Визначення рівня захисних біологічних можливостей ґрунту від забруднення

Нині у рослинництві доведена і актуальна роль мікроелементів. Але як
мікродобрива часто використовують не чисті солі, а різні відходи
промислових підприємств. Наприклад, піритний недогарок застосовують як
мідне добриво, хоча в ньому містяться також свинець, миш’як та інші
шкідливі речовини.

Миш’як потрапляє у ґрунт і з мінеральними добривами. Так, у подвійному
суперфосфаті його міститься 300 мг/кг, в аміачній селітрі — близько 60
мг/кг. Сполуки миш’яку мігрують не тільки з ґрунтовими водами, але й у
вигляді газів (від 2 до 11% загального вмісту миш’яку в ґрунті). У ґрунт
із добривами надходить також багато баласту (хлор, натрій тощо), що
негативно впливає на властивості останнього, викликає зміни
фізіологічних і біохімічних процесів у рослинах, погіршує якість
сільськогосподарської продукції. Потрапляючи у ґрунтові води, баластні
речовини забруднюють водойми.

Підвищена кількість фтору пригнічує ферменти у рослині, гальмує
фотосинтез і порушує білковий обмін. Негативно діє фтор і на активність
ґрунтової мікрофлори. Забруднення ними кормових рослин може негативно
позначатися на продуктивності сільськогосподарських тварин. При вмісті
його в питній воді понад 2 мг/л у людини руйнується емаль зубів та
виникають інші захворювання. Кукурудза, удобрена підвищеними дозами
суперфосфату, містить в 1,5 раза більше фтору порівняно з контрольними
рослинами (без добрив). Так, якщо за нормальних умов рівень його у зерні
не перевищує 7 мг/кг, то за наведених обставин він навіть перевищує 10
мг/кг.

При внесенні фосфоритного борошна у ґрунт хоч і в незначних кількостях,
але потрапляють уран, радій та інші радіоактивні елементи. У фосфоритах
і апатитах містяться рідкісноземельні елементи та стронцій. У руді на 1
т Р2O5 припадає до 100 кг фтору, 40 — стронцію і 25 кг рідкісноземельних
елементів.

Нині світове виробництво фосфорних добрив досягло 20 млн. т за рік (у
перерахунку на P2O5). Із ними в ґрунт вноситься 2—3 млн. т фтору. При
систематичному застосуванні підвищених доз суперфосфату, що містить
близько 1,5 % водорозчинного фтору, останній нагромаджується у великих
кількостях і забруднює не тільки ґрунт, але й рослини.

Ґрунт є важливою ланкою біосфери. Внесені добрива зазнають перетворень
самі й впливають на властивості ґрунту: змінюють його реакцію середовища
і вбирну здатність, ступінь мінералізації, життєдіяльність ґрунтової
мікрофлори тощо. Надмірне застосування будь-яких добрив порушує баланс
поживних речовин у ґрунті, що зумовлює зміни умов живлення рослин і
зниження їхньої продуктивності. Підкислення або підлуження ґрунту
добривами змінює рухливість мікроелементів. Наприклад, вапнякові добрива
переводять молібден у рухомі форми. Різке підвищення вмісту його рухомих
форм може негативно позначатися на рості рослин і завдавати шкоди
тваринам.

Рослини здатні дещо гальмувати поглинання токсичних речовин. Можна
виділити три захисних механізми (перешкоди): на межі ґрунт — корінь,
корінь — стебло й стебло — репродуктивні органи. Найбільше важких
металів нагромаджується в коренях рослин, менше — у стеблах і найменше —
в репродуктивних органах. При зростанні кількості важких металів у
ґрунті ця закономірність зберігається. Від ступеня окультурення ґрунту
залежить надходження токсичних речовин у рослини. Наприклад, на
малородючому дерново-підзолистому ґрунті врожайність зернових культур
знижується при вмісті свинцю 250 мг/кг, а на окультуреному чорноземі —
при 1000 мг/кг. Отже, при встановленні МДР треба враховувати властивості
ґрунту, насамперед ступінь його окультурення.

Наші знання про вплив забруднення на природні системи поки що недостатні
й охоплюють обмежене коло регіонів. Потрібно зазначити, що перебільшення
деякими авторами розмірів забруднення навколишнього середовища
пояснюється не досить точними даними про міграцію речовин і енергії в
біосфері, у тому числі й забруднювачів. Недооцінюється також потенціал
до самоочищення всієї біосфери та окремих її природних компонентів
(ґрунт, повітря, водойми). Усе це свідчить про те, що, прискорюючи темпи
хімізації землеробства, необхідно одночасно проводити ретельні
еколого-агрохімічні дослідження, вивчати всі статті балансу речовин у
біосфері.

Розглядаючи питання забруднення навколишнього середовища, слід
пам’ятати, що при виробництві, транспортуванні, зберіганні й
застосуванні добрив часто можливі значні їх втрати. В процесі підготовки
агроруд (фосфоритів при промиванні, розмелюванні, флотації тощо) вони
досягають 40%. Під час перевезення добрив, зберігання і внесення
втрачається 10—15 %, що пов’язано з недосконалістю техніки та
обладнання. При зберіганні незатарених добрив змінюється їхній
гранулометричний склад, внаслідок чого виникає сегрегація змішаних
туків. При внесенні не забезпечується рівномірність їх розсіювання, а це
зумовлює різні темпи росту і дозрівання сільськогосподарських культур.
Одні рослини дістають надмірне живлення, інші — недостатнє, що спричиняє
зниження врожаю і погіршення його якості. З метою зменшення забруднення
навколишнього середовища слід ретельно розраховувати дози добрив,
вибирати правильні строки і способи їх внесення. При цьому важливо
враховувати як біологічні особливості рослин, рівень запланованого
врожаю, так і ґрунтово-кліматичні умови (табл. 1.65)

1.65 Втрати поживних речовин із ґрунту, кг/га, при внесенні помірних
доз добрив

Втрати поживних речовин із ґрунту внаслідок вимивання атмосферними
опадами залежать від його гранулометричного складу. Проте при підвищених
дозах добрив через вимивання вони збільшуються. Нітратна форма азоту
переміщується вниз по профілю з кожним міліметром опадів у середньому на
0,5—1 см. На піщаних ґрунтах це відбувається в півтора рази швидше, ніж
на глинистих. Слід зазначити, що у фільтраційних водах переважає азот
ґрунту, а не добрив. Останній розподіляється так: засвоюється рослинами
40%, утримується ґрунтом до 30 і вивітрюється ( N2, N2О, NО) — до 30%.

Втрати фосфору добрив з фільтраційними водами незначні (близько 1
кг/га). Фосфати, як правило, не вимиваються за межі метрового шару
ґрунту. Втрати калію залежать від гранулометричного складу останнього,
вмісту гумусу, кількості водорозчинної форми та інших факторів і
становлять 10—20 кг/га.

З катіонів найбільше забруднює природні водойми кальцій. Його вимивання
посилюється високими дозами мінеральних добрив (особливо фізіологічно
кислих). Це також характерно і для магнію, хоча його втрати з
фільтраційними водами менші. Зазначений процес посилюється при зрошенні,
особливо у разі порушення режиму поливів.

Втрати поживних речовин різко зростають при одноразовому внесенні
високих доз азотних та інших добрив. Оскільки під їхньою дією
посилюється рухливість поживних речовин ґрунту, водночас збільшується й
вимивання (табл. 1.66). Таким чином, надмірна кількість добрив є
потенційним джерелом втрат поживних елементів і забруднення
навколишнього середовища.

1.66. Втрати поживних речовин із ґрунту, кг/га, при внесенні високих
доз добрив

Форма добрив також впливає на рухливість елементів живлення, а отже, і
на ступінь вимивання їх з орного шару. Аміачна і амонійна форми
вимиваються менше, ніж нітратна. Так, з аміачної селітри за три роки
спостережень вимивалося до 90% нітратів і лише 17% — амонійного азоту.

На динаміку міграції елементів живлення значною мірою впливає характер
землекористування. Їхні втрати, як правило, більші на ділянках, зайнятих
просапними культурами або культурами, які вирощують по чорному пару. Під
травами і культурами суцільної сівби ці показники значно нижчі.
Позитивну роль відіграють післяжнивні культури, що перешкоджають
вимиванню поживних речовин, внесених під попередник. При розробці
рекомендацій щодо застосування добрив потрібно враховувати питання
охорони навколишнього середовища. Суворе дотримання правил застосування
добрив — важлива умова запобігання його забрудненню.

Лабораторні дослідження динаміки вмісту нітратів у різних типах ґрунтів
дали змогу визначити їхню потенційну здатність до самоочищення. Можна
припустити, що основними факторами, які впливають на вміст нітратів, є
фізико-хімічні процеси в ґрунті, а також біологічна активність ґрунтової
мікрофлори (табл. 1.67). Загальною закономірністю для всіх досліджуваних
ґрунтів було зниження вмісту останніх протягом періоду інкубації. Проте
різні типи ґрунтів характеризуються неоднаковими темпами зменшення
кількості нітратів і залишком їх у кінці досліду. Для порівняння цих
показників визначали коефіцієнти самоочищення ґрунтів за формулою,
запропонованою К. Вурманом (1972):

де Зс — здатність середовища до самоочищення; Sm — показник
самоочищення; со, сk — концентрації забруднювача відповідно на початку і
в кінці процесу очищення; t — тривалість процесу самоочищення; g —
загальна маса середовища; Q — прибуток забруднювача.

Коефіцієнти самоочищення ґрунтів від нітратів наведено у таблиці 1.49. У
дерново-підзолистому ґрунті максимальна швидкість самоочищення у перші
п’ять діб після внесення нітратів. При підвищенні дози забруднення цей
показник зростав (196 мг NO3 за добу) і найвищим був при дозі добрив
N900.

1.67. Здатність ґрунтів до самоочищення від нітратів

Завдяки високій швидкості очищення вже на 10-ту добу вміст нітратів у
ґрунті знижувався на 97—99 % від внесеної кількості, а на 20-ту —
дорівнював початковому рівню. Слід зазначити, що в перші п’ять діб при
підвищенні дози цей показник знижувався, а при дозі азоту N900
спостерігалося майже повне пригнічення цього процесу. Після 10-ти
добовій інкубації відмічалась адаптація мікрофлори, активність
самоочищення ґрунту посилювалась відповідно до зростання доз нітратного
навантаження. Найвищою вона була при дозі N900 і становила 270 мг NО3-
за добу. Проте навіть після 60 діб інкубації ґрунт не набував
початкового стану, а кількість нітратів у кінці досліду перевищувала
вихідний рівень у 2,4—2,7 раза.

Для забезпечення планового врожаю цукрових буряків дозу азоту Nд
визначають за формулою Зубенка, Борисюка та Шияна:

де Nросл — винос азоту запланованим урожаєм коренеплодів і відповідної
кількості гички; Nзасв — запаси обмінного амонійного та нітратного азоту
в кореневому шарі ґрунту 0—150 см; Nмін — кількість азоту, що
мінералізується протягом вегетації; К1, К2, К3— відповідно коефіцієнти
використання цукровими буряками азоту з добрив, запаси доступного азоту
в ґрунті і потенціал мінералізації органічних азотовмісних сполук
ґрунту.

Винос азоту запланованим урожаєм встановлюють за нормативною біологічною
потребою цукрових буряків в азоті для формування 1 т урожаю коренеплодів
і відповідної кількості гички. Вона становить 5—6 кг/т (вищий показник
для умов достатнього зволоження). Запаси доступного азоту визначають за
результатами хімічного аналізу шарів ґрунту 0—30, 30—60, 60—90, 90—120 і
120—150 см. Потенціал мінералізації органічного азоту розраховують за
нагромадження м мінерального азоту в ґрунті при тривалому його
компостуванні або з урахуванням того, що за період вегетації цукрових
буряків мінералізація ґрунтового азоту досягає близько 30 кг/га на
кожний відсоток гумусу в ґрунті.

У природі розрізняють два типи кругообігу речовин: великий, або
геологічний, і малий, або біологічний. Із геологічним кругообігом
пов’язані розчинення і винос елементів живлення з ґрунту в ріки, моря та
океани, де вони відкладаються у вигляді осадових порід. Потім внаслідок
різних геологічних процесів елементи живлення можуть виходити на земну
поверхню, піддаватися повторному вивітрюванню, фізико-хімічним
перетворенням і використанню рослинами. Це відбувається протягом
тривалого геологічного періоду.

Під біологічним кругообігом речовин розуміють біологічний синтез і
повернення елементів живлення із живого організму в навколишнє
середовище, тобто переміщення хімічних елементів у системі
ґрунт—рослина. Бувають його річні, сезонні, багаторічні й вікові цикли.
Від мети вивчення виділяють молекулярний елементарний і глобальний
біологічний кругообіги речовин. Якщо вивчають перетворюючий вплив живих
організмів на навколишнє середовище, розрізняють прогресивний тип — при
поліпшенні біотою навколишнього середовища і консервативний — коли воно
відсутнє.

Біологічний кругообіг речовин відбувається в біологічних системах:
замкнених, відносно замкнених і незамкнених. Прикладами можуть бути
рослинні формації сухого клімату, помірно зволожених ґрунтів та рослинні
угруповання біля водойм. У взаємодії між ґрунтом і рослинами існують дві
гілки біологічного кругообігу: низхідна — пересування поживних речовин
від першого до другого об’єкта і висхідна — при зворотному напрямі. До
низхідної належать розкладання органічних речовин, проміжні перетворення
і синтез нових органічних речовин, їх гуміфікація, необмінне й обмінне
вбирання речовин ґрунтом, ризосферні перетворення, ланка споживання.
Проте потреби землероба в основному зводяться до контролю різними
методами процесів висхідної гілки і поповнення запасу поживних речовин
ґрунту, винесених урожаєм сільськогосподарських культур.

Біологічний кругообіг речовин лежить в основі сільськогосподарського
виробництва. При цьому із зростанням культури землеробства та
раціональним використанням ґрунтів зменшуються втрати елементів живлення
з біологічного кругообігу й підвищується продуктивність ґрунтів.

У біологічний кругообіг можна залучати додаткові кількості поживних
речовин. Ефективним засобом при цьому є використання органічних і
мінеральних добрив. За їх допомогою розв’язується проблема не лише
залучення елементів живлення, але й поліпшення фізико-хімічних і
біологічних властивостей ґрунтів, а також створюються реальні можливості
для зростання врожаю. Це підтверджується численними дослідженнями із
систематичного застосування добрив, які проводилися Ротамстедською
дослідною станцією в Англії, науковими закладами у Німеччині і в нашій
країні протягом більше 100 років. Проте при неправильному використанні
азотних добрив (без урахування фізико-хімічних властивостей ґрунту й
біологічних особливостей культур) може підвищуватися вміст нітратів і
сульфатів кальцію у ґрунтових водах, джерелах і ріках, що негативно
впливає на організм людини й тварини. На ґрунтах середнього і важкого
гранулометричного складу забруднення нітратами спостерігається рідше,
ніж на легких. Найбільша кількість їх вимивається навесні, особливо в
холодну й дощову погоду.

З підвищенням дози азоту від 60 до 180 кг/га кількість вимитого азоту
зростає від 5 до 15 кг/га, а при неправильному застосуванні добрив вона
збільшується до 30—45 %. Для зменшення його вимивання використовують
інгібітори нітрифікації, повільно діючі азотні добрива і засоби для
поліпшення ґрунтів, що містять вуглець. Цим стимулюється іммобілізація
нітратів ґрунтовими мікроорганізмами. Добрива слід вносити відповідно до
системи удобрення культур, враховуючи терміни, способи й дози. Аміак,
фосфор і калій у зв’язку із закріпленням їх ґрунтом вимиваються значно
менше.

Якщо калійні добрива застосовувати кілька років підряд без урахування
співвідношення з іншими елементами, то після досягнення оптимального
врожаю подальше їх використання негативно впливає на величину і якість
урожаю. Підвищення дози калію знижує вміст натрію, кальцію та магнію у
рослинах.

Користь вапнування добре відома, але від внесення високих доз
порушується рівновага між багатьма мінеральними речовинами в ґрунті.
Наприклад, легкозасвоюваний марганець може переходити у недоступні для
рослин сполуки. Тому треба вносити марганцеві солі або кислі добрива,
які нормалізують кислотність ґрунту, що сприяє кращому засвоєнню його
рослинами.

Оптимальна врожайність не завжди збігається з максимальною біологічною
цінністю продукції. Так, надлишок азотних добрив блокує надходження
доступної міді, а це призводить до вилягання зернових, особливо за
дощових умов, а надлишок цинку погіршує розвиток кукурудзи. Тому під
зернові потрібно одночасно вносити азотні й мідні добрива. Слід також
пам’ятати, що при нестачі міді знижується поживна цінність протеїну в
кормах. Вона негативно впливає і на лежкість овочів та їхню якість для
консервування. Надлишок фосфору в ґрунті спричиняє зменшення кількості
цинку в рослинах.

Мінеральне живлення рослин також впливає на синтез вітамінів. Як
нестача, так і надлишок елементів живлення знижують вміст у рослині
каротину, аскорбінової кислоти та інших вітамінів. Зелена маса, бідна на
каротин, зумовлює нестачу ретинолу (вітаміну А). Отже, незбалансоване
застосування основного добрива призводить до порушення рівноваги,
нестачі інших елементів у ґрунті й рослинах.

Створення нових видів і форм добрив та селекція рослин (в тому числі
трансгенних, яких, наприклад, у США налічується понад 2000 видів, а в
Південній Кореї більше 1000) забезпечують єдиний блок заходів у
сільському господарстві. Проте ми не можемо стверджувати, що ці два
напрями знаходяться нині в тісному взаємозв’язку. Селекціонер, генетик
свідомо вважають, що створений ним сорт повинен реагувати на добрива
підвищенням урожаю або бути стійким проти пестицидів. При цьому не
оцінюються дози добрив чи препаратів і ряд ефектів їхньої післядії на
ґрунт, мікрофлору та майбутні культури.

Сучасний науковий підхід до вивчення біосфери повинен мати комплексний
характер і будуватися за такими принципами, як:

вивчення ролі та функції ґрунтового покриву в біосфері (ґрунт як
основний компонент біосфери й об’єкт господарської діяльності людини,
проблеми охорони і підвищення його родючості);

пошук принципово нових підходів до захисту ґрунтової родючості, а також
запобігання руйнуванню в результаті різних агробіологічних заходів;

розробка теоретичних основ фотосинтезу, ґрунтознавства, агрохімії,
метаболічних потоків, які їх пов’язують;

створення модельних біотехнологічних систем
рослинно-агрохімічно-ґрунтового асоціата;

вивчення ґрунтово-екологічних і фізіолого-агрохімічних основ управління
біопродуктивністю агроценозів;

агрохімічне дослідження іонних потоків та циклів у агроценозі.

Зазначені проблеми можна розв’язувати тільки за допомогою співпраці
різних фахівців-біофізиків, біохіміків, агрохіміків, хіміків,
ґрунтознавців, геологів, математиків, кібернетиків, спеціалістів із
системного аналізу. Такі підходи дозволять оптимізувати процес
автотрофії, перетворення CO2 на світлі (фотосинтез). На основі досягнень
у вивченні фотосинтезу розвиваються наукові концепції фотобіотехнології
та інженерного фотосинтезу.

Нині розроблені й виготовлені автоматизовані комплекси для програмного
управління безперервним культивуванням фототрофних мікроорганізмів, які
дають можливість одержувати біомасу клітин із заданими параметрами та
оптимізувати синтез практично важливих сполук. Виявлені активні
фототрофні фіксатори CO2 і N2, а також продуценти Н2, вивчені
властивості ферментів та переносників електронів, які беруть участь в
азотфіксації й метаболізмі водню. Розроблені наукові основи
біотехнологічних систем біоконверсії сонячної енергії на основі
використання фототрофів із метою одержання H2, NН4+, ферментів і
фізіологічно активних сполук (убіхінони, регулятори росту) та ін.

Не менш актуальною є оптимізація продуктивності сільськогосподарських
культур у польових умовах. Відкрито і досліджено явище інтенсивної
фіксації вуглекислоти листками рослин, які ростуть на солонцях, за
рахунок функціонування тканин, що фіксують CO2 за С4-типом у день і за
САМ (КАМ)-типами вночі. Такий принцип цілодобової фіксації CO2
ґрунтується на кооперації фотоавтотрофних тканин. Це явище інтенсивно
розвивається у період найбільшого додаткового перепаду температур на
солонцевих ґрунтах. Значну увагу приділяють конструюванню
фотопенетратного ценозу, що складається з рослин, усі яруси листків яких
освітлюються сонцем.

Отже, цикли вуглецю при фотосинтезі так, як і цикли азоту, є основою
продукційного процесу. Завдяки використанню в дослідженнях методів
ізотопної індикації та газової хроматографії розширені й поглиблені
знання про основні процеси кругообігу азоту.

Сучасне рослинництво може нині розвиватися лише на основі нових
досягнень біотехнології — науки про використання біологічних процесів в
індустріальному виробництві господарсько корисних продуктів. На основі
загальної біотехнології формується основний аспект цієї науки, своєрідна
ґрунтова біотехнологія. Це актуально для більшої частини
сільськогосподарських угідь, де відбувається інтенсивна деградація
ґрунтів. Вона проявляється через ерозію, вторинне засолення у
зрошуваному землеробстві, зростання кислотності, втрати гумусу та
агрономічно цінної структури, переущільнення ґрунтів важкими
сільськогосподарськими машинами і транспортом, техногенне забруднення
важкими металами, вуглеводнями та пестицидами. Вищенаведене викликає
негативні зміни біосферних екологічних функцій ґрунтового покриву, що
може мати глобальні наслідки. У зв’язку з цим надзвичайно важливо
вивчити роль мікроорганізмів, насамперед ґрунтових бактерій, у регуляції
кругообігу азоту. Відомі основні властивості бактерій як
біотехнологічних об’єктів. Як азотфіксатори вони беруть участь в
утворенні біогазу і фтороводню.

Мікроорганізми — не єдиний фактор ґрунтової родючості. Нині неможливо
визначити, який із компонентів ґрунту найбільше пов’язаний із діяльністю
біоти. На перший погляд, це, безперечно, гумус як комплекс органічних
полімерів ґрунту. Однак відомо, що рослина, яка розвивається на
ґрунтовому субстраті, використовує ряд компонентів його мінерального
інгредієнта. Глинисті та суглинисті ґрунти містять багато мінералів —
польовий шпат, слюда, кварц, каолін, монтморилоніт, різні калієвмісні
мінерали, вапно, фосфорит, водні оксиди, сполуки заліза, алюмінію,
марганцю та ін. В них є також речовини, необхідні для рослини — кальцій,
калій, фосфор, залізо тощо. Найцінніщі колоїдні частки, оскільки поживні
речовини, які у них містяться, легше розчиняються у воді. В піщаних і
супіщаних ґрунтах, навпаки, велика кількість кварцу, що не може
забезпечити живлення рослин. Останніми роками набула значного поширення
концепція використання ґрунтових мінералів і глинистих часток як матриць
для синтезу органічної речовини.

Постійний контроль за станом ґрунту та рослин, біосинтетичними і
деструкційними процесами, які в них відбуваються, є основою біологічного
моніторингу — теоретичної та практичної основи контролю за станом
біологічного компонента навколишнього середовища. Він складається з
таких підпрограм: генетичної, клітинної, фізіологічної, популяційної й
біоценологічної (екологічний моніторинг). Біомоніторинг має два напрями:
діагностичний і прогнозувальний. Останній передбачає біотестування та
екотоксикологію. Біологічний моніторинг — це спостереження, оцінка і
прогноз стану біотичної складової біосфери.

Усім відома ідея Д.М. Прянишникова про те, що аміак — це альфа й омега в
обміні азотистих речовин у рослині. З нього починається синтез і
закінчується розпад. Світло для синтезу аспарагіну не потрібне, але
синтез білків без нього не відбувається. Отже, азот і вуглець ґрунту є в
біосфері тими біофільними елементами, без яких не може розвиватися все
живе. У біосфері існує маловивчена система взаємодії циклів. Поєднання
циклів кисню, вуглецю, сірки та азоту — це та кооперативна основа, що
підтримує стабільність біосфери. Людина створює агроценози, що
формуються в результаті сільськогосподарської діяльності. На відміну від
природи, яка намагається збільшити в біогеоценозах валову продукцію
(врожай біологічний, загальна маса органічної речовини), стратегія
людини спрямована на зростання чистої продукції — кількості насіння,
плодів, бульб та ін. Для кожної культури визначають господарський
коефіцієнт:

Кгосп. = Угосп./Убіол. ,

де Угосп. — урожай господарський; Убіол. — урожай біологічний.

Уже з часів Лібіха, Тьеєра та Гельрігеля застосування добрив
поєднувалося з рядом агротехнічних прийомів і концепцією плодозміни
(сівозміни). Починаючи із 30—40-х років ХХ ст. цей захід поєднувався з
внесенням пестицидів. Паралельно формувалась концепція застосування
синтетичних інгібіторів і стимуляторів: у 30-ті роки — стимулятори,
50-ті — дефоліанти та десиканти, 60-ті — ретарданти, в 70-ті —
етилен-продуценти. Деякі дослідники вважають, що, коли при хімізації
сільського господарства були допущені помилки, слід від неї відмовитися.
Це суперечить здоровому глузду. Не підлягає сумніву, що людина як
розумна істота повинна вести екологічно вивірений спосіб життя,
досліджувати потенціал біосфери, її приховані ресурси, оптимізувати
відомі фізіолого-біохімічні процеси рецепції, трансформації та
акумуляції сонячної енергії.

В.А. Ковда і Я.А. Пачепський підкреслюють, що ґрунти і рослини
виробляють дуже цінну і необхідну для людини біологічну продукцію
(продовольство, сировину), акумулюють і розподіляють сонячну енергію,
яка пройшла через фотосинтез, забезпечують оптимальний баланс кисню,
вуглецю й азоту в атмосфері і є екраном, що утримує у біосфері
найважливіші біофільні хімічні елементи від їх втрат у Світовий океан.
Ґрунт разом із його мікросвітом відіграє роль універсального
біологічного поглинача й нейтралізатора різних забруднень. Усе це
підкреслює необхідність постійного піклування про максимальне збереження
і поліпшення ґрунтового покриву, який є компонентом природи, що легко
руйнується.

Н.Ф. Глазовський вважає, що провідна роль людини у формуванні концепції
природокористування для найекономнішого використання природних і
суспільних ресурсів, часу та простору біосфери може проявитись лише
через ставлення до ґрунту. Реконструкцію зовнішнього середовища і
відновлення ґрунтової родючості з цього погляду можна розглядати як
систему біотехнологічних прийомів

Слід вдосконалювати агрохімічні дослідження: створювати нові форми
добрив пролонгованої дії з синхронним ефектом; розробляти прийоми їх
внесення з урахуванням біогеохімічних циклів N, С, S2О3; підвищувати в
формуванні врожаю частку біологічного азоту, розробляти концепцію
ґрунтової біотехнології.

Не менш важливим і актуальним завданням є створення малотоксичних
регуляторів росту, що мають властивість евакуації метаболітів із листя в
господарськокорисні органи (евакуатори), вибірково пригнічувати ріст
бур’янів (нове покоління гербіцидів), імітуючи ефект алелопатогенів.
Необхідний також пошук генетичних альтернатив агрохімічним прийомам.
Безперечно, шкала “хімізація—генетика” рухома, і з досягненнями
останньої вона рухатиметься у бік обмеження засобів хімізації та
оптимізації селекційно-генетичних розробок. Чи означає це, що агрохімія
в майбутньому звільнить місце таким новим наукам, як біотехнологія,
генна інженерія, молекулярна генетика. Цього не станеться, якщо вона
спрямує свої зусилля на мінімізацію забруднення навколишнього
середовища, тісніше пов’яже свої дослідження з біогеохімією, селекцією,
оптимізацією таких процесів, як перенесення азоту з атмосфери у ґрунт,
якістю сільськогосподарської продукції, створенням добрив нового
покоління та ін.

Оскільки сучасна біосфера й екологічне середовище на планеті
підтримуються процесами, що відбуваються в геодермі (у зоні
загальноземного ґрунтоутворення), роль агрохімії, безперечно, спрямована
на розвиток ґрунтотворних процесів за рахунок діяльності рослин і
мікроорганізмів. Історичний огляд свідчить, що перші ґрунти з’явилися
300—400 млн. років тому. Коли сушу заповнила лісова і трав’яниста
рослинність й Земля набула киснево-азотної атмосфери, почалося їх
формування. Життя рослин і ґрунтів невід’ємне, а агрохімія — це та
ланка, яка повинна оптимізувати як продукційний, так і ґрунтотворний
процеси.

Екологічне виробництво — дещо обернене екологізації, що трактується як
пристосування виробничої сфери до певних екологічних вимог. Під ним
розуміють передчасне, раніше сплановане і науково обґрунтоване
перетворення природних комплексів. Воно передбачає створення нової
техніки, добрив та екологічних технологій. Крім того, поряд з
інтенсивним технічним освоєнням природи не виключені можливості
втручання суспільства в нові простори у Світовому океані, літосфері та
космосі. Через це у загальному плані наводять основні напрями
оптимізації механічного освоєння природи — гармонізацію технічних
агросистем з біосферою, створення екологічного виробництва й освоєння
нових просторів та умов у межах і за межами Землі.

Засновником вчення про біосферу був В.І. Вернадський. Він довів, що
життя на Землі розвивалось як взаємозв’язана сукупність організмів, які
забезпечувала безперервний потік елементів у біогенному обміні речовин.
Взаємозв’язок між ними виявляється у біогенній міграції атомів за
рахунок енергії сонячного випромінювання. Біосфера — це специфічно
організована цілісність усього живого та мінеральних елементів.

Популяції всіх видів, що займають певний простір, становлять біоценоз,
який при взаємодії з середовищем існування утворює екосистему, або
біогеоценоз. У сільському господарстві формуються агроекосистеми трьох
рівнів організації: перший — поле, зайняте культурою; другий — територія
сівозміни з набором культур; третій — сільськогосподарський ландшафт
—природно-економічний район з вираженою спеціалізацією.

Агроекосистема в рослинництві існує протягом року — від появи сходів до
збирання врожаю. Основна мета управління нею — одержання максимальної
кількості продукції. Вплив хімізації на продуктивність агроекосистеми
обмежений природними умовами. Межа позитивного ефекту використання
добрив — це повне забезпечення сільськогосподарських культур елементами
живлення з максимальним коефіцієнтом їх використання.

Як зазначає Фокін А.Д., зв’язок між різними структурними одиницями
біосфери, біогеоценозів і ґрунтом здійснюється через біогеохімічні
кругообіги.

Біохімічний кругообіг може бути таким:

хімічні форми елементів у ґрунті;

надходження доступних форм елементів у рослину;

біологічна міграція, тобто перерозподіл елементів між надземними
органами та кореневою системою;

повернення елементів у ґрунт в трансформованій формі;

утилізація і трансформація рослинних решток ґрунтовою біотою у поєднанні
з абіогенними процесами трансформації та міграції речовин до початкового
стану.

Знання біохімічного кругообігу органічної речовини і хімічних елементів
дає змогу регулювати поживний, водний, повітряний режими ґрунту,
розробляти та ефективно використовувати різні прийоми, які захищають
природні об’єкти від забруднення токсичними речовинами. Зміна кругообігу
речовин залежить від багатьох причин. Так, речовини можуть вимиватися
водою з верхніх шарів ґрунту в глибинні або підґрунтові води, у вигляді
газів надходити в атмосферу, а також втрачатися внаслідок водної та
вітрової ерозій.

Зміст агроекології в інтенсивному землеробстві полягає у взаємодії
системи ґрунт — рослина — засоби хімізації — вода — тварина — людина. На
основі зональних систем землеробства В.Д. Панніков та В.Г. Мінєєв
сформулювали основні умови та екологічні принципи підвищення
ефективності засобів хімізації й охорони навколишнього середовища:

проведення комплексу заходів, які забезпечують зберігання та розширене
відтворення родючості ґрунту;

утримання й підвищення вмісту гумусу як основного регулятора родючості
ґрунту, захист ґрунтів від ерозії;

оптимізація структури посівних площ;

управління родючістю та ліквідація втрат хімічних засобів і добрив,
використання їх на основі досягнень науки;

освоєння інтегрованих систем захисту рослин;

вирощування інтенсивних сортів культур;

поліпшення якості сільськогосподарських культур;

облік погодних умов для забезпечення високої ефективності засобів
хімізаії;

охорона навколишнього середовища від можливого негативного впливу
засобів хімізації та інших антропогенних факторів;

довгостроковий прогноз змін вмісту й дії токсикантів у ґрунті та
екосистемах.

Життя на планеті може продовжуватися тільки завдяки розумній творчій
діяльності людини. Фахівець відповідає перед суспільством за свою
ділянку роботи. Він повинен приймати рішення з організації планування
робіт, розробляти і впроваджувати технологічні процеси. Кілька років
тому це вважалося достатнім. Нині становище суттєво змінилося. До його
завдань входить також і охорона природи.

Похожие записи