Питание растений

ицательных последствий - передача и концентрирование стабильных пестицидов по трофическим цепям. Устойчивые к определенным пестицидам, флора и фауна могут накапливать их без разложения. В результате концентрация токсиканта в организме может многократно превысить исходную концентрацию его в окружающей среде. Этот процесс биологического концентрирования имеет особенно серьезное экологическое значение в пищевых цепях, связанных с водной средой. Классический пример биологического концентрирования - накопление ДДТ и препаратов

ртути в организме морских птиц. Эти птицы - конечное звено трофической цепи: морская вода - планктон - рыба, потребляющая планктон, - хищная рыба - птица, питающаяся рыбой. При этом концентрация токсиканта от исходного звена (морская вода) к конечному (птица) возрастает во много тысяч раз.

В 1988 г. Национальная Академия наук США опубликовала доклад, в котором говорится, что в предстоящие 70 лет более одного миллиона американцев рискуют заболеть раком, вызванным наличием 28 канцерогенных пестицидов в пище.

По данным индийских ученых, злоупотребление пестицидами уже в следующем десятилетии способно спровоцировать взрыв раковых заболеваний и мутаций в развивающихся странах. Эти генетические изменения необратимы.

Из всех химических веществ, которые поступают в организм человека с воздухом, водой, пищей, наиболее опасными считаются пестициды. Стойкие пестициды способны накапливаться в жировой ткани людей и животных, отрицательно воздействуя на нервную и сердечно-сосудистую системы.

Особенно опасны пестициды для детей. В России, в районах массированного применения пестицидов, общая заболеваемость детей от шести лет (болезни кожи, пищеварительного тракта, органов дыхания, нарушение обмена веществ, отставание в физическом развитии) в 4,6 раза выше, чем в районах с наименьшей химизацией. За 25 лет в 300 раз увеличились случаи аллергических заболеваний.

Поданным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно пестицидами отравляются 500 тыс. человек, более 5 тыс. - со смертельный исходом.

Исследования показали, что стойкие хлорорганические пестициды обнаруживаются почти во всех организмах, обитающих на суше и в воде. Распространение ДЦТ имеет глобальный характер. Повсюду ДЦТ, алдрин, дилдрин, гексахлорциклогексан и другие стойкие пестициды содержатся в тканях птиц, млекопитающих, земноводных, пресмыкающихся, рыб, моллюсков и других обитателей суши, морских и пресных вод.

Содержание пестицидов в тканях и органах живых организмов, точно так же, как и любых других загрязняющих веществ, намного больше, чем в среде обитания. Это явление характеризуется коэффициентом накопления (отношение концентрации в организме к концентрации в среде). Очень велики коэффициенты накопления у животных, обитающих в воде: у рыб - 10-15, у моллюсков - 25 тыс. Содержание ДЦТ в различных тканях и органах одного вида значительно колеблется. Так, например, в мышцах североатлантической трески концентрация его - 1-10 мг/кг, а в печени - 180-1800 мг/кг.

По предложению ООН в 1998 г. была принята конвенция в рамках программы по охране окружающей среды, ограничивающая торговлю опасными веществами и пестицидами типа ДДТ, ртутных соединений и органофосфатов. В новом международной договоре приняли участие 95 стран.

Нерациональное применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к их накоплению в почве, пищевых продуктах. Однако не вызывает сомнения, что повышение культуры земледелия, улучшение технологии внесения пестицидов, ограничение их применения в районах, близко прилегающих к водоемам, строгая дозировка при внесении в почву могут в значительной степени снизить их негативное воздействие.

Загрязнение пестицидами продуктов питания. Чаще всего пищевые продукты загрязнены хлор-, фосфор- и ртутьорганическими соединениями, производными карбаминовой, тио- и дитиокарбаминовой кислот, бромидами. Из группы хлорорганических пестицидов в продуктах обнаружены ДДТ, ДДЕ, алдрин, дидцрин и некоторые другие, из фосфорорганических - тиофос, карбофос и др., из карбаматов - севин, цинеб и др. Хлорорганические пестициды находят в продуктах животного и растительного происхождения, а фосфорорганические и карбаматные соединения - преимущественно в растениях.

Накопление стойких химических веществ в продуктах питания чаще всего связано с нарушением правил и регламента их применения, с завышением рекомендуемых доз препарата, несоблюдением сроков последней обработки растений перед сбором урожая (время ожидания) и др.

Во многих случаях причиной загрязнения пестицидами фуражных культур является выращивание их в междурядьях обработанных садов.

Содержание хлорорганических пестицидов в продуктах животного происхождения может быть связано и с обработкой ими убойного и молочного скота в целях борьбы с эктопаразитами.

Влияние пестицидов на биогеоценозы. Экологическая активность пестицидов зависит от характера экосистемы (целой или ее части), а также от физико-химических свойств используемых препаратов. Пестицидами могут обрабатывать внутренний водоем, используемый для разведения рыбы, земельный участок, на котором выращивается урожай, лесные насаждения, луга, животную или растительную популяцию.

Неблагоприятное воздействие пестицидов на отдельные популяции выражается в уничтожении полезных организмов (главным образом насекомых-опылителей и энтомофагов) и, следовательно, в нарушении стабильности экосистемы с последующим размножением нежелательных для человека видов. Например, отмеченное в ряде стран массовое размножение красного плодового клеща при обработке ДДТ плодовых связывают с гибелью хищных клещей тифлодромид, а кровяной тли - с уничтожением паразита тлиафелинуса. Прекращение применения тех или иных пестицидов может вызвать вспышку размножения вредителей, длительное время угнетаемых пестицидами.

Как уже отмечалось, неблагоприятное воздействие пестицидов в решающей степени зависит от физико-химических свойств. Длительное время в сельском хозяйстве в качестве химических средств защиты растений применялись главным образом неорганические пестициды, содержащие мышьяк, фтор, ртуть, обладающие чрезвычайно высокой токсичностью. Применяли их с большими предосторожностями и в ограниченном количестве. Вместе с тем пестициды этого класса не обладают способностью накапливаться в организме и довольно быстро разлагаются в условиях внешней среды.

Более значительные нарушения в биогеоценозах отмечаются при систематическом применении стойких высокотоксичных пестицидов, главным образом хлорорганических соединений, особенно препаратов ДДТ и ГХЦГ. Эти препараты, как уже отмечалось, плохо разлагаются в воде и почве, обладают способностью накапливаться в растениях, организме животных и поэтому оказывают существенное воздействие на многие стороны биогеоценозов.

Пестициды, обладая определенной устойчивостью, не только накапливаются в почве, воде, продуктах питания, но и участвуют в круговороте веществ.

3. Биологическая защита растений

В основе биологической защиты растений лежит использование естественных противоречий в мире насекомых. Есть насекомые «травоядные» (мы их называем вредителями), есть энтомофаги, питающиеся вредными насекомыми, есть грибы и вирусы, вызывающие болезни вредителей.

На Земле несколько десятков тысяч видов естественных врагов вредителей, в России их около 10 тыс. Очевидно, что надо искать способы использования энтомофагов - полезных насекомых, уничтожающих вредителей. Известно, что наличие на полях определенного набора хищников и паразитов поддерживает численность тлей на таком уровне, при котором можно обойтись без химической обработки зерновых культур.

Помогая работать самой природе, мы можем получить немало продукции, к тому же здоровой, без вредных примесей.

Борьбу с вредителями ведет также многочисленная армия их естественных врагов - птиц.

Здоровье леса во многом зависит не только от птиц, но и от муравьев. Без некоторых видов муравьев (в том числе и без рыжих лесных) болеют деревья, гибнут куропатки, тетерева, глухари. Муравьи, откармливающие свои личинки белковой пищей, поедают насекомых, вредных для лесного хозяйства. Вокруг муравейников всегда зелено, рядом с ними нет деревьев с нездоровой листвой или хвоей. Подсчитано, что обитатели пяти крупных муравейников за день уничтожают до 1 кг насекомых вредителей. Обитатели одного муравейника способны очистить от вредителей около 1,5 га леса. И это гораздо эффективнее и безопаснее для окружающей среды, чем применение ядохимикатов. В ряде районов страны в настоящее время создаются муравьиные заказники.

Сочетание разнообразных нехимических способов защиты растений с минимальным использованием пестицидов получило название интегрированного метода. Метод основан на биогеоценотическом подходе и рассчитан на максимальное использование природных механизмов регуляции численности вредящих организмов. При этом нельзя упускать из виду ассортимент пестицидов, внедряя препараты избирательного действия (направленного на определенный вид вредителей), быстро разлагающиеся в природной среде и имеющие минимальный отрицательный побочный эффект. Необходимо совершенствовать способы внесения препаратов, по возможности отказываясь от распыления их с самолетов, связанного с большой опасностью сноса на соседние территории и акватории. Надо максимально использовать в сельском и лесном хозяйствах высококачественные посадочные материалы растений, устойчивых к вредителям и болезням. Кроме того, в каждом конкретном случае следует учитывать местные особенности живой природы.

Такие прогрессивные методы применения пестицидов, как малообъемное и ультрамалообъемное опрыскивание сельскохозяйственных культур, позволяют многократно снизить и количество применяемых препаратов, и отрицательное воздействие их на природу.

Наиболее надежный и современный путь охраны природы - применение биометодов. В опытном хозяйстве «Каясулинское» (Ставропольский край) обнаружили: душистый табак настолько привлекателен для колорадского жука, что ради него он оставляет в покое картофель, томаты, баклажаны, перец. К тому же, поглощая табак, жук превращается в своеобразного наркомана, и личинки ослабленного вредителя погибают - без какой бы то ни было химии - при первых же заморозках.

Применение биологических методов борьбы с вредителями предотвращает загрязнение природной среды пестицидами, способствует сохранению полезной фауны. Эти методы все шире внедряются в сельскохозяйственное производство. В нашей стране для борьбы с 16 видами вредителей на площади 6,3 млн га используется маленькое перепончатокрылое насекомое трихограмма (три отечественных и один интродуцированный вид). Трихограмма уничтожает капустную, озимую, восклицательную, хлопковую и других совок, кукурузного мотылька и гороховую плодожорку. Для защиты от совок зерновых, овощных культур, сахарной свеклы рекомендуется выпускать против каждой генерации (в зависимости от плотности вредителей) от 20 до 60 тыс. особей трихограммы на 1 га, против кукурузного мотылька на кукурузе и конопле (в зависимости от величины травостоя) - от 26 до 100 тыс. особей на 1 га.

Трихограмма заражает яйца вредителей сельского хозяйства, и вместо гусеницы вредителя развивается личинка трихограмммы. Найденный способ борьбы с насекомыми-вредителями, таким образом, оказался очень результативным, экологически чистым и экономически выгодным. В России сейчас трихограмму выращивают почти на тысяче фабричных линий.

Разработаны методы массового разведения в защищенном грунте паразитов и хищников тлей (златоглазки, афиджиды, сирфиды и другие афидофаги) и технические приемы выпуска златоглазки обыкновенной для борьбы с хлопковой совкой и карадриной, а так же с колорадским жуком на картофеле и баклажанах. В производственных условиях в борьбе с кровяной тлей яблони широко используется афелинус, против цитрусового червеца - криптолемус и коккофагус гурней. В борьбе с опасным карантинным вредителем - калифорнийской щитовкой - рекомендуются паразитические насекомые проспальтелла нафитис.

Большое внимание уделяется сохранению и накоплению естественного запаса энтомофагов в полевых условиях. Разработанные в настоящее время системы мероприятий по защите сельскохозяйственных культур основаны на максимальном сохранениии природной популяции энтомофагов и возбудителей болезней вредителей. Сроки и способы применения инсектицидов рекомендуются с учетом биологических особенностей не только вредителей, против которых они направлены, но и основных видов энтомофагов, регулирующих численность вредителей.

В нашей стране разработаны биопрепараты, полученные на основе использования бактерий, грибков, вирусов и актиноминетов. К ним относятся энтобактерин, боверин, дондробациллин, фитобактерно-мицин, аренарин, бактороденцид и др. Энтобактерин - бактериальный препарат, созданный на основе споровой кристаллообразующей бактерии бациллус тюрингиензис. Выпускается в виде сухого порошка и в жидкой форме. Каждый из этих препаратов содержит в 1 г не менее 30 млрд спор бактерий приблизительно столько же кристаллов эндотоксина. Обе формы обладают одинаковой биологической активностью.

Применяют энтобактерин в виде водной суспензии, которую готовят за один-два часа до опрыскивания. Насекомое, питаясь растениями, обработанными препаратами, заглатывает вместе с кормом споры бактерий и кристаллы эндотоксина, после чего впадает в паралич. Гибель насекомого наступает обычно спустя 5-10 дней. Энтобактерии используются для борьбы с гусеницами капустной и репной белянок, капустной моли, капустной огневки. Этих вредителей препарат уничтожает практически полностью.

Аналогичный эффект дает сухой энтобактерин в саду против комплекса листогрызущих вредителей - яблонной, плодовой, рябиновой, черемуховой и других видов молей, различных видов пядениц, листоверток, златогузки, кольчатого и других шелкопрядов, вишневого и крыжовникового пилильщиков, боярышницы, американской белой бабочки.

Дендробациллин - бактериальный препарат в форме порошка, содержащий в каждом грамме не менее 30 млрд спор бактерий и приблизительно столько же кристаллов эндотоксина. Эффективен против листогрызущих вредителей на хлопчатнике (совок - хлопковой, озимой, карадрины).

Боверин - грибной препарат, разработанный на основе мускардинного гриба. Этот порошок серого цвета содержит в 1 г не менее 2 млрд спор. Рекомендован для применения против колорадского жука.

Фитобактериомицин - антибиотик, предназначенный для борьбы с бактериальными болезнями фасоли, сои, шелковицы. Выпускается в форме порошка кремового или светло-коричневого цвета и в форме дустов (2%- или 5%-ного). Основной метод применения фитобактериомицина заключается в опудривании семян фасоли 5%-ным и сои 2%-ным дустом с одинаковой нормой расхода - 3 кг на 1 т семян. Обрабатывать семена следует в день посева. Опудривание семян можно проводить в протравочных машинах, хорошо очищенных от пестицидов.

Внедряются высокоизбирательные средства и методы защиты растений на основе использования активных веществ, биофизических и генетических методов. Такими биологически активными веществами являются, к примеру, феромоны животных. Это пахучие вещества, заставляющие насекомых собираться вместе. В практике защиты растений используют искусственно синтезируемые феромоны вредных видов бабочек. Метод особенно эффективен для сигнализации и получения информации о динамике численности и качественном составе популяции. Сокращение хотя бы одной химообработки на основе применения феромонных ловушек в масштабе страны позволит сэкономить до 6 тыс. т инсектицидов. Внедряется отечественный комплект ловушек для обнаружения очагов заражения восточной плодожорки в южной зоне садоводства России.

В последние годы пристальное внимание биологов и специалистов по защите растений привлекает вирус ядерного полиэдроза. Как и другие вирусы, он обладает уникальной «плодовитостью»: несколько его частиц, проникнув в клетку гусеницы хлопковой совки, способны воспроизвести до 36 млрд вирусов. Одна такая гусеница, начиненная вирусом ядерного полиэдроза, вызывает эпидемию среди вредителей хлопчатника.

Для защиты вирусных препаратов от ультрафиолетовых лучей ученые стали заключать их в капсулы из сажи, двуокиси титана и привлекающих насекомых веществ. Пожирая такую капсулу, вредитель не только погибает, но и высвобождает огромные массы вирусов, поражающие новые поколения вредителей. В отличие от химических инсектицидов, эти враги врагов хлопчатника совершенно безопасны для человека и позвоночных животных.

Маленькая белокрылая бабочка относится к самым неистребимым вредителям на территории европейской части России, в Сибири и на Дальнем Востоке. На почках в закрытом фунте она встречается даже за Полярным кругом. Личинки бабочки, обычно обитающие на нижней стороне листьев, незаметны. Высасывая сок, они вызывают увядание растений. Кроме того, они выделяют сахаристую жидкость, на которой поселяется сажистый грибок, «чернь». Белокрылка переносит и некоторые вирусные заболевания. Защита растений с помощью химических препаратов приводит лишь к появлению более устойчивых поколений белокрылки, сохраняющих жизнеспособность и при повышенных концентрациях инсектицидов, а спасенные таким образом урожаи сильно загрязняются ядохимикатами.

Найден новый метод борьбы с бабочкой-вредителем - биотехнический, с помощью оптических раздражителей. Сотрудники Всероссийского института защиты растений Главного ботанического сада выяснили, что любимый цвет белокрылки - желтый. Этот цвет и используется в специальных цветоловушках. Наиболее успешно метод зарекомендовал себя на защищенном фунте - в теплицах, оранжереях. Он абсолютно безопасен для человека и окружающей среды.

С 1 января 1990 г. в России запрещена химическая обработка в закрытом грунте. Это требует расширения биологических методов борьбы с вредителями. Ведь большая часть продукции теплиц - огурцы, помидоры, салат - идет в пищу без тепловой обработки, и остаточные количества инсектицидов здесь особенно опасны.

Совершенно безвредны для человека, но вызывают гибель картофельных жуков некоторые грибы, паразитирующие на насекомых. Ультрафиолетовые солнечные лучи опасны для культуры грибов, поэтому опрыскивание проводится в конце дня. Уже на следующее утро среди картофельных жуков появляются первые жертвы эпидемии, а оставшиеся в живых перестают есть, но еще двигаются, в результате чего становятся легкой добычей птиц. Птицы, поедающие больных насекомых, при этом не проявляют в дальнейшем никаких признаков заражения. Через несколько дней картофельные поля становятся белесоватыми от дохлых картофельных жуков, однако другие насекомые продолжают жить.

Штаммы грибов, проникая в насекомых, начинают там быстро расти. Грибная ткань заполняет насекомое и разрывает хитиновый панцирь, а «агрессор» выходит наружу и нападает на новое насекомое. При этом вредители погибают не только из-за того, что bf их разрастается чужеродная ткань, - грибы выделяют ядовитое вещество, которое парализует и без того уже ослабленное насекомое.

Насекомо-патогенные грибы обладают значительными преимуществами перед химическими средствами борьбы с вредителями. Будучи специализированными паразитами, они жизнеспособны только в организме хозяина и, следовательно, являются идеальным средством для точно нацеленной атаки.

Ни на растениях, ни в теплокровных животных и птицах, которые поедают насекомых, пораженных грибком, эти микроорганизмы существовать не могут. Не угрожает опасность и человеку, когда он соприкасается с веществом гриба.

В России есть заводы, на которых из грибов изготовляют инсектициды. Существует каталог, содержащий сведения о том, какие грибы для каких насекомых являются естественными врагами.

4. Трансгенные растенияТрансгенные растения (ТР) - это растения, в собственно генетический материал которых «встроены» чужеродные гены, делающие растения устойчивыми к вредителям и болезням. В Северной и Южной Америке сельхозпроизводители проявляют большой интерес к ТР, посевы которых ежегодно увеличиваются. Если в 1996 г. в мире было 1,8 млн га, то в 1999 г. уже почти 40 млн га, в 2000 г. - 60 млн га. Это не считая Китая, который не дает официальной информации, но, по оценкам, около 1 млн китайских фермеров выращивают трансгенный хлопок примерно на 35 млн га.

Выгоды очевидны. Расходы на химические средства защиты растений при соблюдении технологии сокращаются. Меньше число обработок посевов - соответственно меньше расходов на горючее, оплату труда механизаторов. Даже при более высокой стоимости семян трансгенных культур (ТК) сеять их выгоднее. Рыночные цены на продовольственные ТК не отличаются от цен на традиционные. По мнению экспертов, когда на рынок выйдут ТК «второй волны» (с улучшенными пищевыми свойствами), цены значительно вырастут. Создание сортов ТР - дело дорогое.

ости семян трансгенных культур (ТК) сеять их выгоднее. Рыночные цены на продовольственные ТК не отличаются от цен на традиционные. По мнению экспертов, когда на рынок выйдут ТК «второй волны» (с улучшенными пищевыми свойствами), цены значительно вырастут. Создание сортов ТР - дело дорогое.

Россия ежегодно теряет из-за сорняков и вредителей 34,6% злаковых культур, 42% сахарной свеклы, 37% подсолнечника, 42,2% картофеля. Россияне ежегодно потребляют 35 млн т картофеля. В денежном выражении это примерно 7 млрд долларов. Потери от колорадского жука составляют примерно 3 млрд долларов. Но колорадский жук это еще не все, 10% картофеля гибнет от фитофтороза. Есть трансгенный сорт, устойчивый к этому заболеванию. А картофельные вирусы? И на этой случай имеется трансгенный сорт. В России пока не выращивают ТР.

К настоящему времени созданы и разрешены для использования в питании населения в США, Канаде, Японии, странах Европейского союза несколько десятков трансгенных сельскохозяйственных культур, среди которых соя, картофель, кукуруза, сахарная свекла, тыква, папайя. В РФ после исследований зарегистрированы 4 вида импортных генетически модифицированных (ГМ) продуктов - соя, два вида кукурузы и картофель.

По пищевым свойствам - содержанию белка, витаминов, необходимых аминокислот и других ценных составляющих - ГМ продукты на уровне традиционных либо ниже.

Непредсказуемость поведения гена в чужом организме - вот что тревожит ученых, ответственных за здоровье населения. Когда синтезируется новый белок, образуются минорные компоненты, которые не изучены и их трудно определить, но которые могут вызывать негативные последствия, вплоть до мутагенных, канцерогенных и токсических эффектов. В этом отношении необходимо быть осторожным и проявлять разумный консерватизм.

Группа экспертов ВОЗ считает, что встроенный в растение ген может перейти в микрофлору кишечника млекопитающих и вызвать сопротивление микрофлоры антибиотикам.

Подходы к оценке безопасности и качества пищевой продукции, полученной из генетически модифицированных источников (ГМИ) в различных странах, отличаются по содержанию и объему проводимых исследований. Понимание того, что традиционные критерии и методы оценки безопасности пищи (например, применявшиеся в случае пищевых добавок или пестицидов) не могут быть полностью применимы для ГМИ, вызвало необходимость разработки специальных методических подходов и критериев. Большинство ученых считают необходимой поэтапную оценку безопасности и качества ГМИ. Объем проводимых исследований дифференцирован в зависимости от особенностей продукта. В основе этого подхода лежит принцип композиционной эквивалентности, который заключается в сравнении ГМИ с традиционным аналогом по фенотипическим характеристикам, уровню содержания основных нутриентов, антиалиментарных и токсичных веществ и аллергенов, характерных для данного вида продовольствия или определяемых свойствами переносимых генов. Если в результате оценки композиционной эквивалентности не обнаруживается отличий ГМИ от традиционных аналогов, то ГМИ причисляют к первому классу безопасности и предлагают считать полностью безвредными для здоровья потребителей.

При обнаружении отличий от традиционного аналога (второй класс безопасности) или полного несоответствия с традиционным аналогом (третий класс безопасности) оценка безопасности ГМИ должна быть продолжена.

Следующие этапы предусматривают исследования пищевых и токсикологических характеристик ГМИ. Оценка пищевых свойств предполагает изучение пищевой ценности нового продукта, его квоты в рационе человека, способов использования в питании, биодоступности, оценки поступления отдельных нутриентов (если ожидаемые поступления нутриентов превышают 15% от его суточной потребности), влияния на микрофлору кишечника (если ГМИ содержат живые микроорганизмы).

Токсикологическая характеристика включает следующие показатели: токсикинетика, генотоксичность, потенциальная аллергенность, потенциальная коллогизация в желудочно-кишечном тракте (в случае содержания в ГМИ живых микроорганизмов), результаты субхронического (90 дней) и токсикологического эксперимента на лабораторных животных и исследований на добровольцах.

На основе международного и отечественного опыта в проведении исследований нового продовольственного сырья и пищевых продуктов в РФ разработан и введен в действие особый порядок оценки безопасности и качества, а также регистрации пищевой продукции, полученной из генетически модифицированных источников. В соответствии с этим порядком распределяются обязанности между ведущими научными учреждениями страны по отдельным направлениям экспертизы (постановление № 7 от 6 апреля 1999 г. Главного государственного санитарного врача РФ). Этим постановлением предусматривается три направления оценки ГМИ: медико-биологическая, медикогенетическая и технологическая экспертиза.

По мнению института питания РАМН, примерно половину нашего рациона питания через 20 лет будут составлять генетически измененные продукты.

5. Агрохимикаты и окружающая среда

Агрохимикаты - это удобрения, химические мелиоранты, кормовые добавки, предназначенные для питания растений, регулирования плодородия почв и подкормки животных.

Растениям необходимы азот и фосфор, калий и кальций, множество микроэлементов.

Азот. Все почвы мира содержат 150 млрд т азота. Даже самые бедные дерново-подзолистые почвы в пахотном 20-сантиметровом слое содержат 2-4 т азота на гектар, а чернозем содержит 20-30 т. Казалось бы, азота с избытком, а люди вносят и вносят азотные удобрения. Причина кроется в недостаточной доступности для растений азота различных форм.

Медленно разлагаясь, труднодоступные соединения отдают азот постепенно, способствуя непрерывности плодородия. Медленное разложение гумуса - важное условие сохранения необходимых качеств почвы: рыхлости, комковатости, проницаемости для воды, воздуха

и тепла.

В удобрениях азот присутствует в виде аммониевых или нитратных солей, в наиболее усвояемой для растений форме. Однако действие удобрений недолговечно. Уже на следующий год их эффективность составляет едва 20% первоначальной. Долгое время считали, что главные потери азотных удобрений связаны со стоком в реки и подземные воды. Использование удобрений с азотом, меченных атомом I5N, показало иную картину. На легких почвах в условиях высокой увлажненности, когда поля еще не заняты растениями, происходит выщелачивание соединений азота. Во всех остальных случаях потери азота происходят под влиянием бактерий-денитрификаторов, восстанавливающих азот до различных окислов и до молекулярной формы. Можно сказать, что с полей нашей страны в воздух улетает до 1,5 млн т азота.

Знание законов циркулирования в почве азота и других биологических веществ позволяет выработать основную стратегию увеличения плодородия земель, развивать бездефицитное земледелие. Сроки и количество внесения удобрений нуждаются в тонкой балансировке. Важно, чтобы удобрения усваивались именно растениями, а не наносили вред окружающей среде и здоровью людей. Ведь избыток биогенных веществ загрязняет окружающую среду, пресные воды, ведет к эвтрофикации водоемов и даже угрожает озоновому слою стратосферы.

На долю сельскохозяйственного производства приходится не менее половины связанного азота, поступающего в водоемы. Обогащение воды питательными элементами, в первую очередь связанным азотом, приводит к чрезмерному росту водорослей. Отмирая, они подвергаются анаэробному бактериальному разложению, вызывая дефицит кислорода, а следовательно, гибель рыбы и других водных животных. Эвтрофикация водоемов - явление, к сожалению, распространенное.

Нитраты накапливаются выше допустимых норм не только в воде, но и в растениях - как в продовольственных, так и в кормовых. Если сами по себе нитраты не представляют особой опасности для здоровья человека и животных, то легко образующиеся из них нитриты высокотоксичны, вызывают, в частности, тяжелые заболевания крови. Из нитритов могут образовываться нитроамины, обладающие канцерогенным эффектом.

Подкормки азотными удобрениями способствуют увеличению содержания белка в зерне пшеницы, фосфорными и калийными подпитками повышают содержание крахмала в картофеле и сахара в свекле. Вместе с тем имеется масса свидетельств ухудшения качества продукции, выращенной с применением минеральных удобрений,

особенно хлорсодержащих.

Наука располагает достоверными данными о накоплении нитратов в овощах, которые были выращены на полях, получавших средние и даже низкие нормы минеральных удобрений или вообще не получавших. Аккумуляции нитратов способствуют теплые и влажные условия выращивания растений, нарушение режимов освещения вегетирующих культур, а также повреждение и неправильное хранение готовой продукции. Внесение высоких норм навоза также приводит к нитратному загрязнению не только растений, но и грунтовых вод, в том числе и той воды, которая используется для питья. Бактерии-азотфиксаторы, обогащающие почву атмосферным азотом, могут стать достойным конкурентом азотной промышленности. Эта технология разрабатывается в Санкт-Петербургском НИИ сельскохозяйственной микробиологии. Задача состоит в том, чтобы, во-первых, плотнее заселить ими почву, во-вторых - повысить их азотфиксирующие способности.

На корнях бобовых растений естественным образом поселяются клубеньковые бактерии. Наряду с ними в почве обитают и другие азотфиксирующие микроорганизмы. Надо лишь способствовать созданию условий для их процветания. Этой цели служит агротехника, при которой в севооборотах большое место должны занимать бобовые культуры (в нашей стране площади под ними гораздо меньше научно обоснованной потребности).

По данным НИИ сельскохозяйственной микробиологии, в ряде почв соответствующие той или иной бобовой культуре клубеньковые бактерии могут отсутствовать, а те, что имеются, обладают малопродуктивной системой азотфиксации. В связи с этим микробиологи провели селекционную работу. В итоге каждые три года на заводы передаются до десяти новых штаммов клубеньковых бактерий, азотфиксирующая способность которых на 10-20% превышает предыдущие эталонные штаммы. Создан и массово производится препарат ризоторфин - удобная и практичная форма поставки клубеньковых бактерий к семенам и растущим корням бобовых.

Клубеньковые бактерии «привязаны» исключительно к семейству бобовых растений. Между тем главный хлеб человечества - злаковые культуры. К счастью, найдены бактерии, которые живут на корнях проса, кукурузы, ячменя, пшеницы, риса. С одной стороны, они питаются корневыми выделениями злаков, с другой - связывают атмосферный азот и подкармливают им растения. Кроме того, они, по всей видимости, оказывают комплексное, еще не изученное до конца, благоприятное действие на растения. В НИИ сельскохозяйственной микробиологии разработана экспериментальная технология производства препаратов таких бактерий - часть их не имеет аналогов за рубежом. Применение этих препаратов на полях позволяет поднять урожай перечисленных культур в среднем на 3-4 ц с гектара.

Экологически чистая технология рассматривает навоз как источник питательных веществ, способных к быстрой трансформации: 1) в полноценный белок животного происхождения, пригодный для кормления свиней, кур и прудовой рыбы, и 2) в зернистое гумусное удобрение для полей, отличающееся непревзойденными качествами в смысле повышения плодородия почв и рентабельности их применения.

При переработке дождевыми червями 1 т сухого навоза получается 600 кг сухого гумусного удобрения с содержанием от 25 до 40% гумуса, в котором около 1 % азота, столько же фосфора и калия, все другие микроэлементы, необходимые растениям.

Остальные 400 кг органических питательных веществ трансформируются в 1OO кг полноценного белка в виде биомассы живых червей. Коэффициент перевода 3:1, т. е. лучший из известных коэффициентов перевода питательных веществ в живую биомассу.

Такие гранулированные гумусные удобрения превосходят навоз и компосты по содержанию гумуса в 4-8 раз, не обладают инертностью действия и дают резкую прибавку урожайности. Вегетационный период у растений при этом сокращается на две-три недели. Плодоовощная продукция наделяется, благодаря их применению, способностью к длительному хранению.

Описанная технология переработки навоза и прочих органикосодержащих отходов промышленных предприятий с помощью дождевых червей позволит реанимировать почву, быстро повысить ее плодородие, вернуть ей устойчивость к водной и ветровой эрозии. Кроме того, это, пожалуй, единственный способ рекультивации огромных площадей, стерилизованных и отравленных в свое время обезвоженным аммиаком и аммиачной водой.

В России изобретено искусственное удобрение, которое в десятки раз эффективнее знаменитого биогумуса, получаемого при помощи калифорнийских червей, и в 100-150 раз действеннее натурального удобрения. По данным Донецкого селекционного центра по зерновым и кормовым культурам, только урожай ярового ячменя увеличился с 30,7 до 52,7 ц/га. И это не привело к истощению почвы. Наоборот, содержание питательных веществ в ней возросло и стало подкормкой для урожая будущего года.

Экспертиза МГУ им. М. В. Ломоносова, Почвенного института им. В. В. Докучаева, Ростовского государственного университета подтвердила, что суперкомпост резко повышает содержание гумуса в почве и, как следствие, урожайность зерновых (до 60 ц/на и выше) и овощных культур (в 2-4 раза по сравнению с минеральными удобрениями и в 80-100 раз по сравнению с навозными компоста-ми). При этом появляется возможность управлять процессами почвообразования и резко ускорять их.

Кроме продовольственной проблемы, выпуск нового удобрения поможет решить и социальные. Проектируются заводы по производству суперудобрений на закрываемых шахтах России. Главной составляющей суперкомпоста станут отвалы шахт с небольшими органическими добавками.

Проверка Госкомитетом санитарно-эпидемиологического надзора РФ показала, что суперудобрения экологически безопасны, с их помощью можно получать биологически чистые продукты, пригодные для производства диетического и даже детского питания.

Для России, по ориентировочным оценкам, годовая потребность составляет 100-150 млн т суперкомпоста в год.

Все большее применение во многих странах мира находит локальный способ внесения туков, позволяющий использовать их с наибольшим полезным коэффициентом. Способ быстро внедряется благодаря выпуску комбинированных сеялок, а также специальных приспособлений к культиваторам, дисковым боронам и дизельным плугам. С их помощью минеральные удобрения вносят прямо в почву около рядков высеиваемых семян или размещают на поверхности узкими лентами, а затем заделывают дисками.

В орошаемых районах могут оказаться перспективными медленно действующие и капсулированные азотные туки, которые в почвенные процессы и процессы питания растений вовлекаются постепенно. Для снижения нитрификации аммиачных удобрений могут быть рекомендованы ингибиторы - вещества, тормозящие этот процесс. Действенный способ интенсифицировать земледелие и помочь растениям усвоить вносимые удобрения - поливные и полукосные посевы, при которых хорошо используются подвижные остатки азотных удобрений.

По сравнению со среднегодовым уровнем 1986-1999 гг. применение минеральных удобрений снизилось с 13 млн т в пересчете на 100%-ное содержание питательных веществ до 1,5 млн т в 1994 г., органических, соответственно, - с 282 до 147 млн т. Уменьшение объемов минеральных и органических удобрений не привело к ослаблению в соответствующих пропорциях влияния средств химизации, поскольку сохранились основные причины их попадания в поверхностные и грунтовые воды - нарушения регламентов хранения, транспортировки, применения.

В последние годы на Западе исследуются возможности информационной технологии земледелия, в которой средства химизации применяются на сельскохозяйственном поле в строго нормированных дозах и только там, где они необходимы. Компьютер на борту сельхозмашины, управляющий процессом внесения удобрений, «знает», какие удобрения и в какой дозе следует вносить на тот или иной участок поля. Там, где предполагается большой урожай, вносимая доза удобрений уменьшается, там, где есть опасность недобора урожая, доза удобрений увеличивается. По аналогичной схеме работают компьютеризованные агрегаты для внесения гербицидов и пестицидов.

Преимущество компьютерной технологии состоит в том, что она позволяет земледельцам вести агропроизводство на экологически чистой основе, ориентированной на экономию удобрений, получение максимальных урожаев и предохранение окружающей среды от загрязнения.

Фосфор, внесенный в почву с фосфорными удобрениями, практически не вымывается из нее. Даже при поверхностном внесении вымывание фосфора не превышает 1% от внесенного. Основным источником загрязнения фосфором водоемов является не сельское хозяйство, а промышленные и бытовые стоки. Доля сельского хозяйства в загрязнении вод фосфором не превышает 10-15 %. Особенно массивным источником загрязнения этим элементом стали в последнее время моющие средства, содержащие полифосфаты. Значительное накопление фосфата в водоемах также способствует эвтрофикации водоемов.

Специфическая особенность фосфорных удобрений заключается в том, что применение их в больших дозах приводит к накоплению в почве нежелательных элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория.

Кроме того, нужно учитывать, что фосфорные удобрения загрязнены кадмием, стронцием, фтором, другими элементами. Степень загрязнения фосфорных удобрений зависит прежде всего от качества сырья, служащего для их производства исходным материалом. В этом отношении нашей стране повезло: апатиты Кольского полуострова представляют собой самое чистое для производства фосфорных удобрений сырье. Кадмия в хибинских апатитах содержится всего 0,4-0,6 мг/кг, а в фосфатах, добываемых в США, - 13 мг/кг, в Сенегале - до 70 мг/кг.

Калий - третий основной элемент питания растений - не оказывает существенно вредного влияния на окружающую среду. Однако с калийными удобрениями вносится много хлора, поступление которого в фунтовые воды также нежелательно.

6. Охрана окружающей среды при использовании пестицидови агрохимикатов

С целью охраны здоровья людей, окружающей природной среды в 1997 г. был принят федеральный закон «О безопасности обращения с пестицидами и агрохимикатами». Согласно этому закону, государственное управление в области безопасности обращения с пестицидами и агрохимикатами осуществляет правительство РФ непосредственно или через специально уполномоченные им федеральные органы исполнительной власти.

Федеральные органы исполнительной власти, осущест государственную регистрацию пестицидов и агрохимикатов, дают разрешение на производство, применение, регистрацию, транспортировку, хранение, уничтожение, рекламу, ввоз в РФ и вывоз из России пестицидов и агрохимикатов.

Для разработки и обоснования регламентов применения пестицидов и агрохимикатов проводятся их регистрационные испытания, которые включают в себя:

- определение эффективности применения пестицидов и агрохимикатов и разработку регламентов их применения;

- оценку опасности негативного воздействия пестицидов и агрохимикатов на здоровье людей, разработку гигиенических нормативов, санитарных норм и правил;

- экологическую оценку регламентов применения пестицидов и

- экспертизу результатов регистрационных испытании пестицидов и агрохимикатов.

Экспертиза результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов включает в себя: государственную экологическую экспертизу; токсиколого-гигиеническую экспертизу; экспертизу регламентов применения пестицидов и агрохимикатов.

Порядок проведения экспертизы результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов определяется в соответствии

с законодательством РФ.

Экспертиза результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов основывается на принципах:

- обязательности ее проведения;

- научной обоснованности ее выводов;

- независимости;

- платности ее проведения.

Срок проведения экспертизы не должен превышать шести месяцев.

Граждане или юридические лица, подавшие заявку на государственную регистрацию пестицидов или агрохимикатов, а также разработчики не вправе участвовать в экспертизе результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов.

Заключение экспертизы результатов регистрационных испытаний пестицидов и агрохимикатов может быть обжаловано в судебном порядке.