Мелиорация сельскохозяйственных земель

При помощи химических мелиорантов  можно регулировать реакцию почвенного раствора и создавать наиболее благоприятные условия для возделывания сельскохозяйственных культур.

Подавляющее большинство пахотных земель России относится к кислым почвам, которые без химической мелиорации являются малопродуктивными. Неблагоприятные  свойства кислых почв могут быть устранены в том случае, если содержащиеся в почвенном поглощающем комплексе этих почв ионы водорода и алюминия будут замещены ионами кальция. Для этих целей используют известь СаСО₃, вследствие чего данный метод мелиорации получил название известкования.

Известкование повышает рН почвенного раствора и значительно улучшает многие свойства почвы, в результате чего существенно повышается урожайность  сельскохозяйственных культур.

Почвы, имеющие высокие значения рН почвенного раствора, в природе встречаются намного реже, чем кислые. Однако эти почвы распространены в более южных регионах России с максимально подходящими для выращивания большинства сельскохозяйственных культур климатическими условиями. Кроме того, щелочная реакция крайне неблагоприятна для растений, которые практически не могут расти при значениях рН почвенного раствора более 8.

Для нейтрализации щелочности, обусловленной  присутствием в почве карбонатов и гидрокарбонатов натрия (Na₂C0₃ и NaHC0₃), используют слабые растворы различных кислот, чаще — серной кислоты. Такой метод химической мелиорации носит название кислова- ния. Кроме кислоты, аналогичное действие оказывают гидролитически кислые соли, которые вследствие реакции гидролиза образуют кислоты. В качестве подобного мелиоранта на щелочных почвах используют железный купорос.

Химическую мелиорацию целесообразно  применять и для улучшения  свойств солонцовых почв. Солонцовые почвы отличаются крайне неблагоприятными для растений свойствами, обусловленными присутствием в почвенном поглощающем комплексе (ППК) этих почв значительных количеств ионов натрия. Именно повышенное содержание в почве ионов натрия вызывает процесс осолонцевания почв, в результате чего образуются солонцы, обладающие плохими водно- физическими свойствами. Эти почвы отличаются высокой вязкостью, липкостью, сильным набуханием во влажном состоянии и способностью к уплотнению при иссушении, а также слабой физиологической доступностью влаги.

Мелиорация солонцовых почв проводится методом гипсования, то есть внесением гипса CaS0₄ 2H₂0. При этом происходит замещение двух ионов натрия, входящих в состав ППК, на один ион кальция гипса. В результате гипсования свойства солонцов значительно улучшаются, и эти почвы становятся пригодными для выращивания сельскохозяйственных растений.

Рекультивация земель. Быстрый рост и расширение масштабов горных разработок и других видов хозяйственной  деятельности, сопровождающихся отчуждением  земельных угодий, разрушением естественных ландшафтов и загрязнением окружающей среды, остро ставят вопрос о необходимости рекультивации — восстановления благоприятных природных свойств территории, где завершены горные работы.

Рекультивация ландшафта включает комплекс горно-технических, мелиоративных  сельскохозяйственных или лесохозяйственных  и инженерно-строительных работ. На первом — горно-техническом — этапе осуществляется восстановление первоначального рельефа и подготовка к последующей биологической рекультивации, предусматривающей работы по восстановлению почвенного покрова и растительности.

Методы рекультивации зависят от состава вскрышных пород, технологии ведения горных работ, природных условий местности. Как правило, земли, изъятые у сельского хозяйства, восстанавливаются под сельскохозяйственные угодья. В густонаселенных промышленных районах, где дефицит пахотных земель особенно ощутим, предпочтение также отдается сельскохозяйственному или рекреационному восстановлению рекультивируемых территорий.

Для возвращения нарушенных земель в сельское хозяйство необходим  предварительный анализ химического состава пород вскрыши и их агрономическая оценка. Результаты анализа используют для того, чтобы избежать вынесения бесплодных и фитотоксичных пород в верхние слои рекультивируемых почвогрунтов, а захоронить их на глубине 1—3 м под породами с более благоприятными свойствами.

В настоящее время разработана  классификация отвальных пород, которая с учетом их минералогического, механического и химического  состава и некоторых физико-химических характеристик позволяет разделить  породы на четыре категории по их пригодности для сельскохозяйственного освоения и наметить приемы для их улучшения.

Перед началом вскрышных работ  проводят химический анализ и агрономическое обследование, выбирая вид будущего освоения этих земель. Слой плодородной  почвы, не смешивая его с породами вскрыши, снимают с площади, подготавливаемой к разработке, обеспечивая продвижение фронта работ не более чем на один год. Если снятую почву нельзя сразу же нанести на заранее подготовленные рекультивируемые участки, ее складируют на заранее выбранных площадках, расположенных на ровных, возвышенных и сухих местах, укладывают там в бурты высотой 5—10 м и засевают одно- или многолетними травами во избежание эрозии и дефляции.

При оптимальной организации рекультивационных  работ гумусный слой почвы не складируют, а сразу наносят на спланированную бульдозерами поверхность отработанного участка рудника или карьера. Свежие отвалы легче поддаются планировке, дают равномерную осадку и практически в течение одного года возвращаются в сельское хозяйство. После 3—6 месяцев интенсивной усадки проводится повторная планировка участка и начинается его биологическое освоение.

Биологическая рекультивация направлена на создание на рекультивируемом участке  почвенного профиля и повышение  его плодородия. В пределах искусственно насыпаемого или намываемого слоя должен быть сформирован корнеобитаемый горизонт, мощность которого зависит от назначения участка: для зерновых культур и многолетних трав он должен быть не менее 0,8 Ц для плодовых культур Ц 1,5—2 м.

Корнеобитаемый слой рекомендуется формировать из почвенной массы и лессовидных карбонатных суглинков, причем мощность собственно гумусового слоя может колебаться от 0,3 до 0,8 м, что зависит прежде всего от наличия плодородных почв. Нижняя часть корнеоби- таемого слоя формируется из грунтов с благоприятными водно-физическими свойствами.

В степных зонах с недостаточным  увлажнением и плодородными черноземными почвами возможно и целесообразно  создание на восстанавливаемых территориях  почвенного профиля повышенного  плодородия. Для этого рекомендуется досыпку котлованов рудников и выработок производить в три слоя: слой красно-бурых глин толщиной 2—3 м, затем слой песка 0,5—0,6 м, на который слоем 0,5—1,0 м наносится чернозем. Такой вариант рекультивации создает оптимальные условия орошения и обеспечивает высокое плодородие рекультивируемых участков.

Если грунт отвалов имеет  агрономически неблагоприятные  свойства, перед нанесением на спланированную поверхность плодородного слоя проводят коренную химическую мелиорацию подготовленного  участка. При такой постановке работ карьер из года в год перемещается над рудным телом, оставляя после себя не бросовые земли, а полностью восстановленные сельскохозяйственные угодья.

Гораздо меньших затрат требует  лесная рекультивация. Она может  осуществляться на токсичных фунтах и в неблагоприятных условиях рельефа и потому имеет гораздо большее распространение. Лесная рекультивация имеет почво- и водоохранную, а также рекреационную направленность. На местах старых карьеров проводится водная рекультивация, т.е. создаются водоемы для образования запасов промышленной или питьевой воды и организации зон отдыха. В нашей стране считается оптимальным соотношение площадей, восстанавливаемых под лес и пашню, равное 3:2.

Четко разграничить методы и цели отдельных видов рекультивации невозможно, обычно они сочетаются на одной и той же территории. Так, откосы отвалов обычно отводят под облесение, на распланированной поверхности внутренних отвалов после формирования почвенного слоя восстанавливаются пахотные земли, а карьеры и выемки заполняются водой.

При правильно выбранной технологии практически полное возвращение  многих нарушенных земель в хозяйственную  деятельность осуществляется за 4—5 лет. В настоящее время площадь  рекультивированных земель в России составляет около трети общей площади нарушенных, причем масштабы рекультивации быстро растут. Если в 1971—1975 гг. было восстановлено 180 тыс. га нарушенных земель, то в период 1986-1990 гг. их было рекультивировано уже 600 тыс. га.

Защита окружающей среды при  химизации сельского хозяйства

Под химизацией сельского хозяйства  понимают научно обоснованную систему  мероприятий по увеличению или восполнению  естественного плодородия земель путем  применения химических удобрений, повышению  продуктивности животноводства с помощью  химических добавок к кормам, а также по борьбе с вредителями и болезнями с помощью пестицидов.

Необходимость применения химических средств борьбы с болезнями, вредителями  растений и сорняками определяется значительным ущербом, причиняемым  ими сельскому хозяйству. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО), потенциальные потери урожая от вредителей составляют 13,8%, от болезней — 11,6%, от сорняков — 9,5%.

В настоящее время в сельском хозяйстве для борьбы с болезнями  и вредителями растений используют целый комплекс мероприятий: агротехнические приемы, выведение устойчивых к вредителям и болезням сортов (в том числе генетически модифицированных), использование биологических, химических и других методов, прямо или опосредованно влияющих на вредителей культурных растений. Однако при современном состоянии сельскохозяйственного производства наиболее эффективен химический метод, основанный на применении пестицидов, обеспечивающих надежную защиту урожая и высокую экономичность.

Побочными негативными последствиями химической мелиорации являются загрязнение окружающей среды и причинение вреда здоровью человека, лесной растительности, дикому животному миру, рыбным запасам. Обладая биологической активностью, пестициды вызывают гибель не только вредных, но и полезных организмов. Поэтому в настоящее время уделяется большое внимание созданию препаратов избирательного действия, направленных только против вредных организмов. Действие этих препаратов основывается на биохимических различиях организмов. Однако в настоящее время основным мероприятием, предупреждающим вредное воздействие пестицидов на объекты окружающей среды, является строгий контроль за их использованием и накоплением в различных объектах, а также соблюдение требований по технике безопасности при производстве, хранении, транспортировке и применении пестицидов.

Основным требованием, предъявляемым  к химическим препаратам, является их малая токсичность для теплокровных животных и человека. Каждый новый  препарат, предлагаемый для борьбы с вредителями и болезнями растений, предварительно всесторонне изучается в опытах на лабораторных животных, и на основании полученных результатов органы здравоохранения принимают решение о возможности применения данного ядохимиката. Специально уполномоченные государственные органы регулируют использование химических веществ в сельском хозяйстве, ведут учет и регистрацию химических препаратов, выдают разрешения на их применение, которое в обязательном порядке нормируется.

Список химических препаратов, разрешенных для применения в сельском хозяйстве, периодически пересматривается и утверждается. Одновременно даются обязательные рекомендации по применению новых препаратов, устанавливаются нормы расхода препарата, сроки его применения, интервалы между последней обработкой и сбором урожая, содержание препарата в воздухе рабочей зоны, атмосферном воздухе, остаточные количества химических веществ в продуктах питания растительного и животного происхождения.

Ассортимент применяемых пестицидов постоянно совершенствуется, запрещается применение токсичных химикатов, не подвергающихся дальнейшему распаду в почве и активно воздействующих на организм человека и окружающую среду, стойкие высокотоксичные препараты заменяются менее стойкими, сравнительно быстро разлагающимися под влиянием света, микроорганизмов почвы и других факторов и образующими при этом нетоксичные продукты.

Так, в последние годы значительно  сократилось применение хлорорганических инсектицидов, способных накапливаться  в организме животных и концентрироваться  в пищевых цепях. Во многих странах практически полностью прекращено использование ДДТ и ряда других хлорорганических пестицидов.

В настоящее время интенсивно ведутся  работы по созданию пестицидов, удовлетворяющих  высоким требованиям к современным  препаратам. Работы по изысканию эффективных пестицидов проводятся по следующим основным направлениям: 1) изучение пестицид- ных свойств веществ биологического происхождения; 2) сплошной скрининг (испытание) новых синтезированных соединений; 3) моделирование природных соединений; 4) аналоговый синтез с учетом пестицидных свойств уже известных активных веществ; 5) изучение метаболизма и механизма действия органических соединений различных классов; 6) изучение действия органических соединений различных классов на ферментные системы вредных и полезных организмов и выбор веществ с определенной избирательностью действия.

Применение ядохимикатов, условия  безопасности и гигиены труда  при работе с ними определяются санитарными  правилами по хранению, транспортировке  и применению пестицидов в сельском хозяйстве. Согласно этим правилам, руководители сельскохозяйственных организаций для подобных работ обязаны выделить практически здоровых работников, своевременно проводить их медицинский осмотр. К работе с пестицидами не допускаются подростки и люди пожилого возраста, а также беременные и кормящие грудью женщины. Работники должны быть обеспечены индивидуальными средствами зашиты, спецодеждой, для них должны быть созданы условия для соблюдения личной гигиены и безопасности, а администрация обязана организовать хранение, стирку и обезвреживание загрязненной одежды и средств индивидуальной защиты.