Агроекологія

і створює умови для застосування загальної теорії систем і математичного апарату кібернетики до екологічних об'єктів.

Важливою особливістю системної організації досліджень є розгляд об'єкта, насамперед, як цілого у структурному і функціональному відношеннях з урахуванням взаємозв'язків його із оточуючим середовищем. Наступним етапом системних досліджень є поділ об’єкта на складові, виділення нехарактерних підсистем, розгляд найважливіших зв'язків і процесів у них. Це передбачає створення ієрархічних систем, причому поведінка підсистеми вищого рівня визначається вихідними параметрами, які впливають на цю систему загалом.

Так, згідно системної парадигми, сільськогосподарською екосистемою найвищого рівня вважають агросферу.

Агросфера – складова частина біосфери, яка являє собою поверхню суходолу, залучену до сільськогосподарського виробництва.

 

1.2 Агроекологічні основи стратегії сталого розвитку АПК

 

Серйозним актом занепокоєння міжнародної спільноти розвитком екологічної і соціально-економічної кризи на планеті Земля стала конференція ООН, на якій розглядали питання навколишнього середовища і розвитку людства (Ріо-де-Жанейро, 1992 р), де чітко було сформульовано головну тезу про єдність навколишнього середовища та соціально-економічної системи людства. Підкреслено, що держави мають узгоджувати свої рішення і політику з урахуванням наслідків для навколишнього середовища.

Головною проблемою землеробства XXI ст. в Україні є звільнення від продовольчої залежності шляхом виробництва власної конкурентоспроможної продукції, доступної споживачеві, як на внутрішньому, так і на зовнішньому ринках. Базисом вирішення проблеми землеробства майбутнього є його стабілізація. Земля має використовуватись з урахуванням інтересів рослинництва і тваринництва, захисту навколишнього середовища від забруднення.

Основні екологічні проблеми землеробства

Землерорбство є основою будь-якого агропромислового виробництва. Тому головні проблеми АПК зароджуються на стадії землеробства. За рахунок поступової зміни історичних типів систем землеробства та високого рівня його інтенсифікації на початку XXI століття виділяють наступні основні проблеми

1. Проблема «монокультура – плодозміна».

Монокультурою називається агротехнологія, за якої на одному і тому ж полі кілька років підряд вирощується одна і та ж культура.

Екологічними наслідками монокультури є:

1) однобоке виснаження грунту на окремі елементи мінерального живлення;

2) накопичення спеціалізованих шкідників, збудників хвороб, зростання втрат урожаю та екологічного навантаження на агроекосистему за рахунок застосування засобів захисту рослин;

3) накопичення насіння та органів вегетативного розмноження бур'янів, які конкурують із оброблюваними рослинами за чинники зростання та зменшують продуктивність агроекосистеми;

боротьба з бур'янами здорожує виробництво та збільшує екологічне навантаження. Таким чином, при монокультурі отримання високого урожаю ускладнюється з кожним роком. Спонукає до монокультури, як правило, економічний інтерес, коли немає рівноцінної заміни культури без втрати доходів. Істотне значення можуть мати політичні обставини. Наприклад, цілина у 1950-х р. р. освоювалася під монокультуру пшениці.

Плодозміна (сівозміна) – явище, за якого реалізується послідовна зміна культур у просторі та часі.

Плодозміна в агроекосистемах моделює умови природного фітоценозу, реалізує принцип еластичного використання чинників зростання, підвищує продуктивність.

2. Проблема погіршення водно-повітряного режиму грунтів за рахунок переущільнення.

Переущільнення грунтів і порушення водно-повітряного режиму часто викликається агрохімічними причинами (зміною рН, засоленням грунтів та ін. факторами пептизації колоїдів). Безпосередньою причиною переущільнення є надмірне навантаження на грунтовий комплекс від сільгоспмашин і знарядь.

3. Проблема погіршення поживного режиму грунтів за рахунок розбалансованого удобрення.

Низькі норми та порушення технологій застосування органічних і мінеральних добрив призводять до втрати родючості грунтів.

4. Проблема зростання екотоксикологічного навантаження в агроекосистемах.

Порушення технології застосування пестицидів призвело до їхньої акумуляції у грунтах, водах і т. д, що негативно впливає на біологічну активність, порушує біотичні взаємовідносини в агроекосистемі та прилеглих природних екосистемах. Іще однією причиною росту екотоксикологічного навантаження в агроекосистемі є привнесення забруднюючих речовин повітряними шляхами, зрошуваними водами та неякісними органічними добривами на основі осадів стічних вод та інших відходів.

5. Проблема порушення окисно-відновних умов агроекосистеми.

Проблема виявляється у прогресуючому збільшенні площ грунтів з низьким рН грунтового розчину (кислих). Найчастіше причинами цієї проблеми є необґрунтовані системи застосування мінеральних добрив за хімічними формами (гідролітично кислі) та зменшення обсягів вапнування грунтів.

6. Проблема засолення грунтів.

Проблема виникла внаслідок недостатньо обґрунтованих поливних норм на грунтах Степу і Лісостепу, які характеризуються ознаками реліктового засолення та низького рівня дренованості, що і зумовило вторинне засолення.

7. Проблема антропогенного прискорення ерозійних процесів ґрунтового покриву.

Головною причиною прискорення ерозії грунтів є розбалансовані ландшафтно-територіальні структури на рівні басейну річки та окремих землекористувачів, відсутність еколого-топогеодезичних підходів до організації земельних угідь, інфраструктури, тощо. Власне системи землеробства часто не дотримуються екологічних нормативів насичення еколого-технологічних груп земель окремими ерозійно небезпечними сільськогосподарськими культурами, організація посівів та обробітку грунтів не відповідає агроекологічним вимогам. Внаслідок ерозії сьогодні щорічно втрата речовин в результаті змиву в 2-3 рази більша, ніж застосовання їх з добривами. Наслідком ерозійних втрат насичених гумусом та біогенними сполуками грунтів часто є евтрофікація водойм. Важливими причинами цього процесу є інфільтраційні надходження біогенних елементів у водойму внаслідок завищених доз міндобрив або рідких органічних добрив.

8. Погіршення якості продукції рослинництва та тваринництва.

Якість продукції погіршується за такими основними показниками: розбалансований біохімічний склад, мікробіологічне забруднення, екотоксикологічне забруднення продукції.

Важливою сіспільною передумовою зазначених вище проблем землеробства є відсутність правової відповідальності фахівців сільгоспвиробництва за екологічні порушення.

Основні токсини у харчових продуктах. Найбільш небезпечними токсинами є важкі метали, залишки пестицидів, мікотоксини, нітрати, нітрити, нітрозоаміни, кантоменанти (антибіотики, деякі регулятори росту рослин, діоксин).

Важкі метали. Середній вміст Pb в продуктах харчування 0, 2 мг/кг, в т. ч.

- фрукти: 0, 01-0, 6

- овочі: 0, 02-1, 6

- крупи: 0, 03-3

- борошняні вироби: 0, 03-0, 82

- м'ясо/риба: 0, 01-0, 78

- молоко: 0, 01-0, 1

Доросла людина засвоює 10% Pb, а діти – 40%. З крові Pb поступає в м'які тканини та кістки, де депонується у вигляді трифосфату. Біля 90% Pb виводиться із фекаліями. Біологічний період напіввиведення Pb з м'яких тканин та органів – 20 діб, а з кісток – до 20 років. За даними ФАО ДДД (допустима добова доза) Pb – 0, 007 мг/кг маси тіла, а ГДК в питній воді – 0, 05 мг/кг.

Нітратне забруднення. Нітрати – природна форма, але нітратне забруднення передбачає перевищення ГДК. За даними інституту харчування, нітрати і їх похідні зустрічаються практично у всіх м'ясних, рибних і молочних продуктах. Довгий час вважали, що нітрати – джерело захворювання лише на метгемоглобінемію. Сьогодні відомо, що нітрати викликають комплекс захворювань: серцево-судинної, нервової систем, послаблюють імунітет. Основний постачальник нітратів – овочі. Природний інгібітор нітратів – вітамін С.

Мікотоксини – це отрути, що продукуються грибами. Гриби – усюдисущі, вони витримують високий тиск, володіють дуже могутнім ферментативним апаратом, який дозволяє їм адаптуватися в навколишньому середовищі. Продукуванню мікотоксинів сприяє тривале застосування хімічних засобів захисту, монокультура та ін.

Діоксини – це високотоксичні речовини складної хімічної структури, суперотрути, ксенобіотики, що мають техногенне походження, зв'язане, головним чином, з виробництвом і використанням хлорорганічних сполук та їх утилізацією. Джерелами діоксину є також нафтопереробка, металургійна промисловість, сталеливарне виробництво, переправлення металобрухту, виробництво алюмінію, викиди автотранспорту, пестициди, хлорована вода та ін.

Завдяки комплексному системному підходу агроекологія, як і екологія загалом, є єдиною безальтернативною теоретичною базою сталого розвитку АПК. Виходячи з політичних, соціальних, економічних, енергетичних, матеріальних і екологічних умов для України, сталий розвиток АПК повинен базуватися на принципах:

1) збалансування ландшафтно-територіальної структури басейнів річок;

2) регіональне спрямування збалансованих систем землеробства, їх технологій та окремих елементів;

3) системне управляння екологічним станом басейнів річок за принципами меліорацій, екологічних

обмежень та утилізації відходів.

На основі таких принципів вчені України пропонують ряд заходів із підвищення рівня розвитку АПК та стабілізації систем землеробства.

1. 1. Зменшення щонайменше на 10 млн га порівняно з 1990 р. площі оброблюваних земель та переведення їх у природні кормові угіддя (див. табл. 1. 2.).

1. 2. Розширирення існуючої мережі природно-заповідних територій та об’єднання їх у екологічну мережу за біоцентрично-сітьовими моделями.

1. 3. Впорядкування земельних угідь землеволодінь та басейнів річок за принципами протиерозійної організації територій.

2. 1. Регіональний характер вирощування сільськогосподарських культур та агробіологічні принципи їхнього розміщення.

2. 2. Вдосконалення технологій шляхом впровадження нових високоврожайних сортів із підвищеним коефіцієнтом використання ФАР, які краще окуповують затрачені на них ресурси, реалізація наукових розробок у галузі молекулярної генетики, біотехнології сільськогосподарських рослин та тварин.

2. 3. Адаптивний характер систем землеробства щодо умов природного середовища та потреб біотичного комплексу грунту: мінімалізація технологій обробітку грунту, застосування комбінованих агрегатів, альтернативні системи удобрення, інтегровані та біологічні системи захисту рослин; найбільш раціональна утилізація побічної продукції агроекосистем.

2. 4. Відтворення родючості ґрунтів, яке має базуватися на принципах:

-зменшення площі орних земель;

- насичення ґрунтів органічною речовиною;

- використання переважної частини побічної продукції в якості органічного добрива;

- використання зелених добрив (сидератів), які не лише збагачують ґрунт поживними речовинами, а й сприяють фітосанітарному оздоровленню поля;

- впровадження технологій, що забезпечують азотофіксацію, біологічний захист рослин від бур'янів, шкідників та хвороб;

- раціональне застосування мінеральних добрив, які слід вносити сумісно з органічними, локально.

3.1 Строге регулювання техногенної діяльності в басейні річки, компенсаційні природоохоронні заходи, системи утилізації відходів техногенезу та антропогенезу.

3.2 Концентрація ресурсів для підвищення продуктивності існуючих меліоративних систем.

3.3 Застосування заліснення для грунтозахисних, водоохоронних, санітарно-гігієнічних, рекреаційних потреб.

Примітка: Відомо, що потенційна, генетично обумовлена продутивність сучасних сортів культурних рослин досить висока. Для зернових вона сягає 200 – 300 ц/га, для цукрових буряів і картоплі – 1200 – 1300 ц/га. В умовах реального виробництва у агроекосистемах реалізується тільки 15-30% потенційної продуктивності.

 

Питання для самоконтролю

 

1. Назвіть основні причини низької продуктивності сільгоспугідь в Україні

2. Вкажіть основні принципи реалізації стратегії сталого розвитку АПК України

3. Що є предметом та об’єктом досліджень агроекології?

4. Які методи досліджень використовує агроекологія?

5. Які напрями стабілізації систем землеробства із конкретними прикладами сьогодні пропонують вчені

України?

6. Що таке «системна парадигма»?

7. Назвіть особливості розвитку екології в наші часи?

8. Який історичний період ознаменував виникнення агроекології як науки і хто вважається її засновником?

9. Назвіть основні проблеми землеробства сьогодення.