Поиск

Экология садоводства и охрана окружающей среды
17.08.2015

В процессе развития производительных сил, совершенствования систем земледелия менялись и концепции по созданию садовых агрофитоценозов. На первых этапах зарождения садоводства происходило окультуривание отобранных диких форм плодовых растений, размещение их поблизости от жилья, причем экологические условия мало чем отличались от существовавших в природном ареале. Интродукция, народная селекция, расширение спроса на фрукты стимулировали повышение продуктивности плодовых деревьев, улучшение качества плодов, расширение садоводства, одновременно повышались требования растений к условиям произрастания. В этот период получила распространение концепция создания устойчивых и долговечных садовых агрофитоценозов на основе подбора соответствующих им экологических условий. Главное заключалось в том, чтобы сады разместить там, где почвенноклиматические условия были бы наиболее близкими к условиям природного ареала произрастания плодовых растений, а при выращивании они были бы полностью обеспечены водой и элементами минерального питания, поставляемых почвой. Основную ответственность за судьбу урожая человек возлагал на природу, в связи с чем вмешательство его в среду обитания было минимальным. Примером могут служить все еще существующие деревья в бывших так называемых "чаирных" садах, ранее широко распространенных в горных районах Крыма. С расширением масштабов производства сады стали размещать по долинам рек и межгорных понижений, по древним речным долинам. Характерной чертой указанных территорий являются высокоплодородные, с мощным почвенным профилем и полугидроморфным водным режимом земли. Как правило, сады занимали отдельные небольшие участки, окруженные естественной растительностью. Обработке подвергались лишь приствольные круги, куда в качестве удобрений вносился навоз. С внедрением сортов западноевропейской селекции постепенно начало применяться орошение насаждений, химическая обработка против вредителей и болезней плодовых деревьев и др. Несмотря на это, основой устойчивого и долговечного садового агрофитоценоза оставались те экологические условия, которые обеспечивали растениям основную долю необходимых количеств воды и элементов минерального питания.
Многие примеры, свидетельствуют об эффективности такого подхода и сравнительно высокой продуктивности садов в то время. Урожай яблок нередко достигал одной тонны с дерева, насаждения яблони и груши были продуктивными в течение 70—100 лет, а грецкого ореха — сотни лет. При этом садовые агрофитоценозы гармонично вписывались в природные ландшафты и об отрицательном влиянии их на окружающую среду не было и речи. Сады не только давали диетическую плодовую продукцию, как правило, с привлекательным внешним видом, но и украшали села.
Постепенно, с увеличением спроса на фрукты, выявились и негативные стороны излагаемой концепции развития садоводства: она была экстенсивной, не способной удовлетворить возросшие потребности в плодах; до 90 % плодов яблони, пораженные плодожоркой, были низкого качества, непригодные к длительному хранению и т. п. Многие положения прежних подходов, ориентированные на приспособление к природным условиям и комплексам, заменялись новыми. Co временем выдвигается концепция создания устойчивого, высокопродуктивного садового агрофитоценоза, основанного на интенсификации этой отрасли сельскохозяйственного производства, когда основную долю по формированию оптимальных условий произрастания насаждений человек брал на себя, увеличивая дополнительные энергетические затраты по уходу за насаждениями, изготовлению и внесению удобрений, применению ядохимикатов для борьбы с вредителями и болезнями плодового сада и др. Согласно этой концепции изменяется подход к оценке пригодности земель под плодовые культуры. В частности, снижается роль почвы как поставщика воды и элементов питания. Основным становится вопрос о наличии свойств, которые могут оказать отрицательное влияние на рост и продуктивность плодовых деревьев. При этом долговечность насаждений отступает на второй план. Достаточно было создать условия, которые обеспечивали высокую продуктивность косточковых плодовых пород в течение 15—20 лет и семечковых — 25—30 лет. Это сочеталось с продолжительностью продуктивного периода сортов современной селекции, со схемами (плотностью) посадки, необходимостью плодосмена и др. При таком подходе главным в оценке стало выявление лимитирующих почвенных факторов, установление степени их влияния на снижение потенциальной продуктивности насаждений и прогнозирование возможных изменений этих факторов за период жизни плодового сада под влиянием как природных, так и антропогенных воздействий. На основе степени возможного снижения продуктивности плодовых насаждений под влиянием неблагоприятных свойств почв оценивали пригодность земель конкретного участка под плодовые культуры. При этом следует подчеркнуть, что в целом климатические условия должны быть оптимальными для возделываемой культуры. В то же время усилилась роль микроклиматических особенностей территории, особенно для плодовых культур, характеризующихся слабой морозоустойчивостью (абрикос, персик и др.)
Интенсификация садоводства позволила расширить зоны возделывания плодовых растений. К примеру, если ранее садоводство в Крыму было сосредоточено в горных, предгорных районах и частично по долинам рек, то после шестидесятых годов сады продвинулись в степную и сухостепную (присивашскую) зоны. Подобное наблюдается и в других районах промышленного садоводства юга Украины, России и других республик бывшего СССР. Возникло принципиально новое положение: плодовые деревья оказались в экологических условиях, которые в корне отличаются от условий их природных ареалов. Естественно, что культивирование высокопродуктивных многолетних насаждений стало возможным только при содействии человека. Чем сильнее природные условия ношах районов садоводства отличались от первоначальной естественной среды обитания плодовых растений, тем больше успех зависел от хозяйственной деятельности человека и тем сильнее проявлялись отрицательные последствия интенсивного садоводства на окружающей среде.
Ошибки, допущенные человеком при возделывании садов на основе первоначальной концепции, нивелировались высоким потенциальным плодородием земель, т.е. за счет более широкого, чем нужно плодовым растениям, диапазона содержания влаги и элементов минерального питания. При интенсивном ведении садоводства (вторая концепция) каждая ошибка сразу, непосредственно и в гораздо большей степени, чем в первом случае, сказывается на урожайности. Иными словами, устойчивость садового агрофитоценоза зависит главным образом от человека, без его поддержки сад обречен на гибель. Поддержка эта требует больших дополнительных энергетических затрат. Кроме того, интенсификация садоводства связана с сильнейшим воздействием на природу, в частности на воздух, почву, грунтовую воду и др., начиная с предпосадочной обработки и кончая ежегодной уборкой урожая, а в конце ротации — раскорчевкой сада. Глубокая (на 55—60 см) предпосадочная обработка, содержание междурядий по системе черного пара, внесение больших доз (1,0—1,5 т/га в год) минеральных И малых доз органических удобрений, орошение, неоднократные проходы тракторов и сельхозмашин по междурядьям, применение гербицидов для борьбы с сорняками и пестицидов против фито-и энтомофауны вызвали ряд негативных последствий в окружающей среде. Они проявляются, прежде всего в интенсивной деградации почв — ухудшении водно-физических свойств, дегумификации, накоплении нитратов, тяжелых металлов, гербицидов, пестицидов и их производных и др.
Как показали наши исследования, плантажная вспашка снижает величину объемной массы, способствует гомогенизации верхнего 60-сантиметрового слоя. Величина объемной массы быстро (через 4 года) возвращается к исходному состоянию, но агрегатный состав (особенно при сухом просеивании) почв садового агрофитоценоза по сравнению с полевым становится хуже. Усиливается движение карбонатов кальция в верхних горизонтах южного чернозема сразу после плантажной вспашки, в последующем наблюдается вымывание этой соли вниз по профилю почвы (табл. 100). Большинство различий, вызванных особенностями воздействия агрофитоценозов, сохраняется, по крайней мере, в течение всей ротации (в рассматриваемом случае на протяжении 20 лет).

Экология садоводства и охрана окружающей среды

Резкое ухудшение водно-физических свойств коричневой почвы наблюдалось через 20 лет после освоения ее под культуру персика. По следу прохода тракторов и сельскохозяйственных машин объемная масса достигала 1,7—1,8 г/см3. Как следствие уплотнения верхних горизонтов почвы в 3 раза снизилась водопроницаемость и резко изменился водный режим. Из-за плохой водопроницаемости в верхнем 50-сантиметровом слое содержание влаги превышало HB, атмосферные осадки или поливная вода задерживались в поверхностных горизонтах, в то время как в нижних оставалось на прежнем уровне. Разница в увлажнении между слоями 0—50 и 50—100 см достигала 1,7—2,2 раза.
Экология садоводства и охрана окружающей среды

Запасы органического вещества в южном черноземе под садовым агрофитоценозом меньше, чем под полевым (табл. 101). За 20—30 лет потери гумуса составили 24—50 т/га. Скорость потерь его за это время в почвах, сады на которых получили лишь влагозарядковые поливы, составила 1,3 т/га в год; при регулярном орошении (влагозарядковые и вегетационные поливы) — 1,9—2,0 т/га в год на фоне почв полевого агрофитоценоза.
Такая же как и для гумуса закономерность и для валового содержания азота, у валовых же форм фосфора и калия она не обнаружена. Установлены достоверные различия между план-тажированными и пахотными почвами по содержанию меди, а также динамике, видовому составу и численности почвенных микроорганизмов.
С той или иной степенью достоверности роль садового агрофитоценоза в деградации почв отмечают другие исследователи для иных зон садоводства, что согласуется с нашими данными.
Многие гербициды сохраняются в почве 10—40 лет и оказывают ингибирующее влияние на микрофлору почвы, часто являются причиной гибели сельскохозяйственных культур. Так, по нашим наблюдениям, на 2—3-й год после внесения в почву в рекомендуемых дозах симазина, хлора, малоран-специаля, синбара, играна и их смесей погибав ли всходы ячменя озимого, тритикале, картофеля. Учитывая, что основная задача садоводства заключается в получении диетической плодовой продукции, по нашему глубокому убеждению, применение гербицидов в плодовом питомнике, а тем более в саду, должно быть полностью исключено.
Имеются многочисленные факты, свидетельствующие о накоплении в почвах под садами нитратов, нитритов и их производных. По данным А.С. Ивановой, в верхнем слое луговоаллювиальной почвы (колхоз "Рассвет" Белогорского района Крыма) содержалось 0,9—1,6 мг N—NO3 на глубине 100—140 см его количество увеличивалось до 2,9—3,7 мг на 100 г почвы. Содержание сравнительно невысокое, но распределение его по профилю свидетельствует о миграции N—NO3 в нижние горизонты почвы и указывает на большую вероятность поступления в грунтовые воды.
Применяемые для борьбы с вредителями и болезнями сада пестициды характеризуются различной способностью к разложению. Фосфорорганические и перетровдные пестициды быстро разлагаются в почве и не оказывают существенного влияния на плодородие садовых почв. Пестициды группы хлорорганических соединений не только долго сохраняются в почве, но и часто при разложении образуют метаболиты, которые по своей токсичности превосходят исходные соединения.
Интенсивное применение химических средств защиты растений от вредителей, болезней и сорной растительности привело в ряде районов промышленного садоводства к возникновению неблагоприятной экотоксикологической ситуации. Накопление, например, ДДТ и его метаболитов достигало 62—98 мг/кг почвы.
Несмотря на то, что применение хлорорганических пестицидов давно запрещено, их остаточные количества в почвах садов Крыма достигают 180—340 мг/кг почвы (1,8—3,4 ПДК). Как показали наши исследования, в почвах исследуемых садов отмечается наличие всех семи определяемых пестицидов и их метаболитов (альфа- и гамма ГХЦГ, Альдрин, гептахлор, ДДТ, ДДЭ, ДДД). Они, несмотря на плохую растворимость, проникают на большую глубину. Так, в сану Степного отделения ГНБС содержание ДДТ в горизонте 0—20 см достигает 182,7 мкг/кг, в горизонтах 100—140 см — 4,2 и 140—170 см — 52,5 мкг/кг почвы. Для них характерна широкая вариабельность в их содержании в пространстве: в яблоневом саду в горизонте 0—20 см количество ДДТ колеблется от 33 до 346 мкг/кг. Анализ полученных нами данных (по проекту ГКНТ Украины) свидетельствует о том, что содержание альфа- и гамма ГХЦГ, а также альдрина и гептахлора в почвах яблоневого и персикового агрофитоценозов практически одинаковое. Совершенно другая картина наблюдается в содержании ДДТ и его метаболитов. В большинстве случаев их количество в почвах яблоневого сада больше, чем персикового, причем различия в верхних горизонтах почв достигает одного порядка. Так, в горизонте 0—20 см содержание ДДТ в почвах яблоневого сада колеблется от 34 до 346 мкг/кг, тогда как в почвах персикового — всего 6—10 мкг/кг почвы. Исключением является лишь горизонт 80—100 см, где содержание ДДТ в почвах под персиком выше, чем под яблоней: 6—17 против 4—6 мкг/кг почвы соответственно.
Распределение остаточных количеств хлорорганических пестицидов и их метаболитов зависит от способа орошения. При капельном способе орошения минимум пестицидов отмечен в контуре увлажнения (ДЦЭ 21—29; ДДТ 13—27 мкг/кг). На контроле (междурядье сада) содержание указанных соединений в горизонте 0—40 см достигает 52—63 и 67—71 мкг/кг почвы.
Данные Крымской станции химизации свидетельствуют о том, что грунтовые воды содержат остаточные количества нитратов и пестицидов, что может привести к загрязнению артезианских вод, питание которых осуществляется за счет грунтовых вод. На этом основании, в частности в Крыму, принято обоснованное решение о том, чтобы впредь не размешать сады там, где по геологическим условиям (распространение известняков, развитие карста и т.п.) имеется интенсивная влагосвязь поверхностных и подземных вод. В настоящее время подобные условия характерны для 23,5 % территории существующих садов.
Негативные последствия имеющихся методов ведения сельского хозяйства вызвали тревогу ученых и широкой общественности. Поиски альтернативы этим системам привели к разработке концепции биологического (экологического, альтернативного) земледелия. Как считает академик А.Н. Каштанов, более обосновано эту концепцию (систему) земледелия следует назвать ландшафтной. Применительно к многолетним насаждениям она не разработана. На наш взгляд, речь должна идти о разработке основ по созданию не только устойчивого и продуктивного, но и экологически безопасного садового агрофитоценоза.
Устойчивость и продуктивность — взаимообусловленные свойства растений. Необходим поиск оптимального сочетания всех слагаемых их, обеспечивающего максимально высокую прибыль при минимуме энергетических затрат и не наносящего вреда окружающей среде. Методологической основой решения указанной проблемы являются принципы ландшафтного земледелия, трансформированные для многолетнего растениеводства. При этом необходимо комплексное рассмотрение проблем плодоводства, паркового строительства и, возможно, лесного хозяйства. Если по отношению к агроландшафгу их травянистых растений главным, по Б.М. Миркину, является стремление к получению максимального дохода и соблюдению природоохранных мероприятий, то агроландшафты с многолетними насаждениями должны решать к тому же эстетические (восприятие рекомендуемого пространственного размещения зеленых насаждений и плодовых культур), социальные (озеленение населенных пунктов и дорог, создание зеленых зон отдыха и др.) и лечебно-профилактические (получение диетической плодовой продукции, создание зеленых насаждений лечебно-профилактического направления и др.) задачи.
Проблема экологизации садоводства является комплексной и может быть решена совместно специалистами разных профессий. В общих чертах, на наш взгляд, исследования должны осуществляться в следующих направлениях:
— ландшафговедение — пространственное размещение садов, парков, лесопарков, лесных насаждений; их оптимальное соотношение в зависимости от природных условий и целей создания — получение диетической плодовой продукции, создание курортно-рекреационных участков, решение социальных вопросов и др.;
— фито- и агрофитоценология — определение состава и соотношения основных древесных пород; роль травянистых растений в устойчивости и продуктивности многолетних растительных ассоциаций в конкретных экологических условиях;
— агроэкология — оценка геоморфологических, гидрологических, климатических и эдафических условий произрастания плодовых, орехоплодных, субтропических и древесно-декоративных культур; паспортизация экологических условий основных зон садоводства; создание экологических моделей для районированных сортов плодовых культур и для декоративных деревьев-интродуцентов;
— генетика и селекция — создание сортов, форм и подвоев, приспособленных к конкретным экологическим условиям, комплексно устойчивых к вредителям и болезням, высокопродуктивным, с высоким содержанием биологически активных веществ;
— физиология растений — изучение физиолого-биохимических процессов, обусловливающих продуктивность и устойчивость плодовых и других минеральных культур; способы их предварительной оценки;
— биохимия растений — изучение состава и свойств биологически активных веществ, находящихся в плодовой продукции и отходах многолетнего растениеводства;
— защита растений — создание интегрированных моделей управления численностью вредных организмов и микрозаповедников полезной фауны;
— частное земледелие — применение нетрадиционных источников органического вещества; уточнение доз минеральных удобрений; минимализация поверхностной обработки почв; применение современных способов орошения многолетних насаждений и др.;
— охрана природы — организация мониторинга загрязнения окружающей среды и продуктов питания; разработка основ экологической оценки эффективности технологий и агроландшафта в целом и его составных частей.
Научными учреждениями накоплен определенный опыт в решении частных вопросов указанной проблемы. Следует подчеркнуть, что в осуществлении планируемых мероприятий на данном этапе следует руководствоваться принципами прогнозирования и регулирования. Задача заключается в том, чтобы объединить усилия ученых и разработать общие положения концепции и модели высокопродуктивных, устойчивых, гармонирующих с прилегающим ландшафтом и экологически безопасных садовых агрофитоценозов.