більше радіонуклідів, ніж м’якоть. Продукція стандартного розміру вміщує менше цих ізотопів, ніж дрібні чи великі плоди.

Вплив пестицидів на агроекосистеми. Значною про-

блемою останніх 50-60-и років є пестицидне навантаження на

83

довкілля. Пестициди (отрутохімікати) активно використовуються в сільському та лісовому господарстві для регулювання чисельності шкідників. Висока економічна ефективність хімічного захисту рослин зумовила швидке зростання виробництва і застосування пестицидів з 40-50-х років ХХ століття. Так, якщо у 1975р. світове виробництво пестицидів складало 1,6 млн. тонн, то в 2000р. – 2,7 млн. тонн. Основними виробниками і споживачами пестицидів є розвинуті країни. Асортимент застосовуваних пестицидів у різних країнах значно різниться: у США – це понад 1000 найменувань, у Німеччині – понад 700, у Франції – понад 500, а в Україні – близько 100.

Найбільше накопичення в ґрунтах України залишків пестицидів фіксується в Присиваській зоні Криму, Одеській області, на півдні Вінниччини і Хмельниччини (див. додаток 4).

З точки зору довготривалого ефекту питання використання пестицидів виявилося не таким уже і простим. Воно несе в собі багато пересторог. Перші покоління отрутохімікатів (хлорорганічні сполуки, ртутьпохідні тощо) відрізняються високою токсичністю та здатністю до кумуляції. Тому від них практично повністю відмовилися.

Пестициди можуть розноситись на величезні відстані і забруднювати сусідні екосистеми. Вони пригнічують біологічну активність ґрунтів, знищують корисні мікроорганізми, черв’яків, зменшують природну родючість. Крім цього, гинуть комахи – запилювачі, від чого теж різко знижується врожайність. Є припущення, що масова загибель бджіл у країнах Європи і США останніми роками посилена широким використанням пестицидів нового покоління – неонікотиноїдів.

Вже сьогодні в результаті спровокованої людиною пестицидної еволюції близько 500 видів комах є стійкими до дії інсектицидів. Така стійкість виникає у рослин, молюсків, гризунів. Ще у 70-ті роки ХХ ст. фермери США помітили, що 25 видів бур’янів набули стійкості до атразину – широко розповсюдженого гербіциду. Вважають, що ця стійкість зумовлена мутацією одного з генів хлоропластів.

Зрошення як фактор агроекосистемних змін. Сучас-

не високотехнологічне землеробство в умовах континентальних типів клімату потребує додаткової кількості вологи – зрошення. Та, виявляється, цей процес має не лише позитивний характер.

84

Зрошення може бути шкідливим фактором, якщо не зважати на його кількісні і якісні показники. При надлишковій кількості води, що потрапляє на певну ділянку, починають діяти два фактори: відбувається інтенсивне випаровування, яке збільшує кількість солей у верхньому шарі ґрунту; і вода, просочуючись, може витісняти до поверхні ґрунтові води. Якщо на даній території ґрунтові води мають підвищену мінералізацію, то розвивається вторинне засолення. На жаль, явище вторинного засолення відоме людству з часів стародавньої Месопотамії. Якщо ґрунти вміщають легкорозчинні солі (соду, хлориди, бікарбонати натрію і магнію) в токсичних для культурних рослин концентраціях, то порушуються процеси дихання, обміну речовин, мінерального живлення. До того ж засолені ґрунти відрізняються підвищеною липкістю, а в посушливих умовах - злитістю.

Склад зрошувальної води також впливає на стан ґрунтів. Надмірна мінералізація веде до інтенсивної зміни хімічного складу ґрунтів, найчастіше в умовах Лісостепу і Степу – до карбонатизації. Для зрошення бажано використовувати воду лише з загальним вмістом солей до 600 мг/дм3. Реакція рослин на вміст вапна неоднозначна. Багато видів хрестоцвітих і деякі бобові поглинають іони кальцію у великій кількості. Навпаки, гречкові, мареві не переносять високих концентрацій розчиненого кальцію.

Процеси засолення і осолонцювання найбільш характерні для південних районів України, але також зустрічаються і в Полтавській області. Карбонатизація проявляється в межах України у Полтавські області та на Волині.

Також проблеми можуть виникати, якщо зрошення відбувається стічними водами. В цьому випадку стічні води удобрюють ґрунти органічними речовинами. Але разом зі стоками тваринницьких ферм чи побутовими водами існує імовірність перенесення збудників захворювань, інфекцій, а також супутніх хімічних сполук.

Забруднення середовища в зоні дії тваринницьких комплексів. Тваринництво може виступати як фактор додаткового навантаження на агроекосистеми. Про вплив тварин при випасі було сказано в підрозділі 1.3.6. Іншою проблемою є зберігання і утилізація відходів тваринництва і птахівництва.

85

Такі відходи є сприятливим середовищем для розвитку інфекційних захворювань, містять велику кількість біогенних речовин. Біогенні та органічні речовини, потрапляючи у водойми, мають сильну евтрофікуючу дію (посилюють ріст водоростей і застійні процеси), що значно погіршує якість води, вона стає непридатною для використання і життя риб.

Рівень вмісту азоту, фосфору та органічних речовин у відходах настільки великий, що він може здійснювати прямий токсичний вплив на організми. Особливо важливим є гігієнічний аспект поглинання ґрунтом бактерій та яєць гельмінтів. Яйця гельмінтів потрапляють у ґрунт на глибину 10 см, здатні накопичуватися в ньому, залишаються дієздатними протягом декількох років. Приміщення для утримання тварин, гноєнакопичувачі, поля фільтрації та зрошення є джерелами забруднення атмосферного повітря мікроорганізмами, аміаком, пилом і органічними речовинами. До них відносяться метанол, бутанол, ізобутанол, формальдегід, меркаптани та інші.

Вплив антропогенного забруднення на супутні види.

Важливим аспектом стійкого функціонування агроекосистем є існування повноцінних ланцюгів живлення, які забезпечують взаємне регулювання чисельності різних видів. Звичайно, в умовах агроекосистем лише з великим припущенням ми можемо казати про стабільність і достатність таких ланцюгів. Але загальний антропогенний вплив, руйнування місць існування, обмеження харчової бази, створення дискомфортних умов проживання для птахів, корисної ентомофауни (бджіл, джмелів тощо) ще більше порушує природні процеси регулювання розмноження шкідливих комах, польових гризунів тощо. І в таких умовах ще складніше підтримувати продуктивність корисних видів і протистояти різноманітним шкідникам сільськогосподарського виробництва.

Контрольні запитання

1.Який об’єкт дослідження агроекології?

2.Які задачі вирішує агроекологія?

3.У чому принципові відмінності між екосистемами природного походження і агроекосистемами?

4.Як визначити межі екологічної допустимості рішень, що приймаються в аграрному виробництві?

86

5. Наведіть приклади дії екологічних законів у агроекосис-

темах.

6.На чому ґрунтується класифікація екологічних факторів?

7.Від чого залежать межі толерантності організму?

8.Як кліматичні фактори впливають на умови розвитку

організму?

9.Як рослини адаптуються до зміни погодних умов?

10.Як впливають водні фактори на умови формування вро-

жаю?

11.Які характеристики ґрунтів відіграють визначальну роль

урозвитку рослин?

12.Як рослинний покрив впливає на стан та особливості

ґрунтів?

13.Як проявляються взаємовигідні біотичні взаємодії у агроекосистемах?

14.Які негативні біологічні впливи можна виділити у агроекосистемах?

15.У чому виражається роль антропогенних факторів під час формування врожаю?

87

2.ЕКОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ

ДОБРИВ

Застосування органічних і мінеральних добрив – це одна з основних умов підвищення врожайності сільськогосподарських культур, а також важлива ланка технології вирощування.

Треба визнати виключно важливу роль агрохімії в збільшенні виробництва продуктів харчування для людини та кормів для тварин, а також підвищенні ефективності сільськогосподарського виробництва в цілому. Але не можна не відмітити, що ті ж самі хімічні засоби внаслідок неправильного їх застосування можуть виявляти і виявляють негативний вплив на довкілля.

Головними причинами забруднення навколишнього середовища вважається недосконалість організаційних форм, транспортування, зберігання і застосування добрив, порушення технологій внесення та ін.

Негативний вплив на навколишнє середовище досить різноманітний. Це і забруднення ґрунтів, їх підкислення; порушення колообігу поживних речовин; погіршення агрохімічних властивостей ґрунтів; погіршення фітосанітарного стану посівів; зниження продуктивності сільськогосподарських культур та якості продукції; забруднення поверхневих і ґрунтових вод та ін.

2.1.Класифікація добрив

Добривами називають різноманітні мінеральні та органічні речовини, які містять необхідні для рослин поживні компоненти і вносяться в ґрунт для підвищення його родючості.

Їх класифікують за способом виробництва, хімічним складом, фізичним станом дії на ґрунт і рослини, походженням.

За способом виробництва розрізняють місцеві (їх виробля-

ють безпосередньо в господарствах – це органічні добрива) і промислові (їх виробляють на хімічних заводах – це мінеральні добрива).

Мінеральні добрива за хімічним складом поділяються на:

прості (що містять один елемент: азот або фосфор, або калій);

88

комплексні (що містять два або декілька елементів

живлення: азот, фосфор, калій).

За фізичним станом розрізняють тверді і рідкі мінеральні добрива.

За характером дії на ґрунт добрива поділяють на фізіологічно лужні (підлужують ґрунт) і фізіологічно кислі (підкислюють ґрунт).

Органічні добрива містять поживні речовини у формі органічних сполук рослинного і тваринного походження.

Гній – це найцінніше органічне добриво. Застосовується гній під оранку перш за все під просапні (цукрові буряки, картоплю, кукурудзу на зерно та ін.) і зернові культури. Його вносять розкидачами і протягом доби заорюють, інакше гній втрачає до 50% аміачного азоту.

Торф – це рослинна маса, розкладена в різній мірі в умовах надлишкового зволоження і нестачі повітря. Торфи в основному бідні на вміст калію, а переважна кількість азоту важкодоступна для рослин. Тому для підвищення його засвоюваності рослинами торф необхідно компостувати з органічними добривами. Під час компостування під впливом мікроорганізмів азот переходить у легкозасвоювані форми.

Сапропелі – це комплексні відкладення органічних і мінеральних речовин на дні непроточних або малопроточних відкритих водоймищ. Сапропелі найкраще компостувати з гноєм.

Зелені добрива – це свіжа зелена маса рослин, яку заорюють у ґрунт. Як зелені добрива використовують переважно бобові культури (люпин, буркун, горох, середелу).

До органічних добрив також відносяться перегній, пташиний послід, біогумус і дефекат (відходи цукрового виробництва зі значним вмістом кальцію).

Мікродобрива містять мікроелементи, які входять до складу рослин у невеликій кількості (від тисячної до стотисячної частки відсотка), але відіграють важливу роль у нормальному рості і розвитку. До мікродобрив відносяться борні, марганцеві, молібде-

нові, мідні, цинкові, кобальтові добрива.

Бактеріальні добрива – це препарати, які містять корисні для рослин ґрунтові бактерії. Їх вирощують на спеціальних поживних середовищах і застосовують для обробітку насіння. Найбільш поширені бактеріальні добрива - це нітрагін, ризоторфін

89

(для бобових культур), альбобактерин і поліміксобактерин (для цукрового буряку), ризоагрін та ризоентерін (для зернових культур).

2.2.Визначення екологічно обґрунтованих доз

внесення добрив

Використанням добрив можна регулювати ріст і розвиток рослин, прискорювати чи сповільнювати їх визрівання. Так, стартове рядкове внесення добрив прискорює розвиток вторинної кореневої системи зернових злаків, що нерідко є вирішальним чинником при формуванні врожаю. Використання добрив дозволяє пом’якшити вплив стресових факторів, підвищуючи здатність адаптуватись до дії несприятливих умов, таких як посухи, приморозки тощо.

Добрива впливають на стійкість рослин до хвороб. Зокрема, фосфорні добрива, сприяючи розвитку кореневої системи, підвищують опірність рослин розвитку патогенів. Калійні добрива, потовщуючи клітинні стінки і підвищуючи міцність механічних тканин, суттєво стримують розвиток грибкових захворювань. Протилежну роль відіграє надлишок азотного живлення, яке стимулює виникнення хвороб. Голодування рослин за нестачі якогось поживного елемента часто супроводжується розвитком захворювань.

Тому внесення добрив вирішує подвійну роль. На першому етапі воно повинне компенсувати нестачу мінеральних елементів у ґрунті, а на другому – працювати на отримання запланованої урожайності. Обираючи оптимальні дози добрив в залежності від ґрунтово–кліматичних особливостей і забезпеченості ресурсами, важливо пам’ятати, що надмірна концентрація добрив на окремих полях така ж нераціональна, як і розпилення їх полями, не захищеними високою культурою землеробства.

Баланс основних елементів живлення визначається співвідношенням між загальним винесенням їх урожаєм та кількістю, що повертається в ґрунт. Ще у 50-ті роки ХХ століття академік Д.М. Прянишников встановив, що коефіцієнт відшкодування винесення з урожаєм сільськогосподарських культур за рахунок внесення добрив має становити на чорноземах 70-80% для азоту і калію і 100 - 110% - для фосфору.

90