Биогенная ликвидация уплотнения почв

Никто не застрахован от ошибок в обращении с почвой, и тот, кто перестраивает свое хозяйство по-новому, нередко должен справиться со значительными дефектами структуры почвы. Обыкновенно речь идет о необходимости разрыхлить уплотненные слои почвы. При этом необходимо учитывать, что культиватор-рыхлитель со стрельчатыми лапами, двухъярусный плуг и почвоуглубитель, предназначенные для механического рыхления, являются лишь вспомогательными средствами, эффективность которых может быть стабилизирована в первую очередь посредством биологических мероприятий. Последние нередко даже намного более результативны, чем одно механическое рыхление.

Слой почвы считается уплотненным, если он характеризуется уменьшенным объемом пор по сравнению с ниже- или вышележащими пластами. В почвах, используемых для земледелия, подобные уплотнения обычно возникают в результате обработки. Если эти уплотнения лежат на границе регулярно обрабатываемого глубокого горизонта, то они характеризуются "плужной подошвой", потому что возникновение уплотнения приписывают статическому и динамическому давлению, особенно в том случае, когда работа производилась затупившимися культиваторными лапами. Однако в значительно большей степени образованию "плужной подошвы" способствует давление в борозде, усиленное буксованием и вибрация ведущих колес. При этом частицы почвы тем легче собираются в более плотные агрегаты, чем дальше консистенция почвы отступает от комковатой в сторону мягкопластичной. Почвы со значительной долей мелкопесчаных или пылеватых частиц могут уплотняться сильней, чем почвы с высоким содержанием глины или крупнозернистого песка. Высокое содержание гумуса и известняка стабилизирует структуру почв и тем самым противодействует уплотнению.
Уменьшение объема пор уплотненных слоев почвы воздействует на все без исключения транспортные процессы в почве: нарушается газовый обмен, движение воды и питательных веществ. Значительное механическое сопротивление уплотненных слоев почвы и плохое снабжение кислородом непосредственно отражается на росте корней. Возможно также значительное поражение микроорганизмами, повреждающими корни. В целом при таких условиях плодородие почв, а также гарантия их урожайности более или менее ограничиваются.

Модификация транспортных процессов в почве вследствие образования плужной подошвы оказывает отрицательное воз-действие и на выполнение полевых работ (медленное высыхание зяби или слишком высокая влажность почвы при уборке). Цель улучшения подобного состояния почвы всегда заключается в увеличении объема пор, прежде всего части крупных пор (ходов дождевых червей) в области плужной подошвы. Наряду с возможностью механического рыхления такие физические процессы, как набухание и просадка в глинистых почвах или крошение почвы в результате промерзания в районах с холодными зимами, также могут вновь увеличить объем пор после возникшего уплотнения. Из биологических процессов, способствующих возобновлению объема пор, на первом месте среди культурных и сопутствующих растений стоит воздействие стержнекорневых растений и рыхлительная деятельность дождевых червей.

В начале моей профессиональной деятельности в качестве специалиста сельского хозяйства я принял участие в двухлетнем полевом опыте с уплотнением плужной подошвы и ее разрыхлением. В первую очередь речь шла о том, чтобы показать эффективность корней растений и дождевых червей в восстановлении сниженного плодородия почвы. Для этого сравнивали одну полевую делянку, вспаханную при мокрой погоде, с другой, которая была обработана при благоприятных условиях. В первый год возделывали озимый ячмень, сеяный кормовой злак и кормовые бобы, на второй год одну лишь кукурузу на силос.

Кроме измерения урожая определялось количество ходов дождевых червей и корней в различных генетических горизонтах почвы и измерялось впитывание дождевой воды в почву (инфильтрация). Сверх того учитывался размер пор в различных генетических горизонтах.

С помощью точно направленного искусственного дождевания и измерения поверхностного стока оказалось возможным представить доли инфильтрации в балансе водотока. Было выяснено, что возделывание сеяного корневого злака и вслед за тем кукурузы ведет к отчетливо увеличенной норме инфильтрации.

Это означает, что начинающееся разрыхление уплотнения обнаруживается по активности корневой системы растений. С другой стороны, становится очевидным, что повреждения нельзя было исправить за два вегетационных периода: различия между "мокрой" и "сухой" вспашкой все еще отчетливо выражены. По учитываемому количеству дождевых червей на протяжении года можно было судить о начинающемся разрыхлении уплотненного слоя. Однако и здесь становится очевидным, что это разрыхление является долгосрочным процессом.

При возделывании кормовых бобов уплотнение почвы вело к угнетению роста, имевшему следствием уменьшение урожая на 16%. Зато в следующем году при выращивании кукурузы на силос было установлено лишь самое незначительное снижение продуктивности. При этом следует учесть, что этот опыт проводился в рамках традиционного земледелия. Безусловно, что при биологическом земледелии, без добавки водорастворимых питательных веществ, в последующие годы возникли бы еще более отчетливые различия в урожайности.

В целом из результатов этого исследования можно сделать вывод, что уплотнение почвы, которое и при традиционном питании растений отрицательно влияет на структуру почвы и продуктивность, при биологическом ведении хозяйства должно иметь еще более отягчающие последствия. Потому что здесь повышение или понижение продуктивности зависит от связывания и трансформации питательных веществ при помощи активного взаимодействия минерального, органического и газообразного вещества с фауной и флорой почвы и корневой системой растений. Однако эта согласованность в очень большой степени ослабляется в результате уплотнения почвы. Практическим выводом для нас должно быть то, что нужно стремиться избежать любой обработки и езды в период, когда почва еще настолько увлажнена, что следует опасаться весьма сильного уплотнения почвы. Во время уборочных и весенних полевых работ постоянно возникают такие аварийные ситуации, когда это благое намерение полностью "рассеивается", механические воздействия дают начало отрицательным мелиоративным процессам.

В целом севооборот должен быть составлен таким образом, чтобы стержнекорневые растения постоянно присутствовали, по меньшей мере, как промежуточные культуры, еще лучше как основные культуры. В качестве основных кормовых культур используются люпин, кормовые бобы, красный клевер и люцерна, а для промежуточных культур эта палитра может быть расширена за счет масличной редьки, свеклы и репы. Нельзя недооценивать и роли спутников - львиного зева и бодяка полевого! Следует также упомянуть донник в качестве пионерного растения. Однако возделываемые в качестве промежуточных культур стержнекорневые растения могут преодолеть уплотнение лишь в том случае, если им будет предоставлено достаточно времени. Это означает, что они должны по возможности следовать за рано убираемыми культурами, такими, как озимый ячмень или кукуруза на силос.

Для поддержания деятельности дождевых червей нужны пары и большое количество отмирающего органического вещества на поверхности почвы. Глубоко заделанные растительные остатки и требующаяся для этого обработка почвы мешают их активности.
Идеальная комбинация благоприятных условий для разрыхления уплотнения - это многолетняя люцернозлаковая или клеверно-злаковая смесь, которая растет среди смеси стержнекорневых растений как покровная культура.

Пестициды  

Пестициды - средства защиты растений и борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур - предназначены для уничтожения или поражения нежелательных организмов (животных, растений, микроорганизмов) или воздействия на них. Применяя эти препараты, защищают культурные растения и продукцию растениеводства, уничтожают возбудителей болезней, устраняют вредные организмы, "приукрашивают" в соответствии с требованиями рынка сельскохозяйственную продукцию. Возможность достижения этих целей при помощи пестицидов обусловила широкое применение веществ, имеющих преимущественно искусственное происхождение. При массовом использовании пестицидов выявились и выявляются теневые стороны этого чудо - помощника. Хотя нет еще полной ясности в вопросе о "побочном воздействии" пестицидов, сегодня уже известны многочисленные стороны их пагубного влияния.

Являясь составной частью комплекса факторов, таких, как изменение ландшафта и уничтожение среды обитания диких животных и растений человеком, пестициды наравне с ним сыграли роль в драматическом исчезновении в последние десятилетия многих видов флоры и фауны. Быстрое приспособление все меньшего количества видов ко все более однообразным условиям биотопов особенно характерно для сельскохозяйственных и садово - огородных земель. По оценкам, приведенным в Красной книге исчезающих папоротниковых и цветковых растений, интенсивное сельское хозяйство является главным виновником сокращения видов. Прямо - таки видовыми пустынями оказались крупные и интенсивно обрабатываемые аграрные районы.

Результаты исследований о влиянии пестицидов на существование видов животных в аграрных ландшафтах оказывают, что регулярное интенсивное использование средств защиты растений приводит к исчезновению видов, связанных с аграрным ландшафтом. В ФРГ в 1988 г. было продано 32 500 тонн пестицидов (в пересчете на действующее вещество), в том числе 17232 тонны гербицидов, 11 473 тонны фунгицидов, 1 281 тонна инсектицидов. Эти пестициды применялись для уничтожения или поражения определенных животных, растений, микроорганизмов. Тем не менее, уже давно известно, что пестициды могут оказывать губительное воздействие и на иные организмы, кроме тех, для которых они предназначены, например, на полезных насекомых, и вопреки старинной мудрости сегодня "сорняк исчезает" (старинная немецкая пословица гласит буквально: "сорняк никогда не переведется" или "худое споро - не вырвешь скоро"). Большинство применяемых в сельском хозяйстве инсектицидов воздействует не только на "вредителей", но и на полезные организмы. "Средства уничтожения сорняков" могут не только уничтожать дикорастущие травы, но и смертельно поражать насекомых, как это наблюдается у высокотоксичного гербицида ДНОК, который в равной степени ядовит для рыб и отражается на наследственности. Другой пример - вещество пиразофос, содержащееся в разрешенном к продаже в ФРГ препарате "афу-ган" фирмы "Хехст". Этот фунгицид одновременно с мучнистой росой уничтожает и насекомых. Такое же воздействие проявляется в отношении почвенных организмов, которые могут быть полезными для роста и здоровья растений. Экспертный совет по вопросам экологии в 1987 г. высказался по этому поводу следующим образом: "Охрана почв и защита растений находятся в принципиальном противоречии друг с другом".

Не все пестициды после их внесения разлагаются на вещества, безвредные для природы и человека. Они могут превращаться или распадаться в химические соединения, в такой же степени или даже более ядовитые, чем исходные вещества. Этот процесс может протекать в почве, в воздухе, в продуктах питания и в организме человека. Пример - фунгицид "манкоцеб". Этот препарат, предполагаемый возбудитель рака, влияет на наследственность, вызывает при опытах на животных нарушение репродуктивных функций, может поражать почки, щитовидную и предстательную железу. Продукт разложения "манкоцеба" - ЭТК (этилентиокарбамид). ЭТК также подозревается как возбудитель рака, влияет при опытах на животных на функцию щитовидной железы и вызывает нарушение репродуктивных функций. Остатки этих веществ, как и у сотен других пестицидов и продуктов их распада, могут присутствовать в пище. Что касается все еще разрешенного в ФРГ инсектицида "лин-дан", то в конце 70 - х годов после его многолетнего использования было установлено, что при его разложении происходят не прямые, а комплексные преобразования, в результате которых образуются разнообразнейшие химические соединения, среди них - пентахлорфенол (ПКФ), высокотоксичный пестицид, возбудитель рака, и гексанхлорбензол (ГХБ), также вызывающий раковые заболевания и уродства. Особую остроту этот факт приобретает в свете тех обстоятельств, что использование ПКФ и ГХБ в качестве пестицидов в ФРГ запрещено.

Пестициды применяются в основном из-за их поражающего воздействия. Однако животные, растения и микроорганизмы могут развить устойчивость к таким дозам яда, которые для большинства из них прежде были бы смертельными. Это свойство организмов, называемое резистентностью, вырабатывается в процессе применения пестицидов. В течение очень короткого времени повысить уровень устойчивости к ядохимикатам могут организмы, размножающиеся при быстрой смене поколений, например грибковые патогены и насекомые. Но сенсационными темпами повышается уровень резистентности также и у дикорастущих трав. В США уже установлены 54 устойчивых вида сорняков. В 1980 г. их было всего лишь 12. В Баварии в прошедшие годы был зафиксирован ужасающе быстрый рост устойчивости сорняков к гербицидам. По исследованиям государственной консультационной службы в разрезе сельских административных районов в 1983 и 1985 гг., пораженные площади в Баварии за этот период расширились с 17 тыс. га до 70 - 80 тыс. га, т.е. более чем в 4 раза.

Выработка устойчивости к пестицидам может нанести серьезный ущерб сельскому хозяйству и даже привести к полному прекращению отдельных производств, как это, например, случилось в Мексике. На обширных пространствах Северной Мексики пришлось почти полностью прекратить возделывание хлопчатника, так как все имеющиеся в распоряжении пестициды оказались бессильны против вредителей. А в Лонг - Айленд (США) интенсивное применение средств защиты растений при возделывании картофеля за короткое время привело к появлению колорадских жуков, поразить которых не мог ни один из инсектицидов. Несмотря на намерение защитить культурные растения все возрастающим количеством пестицидов, потери урожая тем не менее также возрастают: американские фермеры внесли в 1948 г. около 2 000 тонн пестицидов, потери урожая 17%; до 1978 г. количество используемых пестицидов увеличилось в 12 раз, потери урожая увеличились на 30%.

Если пестициды вносятся в незащищенный грунт, то лишь часть из них поражает нужные организмы. Большая же часть испаряется, остается в воздухе, укрупняется в капли туманов и может переноситься воздушными массами на большие расстояния. Сенсационные результаты показали новейшие исследования, проведенные государственной биологической службой по поручению государственного экологического управления ФРГ. В соответствии с ними в течение 6 часов после внесения может улетучиться до 90% пестицидов.

Результаты этого исследования вносят ясность в следующие факты. Американские ученые обнаружили в тумане над сельскохозяйственными землями высокую концентрацию пестицидов, таких, как органофосфатный паратион, малатион, хлорпирифос, а также распространенные гербициды - симазин, атразин, вероятный возбудитель рака. Их концентрация в тумане составляла до 10 миллиграмм на литр. Для сравнения следует напомнить о нормах предельно допустимых концентраций вредных веществ в питьевой воде, вступивших в у в ФРГ с 1 октября 1989 г., в соответствии с которыми концентрация вещества в питьевой воде не может превышать 0,1 миллиграмма на литр.

Таким образом, в тумане обнаружили химические соединения, которые не могли быть установлены в сухом воздухе. То, что пестициды испаряются, известно уже давно. Однако предполагали, что испаряющиеся пестициды в воздухе разжижаются. В действительности же происходит противоположное. Очевидно, капли тумана способствуют усиленной концентрации химических соединений.

В связи с этим неудивительно, что пестициды обнаруживаются в дождевой воде, как это показали анализы на водопроводных станциях в бассейне Рейна (Амстердам) и в Кельне, проведенные международной рабочей группой". В период с декабря 1987 г. по апрель 1988 г. в дождевой воде в расчете на 1 л регулярно фиксировалось до 1,03 миллиграмма атразина. Среди обнаруженных в дождевой воде пестицидов были также инсектициды диметоат, паратион - этил, пар атион-метил и гербициды хлортолурон, дихлобенил, монурон, пропазин и тербутрин. Необходимо принять во внимание, что в настоящее время аналитические методы могут выявить не более одной трети веществ. На момент проведения анализов до дождевой воды в начале 1988 г. соответствующие методы были разработаны лишь для 100 из примерно 350 химических соединений, использование которых разрешено в рамках Европейского Сообщества. То, что эта проблема не является только европейской, показывают, например, сообщения из США и Японии, где также выявлена высокая загрязненность дождевой воды пестицидами.