Каковы последствия массового применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений

Обновлено: 07.07.2024

Современное садоводство и огородничество сложно представить без удобрений, ведь при длительной эксплуатации плодородность почвы снижается, участок перестает давать урожай. Однако, чтобы не навредить растениям и не отравить землю, важно знать, чем избыток минеральных удобрений в почве опасен для посадок. Что может случиться при избыточном применении азотных, фосфорных удобрений, как злоупотребление минеральными комплексами влияет на растения и грунт.

Последствия передозировки удобрений

Минеральные удобрения выпускаются в виде водорастворимых солей, они обеспечивают посадки необходимым азотом, фосфором, кальцием, магнием и другими элементами.

Важно: использовать подкормки необходимо в соответствии с рекомендациями производителя, не допуская превышения концентрации, учитывая интервалы внесения и погодные условия.

В основе усвоения растениями удобрений лежит процесс солевого баланса. Если сок растения содержит больше солей, чем почва, влага и минеральный комплекс поглощаются системой растения, при одинаковом соотношении поглощение прекращается. В случае, когда солей в почве больше, чем в тканях саженца, росток начинает отдавать влагу почве, вянет и погибает.

Передозировка минеральных солей в почве ведет к изменению процесса вегетации (смещение сроков цветения, избыток зеленой массы), это чревато снижением урожайности, измельчанием плодов, накоплением в них нитратов. Значительное превышение доз вызывает угнетение развития растения и его гибель. Количество вносимых минеральных концентратов зависит от состояния почвы, рельефа участка (удобрения могут накапливаться в низинах), количества внесенной органики.

Как определить проблему

Если грунт на участке перенасыщается удобрениями, это отражается на состоянии растений и визуально заметно внимательному дачнику. Признаки передозировки различаются в зависимости от вида элемента, рассмотрим, что бывает при избытке:

Азота. Растение обладает мощным мясистым стеблем, темной листвой насыщенного оттенка. Оно позже зацветает, все силы тратит на наращивание зелени, плоды остаются мелкими, позже созревают. Посадки хуже противостоят грибковой инфекции и нашествиям насекомых-вредителей.
Магния. Листья становятся темнее, скручиваются, ботва томатов плохо развивается, кончики листвы вытягиваются и отмирают.
Фосфора. Характерным признаком является появление на листьях некротической пятнистости, ускоряется старение листьев, они желтеют и опадают. Посадки сильнее страдают при недостатке полива.
Калия. Листва высветляется, замедляется рост, междоузлия удлиняются. Возникает некроз тканей растения, оно желтеет и сбрасывает листву.
Кальция. На листве появляются пузырьки, заполненные жидкостью, усиливается развитие побегов, которые быстро засыхают.

Важно понять, что проблема – не в недостатке минералов, а именно в избытке. Многие дачники, видя угнетенное состояние посадок, устраивают внеочередную подкормку грядок, ухудшая ситуацию.

Что делать при неправильном внесении удобрений?

Чтобы избавиться от избытка минеральных удобрений в грунте на участке, следует обильно полить грядки. Вода смоет излишки солей, освободив от них верхний слой грунта. Они переместятся в глубокие слои земли, не будут влиять на развитие растений. Если саженцы на гидропонике, необходимо промыть питательный слой. Для комнатных растений обязательна промывка или замена грунта.

Чтобы не ошибиться с дозировкой, нужно следовать инструкции производителя, записывать даты внесения удобрений, количество, разновидность минерального комплекса. Необходимо периодически проверять кислотность грунта.

Сочетание минеральных и органических удобрений на участке позволяет улучшить состояние грунта, вырастить отличный урожай, который будет полезным и вкусным. Главное – не переусердствовать с количеством и концентрацией подкормок.

Окончил Херсонский экономико-правовой институт. С 2008 года занимается выращиванием ягод и саженцев малины, клубники и ежевики. Сейчас владелец небольшого питомника "Заречье Плант".

Поиски максимальной продуктивности сельскохозяйственных земель во многих развитых странах уже привели к пересыщению почв химическими удобрениями, что угрожает не только здоровью человека, но подвергает опасности и стабильность агроэкосистем.

Лесоводы в достаточной мере владеют экологическими приемами сохранения и повышения плодородия лесных почв — это смена пород, оптимизация структуры породного состава и густота насаждений, использование порубочных остатков, люпинизация, использование торфяных запасов. Применение же химических удобрений на лесных площадях, где это необходимо, целесообразно ограничить территориями лесных питомников и плантаций.

Среди видов загрязняющих веществ особое место занимают пестициды. Их вносят в естественную среду для уничтожения вредных, с точки зрения человека, насекомых, грибной инфекции, грызунов, а также сорной травянистой и древесной растительности. Необычайный успех пестицидов объясняется большой эффективностью их воздействия и резким снижением затрат ручного труда и технических средств в сельском и лесном хозяйствах. Современные пестициды являются органическими синтезированными веществами, которые делят в зависимости от назначения на следующие категории: инсектициды (предназначены для уничтожения вредных насекомых); фунгициды (служат для борьбы с фитопатогенными грибами); гербициды (позволяют уничтожать сорную травянистую растительность); арборициды (служат для уничтожения нежелательной древесно-кустарниковой растительности); родентициды (употребляют против грызунов и др.).

Инсектициды по происхождению разделяют на три основные группы: минеральные вещества, инсектициды растительного происхождения и синтезированные вещества, которые в настоящее время употребляются чаще других. Современные синтезированные инсектициды делятся на 5 основных групп: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы, пиретроиды и гормоноподобные инсектициды.

Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических или гетероциклических жидких углеводородов (например, терпенов). Органофосфаты — это сложные эфиры различных спиртов ортофосфорной кислоты или одной из ее производных — тиофосфорной. Карбаматные инсектициды — это, как правило, сложные эфиры N-метилкарбаминовой кислоты. Пиретроидные соединения представляют собой искусственно полученные аналоги широко известного природного инсектицида пиретрина, содержащегося в далматской ромашке. Действующим веществом димилина является дифтор-бензурон-1-(4-хлорфенил)-3 (2,6-дифторбензол) мочевина.

Все они в достаточной степени токсичны и способны вызывать быстрое отравление насекомых, поскольку совершенно свободно проходят через их кутикулярный покров, а также воздействуют через пищевой тракт при попадании туда с пищей; хорошо испаряющиеся инсектициды поражают насекомых через дыхательные пути. Ряд инсектицидов (системные), проникая в соки растений через листья и корневые системы, могут делать эти соки токсичными для колющих насекомых — клопов, тлей, щитовок, клещей. В настоящее время большое внимание исследователей и практиков защиты растений в СССР и за рубежом привлекают инсектициды на основе синтетических пиретроидных соединений и препараты гормоноподобного действия, из которых наиболее изучен димилин. Эти препараты отличаются от других исключительно высокой инсектицидностью, эффективны в малых дозах; по мнению испытателей, они мало токсичны для млекопитающих, экологически толерантны (устойчивы) и считаются наиболее совершенными и перспективными из современных химических средств борьбы с насекомыми. Специфика действия гормоноподобных соединений заключается в способности блокировать метаморфоз насекомого. К этой группе инсектицидов — ингибиторов синтеза хитина у насекомых принадлежит препарат димилин. Своеобразное действие димилина позволяет применять его против многих насекомых, резистентных к фосфорорганическим, карбаматным и хлорорганическим инсектицидам. В СССР димилин испытывался в основном из расчета 10—25 г/га действующего вещества для защиты сосновых и дубовых насаждений от группы наиболее обычных для этих пород филлофагов. Смертность при авиационном применении препарата составила 90—100 %. Отмечено также, что применение небольших доз димилина (2,5—5 г/га д. в.) в качестве добавки к бактериальным препаратам повышает эффективность последних, особенно в борьбе с устойчивыми популяциями вредных насекомых, что очень важно для защиты лесов, в которых запрещено использование химических средств при обычных нормах расхода.

Фунгициды применяются против инфекционного полегания хвойных, снежного и обыкновенного шютте сосны, шютте лиственницы, корневой губки сосны, мучнистой росы дуба, ржавчины сосны, лиственницы, пихты, тополя, осины, березы, ивы и др., парши тополя и осины, некрозно-раковых болезней лиственных и хвойных пород, сосудистого микоза, соснового вертуна, цитоспороза тополя и осины, язвенного рака ивы и др.

Самые старые из известных фунгицидов (соли меди, сера и ряд минеральных соединений серы) в настоящее время хотя и не потеряли своего значения, но уже в значительной мере замещаются органическими соединениями.

Гербициды объединяют большую группу химических веществ, применяемых для уничтожения нежелательной (сорной) растительности. Гербициды, уничтожающие древесную растительность, относятся к арборицидам. Известно свыше 1000 соединений с гербицидными свойствами, однако на практике их используется около 250, Различают гербициды сплошного действия и избирательного (селективные); деление это условно, так как результат воздействия зависит от концентрации, норм расхода и условий применения. Контактные гербициды, попадая на растения, вызывают местное отравление тканей, а системные, передвигаясь по сосудам растений, вызывают общее отравление.

Стремясь предупредить нежелательную смену пород и таким образом повысить производительность древостоев, в последние десятилетия в некоторых районах нашей страны начали использовать арборициды с целью изменить состав молодняков в пользу хвойных пород. Дефицит рабочей силы провоцирует лесоводов на применение арборицидов. Обработка насаждений арборицидами проводится обычно с помощью авиации и, как правило, на значительных площадях. Химический уход за составом в лиственно-хвойных молодняках, с лесоводственной точки зрения, создает специфические условия среды, характеризующиеся усилением солнечной радиации, увеличением амплитуды суточных колебаний температуры приземного слоя воздуха и влажности, обогащением почв гумусом и доступными формами NPK, изменением живого напочвенного покрова в пользу светолюбивых видов, а в сырых условиях обитания в пользу политрихума и сфагнума. На достаточно богатых почвах изменение всей совокупности условий среды в молодняках после интенсивного химического ухода крайне неблагоприятно для последующего семенного возобновления хвойных и лиственных пород.

Применение химических и биологических средств защиты растений от вредителей и болезней в лесах СССР строго лимитируется. Госкомлесом СССР периодически публикуются списки разрешенных для применения в лесном хозяйстве препаратов. Они служат официальным документом, устанавливающим на определенный срок основные регламенты использования пестицидов для защиты растений от вредителей и болезней. Последний список со сроком действия с 1986 по 1990 г. содержит 105 наименований, среди них инсектицидов — 49, фунгицидов — 20, протравителей (по существу также фунгицидов) — 13, биопрепаратов — 18, антибиотиков для предпосевной обработки семян и полегания сеянцев — 3, феромонов для надзора и борьбы с короедом типографом — 2. Кроме того, в период действия основного списка ежегодно будет устанавливаться дополнительный перечень средств защиты растений, а также вноситься необходимые изменения в регламент применения рекомендованных препаратов.

Списки утверждаются Госкомлесом СССР после согласования их с заместителем Главного государственного санитарного врача СССР, Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями и болезнями растений и сорняками, Главным управлением по охране и воспроизводству рыбных запасов и регулированию рыболовства Минрыбхоза СССР, Главным управлением ветеринарии Госагропрома СССР, Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии. Чем вызвана такая строгость, выразившаяся в подключении большого количества ответственных государственных инстанций? Дело в том, что пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Его действие никогда не бывает однозначным, что вытекает из совокупности следующих свойств пестицидов.

1. В большинстве случаев пестициды имеют широкий спектр токсического воздействия как на виды растений, так и на виды животных. Таким образом, названия инсектициды, фунгициды, гербициды и др. порой вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном воздействии этих веществ.

2. Пестициды очень токсичны для теплокровных и пойкилотермных позвоночных.

3. Пестициды воздействуют на все живые организмы.

4. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их употребляют только тогда, когда численность вредителя достигает большого значения, т. е. их применение зависит от плотности.

6. Обрабатываемые пестицидами площади в современном мире весьма значительны, что заставляет предполагать негативные последствия их применения (угроза здоровью людей и стабильности экосистем планеты).

7. Многие пестициды могут сохраняться в почве месяцами и в течение многих лет. Их стабильность чревата различными последствиями, которые еще больше усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения. Пестициды распространяются далеко за пределы обрабатываемых площадей. Даже при использовании наименее летучих компонентов более 50 % активных веществ в момент воздействия переходит в атмосферу.

Согласно систематике, различают две категории форм воздействия пестицидов.

Первая категория — демоэкологическая, она выражается совокупностью воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фйтосанитарному веществу. В этой категории различают ряд эффектов. Первый эффект, когда последствия применения пестицида сказываются незамедлительно. Пестицид является экологическим фактором, независимым от плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное (пищевой объект хищника) не достигает критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация. И наконец, третий демоэкологический эффект характеризуется не столь явной, но не менее вредной формой влияния пестицидов на биологические виды, которая выражается в уменьшении их биотического потенциала, т. е. в снижении плодовитости или полном бесплодии.

Вторая категория объединяет более сложные формы воздействия пестицидов, получившие название биоценотических. Примером могут служить случаи, когда нечувствительные или малочувствительные к воздействию данного пестицида виды могут значительно снизить свою плотность вследствие уничтожения растений или животных, которые служат им пищей и добычей. Другие последствия биоценотического воздействия пестицидов выражаются в том, что увеличивается численность популяций, плотность которых до обработки была относительно небольшой вследствие гибели конкурирующих видов или подавления хищников и паразитов.

Последствия загрязнения пестицидами, особенно биоценотические, изучены еще недостаточно. Сведения, которыми располагает каждое лесное предприятие, основываясь на собственном опыте, ограничиваются чаще всего видами, против и в защиту которых проводились обработки, т. е. определяется только целенаправленный положительный или отрицательный эффект, который, по существу, не дает полного представления о негативных последствиях применения пестицидов. А они огромны! Применение пестицидов на больших площадях всякий раз вызывает ощутимые потрясения структуры лесной экосистемы вплоть до нарушений биологического равновесия. И как это непарадоксально, нередко оно проявляется в увеличении численности той популяции, против которой проводили борьбу.

Обработка инсектицидами может стимулировать размножение других видов с аналогичной специализацией, в том числе и тех, которые не считались прежде массовыми видами, но теперь заняли освободившиеся экологические ниши. Примером могут служить пяденицы-шелкопряды, вспышки массового размножения которых имели место в 60—70-х гг. в ряде районов, где ежегодно проводились авиахимобработки против обычных массовых видов.

Инсектициды убивают не только насекомых-филлофагов или кровососущих, но и в такой же степени, если не в большей, насекомых опылителей и энтомофагов, без которых не может нормально существовать растительность, в том числе и та, ради которой применялись обработки. Так как обрабатываются, строго говоря, не вредители, а экосистемы, то смертность вредителя нередко уравновешивается смертностью полезных видов. Изучение влияния хлорорганических и фосфорорганических соединений на энтомофауну дубрав показало, что оба соединения вызывают гибель сотен видов насекомых. Фосфорорганические соединения, которые чаще других применялись в лесном хозяйстве, отрицательно влияют на фауну позвоночных животных. Например, даже малые дозы фосфорорганических соединений (0,6 кг/га действующего вещества) при обработке насаждений в штилевую погоду могут вызывать гибель птиц, рептилий и мелких млекопитающих.

В последнее время все чаще стали сталкиваться с аналогичными явлениями и при применении фунгицидов. Многие грибы — возбудители заболеваний проявляют резистентность к тем или иным фунгицидам.

Инсектициды и фунгициды могут снижать эффективность фотосинтеза у обрабатываемых растений вследствие загрязнения поверхности листьев, засорения устьиц и нарушения физиологических процессов в листьях. Физиологическое воздействие на листья оказывает, например, бордоская жидкость, уменьшение фотосинтеза вызывает фракция растворимой меди. Особой способностью к подавлению фотосинтеза обладают инсектициды на масляной основе.

Все пестициды очень токсичны. Сложные последствия, вызываемые их массовым применением в сельском и лесном хозяйствах, все более настоятельно требуют поиска более совершенных из них, а также совершенствования машин и технологии обработок в направлений снижения доз, постепенной замены пестицидов биологическими средствами защиты растений.

Лесные предприятия посредством совершенствования агротехники выращивания устойчивых насаждений должны стремиться к умеренному использованию инсектицидов и жесткому ограничению применения гербицидов и арборицидов на лесных площадях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Недостаток магния и серы в растениях, недостаток молибдена и марганца в почве, снижение температуры воздуха, которое приводит к падению активности нитратредуктазы, также способствуют накоплению нитратов.

Увеличение доз азотных удобрений приводит не только к повышению содержания нитратов в произведенной продукции, но и к снижению в ней содержания витамина С, сахаров и других веществ, а следовательно, и ее биологической ценности. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению.

Содержание нитратов различается в зависимости от органов растений. Их больше там, где превалируют ткани, в клетках которых хорошо развиты вакуоли, т.е. в частях, по которым осуществляется транспорт питательных веществ в растениях. Так, в корне, стебле и черешках листьев нитратов значительно больше, чем в листовой пластинке. В генеративных органах нитраты отсутствуют или содержатся в гораздо меньших количества, чем в вегетативных.

Азотные удобрения загрязняют природные воды. Вынос азота в водные объекты определяется как природными факторами (климат и погода, гидрология и рельеф), так и антропогенными (степень сельскохозяйственного использования территории, применяемые системы земледелия, дозы удобрений и т.д.). Например, из-за технологических нарушений в процессе хранения, подготовки и применения азотных удобрений от 3 до 20% (а возможно и больше) вносимых количеств попадает в водные объекты, что приводит к тем или иным негативным последствиям. Процесс вымывания нитратов из почвы ускоряет распашка лугов, увеличение доли зерновых и пропашных культур в севообороте, полный или частичный отказ от выращивания промежуточных культур. В районах интенсивного производства овощей, плодово-ягодных культур и винограда наблюдается загрязнение нитратами грунтовых вод.

Суточное потребление нитратов с пищей не должно превышать 200мг, а нитритов – 10мг. В питьевой воде не должно содержаться более 45 мг/л нитрат-ионов и 3,0 мг/л нитрит-ионов.

Для сведения к минимуму непроизводительных потерь азота, предотвращения и снижения загрязнения нитратами овощеводческой продукции и водоемов необходимо четко соблюдать существующие регламенты по транспортировке, хранению и применению минеральных и органических удобрений.

Внесению удобрений должно предшествовать известкование почв, которое снижает почвенную кислотность и активизирует процесс восстановления нитратов.

Сроки проведения подкормок также играют важную роль в накоплении нитратов. Не рекомендуется применять подкормки в период массового созревания корнеплодов и кочанов.

Исключительно важным приемом снижения (предотвращения) нитратного загрязнения сельскохозяйственной продукции является внесение достаточного количества полноценногоорганического удобрения. Как свидетельствует опыт ряда стран органические удобрения целесообразно вносить в соотношении 4:1.

Перспективной альтернативой минеральному азоту в питании растений являетсябиологический азот, поставляемый растениям микроорганизмами-азотфиксаторами, как симбионтами, так и свободноживущими. С помощью методов генной инженерии ведутся поиски наиболее продуктивных штаммов. Исследуется возможность использования ассоциативных азотфиксирующих бактерий, микоризы, а также различных комбинаций этих микроорганизмов, что зачастую оказывается более эффективным, чем применение любого из них в отдельности.

Эффективность подкормок посевов возделываемых культур в немалой степени зависит от особенностей агрометеорологических условий. Учет этих особенностей позволяет повысить целесообразность и эффективность использования азотных удобрений.

Фосфорные удобрения.Используемые в сельском хозяйстве фосфорные удобрения представлены в основном наиболее легко усваиваемыми растениями водорастворимыми соединениями: суперфосфатом (смесь Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄, Ca(H₂PO₄)₂ и CaSO₄) и двойным суперфосфатом Ca(H₂PO₄)₂ , а также сложными удобрениями аммофосом (смесь (NH₄)₂HPO₄ и NH₄H₂PO₄), нитроаммофосом (смесь (NH₄)₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, CaHPO₄, NH₄NO₃, KNO₃ и KCl) и др.

Фосфор относится к важнейшим биогенным элементам. Хотя потребность организмов в фосфоре в 10 раз меньше, чем в азот, он не только является важным источником питания растений, но и играет основную роль в процессах массо- и энергообмена, а также в процессе размножения. Для создания условий, благоприятствующих получению высокого урожая, необходимо наличие в почве достаточного количества доступного фосфора. Однако примерно 1/3 посевных площадей России характеризуется низким и очень низким содержанием этого элемента. Наиболее остро эта проблема стоит в Нечерноземной зоне, поскольку здесь преимущественно распространены подзолистые и дерново-подзолистые почвы, отличающиеся низким плодородием. Если дефицит азота можно компенсировать внесением органических удобрений или фиксацией атмосферного азота, недостаток фосфора можно устранить только внесением минеральных удобрений. Обеспечение высокой потребности в фосфорных удобрениях является объективной необходимостью. При этом, однако, нельзя упускать из виду экологические проблемы фосфорного питания.

С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде (As, Ni, Cu, Cd, Pb, Cr, Zn,). Кроме того, в фосфорных удобрениях содержатся токсичные соединения фтора. В природных фосфатах содержатся радиоактивные элементы – уран, радий, стронций. По существующим кислотным способам переработки природного фосфатного сырья основная часть фтора, а также весь стронций остаются в удобрениях и попадают вместе с ними в почву. Длительное внесение суперфосфата, который обычно содержит 1,5% фтора, приводит к быстрому накоплению в почве доступной для растений формы этого элемента. Фтор ингибирует активность ряда ферментов, что отрицательно сказывается на процессах фотосинтеза и биосинтеза белков.

Значительная часть фосфора используемого в земледелии накапливается в водных объектах, в которые он поступает:

– в результате потерь при транспортировке и хранении удобрений (34% всех поступлений);

– из-за поверхностного стока и вымывания из почвы в растворенном виде и с продуктами эрозии (21% всех поступлений);

Увеличение содержания фосфора в природных объектах привело к эвтрофированию водных объектов: биомасса водорослей в ряде озер и водохранилищ в настоящее время превосходит валовую сельскохозяйственную продукцию в тех же регионах. Установлено, что на 1 кг поступившего в водоем фосфора образуется 100 кг фитопланктона. Когда концентрация фосфора в воде превысит 0,01 мг/л, начинается цветение воды, обусловленное массовым развитием водорослей, которое достигает оптимума при его содержании 0,9-3,5 мг/л.

Цветение воды приводит не только к ухудшению условий непосредственного водопотребления, но и к увеличению содержания в ней органического вещества в растворимой форме, а также к увеличению рН. Вода в цветущих водоемах существенно отличается по вкусу и по запаху. Эвтрофирование водоемов удорожает очистку воды.

Учитывая различия в длительности естественного возобновления вод в природе (300лет – для подземных вод, 3,5года – для проточных озер, 0,5 мес. – для речных вод), а также возможность поступления различных примесей, содержащихся в фосфорных удобрениях в пищевые цепи, необходимо строго соблюдать рекомендации по внесению фосфорных удобрений и принимать во внимание следующие факторы:

– наличие примесей в удобрениях;

– предельно допустимые уровни загрязнения почв тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсичными элементами (соединениями), содержащимися в удобрениях;

– необходимые для внесения фосфорных удобрений в почву условия (сроки проведения работ, месторасположение удобряемых площадей и т.д.).

Химические средства защиты растений (ХСЗР) играют важную роль в борьбе с возбудителями болезней, насекомыми-вредителями и сорной растительностью. Необходимость такой борьбы очевидна, поскольку вызываемые ими потери урожая в мировом земледелии, по разным оценкам, составляют от 24 до 46%. Подсчитано, что если в США прекратить применение ХСЗР, то для сохранения валового сбора зерна на прежнем уровне потребуется дополнительно распахать 52 млн. га. При этом стоимость продукции растениеводства возрастет (из-за снижения производительности труда) на 50-70%.

Пестициды можно классифицировать по составу и химическим свойствам. Наиболее распространены: хлорорганические пестициды – галогенпроизводные полициклических и ароматических углеводородов, углеводородов алифатического ряда; фосфорорганические пестициды – сложные эфиры фосфорных кислот; карбаматы – производные карбаминовой кислоты, тио- и дитиокарбаминовой кислот; азотсодержащие пестициды- производные мочевины, гуанидина, фенола.

Пестициды классифицируют по стойкости в ОС или по способности к бионакоплению. Эти свойства обусловлены химической структурой и физико-химическими особенностями препаратов. Наиболее стойкими и одновременно обладающими выраженными кумулятивными свойствами являются хлорорганические пестициды, для которых характерно концентрирование в последующих звеньях пищевых цепей. По устойчивости к разложению в почве пестициды делят на очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты составляет более двух лет); стойкие (от полугода до двух лет); умеренно стойкие (до полугода); малостойкие (1месяц). Например, ДДТ за 17 лет разлагается на 61%.

БОЛЬШИНСТВО ПЕСТИЦИДОВ ЯВЛЯЮТСЯ КСЕНОБИОТИКАМИ.

Эти вещества до сравнительно недавнего времени отсутствовали на планете, что осложняет процесс их детоксикации. При возрастающих объемах применения пестицидов их остатки или продукты метаболизма могут накапливаться в объектах ОС, мигрировать по пищевым цепями и вызывать нежелательные последствия, негативно влияя на качество питьевой воды и т.д. (рис. ).

Рассмотрены основные пути и последствия воздействия пестицидов, применяемых в сельском хозяйстве, на окружающую природную среду. Установлено, что использование пестицидов в сельском хозяйстве оказывает губительное воздействие на окружающую среду. Сделан вывод, что общий эффект использования пестицидов сводится к снижению видового разнообразия. Определены некоторые пути уменьшения негативного воздействия пестицидов на окружающую среду.

Ключевые слова: пестициды, токсическое воздействие, сельское хозяйство, экологические проблемы, окружающая среда.

Сельское хозяйство — одна из основных отраслей экономики, которая является важным источником обеспечения населения продовольствием, а перерабатывающей промышленности — сырьём, а также мощным фактором воздействия на окружающую среду. По уровню антропогенной нагрузки данная отрасль, по оценкам учёных, находится среди лидеров. Значительный ущерб окружающей среде нанесли использование тяжёлой машинной техники, высокая концентрация производства, мелиорация и химизация земель.

Международная сеть действий против использования пестицидов (The International Pesticide Action Network) в 1998 впервые провозгласила 3 декабря Международным днём борьбы против использования пестицидов (No Pesticides Use Day) с целью привлечь внимание к решению проблем, возникающих в результате производства и применения опасных химических веществ, чтобы защитить людей и окружающую среду от негативного воздействия пестицидов, а также в память о Бхопальской катастрофе.

Экологические риски в агроэкосистемах связаны с внесением пестицидов, средств защиты растений, системой обработки почвы. Под экологическим риском понимают вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды. В отношении пестицидов это понятие можно трактовать как вероятность проявления их экологической опасности (прежде всего токсичности) в реальных условиях окружающей среды и регламента применения.

Вредное воздействие пестицидов предполагает возникновение вследствие экспозиции негативных эффектов у нецелевых видов (видов, которые не являются мишенями в случае применения пестицидов). Пестициды — это химические препараты, используемые для уничтожения сорняков, вредителей, различных грибков, эктопаразитов домашних животных, переносчиков опасных заболеваний человека и животных. Более 98 % распрыскиваемых инсектицидов и 95 % гербицидов достигают мишеней, которые не являются целевыми, поскольку такая продукция распыляется или распространяется по всем сельскохозяйственным полям. Пестициды могут быть применены к водной среде и перенесены ветром в другие области, пастбища, населенные пункты и иные районы. Также проблемы возникают ввиду плохой практики производства, транспорта и хранения пестицидов. Со временем повторное применение повышает сопротивляемость вредителям, а его воздействие на другие виды может способствовать возрождению популяции вредителей. [2]

Каждый класс пестицидов имеет определенный набор экологических проблем. Такие нежелательные эффекты привели к тому, что многие пестициды были запрещены (например, альдрин, дильдрин, ДДТ и др.), касательно других же пестицидов разрабатываются правила, направленные на ограничение и / или уменьшение их использования. Со временем пестициды обычно становятся менее стойкими и более видоспецифическими, что снижает их экологический след. Кроме того, количество пестицидов, применяемых на гектар, снизилось, в некоторых случаях на 99 %. Тем не менее, глобальное распространение использования пестицидов, в том числе устаревших пестицидов, которые были запрещены в некоторых юрисдикциях, в целом увеличилось [4].

Пестициды влияют на окружающую среду и экосистемы, приводя к сокращению биоразнообразия, особенно вследствие уничтожения сорняков и насекомых, которые являются важными элементами пищевой цепи. Кроме того, пестициды оказывают отрицательное воздействие на здоровье человека, как в результате прямого действия, так и опосредованно вследствие накопления остаточных количеств в сельскохозяйственных продуктах и питьевой воде. Кроме целевого назначения, пестициды оказывают также негативное влияние на биосферу, масштаб которого сравнивают с глобальными экологическими факторами. На национальном и международном уровнях изучаются методы, которые позволяют сокращать потребность в пестицидах, например, органическое земледелие, биологические методы защиты растений.

Применение пестицидов может привести к таким негативным последствиям как уменьшение биологической продуктивности, нарушение функционирования грунтовых микробиоценозов, накопление остатков пестицидов и их производных в поверхностных водных источниках и грунтовых водах, препятствие восстановлению плодородия, уменьшение пищевой ценности сельскохозяйственной продукции и тому подобное.

Пестициды оказывают значительное влияние на исчезновение видов, опыляющих растения, в том числе через механизм расстройства колонии пчёл [5]: рабочие пчелы внезапно исчезают из улья. Применение пестицидов к культурам в период цветения может привести к гибели пчёл [11], опыляющих растения.

Пестициды наносят вред многим видам животных, что приводит к тому, что всё больше стран начинают регулировать использование пестицидов посредством разработки и внедрения планов действий по биоразнообразию. Животные могут быть отравлены остатками пестицидов, которые остаются на пище. [7]

По данным Службы рыбного хозяйства и дикой природы США, из-за пестицидов в Соединенных Штатах ежегодно погибает 72 миллиона птиц [3]. Лысые орлы — распространённый пример нецелевых организмов, которые поддаются воздействию вследствие использования пестицидов в сельском хозяйстве. Опасность кроется также в том, что некоторые пестициды поступают в зернистой форме. Представители дикой природы поедают эти гранулы, принимая их за зерновые продукты. Несколько гранул пестицида может быть достаточно, чтобы убить маленькую птицу [3].

Органическое соединение паракват, которое является пестицидом, при распылении на яйца птиц вызывает аномалии роста у эмбрионов и уменьшает количество цыплят. Гербициды могут угрожать популяциям птиц путём сокращения их среды обитания [12].

В результате действия пестицидов некоторые основные источники пищи диких животных могут стать недоступными, в результате чего животные перемещаются, меняют свой рацион или голодают. Остатки пестицидов могут перемещаться по пищевой цепи; например, птицам может быть нанесен вред при поедании насекомых и червей, которые потребляют пестициды [3]. Дождевые черви переваривают органическое вещество и увеличивают содержание питательных веществ в верхнем слое почвы. Они служат биоиндикаторами активности почвы. Пестициды оказывают вредное воздействие на рост и размножение дождевых червей. Некоторые пестициды могут биоаккумулироваться или накапливаться до токсических уровней в организме видов, которые потребляют их, с течением времени.

От загрязнений воды пестицидами также страдают рыбы и другая водная биота. Поверхностный сток пестицидов в реках и ручьях может быть смертельно опасен для водной жизни, иногда приводя к гибели всех рыб в определенном потоке [4]. Применение гербицидов к водоемам может привести к гибели рыбы, когда мертвые растения распадаются и потребляют кислород из воды, в результате чего рыбы задыхаются от его недостатка и погибают. Гербициды, такие как сульфит меди, токсичны для рыб и других водных животных в концентрациях, подобных тем, которые используются для уничтожения растений. Повторное воздействие сублетальных доз некоторых пестицидов может привести к физиологическим и поведенческим изменениям, которые уменьшают популяции рыб (например, отказ от гнезд и выводков, снижение иммунитета к заболеваниям, снижение способности уклоняться от хищников).

Пестициды могут накапливаться в водоемах до уровней, которые уничтожают зоопланктон — основной источник пищи молодых рыб [4]. Пестициды также могут убивать насекомых, которые являются основным источником пищи некоторых виды рыб, вынуждая рыбу двигаться дальше в поисках пищи и подвергая её большему риску быть пойманной хищником. Чем быстрее данный пестицид разрушается в окружающей среде, тем меньшую угрозу он представляет для водной флоры и фауны. Инсектициды обычно более токсичны для водных организмов, чем гербициды и фунгициды.

Наибольшую проблему обезвреживания токсичных промышленных отходов, в том числе и пестицидов, создают вещества (продукты), выделенные в группу стойких органических загрязнителей (СОЗ). Эти вещества представляют собой соединения, которые противостоят деградации и, таким образом, остаются в окружающей среде в течение многих лет. Некоторые пестициды, включая упомянуты выше альдрин, хлордан, ДДТ, дильдрин, эндрин, гептахлор, гексахлорбензол, мирекс и токсафен, считаются СОЗ. Некоторые СОЗ обладают способностью улетучиваться и перемещаться на большие расстояния через атмосферный воздух. Такие химические вещества могут обладать способностью к биоаккумуляции и биомагнизации и могут биоконцентрировать (т. е. стать более концентрированными) до 70000 раз по сравнению с их первоначальными концентрациями [11]. СОЗ могут воздействовать на нецелевые организмы в окружающей среде.

Интенсивность вредного воздействия зависит от технологии применения пестицидов, способов обработки почвы или растений. В почве происходит ряд процессов, которые уменьшают содержание в ней агрохимикатов. Это биохимическое разрушение препаратов, переход в растение, испарения в атмосферу, вынос поверхностным и внутренним грунтовым стоком, фотохимическое разрушение, поглощение и трансформация грунтовыми организмами. Совокупность этих процессов определяет стабильность агрохимикатов в почве. Пестициды адсорбируются частицами почвы и гумуса, накапливаются в грунтовых организмах, разрушаются химическим или биологическим путем, просачиваются до уровня грунтовых вод.

Высокая устойчивость пестицидов к распаду является важной предпосылкой их миграции по профилю почвы, а также в смежные среды (растения, воздух, воду), что представляет опасность для природных экосистем. Поэтому экологически важно оценить современное состояние загрязнения почвы остатками пестицидов. Пестициды, попавшие на поверхность почвы, могут вымываться в более глубокие горизонты и грунтовые воды, поступать в водоёмы с поверхностным стоком, появляться на поверхности почвы при капиллярном поднятии грунтовых вод или при вспашке, переходить в атмосферный воздух в результате испарения или с пылью при ветровой эрозии почвы, через растения мигрировать в организм животных и человека [5].

Например, Линделл и её аспирант ранее проводили исследование по привлечению в сады Мичигана большего количества пустельги, которая уничтожает насекомых. Установка гнездовых коробок в вишнёвых садах и на черничных полях привлекала мелких соколов — самой распространённой хищной птицы в США. Пернатые охотники потребляют множество видов, которые наносят ущерб урожаю, включая кузнечиков и грызунов. В вишнёвых садах пустельга значительно уменьшила обилие птиц, поедающих фрукты.

В Новой Зеландии виноградарям удалось сохранить и увеличить популяцию новозеландского сокола, который был на грани вымирания, расселив их в низинных виноградных регионах. Таким образом, была сохранена популяция исчезающего вида и сохранены виноградники.

Эти исследования демонстрируют беспроигрышную ситуацию: увеличение числа нативных хищных птиц в сельскохозяйственных районах может помочь контролировать вредителей, которые наносят ущерб культурам, что потенциально снижает использование опасных пестицидов.

Освоение людьми районов, проживание или ведение сельского хозяйства обязательно оказывает воздействие на окружающую среду. Они варьируются от простого вытеснения диких растений в пользу культурных сортов до более масштабных воздействий, таких как сокращение биоразнообразия за счёт сокращения доступности продуктов питания для местных видов, которые могут распространяться через пищевые цепи; за счёт использование сельскохозяйственных химикатов, таких как удобрения, и увеличение этих воздействий. Хотя успехи в агрохимии несколько снизили эти негативные воздействия, например, путём замены стойких химических веществ теми, которые хорошо и быстро поддаются деградации, всё равно масштабы загрязнения остаются слишком огромными. Эти эффекты усиливаются за счёт использования устаревших химикатов и плохой практики управления.

Таким образом, использование пестицидов в сельском хозяйстве оказывает губительное воздействие на окружающую среду. Многие пестициды очень устойчивы и распространяются далеко от мест применения.

Общий эффект использования пестицидов — снижение видового разнообразия. Обычно пестициды также повышают продуктивность на нижних трофических уровнях и понижают на верхних.

Снизить уровень использования пестицидов позволяет, в частности, такая технология выращивания сельскохозяйственных культур, как гидропоника.

Основные термины (генерируются автоматически): окружающая среда, пестицид, сельское хозяйство, использование пестицидов, остаток пестицидов, растение, атмосферный воздух, видовое разнообразие, вредное воздействие, Мичиганский государственный университет.

Читайте также: