Контрольная работа по "Основам экологического природопользования"

Гумус — кладовая плодородия. Он образуется микроорганизмами-гумификаторами из остатков растений и животных. Запас гумуса зависит от мощности гумусового слоя и от процентного содержания гумуса в нем. Мощность гумусового слоя у черноземных почв может достигать 1 м, а у лесных почв (подзолистых, серых) она составляет 10—30 см. Содержание гумуса в этом слое у черноземов 6—10%, у лесных почв — 2—4%.

Другая группа микроорганизмов  высвобождает из гумуса в почвенный  раствор питательные элементы. Среди  них различают дакроэледентм (азот, фосфор, кадий), которые требуются растениям в большом количестве, и микроэлементы (марганец, бор, медь, цинк и др.), которых растениям нужно немного. Все питательные элементы поглощаются из почвенного раствора корнями растений и выносятся из почвы с урожаем. Поэтому, если в почву не вносить удобрений (навоз, минеральные удобрения), то запасы элементов питания в ней иссякнут.

Азот может поступать  в почву в результате жизнедеятельности микроорганизмов-симбиотрофов, свободно живущих в почве или в клубеньках на корнях бобовых. Чтобы увеличить биологическую азотфиксацию, расширяют площади посевов гороха, сои, люцерны, клевера и других многолетних и однолетних бобовых. Однако биологическая азотфиксация не всегда полностью компенсирует потери, которые понесла почва при уборке урожая. Приходится вносить навоз, содержащий много азота, или минеральные азотные удобрения.

Структура почвы — это форма и размеры комочков, на которые она распадается. Лучшая структура — мелкокомковатая. Внутри комочков складываются условия для деятельности микроорганизмов-гумификаторов, образующих гумус, а между комочками — для микроорганизмов, которые разлагают гумус до доступных растениям минеральных соединений.

На плодородие почвы  влияет ее обеспеченность влагой. Урожай снижается при недостатке влаги, что бывает в засушливые годы. Особенно часты засухи в южных степных районах. В этих районах плодородие снижается и в результате засоления почв. В почвенном растворе содержатся воднорастворимые соли (хлориды, сульфаты, сода), препятствующие росту сельскохозяйственных растений. В Европейском Нечерноземье плодородие почв снижается из-за кислой реакции почвенного раствора, что затрудняет поглощение корнями элементов питания.

При рациональном природопользовании для сохранения плодородия почв используются следующие приемы:

Борьба  с эрозией — смывом или сдуванием поверхностного наиболее плодородного слоя почвы. Для этого земли на склонах засевают многолетними травами, которые образуют дернину, защищающую поверхность почвы от разрушения водой и ветром. Применяют специальные приемы обработки почвы, сохраняющие на ее поверхности часть жнивья (того, что остается на поле после скашивания однолетних культур). На склонах обработку почвы ведут поперек склона, и каждая бороздка становится маленькой плотиной, препятствующей отеканию воды со взвешенными в ней почвенными частицами. Для предотвращения ветровой эрозии используют кулисы — полосы из высокорослых растений (подсолнечник, кукуруза), которые сохраняют на поде после уборки урожая. Кулисы располагаются поперек направления господствующих ветров. Особый вид эрозии — образование оврагов. Для предотвращения или остановки этого процесса проводят специальные посадки леса.

Замена  отвальной вспашки плугом безотвальным рыхлением почвы. При обработке отвальным плугом почва ставится «с ног на голову»: подповерхностный слой почвы, в котором микроорганизмы-гумификаторы перерабатывают пожнивные остатки в гумус, оказывается на поверхности. Процесс образования гумуса замедляется, а разрушение его, напротив, ускоряется. На незащищенной растениями почве усиливается эрозия. Поэтому отвальную вспашку заменяют рыхлением без оборота пласта. Для этого используют специальные орудия — рыхлители (дисковые бороны, плоскорезы, щелевате-ли и др.). Безотвальная обработка может быть мелкой (5—10 см) и глубокой. Иногда посев проводят в жнивье без обработки (этот прием называют нулевой обработкой почвы).

Севооборот. Это чередование разных культур на одном поле. В состав севооборота, кроме зерновых (пшеница, рожь), или пропашных (кукуруза), включают многолетние и однолетние бобовые травы, которые благодаря связанным с ними клубеньковым бактериям пополняют запасы азота в почве. Повышают плодородие почв и сидераты — культуры, зеленую массу которых запахивают в почву. Чередование культур облегчает борьбу с вредителями сельскохозяйственных растений, снижает засоренность полей сорными растениями.

Применение органо-минеральных удобрений. При внесении только минеральных удобрений, особенно в высоких дозах, активизируются микроорганизмы, разрушающие гумус, а деятельность микроорганизмов-гумификаторов подавляется. В результате запас плодородия в почве снижается. Если минеральные удобрения вносятся невысокими дозамиодновременно с органическими удобрениями (в первую очередь — с навозом), этого не происходит. Гумус не разрушается, а питательные вещества удобрений поступают в почвенный раствор и повышают урожай.

Сухое земледелие. Орошение, как и отвальная вспашка, ослабляет жизнедеятельность микроорганизмов-гумификаторов и разрушает структуру почвы. В южных районах России орошение вызывает вторичное засоление почвы. Чтобы уменьшить площади орошаемых земель, выращивают засухоустойчивые культуры, которые могут обходиться без полива. На орошаемых землях выращивают только требовательные к влаге овощи (капусту, огурцы) или многолетние травы в степных районах. Орошение на одном участке проводят не более 2—3 лет, после чего почве дают отдых и выращивают культуры без полива.

Использование легкой сельскохозяйственной техники. Тяжелые тракторы уплотняют почву и разрушают ее структуру, и потому лучше использовать легкие колесные тракторы. Часто для их прохода создают специальную колею: при уходе за посевом (подкормка, культивация и т.д.) трактор проходит по собственному следу. При этом почва уплотняется только под колеей. Применяют также специальные широкопрофиль-ные шины, уменьшающие давление на почву, и широкозахватные агрегаты, позволяющие обработать поле за меньшее число проходов техники. Для уменьшения числа проходов совмещают разные агрегаты — одновременно проводят рыхление почвы, посев и внесение удобрений.

ЖИВОТНОВОДСТВО

Одомашнивание животных произошло примерно в то же время, что и введение в культуру растений, т.е. около 10 тысяч лет назад. Археологи считают, что первыми были одомашнены овца, коза и собака. Крупный рогатый скот и свинья в хозяйстве человека появились позже.

Сегодня  сельскохозяйственные животные — важнейшие консументы агроэкосистемы. В разных  природных условиях разводят разные виды скота. Для лесной зоны экологически более подходит крупный рогатый скот, в степной зоне разводят свиней, в откорме которых большую роль  играет  зерно. Если имеется много земель, непригодных  для  пашни  (горные склоны, засоленные почвы), оправдано овцеводство. В некоторых районах, где много естественных пастбищ (Якутия, Башкортостан, Татарстан) развито коневодство. Лошади не боятся суровой зимы, их круглый год можно содержать на подножном корме. Из их молока получают кумыс. Высокими вкусовыми качествами отличается конское мясо.

Соотношение между растениеводством и животноводством устанавливается  с учетом экологических требований. Для развития животноводства необходимы и посевы, и естественные кормовые угодья. Если скота мало, то мало и органических удобрений — навоза, и это плохо для растениеводства. Если скота слишком много, происходит разрушение пастбищ или приходится отдавать под кормовые культуры слишком много пахотных земель.

В агроэкосистемах, где развиты обе отрасли — растениеводство и животноводство — два трофических уровня. Для повышения прибыльности хозяйства нужно повышать эффективность перехода первичной биологической продукции во вторичную, т.е. коэффициент биоконверсии, показывающий эффективность переработки растительного корма в продукты животноводства — мясо, молоко, яйца. В естественных экосистемах при переходе энергии с одного трофического уровня на другой теряется около 90% энергии (чтобы получить 1 тыс. калорий биомассы животных, нужно затратить примерно 10 тыс. калорий биомассы растений). Отношение 1:10 — усредненное. Разные животные при потреблении единицы растительных кормов производят неодинаковое количество продукции. Этот показатель колеблется и у животных одного вида, отличающихся по породе или возрасту, при разных условиях содержания.

Коэффициент биоконверсии определяют по количеству растительного белка, необходимого для получения 1 кг животного белка. Чтобы получить 1 кг белка говядины, нужно скормить корове 15—20 кг белка растений. Белок свинины обходится в 2 раза дешевле — только в 10 кг растительного белка. Еще дешевле белок яиц (на получение 1 кг белка яиц нужно 4—6 кг) и куриного мяса бройлеров (6—8 кг белка в корме). Самый дешевый животный белок — в молоке. Чтобы получить 1 кг такого белка, нужно всего 3—5 кг растительного кормового белка. Высок коэффициент биоконверсии у рыб, что делает экономически выгодным прудовое рыбоводство.

Эффективность биоконверсии можно  повысить, улучшив рацион питания  и условия содержания животных. Так, в рацион коровы должны входить различные  элементы питания, в особенности белок. В 1 кормовой единице (1 кормовая единица соответствует питательности 1 кг зерна овса) должно содержаться 125 г белка. Если в силосе или сене белка много, то корма корове требуется меньше.

Повышается эффективность биоконверсии и при уменьшении затрат энергии на сам процесс питания животных. Корова, например, ест не больше 8 часов в сутки. Остальное время она отдыхает и пережевывает жвачку (размельчает то, что было съедено на пастбище или из кормушки в стойле). Чтобы корова за 8 часов съедала достаточное количество травы, травостой на пастбище не должен быть слишком низким (если высота травы ниже 10 см, корове неудобно откусывать такие растения) или слишком высоким.

В зимнее время важно содержать  коров в теплых помещениях. Если корове будет холодно, то энергия пищи пойдет не на образование молока и прибавку веса, а на согревание животного. Чем крупнее животное, тем легче ему согреться: бык массой 500 кг переносит холод легче, чем теленок.

В разном возрасте биоконверсия у коров неодинакова: молодое животное лучше набирает вес, у взрослого — привесы резко снижаются. Молоко корова дает несколько лет примерно с одной и той же затратой кормов. Отсюда и два типа содержания скота — мясной откорм, при котором животное содержат не больше года, и молочное разведение, при котором корову доят в течение 5—7 лет.

Важный вопрос экологии животноводства — проблема стоков. Раньше, когда фермы были небольшими, скоту подстилали солому, и навоз смешивался с ней. Эта смесь легко перегнивала и была прекрасным удобрением. Теперь на скотоводческих комплексах с тысячами голов скота применяют бесподстилочное содержание животных — навоз смывают водой. Такой навоз называется , бесподстилочный его нельзя непосредственно использовать как удобрение. Он убивает полезную микрофлору почвы, загрязняет ее болезнетворными бактериями и засоряет семенами сорных растений, которые легко проходят через пищеварительную систему животных.

Перед внесением бесподстилочного навоза на поля его подвергают специальной обработке — компостируют с соломой или опилками и торфом, перерабатывают в бродильных чанах. При брожении навоз обеззараживается и образуется биогаз, которым можно отапливать ферму. Можно разбавлять навоз водой и этим раствором поливать поля, где выращивают многолетние травы. Еще лучше такой разбавленный навоз удобряет почву, если она покрыта равномерно разбросанной соломой.

Чем больше скота на ферме, тем сложнее  организовать переработку навоза в  удобрение и тем больше затраты  на его транспортировку. Поэтому фермы с поголовьем свыше 50 голов крупного рогатого скота и 200 — 300 голов свиней экологически невыгодны.

В экологически правильно организованном хозяйстве скот является таким же органичным элементом агроэкосистемы, как животные-консументы в естественной экосистеме леса или целинной степи.

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ  ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Сельскохозяйственное  загрязнение, как и промышленное, наносит ущерб экосистемам. Оно  бывает нескольких типов.

Загрязнение воды стоками животноводческих ферм и скотооткормочных комплексов. Хотя навоз прекрасное удобрение, если он неправильно подготовлен к внесению на поля, он может нанести вред природным экосистемам. Чтобы не загрязнять водоемы навозными стоками, строят навозохранилища с бетонными стенами; фермы, расположенные рядом с реками и ручьями, перемещают, чтобы снизить вероятность попадания загрязняющих веществ в воду.

Загрязнение пестицидами  и их остатками. Из за этого загрязнения обедняется живое население почвы — снижается численность почвенных животных, водорослей, микроорганизмов, в результате замедляются разложение редуцентами органических остатков и возврат питательных элементов в почвенный раствор. Остатки пестицидов могут попасть в воду (особенно при орошаемом земледелии и выращивании риса), в атмосферу, в продукты питания. Большая часть пестицидов и продуктов их неполного разложения токсична и отрицательно влияет на здоровье человека.

Загрязнение почвы  тяжелыми металлами. Этот вид загрязнений связан с внесением фосфорных удобрений, в которых обычно бывает примесь тяжелых металлов — кадмия, кобальта, цинка и др. Для предотвращения этого загрязнения необходимо тщательно очищать удобрения на предприятиях, где их производят, и постоянно контролировать содержание тяжелых металлов в партиях удобрений и в почвах.Вдоль дорог на расстоянии до 100 м почвы могут быть загрязнены свинцом, если автомашины используют этилированный бензин, в котором содержится этот тяжелый металл.

Загрязнение почвы  и продуктов питания нитратами. Опасными загрязнителями продуктов питания нитраты становятся тогда, когда на каждый килограмм веса человек потребляет более 5 мг нитратов в сутки. Попав с продуктами в организм человека, они нарушают нормальную работу кровеносной системы, что особенно опасно для детей грудного возраста. Нитраты вступают в сложные комплексные 1соединения, называемые нитрозными. Нитрозные соединения канцерогенны, т.е. могут стать причиной развития раковых опухолей.

Чтобы в овощах не накапливались  нитраты, нужно ограничивать применение минеральных азотных удобрений и использовать их одновременно с органическими удобрениями (навозом). Если концентрация нитратов в почвенном растворе будет невысока, их содержание в овощах также не превысит норму. Нитраты более активно накапливаются растениями при недостатке света. Нельзя выращивать культуры с высокой способностью накапливать нитраты в тенистых местах.