Новости
01.12.2016


29.11.2016


29.11.2016


29.11.2016


28.11.2016


01.07.2014

Важнейшим социально–экономическим последствием является увеличение нагрузки азотом и фосфором антропогенного происхождения территорий. Вовлечение в естественные биогеохимические циклы огромного потока азота и фосфора антропогенного происхождения привело к резкому снижению степени замкнутости естественного и антропогенного круговорота данных элементов и усилению выноса их в водные объекты.
По данным исследователей в мировом масштабе степень замкнутости антропогенного круговорота фосфора снизился за последние 80 лет с 80 и 30%. И если в начале века антропогенная составляющая в общем потоке фосфора, поступающего в гидросферу, занимала 1/5 часть, то к восьмидесятым годам она составила 4/5 части.
Вовлечение в сферу агропромышленного производства огромного потока минеральных удобрений не дало значительного прироста урожайности сельскохозяйственных культур, но привело к резкому усилению выноса элементов минерального питания из агроландшафтов в водные объекты, загрязнению поверхностных и грунтовых вод, к развитию эвтрофирования.
Антропогенное эвтрофирование вод в результате поступления с поверхностных, внутрипочвенных и дренажных стоках биогенных элементов преимущественно соединений азота и фосфора, не такая безобидная для водных экосистем явление, как это понимают многие специалисты сельского хозяйства.
В результате поступления в водоем или водоток соединений азота и фосфора в количествах, превышающих возможности водной экосистемы вовлечь их в биологический круговорот, наступает бурное развитие сине–зеленых водорослей, называемое «цветением», которое приводит к серьезным изменениям всех видов водопользования. В частности ухудшается качество воды, нарушается кислородный режим, термогидродинамические, морфометрические характеристики водоема. При больших поступлениях соединений азота и фосфора цветению подвергаются реки и каналы, особенно с замедленными скоростями течения. Все это значительно снижает их экологический потенциал – мешает водоснабжению, ведет к исчезновению ценных видов рыб, ухудшает условия судоходства, эксплуатацию гидроузлов, рекреации, увеличиваются затраты на очистку используемой воды.
Кроме того, сине–зеленые водоросли, вызываемые «цветение» воды, являются сами по себе ядовитыми и выделяют в водную среду токсины. Описанные в литературе многочисленные случаи отравления домашних животных, а также заболеваний людей, вызванные токсинами водорослей, придают этому вопросу особую важность и усугубляют проблему водоснабжения из водоемов, подверженных «цветению».
Анализ экологического состояния крупнейших озерных систем бывшего СССР, проведенный за период с 1920 по 1980 гг. показал, что переход систем в более высокий, трофический статус совпадает по времени с ростом применения минеральных удобрений. В Эстонии годовой сток биогенных веществ в рамках республики в 5–10 раз превышает их возможное потребление фитопланктоном и высшей растительностью водных экосистем. При этом 80% азота поступает в водные объекты с удобренных сельскохозяйственных угодий.
Специальные экспериментальные исследования, проведенные на модельных озерах Валдайской возвышенности свидетельствуют о широкой вариабельности коэффициентов выноса азота и фосфора. Так, в Новгородской области вынос биогенных элементов на почвах с преобладанием супеси и суглинка, при оптимальных сроках и нормах внесения удобрений, не превышал 6% по азоту и 1 % по фосфор На экспериментальных полигонах в пойме р. Оки потери азота оценивались в 16–40% по внутрипочвенному стоку при дозах внесения 50 кг/га, а при внесении по тонкому снегу и мерзлой земле – 80%. В Эстонии на малых водосборах Северного плато, на дерновоподзолистых и дерново–карбонатных почвах вынос азота составил 31,6–25,1 %, а фосфора – 0,96–0,75 % от внесенных удобрений.
Обобщение литературных и собственных экспериментальных данных по количественных оценке выноса азота и фосфора минеральных удобрений в водные объекты в различных ландшафтноклиматических зонах бывшего СССР за период с 1960 по 1986 г. показано, что рост применения минеральных удобрений сопровождался увеличением коэффициента выноса и составил по азоту и фосфору соответственно: 1960–е годы – 6–10 и 0,5; 1970–е годы – 17–30 и 0,8–1,8; 1980–е годы – 31–35 и 1,9–2,5%.
При разработке территориальной комплексной схемы охраны окружающей среды Могилевской области нами давалась оценка поступления биогенных элементов в реки, с водосбора (или части его), расположенного на территории области. В результате модельных расчетов установлено, что наибольшее поступление биогенных элементов (азота и фосфора) отмечается в реке, водосборы которых распаханы на 5% и более – это Беседь – 9,7 и Сож – 9,3, наименьшее поступление отмечается с водосбора реки Птичь – 5,6 кг д.в. с 1 га водосбора (табл. 31).

Влияние минеральных удобрений на эвтрофирование природных вод

Для разработки и обоснования мероприятий по ограничению поступления биогенных элементов в водоемы необходимо знать объем возможных поступлений лимитирующего первичную продукцию биогенного элемента и допустимый предел, характерный для конкретного водоема, превышение которого, несомненно, приведет к его эвтрофированию. Этот предел для каждого водоема определяется его гидроморфологическими параметрами – гидрологическим режимом и морфометрическими характеристиками (глубиной и интенсивностью водообмена). Установлено, что при водообмене 15 раз и более в год «цветение» начинается лишь при концентрации фосфора 0,3 мг/л, тогда как пороговая концентрация фосфора при водообмене 1 раз в год составит 0,01–0,03 мг/л. Воленвойдер Р.А. на основании изучения связей между нагрузкой биогенных элементов (фосфором) и уравнением трофии для различных по глубине водоемов установил «допустимую нагрузку», ниже которой водоем остается в олиготрофном состоянии и «критическую нагрузку», превышение которой грозит водоему переходом из мезотрофного состояния в эвтрофное. Под нагрузкой биогенных элементов автор понимал суммарное поступление элемента в водоем, приходящееся на единицу времени (г/м2 в год). В дальнейшем эту модель автор усовершенствовал и кроме глубины, ввел показатель степени проточности водоема, т.е. время, за которое происходит полный водообмен. Гидрохимические и гидробиологические внутриводоемные процессы рассматриваются в данной модели как «черный ящик».
Эта чрезвычайно простая модель имеет большое практическое значение, поскольку дает возможность без проведения натурных исследований, расчетным путем установить баланс биогенных элементов и определить объемы, превышающие допустимую и критическую нагрузку и, на основании этого, разработать комплекс водоохранных мероприятий на водосборе, включая и мероприятия, обеспечивающие сбалансированность применения удобрений.
Пользуясь данной моделью определила степень эвтрифирования многих озер европейской части СССР. Учитывая такую возможность и отсутствие балансовых расчетов для водохранилищ, нами по модели Волленвайдейра Р.А. были определены допустимые и критические нагрузки фосфором (Робщ) для ряда водохранилищ Белоруссии, характеризующихся различной биогенной нагрузкой на водосборе, глубиной и временем водообмена.
Результаты расчетов приведены в табл. 32. Их анализ показывает, что поступающий только с водосбора фосфор превышает допустимую и критическую нагрузки в большинстве рассматриваемых водохранилищ и только два водоема отвечают условию Рфакт < Рдоп – Краснослободское и Лукомльское.
Влияние минеральных удобрений на эвтрофирование природных вод

Поскольку отрицательные действия соединений азота и фосфора на биоту водных экосистем проявляется по всей цепи круговорота со смещением временного лага, т.е. поступление их в водоем опережает факт «цветения», обнаружить долю вины каждого хозяйственника можно только опосредованно, через анализ его деятельности. Для разработки комплекса мероприятий по ограничению поступления биогенных элементов в водную среду с сельхозугодий возникает реальная необходимость выявления не только экономической, но и экологической эффективности применения удобрений, фактов их бесхозяйственного использования, установления напряженности экологической ситуации в каждом районе, колхозе, госхозе, фермерском и других видах хозяйств. Для дифференциации колхозов, совхозов, районов по степени напряженности необходимо сгруппировать их в однородные группы по показателям структуры землепользования, степени распаханности и эродированности водосборов, стоковых характеристик (модуль стока, коэффициент жидкого и твердого стока), типа почв и динамики агрохимических показателей, эффективности использования удобрений. Такая группировка на уровне административных районов Витебской области Белорусского Поозерья выполнена нами еще в 1989 году.
Установлено, что водосборы рек и озер, расположенные в Городокском и Браславском районах, характеризуются наибольшей напряженностью по комплексу факторов интенсивности эвтрофирования. Например, в Брасловском районе на одну тонну основной продукции зерновых приходилось 73,6 кг азота, 161,8 кг фосфора и 106,6 кг калия, внесенных в почву с удобрениями, при нормативе 87,29 и 26 кг, соответственно. Даже без глубокого анализа можно сказать, что доля сверхнормативных и, естественно, неиспользованных растениями удобрений попала в определенном количестве в водотоки и водоемы браславщины, загрязняя их биогенами. Для ограничения поступления биогенных элементов в водную среду можно применить к хозяйственникам как предупредительные меры, ограничивающие внесение удобрений, так и меры по ликвидации последствий излишнего внесения удобрений.
К первой категории мер относятся, прежде всего, ограничение нагрузок путем разработки так названных нами «технологических» нормативов, формализованных в ранг экологических. Например, в Англии в рамках программы Broods каждый фермер может подписать типовой договор, ограничивающий или регламентирующий хозяйственную деятельность, с отказом от интенсивного ведения хозяйства. Это, естественно, приводит к ухудшению экономических показателей фермы, что компенсируется выплатами за каждый гектар, на который распространяется договор. Разработано 2 типа договора.
1–й тип договора. При выполнении условий договора владелец земли ежегодно получает компенсации в размере 129 фунтов стерлингов на 1 га. Он обязан не проводить вспашку земли, использовать участок только под пастбище без пересева естественного травостоя, обработку пастбища проводить только цепными или дисковыми боронами. С 31 марта по 1 октября выпас скота проводить из расчета не более 3,7 голов в среднем на 1 га. Для расчета нагрузки на 1 га учитываются следующие нормы: 1 фуражная корова = 1 голова, 1 бык = 0,7 головы, 1 бычок/телка (возраст 1 год) = 0,6 головы, 1 бычок/телка (возраст более 1 года) = 0,4 головы, 1 молодой баран = 0,15 головы; допускается лишь один укос трав в году; количество вносимых минеральных удобрений не должно превышать 100 кг д.в. в пересчете на азот, 60 ед.д.в. – на фосфор и 60 ед. д. в. – на калий, доза разового внесения азота не должна превышать 75 ед. д. в.; запрещается использовать пестициды, фунгициды и инсектициды, гербициды допускается использовать только для борьбы с крапивой, осотом, конским щавелем, крестовником; запрещается строительство новых осушительных систем, проведение кротования, значительное изменение или перестройка существующего дренажа; очистку имеющихся каналов открытой осушительной системы разрешено проводить только механическим способом; необходимо обеспечить сохранность кустарников и тростниковые заросли, пруды и малые водоемы. B течение двух лет после вступления договора в силу фермер получает рекомендации и консультации по дальнейшей природоохранной работе.
2–й тип договора. Ежегодные компенсационные выплаты по этому договору составляют 200 фунтов стерлингов за 1 га. Во 2–м типе договора поставлены дополнительные условия: с 31 марта по 16 июля запрещено проведение любых видов почвообработки; в период с 31 октября по 1 апреля запрещен выпас скота; сенокос разрешен не ранее 16 июля; внесение азотных удобрений допускается в дозах, не превышающих 35 ед. д.в., не разрешено применение фосфорных и калийных удобрений, запрещено использовать навозную жижу; известь, гипс или другое вещество для снижения кислотности почвы не применяются; очистка мелиоративных каналов проводится поэтапно (по участкам) в течение всего года, для обеспечения выживания водных обитателей и растений.
Эта программа, разработанная английскими учеными, приносит определенный успех в природоохранной деятельности Великобритании и представляет определенный интерес для нашей республики.
Большие успехи в деле нормирования достигнуты в Дании, где принят ряд мер по снижению загрязнения азотом в результате применения удобрений. Обязательными стали планы применения удобрений во всех хозяйствах с площадью обрабатываемых земель не менее 10 гектаров должны соблюдаться правила землепользования, которые предусматривают запахивание полей после уборки урожая для сохранения азота, что позволяет сократить вымывание азота на паровой пашне в осенне–зимний период. Если производитель не соблюдает требований по сокращению азота до нормы – 90 кг/га, то вводится налог на азот.
На полевых культурах к нормированному обеспечению растений элементами минерального питания на рассчитанную величину урожая в бывшем Советском Союзе в 1970–е годы была разработана цельная система программирования урожая практически для всех полевых и овощных культур, возделываемых в условиях орошаемого и богарного земледелия в различных почвенно–климатических зонах.
В Беларуси инициатором программирования урожаев стояла академик ВАСХНИЛ Т.Н. Кулаковская, под ее руководством в БелНИИПА было выполнено и предложено сельскохозяйственному производству много разработок. Однако внедрение программирования в колхозах и совхозах осуществлялось в то время изредка. И хотя внедряемые методы нельзя было назвать альтернативным земледелием, это был первый шаг к экологически и экономически обоснованному применению удобрений и путь к прогрессу в земледелии.
К сожалению, многие агрономы, хозяйствующие сегодня на земле, забыли о программировании урожаев и вносят несбалансированные по питательным веществам количества удобрений по принципу «вношу то, что есть в наличии».
Критерием эффективности в условиях интенсификации должен выступать не показатель количества внесенных удобрений или животноводческих стоков на единицу площади, а расход элементов питания, содержащихся в этих удобрениях на единицу продукции. Если приходная и расходная части элементов сбалансированы, можно считать, что норматив соблюдается, если же удобрения использовались неэффективно и вынос с урожаем ниже приходной части баланса – норматив превышен. Такой подход к нормированию позволяет выявить конкретных виновников неэффективного использования природной среды.
Аналитически баланс биогенных компонентов сельскохозяйственных угодий выражается зависимостями:
Влияние минеральных удобрений на эвтрофирование природных вод

где, А – внесено n–го элемента питания с удобрениями, кг/га; В – внесено n–го элемента с семенами и посадочным материалом, кг/га; С – использовано n–го элемента из почвы, кг/га; К – нормативный вынос n–го элемента с урожаем, кг/т; Унорм – нормативный (запрограммированный) урожай, т/га; Уфакт – фактический урожай, т/га; X – количество n–го элемента, неиспользованное растениями, кг/га.
Важный резерв повышения урожайности и эффективности использования удобрений – равномерность их внесения на площади, а также сочетание их с известкованием кислых почв. Так, многочисленными экспериментами БелНИИПА доказано, что эффективность азотных удобрений при внесении с неравномерностью 60–80% снижается на 45–50%, фосфорных – на 20–22%), сложных – на 30–35%. Для наиболее высокой окупаемости минеральных удобрений сельскохозяйственной продукцией показатель неравномерности внесения не должен превышать 15%.
Научно разработанная система питания растений и реализованная на практике система удобрений – надежное средство повышения урожайности сельскохозяйственных культур и эффективности использования земли и воды. Однако удобрения дают наибольший эколого–экономический эффект только на фоне высокой общей культуры земледелия, в комплексе с другими агротехническими приемами и при учете зональных условий.