Сельскохозяйственная экология. Под ред. Н.А. Уразаева

МЕЖБИОГЕОЦЕНОЗНЫЕ СВЯЗИ

Основатель биогеоценологии В. Н. Сукачев, его ученик Н. В. Дылис, другие экологи утверждали, что изучение межбиогео-ценозных связей — одно из необходимых условий развития экологии и биогеоценологии. Межбиогеоценозные связи играют большую роль в биосфере. От них в известной мере зависят состояние биогеоценозов, их динамика и эволюция. Ученые разных стран неоднократно подчеркивали, что состояние экологических систем зависит не только от особенностей их самоорганизации, но и от изменений, происходящих в окружающей их природе, т. е. от связей и взаимодействий между ними и другими экосистемами.

Биогеоценозы — системы открытые; они обмениваются между собой веществом и энергией. Вещество переносится в форме газа, жидкостей, сыпучих и иных материалов. Межбиогеоценозный перенос живого вещества и энергии отмечается при перемещении организмов, например при расселении растений, миграциях животных.

Одно из ярчайших доказательств жизненно важной значимости межбиогеоценозных связей — циркуляция в биосфере кислорода. Организмы, населяющие Северное или Южное полушарие, в зимнее время живут за счет кислорода, поступающего к ним из других биогеоценозов. Зимой сюда поступает кислород из тропических БГЦ, в которых растения продуцируют его круглогодично. Кроме того, отчасти используют кислород, поступающий из противоположного полушария, где в этот момент лето и растения активно Продуцируют С>2.

Полагают, что межбиогеоценозные связи возникли с момента образования биосферы и ее элементарных структурных единиц — биогеоценозов. С периода антропогена взаимосвязи между БГЦ существенно изменились. С возникновением и развитием сельского хозяйства это приобрело направленный характер. Определенные виды растений и животных человек стал перемещать из одних биогеоценозов в другие, иногда отдаленные. Вместе с видами, интересующими человека, перемещались и их спутники: симбионты, паразиты и т. д. Например, картофель, родиной которого считают Анды, распространился на всю Америку, затем Европу и на другие части света. Вслед за картофелем в Европу пришел его паразит — низший гриб фитофтора инфенстанс, вызывающий заболевание под названием картофельная гниль, или фитофтороз. Считают, что до 1840 г. фитофтора в Европе отсутствовала. Перекочевав в Европу, она вызвала эпифитотию картофельной гнили. Это оказалось трагичным для народов многих стран Европы, особенно Ирландии, где картофель был основным продуктом питания населения. Вслед за картофелем из Америки в Европу пришел колорадский жук — опасный вредитель картофельных полей.

Без изучения межбиогеоценозных связей нельзя понять природу сельскохозяйственных экосистем, агробиогеоценозов, пастбищных и ферменных БГЦ, их взаимодействий между собой и с окружающей средой.

Природные и сельскохозяйственные биогеоценозы обладают определенной автономией, относительной независимостью. Признаки автономии более ярко выражены в природно-технических системах с искусственной средой обитания для организмов, например в теплицах, предназначенных для выращивания растений, в животноводческих комплексах, используемых для содержания крупного рогатого скота, свиней и других видов животных. Складывается впечатление, что технически совершенные антропогенные системы подобного рода могут быть независимы от природы, не связаны с ней. Экологически неподготовленному, неосведомленному человеку может показаться, что идеальный искусственный микроклимат, оптимальные условия питания организмов делают природно-технические системы независимыми от окружающей среды. Но независимость искусственных биогеоценозов от окружения лишь кажущаяся. На самом деле природно-технические системы не являются изолированными, они связаны с другими биогеоценозами. В период научно-технического прогресса взаимосвязи между искусственными экосистемами и природой не только не исчезли, но и наоборот, расширились и усложнились.

Трансформация межбиогеоценозных связей обусловлена разными причинами. Одна из них — создание дополнительных механизмов по поддержанию в природно-технических системах оптимальных условий жизнеобеспечения растений и животных (и микроорганизмов). Так, например, для жизнеобеспечения культивируемых растений в теплице или сельскохозяйственных животных в животноводческом комплексе (на птицефабрике) необходимо вовлечь в хозяйственный оборот большое количество дополнительных материалов и энергетических ресурсов, даже таких, которые в естественных условиях организмами не используются, не потребляются.

Особенно много материалов и энергии расходуется при создании и эксплуатации животноводческих ферм промышленного типа. Для функционирования животноводческого комплекса, обеспечивающего оптимальные условия кормления и содержания животных, необходимо использовать самые разнообразные при-

способления и механизмы: кормораздатчики, автопоилки, вентиляторы, электроосветители. Разнообразные машины и механизмы необходимы для транспортировки кормов, их технологической переработки, очистки помещений от навоза, создания оптимального микроклимата и его регулирования. В комплексе используют энергию горючих материалов, электричества. В животноводческие комплексы поставляют лечебно-профилактические препараты (вакцины, сыворотки, лекарства и т. д.).

Таким образом, ферменные БГЦ постоянно или временно связаны не только с полями и лугами, но и с городами, фабриками и заводами, рудниками по добыче полезных ископаемых, с аптеками и т. д.

Варианты межбиогеоценозных взаимосвязей в аграрных ландшафтах самые разнообразные. Среди них более или менее подробно изучены связи и взаимодействия: антропогеоценозы агробиогеоценозы; антропогеоценозы пастбищные (луговые) БГЦ; антропогеоценозы г=£ ферменные БГЦ; агробиогеоценозы ферменные БГЦ; агробиогеоценозы леса (лесные полосы); ферменные БГЦ *=£ пастбищные (луговые) БГЦ; ферменные БГЦлеса (лесные полосы); пастбищные БГЦ 5=^ леса; аграрные, ферменные и пастбищные БГЦ 5=*: водные экосистемы, особенно используемые для полива (орошения) растительных сообществ и поения сельскохозяйственных животных. В свою очередь, сельскохозяйственные экосистемы связаны с природными комплексами, не тронутыми человеком (т. е. с природными лесными, степными и иными биогеоценозами).

Особенности межбиогеоценозных связей определяются соотношением разных типов БГЦ в хозяйстве (районе). В одних хозяйствах больший удельный вес имеют агробиогеоценозы, в других — ферменные БГЦ, в третьих — пастбищные и т. д. Так, в хозяйствах, . специализирующихся на производстве зерна, овощей и (или) других продуктов растениеводства, основная часть территории отведена под посевы сельскохозяйственных культур. В сельскохозяйственных экологических системах подобного рода преобладают агробиогеоценозы.

В регионах пастбищного животноводства большую часть угодий отводят под природные и культурные пастбища. Пастбищные биогеоценозы преобладают в тундре и ряде других регионов страны. В некоторых хозяйствах животноводство переведено на промышленную основу — в них построены специализированные фермы и животноводческие комплексы. В регионах промышленного животноводства отмечены существенные изменения окружающей среды под влиянием отходов животноводческих комплексов. На результат Межбиогеоценозных взаимодействий в сельскохозяйственных экосистемах значительное влияние оказывают расположенные в агросфере и ее окружении природные и искусственные леса, лесные полосы, живые изгороди, реки, озера, моря и океаны, другие наземные и водные биогеоценозы.

В общих чертах, антропогеоценоз — это биогеоценоз (экосистема), главным компонентом которого является человек (поселение). Такое определение антропогеоценоза недостаточно конкретизировано. В нем не указаны границы антропогеоценоза и его компонентность. Относительно компонентности и границ антропогеоценоза существует два взгляда. По мнению одних экологов, антропогеоценоз — это населенный пункт. Они говорят об антропогеоценозе как гетеротрофной экосистеме населенного пункта, например деревни или города. Другие ученые имеют более широкий взгляд на антропогеоценоз. По их мнению, антропогеоценоз включает в себя не только населенный пункт, но и окружающую его эксплуатируемую территорию. Два внешне разных взгляда на антропогеоценоз, по существу, очень близки, они не противоречат друг другу. Согласно системным представлениям любая система состоит из частей (подсистем) и является составной частью системного образования более высокого уровня (надсистемы, суперсистемы). Отсюда ясно, что населенный пункт представляет собой антропогеоценоз как экосистему низшего уровня, т. е. подсистему. Эта подсистема входит в состав системного образования более высокого уровня — антропогеоценоза в широком понимании. Тот же самый населенный пункт, взятый не изолированно, а в комплексе с окружающей его эксплуатируемой территорией, представляет собой экосистему, входящую в состав иерархически более высокой глобальной суперсистемы — биосферы. Биосфера, по существу, полностью освоена человеком. Современная ойкумена человека — вся планета. Человек создал обширные техногенные ландшафты, проник в глубины океана, взлетел высоко ввысь — в космос. Следовательно, биосферу можно рассматривать как своеобразную человеческую экологическую систему, как глобальный антропогеоценоз.

При обсуждении проблемы межбиогеоценозных взаимоотношений оба понимания антропогеоценоза, оба взгляда на него оказались полезными. В одних случаях ответ на вопрос может быть лучше и полнее раскрыт при использовании термина «антропогеоценоз» в узком понимании, в других — в широком. Изучая влияние населенного пункта на ближайшие сельскохозяйственные экосистемы, целесообразно использовать термин «антропогеоценоз» в узком понимании. Это правомерно, например, при рассмотрении вопроса утилизации бытовых отходов на близлежащих от селения полях орошения. Совсем иная ситуация возникает, когда тот или иной населенный пункт является причиной изменений в биогеоценозах, удаленных от него на большие расстояния. Примером могут служить глубокие, иногда катастрофические изменения в биогеоценозах вследствие взрыва бомб, выброшенный с помощью ракет или других летательных устройств за пределы населенного пункта за десятки тысяч километров.

Возникновение и формирование антропогеоценозов происходило в разных природно-климатических условиях и связано с уровнем общественного развития и образом жизни народов. Антропогеоценозы определенных типов формировались у охотников на морского зверя в полярных районах Евразии и Северной Америки, охотников—собирателей тропических лесов Азии, Африки и Южной Америки, у скотоводов степей и полупустынь Центральной Азии, растениеводов Европы, Азии, Африки, Америки, Австралии, многочисленных народов этих стран, которые занимались одновременно и растениеводством, и животноводством.

Производственная, в том числе сельскохозяйственная, деятельность людей неразрывно связана с возникновением и развитием науки и культуры. Поэтому антропогеоценозам определенного уровня развития присущ тот или иной тип хозяйствования и культуры (по терминологии этнографов — «хозяйственно-культурный тип»). Антропогеоценоз, по В. П. Алексееву, — это элементарная ячейка хозяйственно-культурного типа, т. е. комплекса хозяйства и культуры, исторически сложившегося в определенных природных условиях.

Эволюция человечества сопровождалась совершенствованием методов хозяйствования, ростом уровня науки и культуры. Можно полагать, что стимулом человеческой мысли и научно-производственных достижений являлась необходимость удовлетворения всевозрастающих потребностей человечества в пище, в решении других экологических проблем жизнеобеспечения. Вопрос «как выжить?» возник у человека очень давно. Увеличение численности населения неизбежно вело к дефициту используемых им исчерпаемых ресурсов, в частности животных, употребляемых человеком в пищу. С помощью обычных биологических приспособлений человеку ловить животных становилось все труднее. Чтобы выжить, нужно было придумать орудия труда, облегчающие охоту. Так появилась палка-рычаг, которую можно расценивать как важное открытие человечества.

Считают, что охота вооруженного первобытного человека ускорила вымирание некоторых видов животных, в том числе мамонта. Это способствовало изобретению новых способов добычи пищи — переходу от охотничества и собирательства к животноводству и растениеводству.

Развитие сельского хозяйства и связанного с ним промышленного производства привело к необходимости проведения все более сложных работ, требующих от людей большой изобретательности. Появились изобретения, повышающие эффективность деятельности человека, особенно его рабочих органов: рук, ног, мозга. Наряду с рычагом люди стали использовать колесо. Были созданы землекопные механизмы: лопата, соха, плуг, экскаватор. Совершенствовались устройства, предназначенные для передвижения: велосипед, автомобиль, самолет, космический корабль. Возникла необходимость все более широкого использования энергии. Освоена энергия тягловых животных, ветра, пара, электричества. Используя разнообразные механизмы и энергию, человек осуществил интенсификацию растениеводства и животноводства, увеличивая масштабы производства продуктов питания, материалов для изготовления одежды и т. д.

Повышение эффективности сельскохозяйственного производства привело к необходимости расширения возможностей работы мозга, умственных способностей человека. Один из эффективных приемов увеличения возможностей мыслительной деятельности человека в сфере сельскохозяйственного производства — компьютеризация сельского хозяйства. Сельское хозяйство тесно связано с промышленностью, особенно в области снабжения аграрных ландшафтов промышленными материалами и механизмами. Сельскохозяйственное и промышленное производство составляют единое целое. Поэтому возникает необходимость компьютеризации всей страны как антропогенной экосистемы (антропогеоценоза). С помощью компьютеров человек значительно быстрее может решать сложные задачи, связанные с воспроизводством и использованием природных ресурсов в соответствии с требованиями экологии и биогеоценологии.

Следовательно, антропогеоценоз — это природный комплекс, созданный человеком для своей жизни и деятельности. Население антропогеоценоза может быть мало- или многочисленным, а сфера его деятельности — локальной или обширной.

Связи между антропогеоценозами и сельскохозяйственными экосистемами многочисленны и разнообразны. Одна из таких связей — обмен веществом и энергией между человеком как биологическим видом и окружающей его средой. На связи между антропогеоценозами, с одной стороны, агробиогеоценозами, пастбищными и ферменными БГЦ — с другой, могут влиять продукты метаболизма людей, главным образом экскременты. Они могут использоваться в качестве органических удобрений на полях, огородах, культурных пастбищах, в садах и, таким образом, снабжать элементами минерального питания сельскохозяйственные культуры и пастбищные травы.

В качестве удобрений могут быть использованы отходы промышленных предприятий, в частности сточные воды. Однако, к сожалению, эффективное использование отходов в земледелии осуществляется не всегда. Отходы нередко оказываются опасными загрязнителями среды.

Развитие промышленного производства в 1980—1990 гг. создало массу негативных проблем экологического характера. Масштабы отрицательного влияния на природную среду были столь велики, что даже происходящий в последние семь лет спад произвол-ства не способствовал изменению в лучшую сторону жизнеобеспечивающих параметров среды обитания.

По данным Волгоградского отделения Российской экологической академии, в начале 1994 г. забор свежей воды составил 34,2 км³, а общее водоотведение в водные объекты Волжского бассейна — 20,9 км³, из них загрязненных — 10,1 км³ в год.

К настоящему времени бассейны рек, протекающих в густонаселенных районах (²/₃ рек европейской части России, включая Волгу и ее притоки), вышли из «естественного» состояния и помимо транспортных, энергетических, водопроводных функций в основном выполняют функции канализационных систем.

Этому способствовала сложившаяся практика, когда при проектировании эффективности очистных сооружений учитывали разбавляющую и самоочищающую способность естественных водоемов как один из аспектов комплексного использования водных ресурсов. Когда сточные воды по уровню загрязнения не могли быть очищены на биологических очистных сооружениях до уровня установленных предельно допустимых концентраций (ПДК), то их направляли в пруды-испарители, что сопровождалось интенсивным загрязнением объектов окружающей среды на прилегающей территории. Система ПДК в определенной мере тормозит загрязнение поверхностных вод, но кардинально не устраняет отрицательных последствий, так как не учитывает обмена элементов, особенно биогенных, связанных с круговоротом воды, в том числе с его хозяйственной частью.

Полагают, что более 50 % ингредиентов сточных вод мигрирует в подземные воды и в поверхностные водные источники.

Загрязнение гидросферы привело к острой нехватке питьевой воды во многих странах мира. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) при ООН, 80 % сельского населения и 23 % городских жителей не обеспечены доброкачественной водой. Питьевая вода загрязнена, из-за чего ежегодно умирает до 9 млн человек.

При очистке городских и производственных сточных вод образуется значительное количество их осадков. Как в нашей стране, так и за рубежом технология обработки осадков сводилась к их сбраживанию в метантенках с последующей подсушкой на иловых площадках. Применение единой технологии для разных климатических условий привело к тому, что на многих станциях аэрации иловые площадки превратились в осадконакопители. Суммарное количество осадков сточных вод различных категорий достигает в Настоящее время свыше 4 млн т в год по сухому веществу (Туровский).

Отсутствие экономически обоснованной экологической политики не способствовало внедрению прогрессивных методов очистки сточных вод и утилизации их осадков. Чтобы сохранить для будущих поколений природу и ее ресурсы, необходимо изменить принципы их использования как в промышленности, так и в сельском хозяйстве.

На Первом Всероссийском съезде по охране природы, проходившем в 1995 г. в Москве, в качестве основных аспектов была рассмотрена концепция перехода Российской Федерации на модель устойчивого развития.

Термин «устойчивое развитие» появился после конференции ООН по окружающей среде и развитию в 1992 г. в Рио-де-Жанейро. В самом широком смысле стратегия устойчивого развития направлена на достижение гармонии в отношениях между человеком, обществом и природой, между экономикой и экологией. Данная стратегия предусматривает следующие основные принципы экологического развития применительно к территориальным хозяйственно-природным комплексам и промышленным предприятиям (Семенов, Баев, Терехов).

1. Удовлетворение основных жизненных потребностей как нынешнего, так и будущих поколений при сохранении окружающей природной среды.

2. Подчинение региональных и локальных задач глобальным и национальным целям экологического развития (принцип мыслить глобально — действовать локально).

3. Приоритет целей обеспечения экологической безопасности и стабильности развития по отношению к целям экономического роста и экономической выгоды (принцип экологического императива).

4. Усиление взаимосвязей экономики и экологии, формирование единой эколого-экономической системы, обеспечивающей эффективное эколого-безопасное хозяйствование и «вписывание» производственной деятельности в природные циклы. Соответствие размещения и развития материального производства ассимилирующему потенциалу (восстановительной способности) природной среды (принцип эколого-экономической сбалансированности).

5. Неистощительное использование возобновимых ресурсов, сокращение потребления невозобновимых ресурсов, максимальное применение вторичных ресурсов. Расширение выпуска экологически чистой продукции, переход к малоотходным, наукоемким, эколого-безопасным производствам и технологиям (принцип экологизации производства).

6. Создание эффективного экономического механизма регулирования экологического развития и природоохранной деятельности; плата за потребление природных ресурсов и загрязнение окружающей среды, экологические фонды, налоговые льготы, субсидии и др. (принцип экономизации при взаимодействии природы и производства).

7. Прогнозирование экологических рисков, предотвращение и

оперативная ликвидация чрезвычайных ситуаций, минимизация ущерба (принцип упреждения). *

В сложившейся ситуации в Волго-Каспийском бассейне первоочередными задачами для стабилизации экосистемного равновесия природных биологических систем должны стать следующие:

отказ от действующей концепции «комплексного» использования водных ресурсов, когда сброс сточных вод в реки и водоемы рассматривается как один из видов специального водопользования, так как использование природных водоемов в качестве биологических очистных сооружений неверно в своей основе с экологической точки зрения;

разделение сточных вод на хозяйственно-бытовые и промышленные;

дифференцированные методы очистки сточных вод: для хозяйственно-бытовых сточных вод по схеме механическая очистка — искусственно-биологическая очистка — доочистка на оросительных системах, использующих сточные воды с возвратом биогенных веществ в почву; для промышленных сточных вод по схеме локальные методы очистки на предприятиях, в основном физико-химические, — доочистка почвенная с выращиванием древесно-кустарниковых пород или технических культур;

решение проблемы утилизации осадков сточных вод по схеме обезвоживание — уплотнение — термофильное сбраживание — обеззараживание — использование в качестве удобрения для кормовых культур с учетом содержания тяжелых металлов и патогенных микроорганизмов.

Кроме того, качество сточных вод необходимо оценивать с агрономической, технической и экологической позиций. Если агрономические требования должны обеспечить высокие урожайность и качество продукции, сохранение или повышение почвенного плодородия, то экологические требования — санитарно-гигиеническую безопасность и охрану природной среды.

Экологические требования к качеству оросительной воды должны предусматривать: сохранение свойств почвы (оросительная вода по уровню минерализации и химическому составу не должна быть хуже поровых растворов орошаемых почв); сохранение природной среды (режим орошения не должен снижать плодородия почв, увеличивать влагообмен с грунтовыми водами и способствовать повышению дренажного стока); оптимальные условия роста и развития растений (соблюдение режима орошения с учетом влагообеспечен-ности культур при соответствующей агротехнике).

Соблюдение двух первых условий является превалирующим даже при некотором угнетении и снижении продуктивности сельскохозяйственных культур.

Возможность использования сточных или иных категорий минерализованных вод необходимо рассматривать в системе вода — почва — растение — ландшафт.

Таким образом, использование сточных вод и их осадков, стоков животноводческих комплексов и птицефабрик для орошения и удобрения сельскохозяйственных культур при соблюдении основополагающих принципов экологически безопасного устойчивого развития будет способствовать повышению плодородия почвы и качества окружающей природной среды.

В условиях крайне ограниченных водных ресурсов аридной и субаридной зон использование хозяйственно-бытовых сточных вод (СВ) городов для полевого кормопроизводства на песчаных почвах земледельческих полей орошения (ЗПО) позволяет одновременно решать комплекс актуальных задач — кормовую базу пригородного животноводства, санитарно-гигиенический и экологический аспекты охраны природы, рационального использования воды и др.

На серо-бурых супесчаных и песчаных почвах в районе г. Небит-Дага (Туркменистан) изучали возможность использования сточных (хозяйственно-бытовых) вод, подбор кормовых культур, технологии возделывания и их продуктивность. В связи с небольшой влаго-емкостью легких почв применяли 18—20 вегетационных поливов затоплением чеков слоем 8—10 см.

Продуктивность кормовых культур составила: ячмень озимый — 10,1 т/га; рожь озимая — 9,1; рапс озимый — 9,4; перко — 10,0; кукуруза (весенний и повторно летний посевы) — 40,5; сорго — 34,5; суданка (поукосно) — 11,2; амарант метельчатый — 10,9; люцерна (7 укосов) — 31,5; топинамбур — 23,0; топинсолнечник — 31,9 т/га абсолютно сухого вещества.

При определенных условиях применение высоких оросительных норм сточными водами сопровождается образованием под ЗПО опресненного «бугра растекания» грунтовых вод и может вызвать вторичное засоление почв. Поэтому необходимость строительства дренажной системы определяется в зависимости от конкретной гидрогеологической обстановки (глубина верховодки, сложение водовмещающих пород, условия оттока ГВ и т. д.). Дренажные воды направляют для повторного использования на ЗПО.

Хозяйственно-бытовые СВ городов аридной зоны следует повсеместно использовать для полевого кормопроизводства в интересах развития пригородного животноводства. Зеленую массу, выращенную на ЗПО, подвергают термической обработке на агрегатах АВМ для получения муки, гранул, брикетов. Корнеплоды (топинамбур, топинсолнечник и др.) скармливают животным после предварительного запаривания при температуре 110—120°С.

В аридной зоне строительство прудов — накопителей стоков холодного периода года — составная часть системы ЗПО, так как они способствуют дополнительной очистке сточных вод и позволяют значительно расширить посевные площади кормовых культур. При наличии дренажной сети они принимают сброс от понижения уровня ГВ.

Создание системы однорядных полезащитных лесных полос для предохранения почвы и всходов растений от дефляции (по периметру полей и вдоль постоянных водораспределительных каналов) в аридных условиях является составной частью ЗПО. В качестве главной древесной породы рекомендуют тополь разнолистный (туранга).

Сложные и дорогостоящие современные очистные сооружения не обеспечивают полного удаления из сточных вод органических и минеральных веществ. Современные методы биохимической очистки снижают концентрацию органических веществ только на 80 %.

Дальнейшее повышение эффективности очистки сточных вод влечет увеличение капитальных и эксплуатационных затрат за счет усложнения методов и схем очистки. Это приводит к существенному увеличению как удельных на 1 м³ (в ряде случаев до 5—6 раз по сравнению с современной себестоимостью), так и общих затрат по очистке сточных вод.

В настоящее время отдельные категории сточных вод, отличающиеся сложностью химического состава, присутствием ряда токсичных веществ, не используют для орошения сельскохозяйственных культур. Например, загрязненные сточные воды Волжского химического комбината после прохождения системы механической и биологической очистки направляют на естественное испарение, что потребовало отведения под испаритель около 5 тыс. га ценных сельскохозяйственных земель. Накопление больших объемов химически загрязненных вод представляет серьезную опасность для окружающей среды.

Использование таких категорий сточных вод для орошения древесных насаждений, по нашему мнению, весьма целесообразно, а присутствие в сточных водах токсичных веществ допустимо в более широких пределах, так как в данном случае не происходит накопления ингредиентов в пищевых цепях человека, нет таких отрицательных последствий, как вымокание и выпревание посевов, задержка начала проведения весенних агротехнических работ. При орошении древесных насаждений возможен стабильный прием сточных вод в течение года, так как это не связано и с проведением ряда технологических операций (посев, междурядные обработки, скашивание, стравливание и др.). Это является важным фактором, если учитывать лимитированное независимо от времени года поступление оросительной воды.

По данным польских и американских ученых, древесные насаждения можно орошать во все времена года, причем отрицательного воздействия на развитие деревьев не отмечено, и даже можно добиться увеличения прироста древесной массы. По сравнению с зерновыми и кормовыми сельскохозяйственными культурами применение сточных вод для орошения древесных насаждений имеет ряд существенных преимуществ.

По некоторым данным, со сточными водами химической промышленности может поступать более 6 тыс. различных загрязняющих веществ, многие из которых весьма токсичны.

Присутствие в сточных водах остаточных веществ, которые обладают кумулятивными и канцерогенными свойствами, не имеет принципиального значения, так как продукция, получаемая при выращивании древесных насаждений, не используется в пищевых и кормовых целях. Для орошения древесных насаждений можно использовать сточные воды и неблагополучные в санитарно-гигиеническом отношении, так как в этом случае контакт обслуживающего персонала со сточной жидкостью можно свести к минимуму. И наконец, при орошении древесных насаждений более приемлемо круглогодичное использование сточных вод.

Создание массивных древесных насаждений обеспечит не только утилизацию неблагополучных по ряду показателей сточных вод, но и получение сырья для целлюлозной промышленности. Наряду с этим оно будет способствовать улучшению санитарного состояния окружающей природной среды, в первую очередь воздушного бассейна.

В последнее время, несмотря на быстрый рост стоимости древесины, выше ценятся прижизненные свойства леса. В. Н. Виноградов приводит данные, что даже при неполном охвате природоохранных функций леса на их долю приходится около ³/₄ общей стоимости лесных ресурсов.

На Волжском опорном пункте ВНПО «Прогресс» для орошения древесных насаждений использовали химически загрязненные сточные воды. Были опробованы два варианта использования: химически загрязненные сточные воды после прохождения полного цикла искусственной биологической очистки и смешанные сточные воды, которые представляют искусственную смесь всех категорий сточных вод комбината (химически загрязненные, условно чистые и хозяйственно-бытовые) в соотношении их суточных поступлений.

В состав органических загрязнений входят те же вещества, что и в состав химически загрязненных сточных вод, но в меньших количествах.

Продолжительное изучение влияния орошения химически загрязненными сточными водами на рост и развитие различных пород деревьев и кустарников показало, что тополь черный, вяз мелколистный, акация белая, клен татарский, ясень обыкновенный, береза бородавчатая, гледичия трехиглая, черемуха, облепиха, скумпия, жимолость татарская, яблоня и груша лесные, смородина золотистая и тамариск ветвистый растут так же, как и при орошении водопроводной водой.

Результаты исследований свидетельствуют о возможности использования хозяйственно-бытовых стоков г. Шевченко (Казахстан) для выращивания зеленых насаждений при различных режимах орошения, что создает существенные предпосылки для увеличения объемов и повышения качества зеленого обустройства на Мангышлаке и в аналогичных аридных условиях. *

Кроме того, благодаря древесной растительности за счет мощного активного слоя почвы и наличия лесной подстилки значительно лучше восстанавливается качество сточных вод по сравнению с полем или лугом. Лесная почва настолько хорошо фильтрует сток, что с ней не сравнится химическая очистка воды.

Важными резервами повышения урожайности с одновременным сохранением почвенного плодородия являются использование отходов предприятий и осадка сточных вод городских и сельских очистных сооружений в качестве удобрения при отсутствии или ликвидации в них токсичных соединений.

Из существующих методов утилизации осадков самым надежным и экономически выгодным является почвенное удобрение. Для использования осадков сточных вод (ОСВ) в качестве удобрения сельскохозяйственных культур необходимо исключить возможность загрязнения почв.

Для сохранения почвенного плодородия объемы внесения традиционных видов органических удобрений недостаточны. Их дефицит особенно велик в пригородных хозяйствах й достигает около бмлнт. По мнению большинства специалистов, сельскохозяйственное использование отходов — один из способов, который позволит решить ряд проблем: предотвратить загрязнение биосферы, ликвидировать угрозу дефицита пресной воды, увеличить производство и применение органических удобрений, превратить очистные сооружения и мусороперерабатывающие заводы в самоокупаемые и рентабельные предприятия.

Сбраживание осадка производят в метантанках при температуре 50 °С с последующим подсушиванием осадка на иловых картах. Такой технологический процесс уменьшает содержание воды в осадке, упрощает перевозку подсушенного осадка и практически уничтожает все гельминты, благодаря чему в санитарно-гигиеническом отношении осадок не вызывает опасения при его использовании как удобрения. Подсушенный на иловых картах осадок складируют в бурты. Такой осадок, по мнению многих исследователей, после соответствующих анализов на наличие солей тяжелых металлов можно использовать как удобрение. Осадки по содержанию азота, фосфора превосходят навоз, но уступают ему по количеству калия. Зарубежные данные свидетельствуют о возможности использования 70—80 % всех осадков сточных вод в качестве удобрения и при этом получать повышенные урожаи.

Результаты полевых опытов говорят о прибавке урожая яровой пшеницы на выщелоченном черноземе от 27,7 до 48,6 % при внесении в почву ОСВ в дозе 40—60 т/га. Результаты трехлетних вегетационных опытов с кукурузой, картофелем, томатом, суданской травой показали, что в вариантах с чистыми осадками и их смесями с почвой биомасса культур в 2—3 раза выше, чем на контроле. Химический анализ сельскохозяйственных культур, выращенных На чистом осадке, показал, что в этих культурах концентрация солей тяжелых металлов не превышает предельно допустимые нормы.

Вместе с тем, хотя сброженные осадки можно рекомендовать для использования в качестве удобрения, в каждом конкретном случае необходимы химический анализ самих осадков на наличие вредных соединений и удобрительные свойства, постоянный контроль органами санитарной службы, агрохимслужбы и очистных станций. Во избежание отрицательных последствий использования осадков и для ограничения внесения в почву вредных соединений применение ОСВ на одном и том же поле допускается не более 1 раза в 5 лет.

Пригодность сточных вод для орошения определяется в соответствии с санитарными правилами устройства и эксплуатации земледельческих полей орошения органами сельского хозяйства при согласовании с органами и учреждениями санитарно-эпидемиологической службы и ветеринарного надзора, а также с органами по регулированию использования и охране вод.

Сточные воды могут содержать различные химические элементы и соединения, которые при орошении оказывают существенное влияние на свойства почвы, качество растений и состав грунтовых вод. В ней могут присутствовать возбудители инвазионных и инфекционных заболеваний, вредные токсичные вещества, представляющие опасность для здоровья человека и животных. Игнорирование санитарно-гигиенических мероприятий способствует распространению гельминтозов.

Исследования, проводимые во ВНИИССВ, свидетельствуют о возможности поступления в растения специфических ингредиентов сточных вод, в них также могут накапливаться в больших концентрациях нитраты и нитриты, обладающие токсическим действием.

Под влиянием орошения сточными водами изменяются химический состав растений, их питательные свойства. Поэтому целесообразно периодически проводить зооветеринарную оценку кормов.

Карантинный срок между последним поливом сельскохозяйственных культур и уборкой урожая составляет 21 день.

Другая форма связей между антропогеоценозами и их окружением — техногенное воздействие человека на сельскохозяйственные экосистемы. Человек конструирует, изменяет и управляет биогеоценозами, предназначенными для производства продуктов растениеводства (поля, сады, огороды, оранжереи, теплицы), животноводства (пастбища, скотные дворы, животноводческие комплексы, птицефабрики), пчеловодства (пасеки).

Проводя посев, убирая урожай сельскохозяйственных культур и кормовых трав, человек тем самым так или иначе влияет на состояние полей, садов, огородов, сенокосных угодий. После уборки урожая сельскохозяйственных культур изменяется атрофитоце-ноз. Некоторые виды растений, главным образом культурных, выпадают из ценоза. Почва в значительной мере оголяется; во многих случаях она становится почти не защищенной от действия солнечных лучей, ветра, дождей.

Сенокос — антропогенный фактор, оказывающий сильное влияние на состояние лугового биогеоценоза. При скашивании срезаются листья растений, отчуждаются другие органы, расположенные выше уровня среза. Нарушается ритм сезонной вегетации растений. Наряду с травами изменяются зоокомпоненты БГЦ. Одни животные травмируются, другие — уничтожаются. Многие из них отчуждаются вместе с урожаем трав.

После удаления скошенного травостоя влажность приземного воздуха и почв уменьшается. Из-за снижения влажности микроклимата происходит изменение видового состава растений. Ксерофильные виды растений и животных получают преимущества и начинают преобладать в биоценозе. При продолжительном ежегодном сенокошении происходит трансформация травяных болот в луговые БГЦ (Работнов).

При скашивании травы, уборке сельскохозяйственных культур изменяются биотический круговорот и биогеохимия аграрных и луговых биогеоценозов. С урожаем из почв отчуждается значительное количество азота, фосфора, калия, меди, кобальта и других макро- и микроэлементов.

Еще одна форма воздействия человека на аграрные ландшафты — использование пестицидов. Они представляют собой ядовитые химические соединения, предназначенные для борьбы с нежелательными организмами (сорными растениями, вредными животными, паразитами, переносчиками и возбудителями болезней). Производство и применение пестицидов — яркий пример того, как успехи научно-технического прогресса одновременно становятся и нашими бедами, поражениями. Загрязнение среды пестицидами — одна из острейших экологических и санитарно-гигиенических проблем.

На организмы растений и животных, фитоценозы, зооценозы и экологические системы, в том числе сельскохозяйственные, негативно влияют радиоактивные загрязнения, связанные с авариями на атомных электростанциях, и т. д.

Необходимо отметить, что ныне сельскохозяйственные угодья Представлены на больших площадях какой-либо одной культурой, Причем не только одним видом, но и даже одним сортом. Величина полей часто превышает несколько тысяч гектаров. На первый Пзгляд это перспективно, особенно с точки зрения повышения производительности полевых агрегатов. Однако в центральной части ваких полей, особенно без лесных полос, отмечается недостаток диоксида углерода, угнетается деятельность опыляющих насекомых, снижается микробиологическая активность почвы, повышается интенсивность эрозии.

Следует также иметь в виду, что при монокультуре в почве образуются однотипные метаболиты. В связи с этим происходит ее дегумификация. В большинстве стран отсутствие гетерогенности (разнообразия) привел о к тому, что почвы потеряли за последние 100 лет до 30—50 % гумуса.

Принцип гигантизма, особенно в сельском хозяйстве, объектом которого является в основном ценозы на самой молодой стадии сукцессии, неэффективен и опасен. Действительно, на этой стадии посевы наиболее продуктивны, развивают максимальную биомассу, но они и наиболее подвержены различным неблагоприятным естественном и антропогенным факторам, которые могут вызвать негативные изменения агроэкосистем, создав условия для их распада, разрушения (эрозия, дефляция, засоление, слитность, дебазация, снижение супрессивности почвы и др.) и энергетических потерь.

Ферменные биогеоценозы (скотные дворы, животноводческие фермы и комплексы) как производители животной пищи для людей тесно связаны с антропогеоценозами. Межбиогеоценозная трофическая и биогеохимическая связь проявляется в форме снабжения населения городов и сел мясом, молоком, яйцами и другими пищевыми продуктами животного происхождения.

Ферменные биогеоценозы связаны с агробиогеоценозами, другими природно-техническими системами аграрных ландшафтов. Масштабы и формы влияния ферменных БГЦ на сельскохозяйственные экосистемы во многом зависят от особенностей производства продуктов животноводства в регионе (районе, индивидуальном или коллективном хозяйстве). При стойлово-пастбищной системе ведения животноводства межбиогеоценозные связи характеризуются периодическими перемещениями животных из ферм (скотных дворов, животноводческих комплексов) на пастбища и обратно. Выпас животных проводят на полях (культурах зеленого конвейера), а такж^е не только на природных и культурных пастбищах, но иногда и в садах и огородах. В качестве пастбищного корма используют и полевые пожнивные остатки. Во многих хозяйствах животных ночыо содержат в помещении, а в дневное время — на пастбище (поле). Нередко практикуют пастбищно-лагерную систему содержания животных. Суть ее заключается в том, что поздней весной, летом и ранней осенью животные находятся на пастбище (в лагере), а в остальное время года — на животноводческой ферме (комплексе).

Стадо представляет собой экологический фактор, существенно влияющий на травяной и полевой БГЦ. Влияние стад на агробиогеоценозы проявляется по-разному, что зависит от вида пасущихся животных, их численности, продолжительности выпаса и других факторов. Под воздействием выпаса животных некоторых видов, например овец, отмечают позитивные изменения видового состава агрофитоценоза. Поэтому для очистки полей от сорняков некоторые исследователи рекомендуют после уборки хлебов проводить выпас овец. Овцы выедают 570 видов сорных растений. Сельскохозяйственные животные других видов эти сорняки не поедают, поэтому при их выпасе на полях подобного «очистительного» эффекта не отмечают.

Другая, очень существенная, форма взаимодействия между ферменными БГЦ и иными компонентами сельскохозяйственной экосистемы — использование продуктов метаболизма сельскохозяйственных животных (фекалий и мочи) для удобрения почв полей, садов, огородов и пастбищ. Одна корова производит 15—20 т органических отходов в год, выделяя ежедневно 15—35 кг фекалий и 10—20 л мочи. На крестьянских скотных дворах с небольшим поголовьем животных масса навоза относительно невелика и без особых затруднений может быть утилизирована в агробиогеоценозах и пастбищных БГЦ. Иная картина на животноводческих фермах. Объем навоза в них может достигать значительных величин. Особенно много отходов скапливается на крупных животноводческих комплексах промышленного типа по производству свинины, птичьего мяса, молока, яиц. Объем навозной жижи, образующейся на животноводческих комплексах, варьирует в пределах 84—2600 м³ в сутки, или 30,6—949 тыс. м³ в год (Баранников).

Метод содержания животных и характер очистки помещений от экскрементов ощутимо сказываются на консистенции навоза. В зависимости от консистенции навоз подразделяют на жидкий, разжиженный, полужидкий, твердый.

При содержании крупного рогатого скота и свиней на щелевых полах без подстилки и при гидравлическом способе уборки экскрементов образуется жидкий навоз, который содержит 93 % воды. Разжиженный навоз, содержащий 85—90 % воды, удаляется из помещений гидросплавом или самотеком. Полужидкий навоз содержит 80—85 % воды; из помещений его удаляют скребковыми или штанговыми транспортерами. Твердый навоз образуется при размещении животных на подстилке. Он содержит 70—80 % воды, из помещений его удаляют лопатой или скребком, а из животноводческих комплексов — при помощи трактора и бульдозерной навески.

Экскременты животных изменяют биогеоценотическую обстановку не только на скотном дворе (животноводческой ферме, комплексе), но и в других частях аграрного ландшафта как в наземных, так и в водных биогеоценозах. Навоз — геохимический фактор; его издревле используют в качестве удобрения почв на полях, в садах, огородах. Навоз богат элементами минерального питания растений. В нем много азота, фосфора, калия. Так, в расчете на сухое вещество в навозе крупного рогатого скота содержится 0,53— 3,55 % азота, 0,24—1,75 % фосфора, 1,08—5,01 % калия (Ковда). В навозе имеются и микроэлементы. В 1 кг сухого вещества навоза содержится 182—201 мг марганца, 20—84 мг бора, 16—20 мг меди, 1,0—1,7 мг кобальта, 2,0—2,3 мг молибдена (Кук). Использование навоза в качестве органических удобрений улучшает физико-химические свойства почв, повышает их плодородие. Это целесообразно как с экологической, так и с экономической точек зрения. В. А. Ковда отмечал, что отходы животноводства в Англии могут обеспечить пахотные земли страны азотом в дозе 125 кг/га, фосфором — 70, калием — 125 кг/га.

Навоз, применяемый в оптимальном количестве, благоприятно влияет на состояние почв, биотический круговорот, жизнедеятельность организмов. Но когда его в биогеоценозе накапливается больше оптимума, он становится загрязнителем окружающей среды: почвы, воды, воздуха. Вследствие движения воздушных масс специфические запахи распространяются на расстояние до 6 км. Отмечают и бактериологическое загрязнение окружающей среды. Навозные стоки просачиваются глубоко в грунт, загрязняя почву и грунтовые воды. Дождевыми и паводковыми водами навозная жижа перемещается в канавы и ложбины, овраги, речки и реки, в болота и озера.

Функционирование наземных и водных экологических систем нарушается. Изменяются процессы синтеза и распада органического вещества. В загрязненных питательными веществами закрытых водоемах (озерах, водохранилищах и т. д.) развиваются процессы эвтрофирования. Вода «зацветает». Газовый состав ее нарушается. Из-за кислородного голодания гибнет биота, наблюдаются случаи массовой гибели рыб. Загрязнение наземных и водных экосистем отходами животноводческих комплексов — одна из острейших экологических проблем.

Воздух на животноводческих комплексах интенсивно загрязняется. Этот процесс охватывает значительную площадь вокруг комплексов, зона загрязненного воздуха доходит до 5 км от источников загрязнения, часто достигая населенные пункты.

Животноводческие комплексы, не оборудованные эффективными средствами очистки загрязненного воздуха, способствуют резкому повышению содержания в воздухе помещений и вокруг них аммиака, сероводорода и многих других токсичных веществ. Установлены зоны влияния комплекса на состояние атмосферного воздуха: типового свиноводческого на 216 тыс. голов — на 4 км, 54 тыс. голов — на 2 км, 15—27 тыс. голов — на 1,5 км; предприятий по выращиванию и откорму молодняка крупного рогатого скота, выращиванию нетелей до 5 тыс. голов — на 500 м, по производству молока на 800 и 1200 голов — на 300 м, по производству говядины на 1200 и 2000 голов — на 500 м. *

Свинокомплекс на 108 тыс. голов выбрасывает ежесуточно около 50 кг сероводорода, более 600 кг пыли от кормов и другие вредные для человека и животных компоненты. Комплекс на 35 тыс. голов крупного рогатого скота или на 108 тыс. свиней дает примерно такое же загрязнение воздуха и воды, как город с населением 400—500 тыс. человек.

Для охраны природы от загрязнений отходами животноводческих комплексов разрабатывают методы эффективной утилизации навоза, устранения вредных газов и неприятных запахов. В навозную жижу добавляют сульфат аммония, который нейтрализует сероводород и другие дурнопахнущие вещества, производные азота. С той же целью используют смесь, состоящую из сульфата железа, бисульфата кальция и гидрокалийного метансульфата. Совершенствуются методы использования навоза в качестве удобрений сельскохозяйственных культур, кормовых трав, фруктовых деревьев, лесных насаждений. Разрабатываются технологии переработки навоза в продукты кормления животных.

В Ставропольском сельскохозяйственном институте разработан эффективный способ трансформации птичьего помета в кормовую массу для рыб (Гребенник). Проводят медико-ветеринарные и санитарно-гигиенические мероприятия по оздоровлению окружающей среды от бактериальных загрязнений. Изыскивают принципиально новые подходы к решению проблемы. Ведут интенсивные разработки животноводческих ферм и комплексов, работающих по принципу безотходных производств.

4.4. ИЗМЕНЕНИЕ АГРАРНЫХ ЛАНДШАФТОВ ПОД ВЛИЯНИЕМ ТЕХНОГЕННЫХ НАРУШЕНИЙ ЗЕМЕЛЬ

Развитие цивилизации сопровождается строительством фабрик и заводов, агропромышленных предприятий, дорог, каналов, добычей руды, каменного угля, нефти, других полезных ископаемых. Многообразная производственная деятельность людей во многих случаях связана с техногенным нарушением земель. Так, при строительстве 100-километровой дороги нарушается 200 га земли, 100-километрового трубопровода — 400 га.

Разные формы техногенных нарушений земель подразделяют на несколько категорий: образование терриконов в результате подземной добычи угля; глубокие карьеры без отвалов, образовавшиеся при добыче строительных материалов и торфа; нарушения почвенного покрова при добыче нефти; нарушения земель при строительстве дорог, проведении кабелей и т. д.

При добыче полезных ископаемых открытым способом, строительстве животноводческих комплексов, орошаемых участков и Других работах, связанных с нарушением почвенного покрова, необходимо выполнять требования по снятию, хранению и возврату или перемещению верхнего гумусированного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при экономической целесообразности — и на малопродуктивные угодья.

В связи с геолого-поисковыми и промысловыми нефтяными работами актуальна рекультивация земель, подверженных нарушению и загрязнению нефтью, токсичными промывочными жидкостями, буровыми вышками и различного рода вспомогательными транспортными средствами. Согласно нормативам на каждую скважину отводится 2,2 га. Однако часто из сельскохозяйственного оборота выводится во много раз большая площадь. Особенно много земли повреждается при перемещении буровых установок в смонтированном виде большой колонной гусеничных тракторов.

В России имеется значительная площадь выработанных торфяников. Их использование зависит от способа выработки, мощности слоя оставленного торфа и его качества, водного режима, степени задернения.

Проведение рекультивационных работ зачастую задерживается. Часть переданных во временную эксплуатацию землепользователям земель используется бесхозяйственно и не приводится в состояние, пригодное для сельскохозяйственного производства. Отмечается увеличение площадей отработанных торфяных месторождений, не переданных землепользователям. В ряде областей выявлены бесхозные карьеры, число которых ежегодно растет. Часто землепользователям передаются земли в основном после отработки торфяных месторождений, разрозненными участками без проведения мелиоративных работ и агрохимических обследований. Создаются трудности для осуществления своевременной биологической рекультивации и вовлечения этих земель в сельскохозяйственный оборот.

Поля фрезерной добычи торфа, невыработанные окраины болот засаживают лесными культурами. Фрезерные поля в зависимости от глубины залегания грунтовых вод делятся на низкие, средние и высокие. Все типы полей при мощности торфа до 30 см, а также невыработанные окраины облесяют. На низких полях почву готовят путем создания микроповышений в виде напашных свальных двухпластовых валов. Подготовка почвы на средних и высоких полях состоит из глубокой вспашки с последующим дискованием дернины и глыбистого торфа. Посадку весной начинают через 2—3 года после выработки торфа. Используют однолетние сеянцы сосны, 2—3-лет-ние ели, 1—2-летние березы и ольхи и укороченные черенки тополя. Удобрения вносят из расчета Р₆₀_₉₀ K₉₀_i2o-

На низких полях с сапропелевым плодородным торфом формируют хорошие сенокосы, невыработанные окраины используют под полевые культуры.

Западины и карьеры используют как водоемы, угодья для дичи и рыбоводства.

Для сельскохозяйственного освоения выработанных торфяников следует проводить известкование. Здесь выращивают овес, вико-овсяную смесь, озимую рожь и др. На торфяных выработках получают высокие урожаи различных культур, что позволяет компенсировать затраты на рекультивацию в течение 2—3 лет.

На осушенных низинных торфяниках сельскохозяйственные культуры особенно отзывчивы на фосфорные и калийные удобрения, а из микроудобрений — на медные.

Бывшие торфяные участки после обводнения могут украшать ландшафт. Например, торфяные площади стали неотъемлемой частью Лосиноостровского национального парка под Москвой.

Важной проблемой является рекультивация отвалов электростанций и шламовых полей металлургических заводов и обогатительных фабрик. Они не только изымают землю из оборота, но и представляют опасность для населения с санитарно-гигиенической точки зрения. Поэтому их необходимо закреплять и озеленять. Эти отвалы и шламы из-за дефицита азота и воды зарастают очень медленно, но достаточно нанести на их поверхность 2—3-сантиметровый слой почвы, как они могут дать урожай сена до 3—5 т/га.

В условиях Урала для посева используют следующие травы: люцерну желтую, донник белый, эспарцет песчаный. При покрытии отвалов и шламов слоем плодородной почвы мощностью от 10 до 50 см и внесении повышенных доз удобрений можно получать высокие урожаи трав — 2—4 т/га. При этом на шламовых полях из-за наличия в них токсичных соединений требуется нанесение более мощного слоя почвы, чем на золоотвалах. Шламовые поля нуждаются в закреплении. Для этого на них проводят мульчирование соломой, опилками, древесной корой, различного рода искусственными стабилизаторами.

В результате горных разработок не только нарушаются почвенный покров, гидрологический режим на прилегающей территории, изменяется рельеф, но и загрязняется атмосфера. Снижение уровня грунтовых вод ведет к падению прироста лесов и уменьшению урожаев полевых культур, вызывает «местную засуху».

Рекультивацию земель, нарушенных горными разработками, проводят в три этапа.

Первый этап — подготовительный, во время которого проводят обследование земель, требующих рекультивации, устанавливают ее направление, составляют технико-экономическое обоснование и проект рекультивации.

Второй этап — горно-техническая рекультивация. В зависимости от условий района он может дополняться промежуточной стадией — химической мелиорацией. Горно-техническую рекультивацию проводят предприятия, ведущие разработку полезных ископаемых.

Если породы токсичны или соленосны, необходимо провести селективное отвалообразование, которое обеспечивает их захоронение в основание отвалов. Затем токсичные или соленосные грунты перекрывают экраном — слоем нетоксичной породы (60—100 см), проводят планировку площади бульдозерами и покрытие гумусированным слоем почвы. Токсичность сульфидсодержащих пород можно снизить при помощи химической мелиорации, одной из форм которой является внесение извести в высоких дозах.

При токсичности грунтов более 40 % рекомендуют проводить полную химическую мелиорацию, но количество вносимой извести для разных районов неодинаково. Например, в Подмосковном районе для полной мелиорации грунтосмеси достаточно внести 2 % извести от массы грунта мелиорируемого слоя, дважды перемешав ее с мелиорируемым грунтом на глубину не меньше 50—70 см. При содержании токсичных грунтов 20—40 % проводят частичную мелиорацию, а при менее 20 % мелиорацию не проводят.

По окончании мелиоративных работ грунты покрывают селективно вынутым гумусированным слоем. Предпочтительно покрытие проводить нетоксичной материнской породой, а затем наносить на нее гумусированный слой. Помимо так называемого сухого способа покрытия отвалов можно применять гидроспособ, при котором на спланированную поверхность отвалов по трубам подается пульпа из смеси воды и гумусированного слоя почвы.

Третий этап восстановления нарушенных горными разработками территорий — биологическая рекультивация. В процессе ее решаются задача восстановления плодородия подготовленных горно-технической рекультивацией участков и перевод в категорию полноценных сельскохозяйственных и лесных угодий. Методы биологической рекультивации зависят от зональных и хозяйственно-экономических условий.

Различают два вида биологической рекультивации: лесную и сельскохозяйственную. Наиболее экономным видом освоения рекультивируемых земель является их облесение, поэтому лесной рекультивации отдают предпочтение в большинстве стран.

За 1—2 года до посадки проводят противоэрозионные мероприятия. В Донбассе, на Урале, в Караганде на крутых склонах применяют террасирование, отвод стока ливневых и талых вод, создание фиксированных рубежей, обвалование, покрытие склонов ивовыми плетнями, дерном, нанесение на выдуваемую поверхность фиксаторов (битумная эмульсия, арланская нефть, полимеры).

Для накопления в верхнем слое органического вещества перед облесением высевают люпин. В южных районах хорошие результаты дает посев таких сидератов, как донник и люцерна. Отмечено, что многолетние травы на грунтах значительно активизируют биологические процессы.

По существу, для облесения пригодны почти все вскрышные породы. Оптимальный pH грунтов для хвойных пород 4,5—6, для лиственных 6—7,5. "

Создание лесонасаждений на отвалах методом посева семян древесных пород оказалось неудачным. Семена поедают грызуны, всходы усыхают. Поэтому рекомендуют посадку древесных пород: хвойных — двулетними, лиственных — однолетними сеянцами. Сеянцы подбирают из местных (аборигенных) пород.

В условиях лесной, лесостепной и степной зон на нетоксичных И потенциально плодородных вскрышных породах выращивание насаждений не представляет особых трудностей. Для Крайнего Севера, где естественное возобновление происходит слабо, рекультивация техногенных ландшафтов, подверженных мерзлотным процессам, затруднена и недостаточно разработана. То же относится к районам, где развиты эрозионно-термокарстовые процессы.

На торфяно-болотных землях устойчивыми и быстрорастущими породами являются ель, осина, тополь бальзамический и канадский, рябина, смородина черная и красная, ива пятитычинковая, а на песках — сосна. Мелкозалежные земли с мощностью торфа свыше 0,3 м и минеральные обнажения пригодны для дуба, клена, ясеня, липы и груши.

На Урале большой объем работ проводят по лесной и лесопарковой рекультивации. Здесь осуществляют террасирование склонов, предварительный посев бобовых и злаковых трав с внесением торфа или навоза, посадку кустарников. Л есообразующими породами являются сосна, лиственница, а вблизи предприятий — береза повислая. В Подмосковном угольном бассейне наиболее устойчивы береза повислая и сосна обыкновенная.

Для снижения эрозии на отвалах необходимо создавать дернину. Для этого подходят травосмеси из овсяницы, мятлика и волосенца. Их высевают на предварительно нанесенном 10-сантиметровом слое почвы. Для закрепления склонов можно применять гидропосев трав без предварительного нанесения плодородного слоя. Для закрепления органогенных субстратов и снижения термоэрозии используют морошку, княженику, костяницу.

Застройку отвалов, дачное строительство производят после их усадки, не менее чем через 10 лет после отсыпки, причем, как правило, можно возводить одноэтажные здания. В карьерах и на отвалах после их планировки можно строить коллективные гаражи, теплицы для выращивания овощей и шампиньонов.

На нетоксичных вскрышных породах в густонаселенных районах проводят сельскохозяйственную рекультивацию. Подготовку нарушенных территорий после горно-технической рекультивации проводят в несколько стадий: известкование; рыхление на глубину до 60 см; внесение повышенных доз сбалансированных удобрений; посев злаково-бобовой травосмеси. Удобрения вносят после выполнения горно-технической рекультивации, под посев трав и после него. В целом за три этапа вносят 2,0...2,5 т/га минеральных удобрений в соотношении NPK 2:3:5.

На черноземах европейской части России можно выращивать любые районированные культуры при покрытии отвалов плодородной почвой слоем 40—60 см. При этом получают высокие урожаи. Под травами мощность покрытия отвалов плодородной почвой 30 см. Севооборот должен включать не менее 4—5 полей многолетних трав.

В Карагандинском угольном бассейне и в Казахстане на железорудных отвалах для биологической рекультивации используют люцерну, пырей ползучий, житняк, донник, мятлик луговой, эспарцет, овсяницу, кострец. При этом обязательно проводят полив. Посадку древесно-кустарниковых пород осуществляют выборочно в ямы и траншеи с полной заменой инертной минеральной породы гумусированным слоем почвы на глубину распространения основной массы корневой системы.

Карьеры нерудных ископаемых, если позволяют гидрологические условия, можно заполнять водой, создавая водохранилища с благоустроенными, озелененными берегами. Здесь можно организовать зоны отдыха. Подобный метод использования бросовых земель с системой озер преобразует ландшафт, улучшает рекреационные условия и его биодизайн.

Много земель изымается под застройку градообразования, но плотность застроек, как правило, низкая. Вместе с уплотнением застройки целесообразно вести городское и промышленное строительство на бросовых землях или низкобонитетных с точки зрения сельскохозяйственного производства. Линии электропередач и различные трубопроводы должны строиться также исходя из этого принципа. Размещать их надо вдоль дорог, лесополос, по межам.

Строительство железных, автомобильных дорог, аэродромов также требует много земель. При их сооружении важно соблюдать соответствующие нормы отчуждения земельного фонда, буртовать и хранить верхний плодородный слой почвы, а после окончания строительства возвращать его на нарушенные участки или вывозить на менее плодородные земли.

Аграрные биогеоценозы (поля, сады, огороды) предназначены для производства продуктов растениеводства, главным образом растительной пищи для человека. Поэтому трофически и биогеохимически они тесно связаны с антропогеоценозами. Межбиогеоце-нозные трофические связи проявляются в форме обеспечения населения городов и сел зерном, овощами, фруктами, другими пищевыми продуктами растительного происхождения.

Многие виды культурных и сорных растений человек использовал в качестве целебных лекарственных средств. Уже в глубокой древности люди знали о благотворном влиянии на организм винограда, смородины, о мочегонном действии редьки, потогонном — мадины. Арбузы употребляют как лечебно-профилактическое средство при заболеваниях сердца и сосудов, вишню — при мочекаменной болезни, капусту —при поражении печени (гепатозе), репу — при цинге, морковь и томаты — при нарушении витаминноминерального обмена. Фитонциды лука, чеснока и антоновских яблок подавляют вирус гриппа. Черемшу горцы Кавказа применяют для борьбы с холерой.

Некоторые виды культурных и сорных растений используют в санитарно-гигиенических целях. Сухие корни хрена, выделяющие летучие масла, применяют для уничтожения мух и клопов. Для изгнания из домов тараканов используют сухие букетики живокости полевой — обычного сорняка зерновых культур.

Значительную часть фитомассы, производимой в агробиогеоценозах (кукуруза на силос, пшеничная и ржаная солома и т. д.), используют на корм для сельскохозяйственных животных и птиц. Предназначенную для кормления животных растительную массу из агробиогеоценозов доставляют на скотные дворы, животноводческие фермы и комплексы, птицефабрики, отчасти на пастбища. Кормами, поступающими в ферменные БГЦ из агробиогеоценозов и других экосистем, животные питаются при стойловом содержании.

При пастбищном содержании основным продуктом питания животных служит травостой. Однако в ряде случаев возникает необходимость давать животным дополнительный корм. Дополнительную подкормку пасущихся стад проводят для повышения продуктивности животных и других целей. В пастбищный БГЦ корма могут поступать из разных экосистем, в том числе из агробиогеоценозов. Следовательно, агробиогеоценозы трофически связаны с ферменными и отчасти с пастбищными биогеоценозами.

На характер связей между агробиогеоценозами и другими природно-техническими системами аграрного ландшафта большое влияние оказывает биогеохимическая обстановка, сложившаяся на полях, в садах и огородах. От химического состава культурных растений и продуктов их переработки (зерно, солома, мякина, корне-, клубнеплоды, фрукты и т. д.) во многом зависят качество пищи (корма) и, следовательно, состояние здоровья людей и сельскохозяйственных животных. При недостатке или, наоборот, избытке макро- и микроэлементов в пище (корме) у людей и животных возникают болезни (макро- и микроэлементозы). Так, фитомасса, обедненная йодом, может стать причиной поражения щитовидной железы (зобной болезни). Поэтому необходимо проводить мероприятия по оптимизации биогеохимии агробиогеоценозов. Регуляция и оптимизация геохимической обстановки на полях, в садах, огородах, теплицах и других природно-технических системах при помощи внесения в почвы макро- и микроудобрений — важные условия производства экологически полноценной растительной пищи (корма).

Состояние межбиогеоценозных связей во многом зависит от процессов, протекающих в агробиогеоценозах. Негативное влияние агробиогеоценозов на экосистемы аграрных ландшафтов часто связано с антропогенной (ускоренной) эрозией почв.

При ветровой эрозии почв, или дефляции, происходят выдувание почвы, снос ее мелких частиц ветром. Сухие почвы поддаются действию ветра легче, чем влажные, поэтому ветровая эрозия чаще всего наблюдается в засушливых регионах. Ветровая эрозия проявляется в виде поземок и смерчей (столбов пыли). Пыльные бури сопровождаются переносом частиц плодородного слоя почвы в леса (лесные полосы), водоемы (реки, озера) (Рябов, Вакулин). Ветер перемещает пыль в населенные пункты, на пастбища, животноводческие фермы. Вдыхание пыльного воздуха может стать причиной заболеваний слизистой оболочки носа, гортани, бронхов у людей и животных.

При водной эрозии наблюдают смыв верхних горизонтов почвы при стекании по ним дождевых или талых вод. Водные потоки служат причиной образования промоин, рытвин, оврагов. Питательные вещества почвенного покрова вместе с водой перемещаются в реки, болота, озера. Наряду с гумусом в водоемы попадают минеральные удобрения, пестициды. В результате обогащения вод питательными веществами (азотом, фосфором и др.) развивается эвтро-фирование водоемов, главным образом болот, озер, водохранилищ. В них бурно развивается фитопланктон. Процессы синтеза и распада органического вещества в водных экосистемах резко интенсифицируются.

Защита почв от эрозии — важнейшая экологическая и хозяйственная задача.

Лугопастбищные биогеоценозы биогеохимически тесно связаны с агробиогеоценозами. После скармливания животным скошенной на лугах травы образуется навоз, который используют для удобрения полей. В прошлом, когда поля удобряли исключительно навозом, бытовала поговорка: «Луг — мать поля». В ней заключен большой смысл, суть которого в том, что луга могут играть важную роль в повышении плодородия почв и урожайности полевых культур. Таким же образом происходит перенос веществ и энергии из пастбищных БГЦ в полевые при стойлово-пастбищной форме содержания, когда сельскохозяйственные животные в дневное время находятся на пастбище, а ночью — на ферме (скотном дворе, животноводческом комплексе). *

Характер влияния пастбищных биогеоценозов на окружающую среду во многом зависит от изменений, происходящих в них. При правильной пастьбе стад урожайность пастбищного травостоя долго сохраняется высокой. В этих случаях эксплуатируемые пастбища оказывают такое же действие, как и любые травяные (луговые, степные) биогеоценозы. Совсем иная картина, когда в результате пере-выпаса пастбище подвергается деградации.

Деградирующие сухие пастбища подвергаются опустыниванию — исчезновению сплошного растительного покрова с невозможностью его самовосстановления. Опустынивание сопровождается иссушением климата, понижением грунтовых и поверхностных вод, обмелением и даже исчезновением мелких рек, болот, озер. Ухудшение природно-климатических условий приводит к негативным изменениям структуры и функции не только водных, но и наземных биогеоценозов, примыкающих к пастбищам.

Концентрация большого поголовья на ограниченных участках пастбищной территории, особенно на стойбищах, может сопровождаться загрязнением среды фекалиями и мочой. Под влиянием дождевых и паводковых вод экскременты животных смываются, попадают в водоемы. Вода загрязняется, ее качество ухудшается, и многие водоисточники становятся непригодными для водопоя животных.

Особую опасность для животных (и людей) представляет загрязнение среды бациллами (спорами) сибирской язвы. Споры возбудителя сибирской язвы устойчивы к воздействию факторов природной среды. Они сохраняются в грунте десятки лет и содержат потенциальную угрозу заражения животных и людей. При разливах полых и ливневых вод, размывающих почвы, проведении мелиоративных работ, строительстве дорог споры возбудителя сибирской язвы из глубоких слоев грунта могут быть вынесены на поверхность земли. Био-геохимическая пищевая цепь почва —» растения —» животные -» человек загрязняется, и риск возникновения вспышек эпизоотий и эпидемий сибирской язвы резко возрастает. Охрана пастбищных биогеоценозов и их окружения от бактериальных загрязнений представляет собой острую экологическую, ветеринарно-медицинскую, санитарно-гигиеническую проблему.

Еще одна форма межбиогеоценозных связей — случайное или Целенаправленное перемещение животных из пастбищного биогеоценоза на поля, в сады, огороды, на сенокосные луга, в леса (лесные полосы). Агробиогеоценозы, сенокосные и лесные БГЦ могут служить дополнительным источником корма. Наряду с этим выпас стад — агротехнический прием для оптимизации процессов, протекающих в луговых, полевых и иных экосистемах аграрных ландшафтов. Так, например, в течение определенного времени крупный рогатый скот (или животных других видов) пасут на сенокосах для Целенаправленного преобразования видового состава луговых трав, уничтожения сорняков и т. д.

Связь между пастбищами и населенными пунктами (селами и городами) состоит в основном в миграции продуктов животноводства (мяса, молока и др.) из пастбищных БГЦ в антропогеоценозы.

Леса, занимающие около 40 % суши, — мощный стабилизатор и регулятор биосферы, ее живых и неживых компонентов. Они в известной мере определяют в атмосфере баланс кислорода, диоксида углерода и азота. Установлено, что 1 га леса за год выделяет 10—20 т 0₂ и поглощает 5— 10 т С0₂.

Страны СНГ, особенно Россия, богаты лесом. На их долю приходится У₅ покрытой лесами площади мира. Но леса расположены неравномерно. В одних регионах лесистость (отношение покрытой лесом площади к суше) высокая, в других, наоборот — низкая. В Восточной Сибири и на северо-западе европейской части России лесистость составляет более 50 %, на Урале и в Волго-Вятском регионе — 40—48, в южной части Украины, в Ростовской области, Республиках Средней Азии — всего 2—4 % (Павловский). Несколько столетий назад лесов было больше. Например, лесистость Полтавской губернии в конце XVII в. составляла 25,6 %, а к 1914 г. снизилась до 5 %. За тот же период времени лесистость в Тамбовской губернии уменьшилась с 40,5 до 16,2 %. Снижение лесистости сопровождалось учащением засух, иссушением и разрушением почв, обмелением рек и другими негативными изменениями в природе.

О благоприятном влиянии леса на аграрные ландшафты известно давно. Лесные насаждения служат надежным помощником человека в борьбе с засухой, благоприятно влияют на поля, сады, огороды, пастбища, скотные дворы, животноводческие фермы и комплексы. Даже в молодом возрасте они оказывают значительное влияние на регулирование стока, гидрологический режим местности, увеличение урожая сельскохозяйственных культур. Первоочередными объектами агролесомелиорации являются очаги экологической дестабилизации, где прогрессирует деградация аграрных ландшафтов.

Лесные полосы из деревьев и кустарников служат механическим препятствием на пути движения ветров и водных потоков, создавая шероховатую поверхность на сельскохозяйственной территории. Они, и прежде всего кустарники, разбивают струи воды на более мелкие, обладающие меньшей разрушающей почву силой, трансформируют воздушные потоки, придавая им иные аэродинамические характеристики. Это, в свою очередь, ведет к изменению других абиотических и биотических факторов среды агроландшафта: изменяется микроклимат, повышается микробиологическая активность почвы, растет плодородие земель, улучшаются режим и качество поверхностных и грунтовых вод. Равномерное распределение снега на полях формирует снежный покров, защищающий озимые культуры от вымерзания.

Наиболее эффективное влияние лесополос на ветровой режим и связанные с ним изменения микроклимата ощутимы в их заветренной зоне, равной 20—25 высотам насаждений, а с наветренной стороны — 5—7 высотам. В агролесомелиорации также используют полукустарники и многолетние травы, которые в комплексе с лесополосами осуществляют фитомелиорацию сельскохозяйственных угодий.

Благодаря системе лесных полос урожайность сельскохозяйственных культур повышается на 0,2—0,3 т/га.

В зависимости от назначения, а также от местоположения защитные лесные насаждения на землях сельскохозяйственных предприятий объединяют в следующие группы.

1. Полезащитные лесные полосы на пахотных неорошаемых землях. Снижают скорость ветра и задерживают на полях снег, повышают влажность и плодородие почвы, уменьшают испарение влаги, препятствуют развеиванию почв.

2. Стокорегулирующие (снегораспределительные) лесные полосы на склонах. Способствуют равномерному снегораспределению и регулированию поверхностного стока, уменьшению смыва и размыва почвы.

3. Прибалочные и приовражные лесные полосы, насаждения по днищам оврагов и балок. Скрепляют почву и грунт, способствуют коль-матажу твердого стока, препятствуют размыву почвы, улучшают микроклимат, благоприятствуют хозяйственному использованию малопродуктивных земель.

4. Лесные полосы на орошаемых землях, вдоль оросительных и сбросных каналов. Сокращают потери воды на испарение, уменьшают скорость ветра, ослабляют процессы вторичного засоления, предохраняют каналы от заноса песком и мелкоземом.

5. Зоолесомелиоративные насаждения — пастбищные полосы, мелиоративно-кормовые пастбищные насаждения, фермозащитные насаждения, зеленые (древесные) зонты, затишковые насаждения вдоль скотопрогонных трасс и др. Создаются на пастбищах аридной зоны, у ферм и кошар, животноводческих комплексов, в местах отдыха скота и т. д. Они являются важным фактором повышения продуктивности пастбищ, создания зон комфорта для выпаса и отдыха животных в суровых природных условиях, защиты ферм и кошар от заносов пылью и мелкоземом.

6. Насаждения на песках. Укрепление голых подвижных песков комплексом фито- и лесомелиоративных мероприятий в целях использования их под виноградники, сады, бахчи, а также строго регулируемые пастбища —под выпас стад. Наиболее целесообразен зимний выпас скота на закрепленных песках. Массивные лесные насаждения создают в степной зоне на тракторопроходимых участках со слабо- и среднеразвиваемыми песчаными и супесчаными почвами, непригодными или малопригодными для использования под сельскохозяйственные культуры. В полупустынях и пустынях используют локальное (оазисное) лесоразведение.

7. Защитные насаждения вдоль железных и шоссейных дорог. Создают для защиты дорог от заносов снегом, а летом — песком и мелкоземом.

8. Лесонасаждения оздоровляющего типа. Создают в местах, подверженных влиянию маломощных источников загрязнения атмосферного воздуха, на расстоянии от локальных источников выбросов от 30 до 50 м, а также на расстоянии 500—1000 м от санитарно-защитных зон мощных источников, сопряженных с сельскохозяйственными угодьями.

На крайнем юго-востоке на комплексных засоленных почвах полупустыни, которые продолжают использовать под пашню, полезащитные лесные полосы следует выращивать исключительно из кустарников, а защитное лесоразведение должно носить в основном локальный, оазисный характер.

Для усиления защитного влияния лесных полос различного назначения на полевые угодья необходимо увеличить площадь насаждений на 9,5 млн га, в Том числе на пашне на 1,7 млн га.

Особого внимания требует создание стокорегулирующих, приовражных, прибалочных лесных полос, а также насаждений по днищам балок и оврагов. Насаждения этого вида в условиях неровного рельефа и контурных лесных полос на пашне должны получить преимущественное развитие и являются здесь единственной альтернативой принятой классической прямолинейной сети лесных полос.

Стокорегулирующие лесные полосы. Создают по горизонталям местности выше зоны размывов. Ширина их при сочетании с гидротехническими сооружениями 9—15 м; на склонах до 2° для усиления водопоглотительной и кольматирующей роли этих полос проводят обвалование по нижней опушке. При крутизне 2—4° по нижней опушке или в нижнем междурядье устраивают валы-канавы. Водопоглощающая роль обвалованных лесополос возрастает в 3—4 раза, при этом их ширину можно сократить до двух рядов. Расстояние между обвалованными лесными полосами составляет на склонах: 2—3° — 350—400 м, 3—3,5° —300 м, 4—6° — до 100— 200 м.

Прибалочные и приовражные лесные полосы. Выращивают шириной 12—21 м. Водорегулирующие и прибалочные лесные полосы должны быть ветронепроницаемыми, а приовражные — плотными или умеренно плотными. В ряды приовражных лесных полос высаживают корнеотпрысковые кустарники.

Илофильтры из лесных культур по днищам балок и оврагов. Их высаживают в виде лент шириной 20—50 м. Полосы между лентами засевают травами. Илофильтры создают из тополей и кустарниковых ив. Дно широких балок полностью облесять не следует, необходимо оставлять свободный проход для воды. Целесообразно выращивать илофильтры одновременно с сооружением земляных запруд.

Лесомелиорация — один из мощных элементов противоэрозион-ного комплекса. Однако только лес водную эрозию не остановит. Облесение оврагов и балок, создание защитных полос и другие приемы лесомелиорации эффективны лишь в сочетании с агротехническими противоэрозионными мероприятиями. Иначе говоря, необходимо переходить на адаптивное природопользование, где каждому экотипу соответствуют свои методы мелиорации, в том числе лесомелиорации, своя ротация сельскохозяйственных культур, своя агротехника.

Кулисные насаждения. Закладывают на песках с пресными и слабоминерализованными грунтовыми водами, залегающими на глубине до 5 м. Основные породы — различные виды тополей, акация белая, вяз приземистый. Некоторые породы могут произрастать при высокой минерализации грунтовых вод (клен ясенелистный, лох узколистный, тамариск, джузгун, кандым, акация песчаная, саксаул черный). Эти породы хорошо растут и при глубоком уровне залегания грунтовых вод.

Колковые насаждения. Создают в котловинах с доступными грунтовыми пресными и слабоминерализованными водами. Главные породы в полупустынной и пустынной зонах -- тополя, акация белая, вяз приземистый. Лох узколистный хорошо растет при достаточных запасах влаги на засоленных почвах. Здесь также можно выращивать тополь гибридный (пирамидальный, осокорь), саксаул черный и белый, акацию белую, грушу лесную, шелковицу, гледе-чию, айлант.

В полупустыне и пустыне основные задачи защитных лесонасаждений — удовлетворение потребностей животноводства в кормах и создание благоприятных условий для нагула и отдыха скота.

Для повышения эффективности животноводства создают пастбищезащитные, мелиоративно-кормовые пастбищные, прифермс-кие и прикошарные насаждения, зеленые (древесные) зонты и за-тишковые насаждения.

Пастбищезащитные лесные насаждения. Создают в районах пастбищного и отгонного животноводства с целью повышения продуктивности пастбищ. Посадка пастбищезащитных лесных полос способствует внедрению пастбищеоборотов и участковой пастьбы скота.

Мелиоративно-кормовые пастбищные насаждения. Создают в межполосном пространстве из хорошо поедаемых кустарников, полукустарников и древесной растительности. Развивая мощную многоярусную корневую систему, растения хорошо осваивают большую толщу почвогрунта. Мелиоративно-кормовые насаждения значительно дольше вегетируют, чем естественные травы, дают лучше поедаемую биомассу в виде побегов и листьев. Кормовые насаждения оказывают благоприятное влияние на микроклимат, надежно защищая почву от ветровой эрозии, животных от ветра и других неблагоприятных погодных явлений. Они способствуют улучшению санитарно-гигиенического режима пастбищ, удлиняют пастбищный период и повышают продуктивность стада.

Кормовые насаждения. Выращивают чаще всего в виде кулис шириной 15—25 м с таким же межкулисным расстоянием. Посадка рядовая сеянцами. Ширина междурядий 2,5—3 м, расстояние между сеянцами в ряду 1—1,5 м. Породы — лох узколистный, саксаул черный, смородина, вяз приземистый, джузгун, акация белая и др. Осе-нью овцы охотно поедают опад побегов и плодов саксаула черного. Летом они откусывают молодые побеги саксаула, содержащие до 70 % воды, благодаря чему восполняют потребности в воде. Между кулисами высевают прутняк, полынь, астрагал, терескен, камфо-росму идр.

Кулисное размещение насаждений у ферм и кошар. Необходимо для надежной защиты ферм и кошар от заносов пескожи пылью, а зимой—снегом. Ширина кулис не должна превышать 15—20 м, а вместе с межкулисными пространствами — 50—60 м(. Эти насаждения устраняют и неприятные запахи от животноводческих ферм и комплексов.

Зеленые зонты. Защищают животных от изнуряющей жары, улучшают терморегуляцию организма, способствуют увеличению продуктивности животных, уменьшению отхода молодняка.

Зеленые (древесные) зонты выращивают в виде куртин общей площадью 0,5—1,2 га. Под защитой зонтов может отдыхать отара овец в 600—1300 голов, гурт крупного рогатого скота в 120—200 голов. Лучшие местоположения для зеленых зонтов — понижения и лощины, периодически увлажняемые талыми водами.

Зеленые (древесные) зонты создают, как правило, в местах, где можно копать колодцы с пресной водой. Животные, возвратившись с пастбища, после водопоя охотно располагаются для отдыха в тени зеленых зонтов.

Затишковые насаждения. Создают в виде плотных полос. Закладывать их предпочтительнее в ложбинах и понижениях. Затишки можно создавать по Т-образной схеме; в виде двух взаимно пересекающихся полос, расходящихся под углом 120°, и др. Каждый затишек способен обслуживать пастбища в радиусе 3—5 км.

Декоративная зелень оздоровляющего типа. Это обязательный элемент города и села. Зеленые насаждения задерживают от 21 до 86 % пыли и уменьшают загрязнение воздуха микробами на 19— 44 %.

В городские и сельские посадки наряду с местными породами следует шире вводить каштан конский, березу повислук» и бумажную, акацию новомексиканскую, пирамидальную форму дуба че-решчатого, дуб красный, иву плакучую, катальпу, клены (полевой, приречный, серебристый, Семенова), клен-явор, липу, софору японскую, разные тополя. Видовое разнообразие древесно-кустарниковых посадок укрепляет биоценоз.

При подборе ассортимента для насаждений оздоровляющего типа следует иметь в виду, что наиболее устойчивыми к загрязнению атмосферного воздуха, а также к тяжелым эдафическим условиям являются кустарники. Древесные породы менее устойчивы, причем лиственные устойчивее хвойных.

Пасека — это участок, на котором расположены ульи с медоносными пчелами. Она ограждена кустарниками и невысокими деревьями. С экологической точки зрения пасека представляет собой экологическую систему (пасечный биогеоценоз), в которой главным биотическим компонентом является популяция пчел.

Структура и функции популяции пчел своеобразны. Популяция пчел состоит из групп специализированных особей, выполняющих строго определенные функции. Особь одной группы называется рабочей пчелой, другой — трутнем, третьей — маткой. Рабочие пчелы меньше матки и трутня, имеют недоразвитый половой аппарат, не могут спариваться с трутнями и откладывать оплодотворенные яйца. Они выполняют самую разнообразную работу, связанную с жизнью пчелиной семьи: заняты постройкой и охраной гнезд, сбором и заготовкой корма, воспитанием потомства.

Трутни выполняют функцию спаривания с маткой. Матка откладывает яйца, из которых выводятся пчелы. Разная специализация тесно связанных особей, составляющих популяцию пчел, — важное эволюционное приобретение. Выполнение каждой популяционной группой определенных функций обеспечивает работу популяции как целостной биологической системы надорганизменно-го уровня.

Пчелы — компонент и фактор биогеоценоза, играющий ведущую роль в опылении цветковых растений. Они выполняют экологическую функцию связи между пасекой, с одной стороны, лесами, лесными полосами, лугами, садами, полями — с другой. Межбиоге-оценозная миграция пчел связана со сбором и заготовкой ими корма. Заготовкой кормовых продуктов они занимаются в лесонасаждениях, садах, на полях, главным образом в посевах растений-медоносов.

Во время сбора корма они опыляют дикие растения, например липу и сельскохозяйственные культуры (гречиху и др.). Из плодово-ягодных насаждений пчелы опыляют абрикос, яблоню, грушу, сливу, малину. Большинство сортов семечковых и косточковых пород нуждается в перекрестном опылении. Отдельные сорта без опылителя при обильном цветении совсем не завязывают плодов. Даже самоплодные сорта плодовых пород и ягодников увеличивают урожай при перекрестном опылении. Этому во многом способствуют пчелы.

На 1 га сада требуется от двух до четырех пчелосемей. В уплотненных плодовых насаждениях интенсивного типа, где ряды деревьев представляют сплошную стену, а пчелы склонны летать вдоль ряда, количество пчелосемей увеличивают в 1,5—2 раза. Из овощных культур пчелы опыляют капусту, перец, дыню, арбуз, томат, из корне- и клубнеплодов — редис, морковь, брюкву, турнепс, из кормовых — люцерну, клевер и др. '

Опыление пчелами оказывает существенное влияние на воспроизводительную функцию популяций растений-энтомофилов, их биологическую продуктивность. В регионах интенсивного растениеводства созданы крупные пасеки-фермы на 500—800 пчелосемей. Их основным назначением является опыление пчелами сельскохозяйственных культур для повышения урожайности. От пчелоопы-ления благодаря повышению урожая сельскохозяйственных культур получают намного больше дохода, чем от прямой пчеловодческой продукции (мед и воск).

Однако проблема опыления энтомофильных культур обострилась после массовой распашки целинно-залежных земель, а также в результате интенсивного применения пестицидов. Во многих степных районах энтомофильные культуры обеспечены опылением только на 5—20 %. Особенно это проявляется при крупных полях, центр которых пчелы посещают с большим трудом. Если поля имеют длину свыше 1 км, то подвозят две пасеки к обоим концам посева (встречное опыление).

Для успешного пчелоопыления рекомендуют следующие размеры пасек: для гречихи — 2,5 семьи пчел на 1 га посева, эспарцета — 3—4, подсолнечника — 1, плодово-ягодных культур — 60—75 семей пчел на каждые 25 га насаждений, для семенников клевера площадью до 50 га — 10—20 семей пчел при обязательном применении «дрессировки», которую используют при слабом выделении нектара цветками опыляемых растений, из-за чего пчелы плохо посещают их. «Дрессировка» пчел на опыление позволяет увеличить посещаемость пчелами этих растений. Сущность ее заключается в подкормках пчел сиропом, настоянным на цветках опыляемых растений.

Защитные лесные насаждения служат местом обитания большого количества диких одиночных пчел, устраивающих свои гнезда в необрабатываемой под ними почве (Мельниченко). Численность этих насекомых возрастает также при наличии в лесных полосах нектароносных и пыльценосных древесных “Пород. Роль

одиночных пчел и шмелей — ведущая в опылении многих культурных растений, особенно дикорастущих. Люцерна, в частности, опыляется главным образом дикими одиночными пчелами.

Кроме того, как показали исследования, проведенные в колхозе «Деминекий» Волгоградской области, под мелиоративным влиянием лесонасаждений увеличивается медоносность энтомофильных культур на 40—45 %. Все это способствует увеличению численности насекомых-опылителей на защищенных лесными полосами полях с энтомофильными культурами в среднем в 1—1,5 раза. Особенно эффективно на увеличение медопродуктивности влияет система лесных полос на полях, которая создает более благоприятные условия для пчел, чем одиночные полосы.

Внесение удобрений усиливает влияние лесополос на некта-ропродуктивность энтомофильных культур. Так, в 1988 г. в том же колхозе нектаропродуктивность подсолнечника под защитой системы лесных полос от внесения азотных и фосфорных удобрений возросла на 11,3 кг/га, а от микроудобрений (борного, марганцевого, цинкового и магниевого) в рекомендуемых дозах — на 9,0 кг/га. На не защищенном лесными полосами поле эффект удобрений был ниже и составил соответственно 2,3 и 6,2 кг/га.

Таким образом, для оптимизации агробиологического потенциала лесных полос как фактора, способствующего развитию многовидовой опылительной энтомофауны и энтомофагов, в насаждения следует вводить без ущерба для их основного мелиоративного назначения в возможно большем количестве разные по срокам цветения ценные нектароносные и пыльценосные древесные и кустарниковые породы. Благодаря этому они активно участвуют в формировании устойчивого кормового конвейера для этих насекомых и способствуют более полной реализации возможной (потенциальной) урожайности энтомофильных и других культур в соответствии с занимаемой ими экологической нишей.

Наиболее медоносными и пыльценосными видами деревьев и кустарников в защитных лесных насаждениях на черноземах и каштановых почвах в зоне Поволжья являются клен полевой, акация белая, кизильник многоцветковый, липа мелколистная и крупнолистная. Они имеют высокую медоносность — от 300 до 1000 кг/га. У других пород, таких, как ива козья, ушастая, серая, клен татарский, клен остролистный, бирючина обыкновенная, акация желтая, медоносность значительно более низкая — от 100 до 250 кг/га.

Для охраны пчел от воздействия пестицидов необходимо вывозить пасеки на расстояние не менее 5 км от обрабатываемых участков или изолировать их любыми способами сроком до 5 суток в зависимости от свойств применяемых препаратов. В этом случае следует применять наименее опасные для пчел препараты, а обработку проводить в поздние вечерние часы или в периоды минимальной активности пчелиных. На посевах люцерны все обработки инсектицидами завершают с началом цветения.

Пестициды при неправильном их применении на полях и в садах способствуют гибели пчел. Известно много примеров, когда использование пестицидов в период цветения медоносных растений (запрещенное инструкциями) приводило к гибели десятков тысяч пчелиных семей.

Наибольшее развитие пчеловодство в России получило в Поволжье, на Северном Кавказе и в ряде районов Сибири и Дальнего Востока. Передовики-пчеловоды получают здесь в среднем более 100 кг меда с каждой пчелиной семьи.

Океаны, моря, озера, реки, водохранилища и другие природные и антропогенные водные экосистемы рассматривают как системообразующие компоненты биосферы. Если бы на Земле не было воды, то на ней не возникла бы жизнь, не сформировалась бы биосфера.

Водные экосистемы (биогеоценозы) оказывают существенное влияние на природно-климатические условия материков, в том числе аграрные ландшафты, на их составные компоненты: агро-биогеоценозы, ферменные и пастбищные БГЦ, лесные полосы. Круговорот воды определяет состояние водных экосистем, режим влажности атмосферы, педосферы и тем самым влияет на рост и развитие растений и животных, формирование их сообществ.

Взаимосвязи между водными экосистемами и биогеоценозами аграрных ландшафтов проявляются в разнообразных формах. Одна из них — влияние водоема на микро- и мезоклимат прилегающей к нему территории. Вокруг морей и океанов формируется морской (океанический) климат, который обычно значительно мягче континентального. Океаны и моря, водохранилища и другие водоемы в той или иной мере повышают влажность воздуха, сглаживают суточные и сезонные перепады температур.

Другая форма воздействий водных экосистем на сухопутные биогеоценозы — вынос воды, органических и минеральных веществ из водоемов на сушу. Органические вещества, минеральные соли и иные материалы (в том числе организмы) могут выноситься на побережье при приливах в морях и океанах и при разливах рек. Давно подмечено, что питательные вещества, выносимые речной водой в пойму, резко повышают плодородие пойменных почв. Знаменитые древние земледельческие цивилизации возникали и процветали в поймах рек: месопотамская — в долинах рек Тигра и Евфрата, египетская — в бассейне Нила, китайская"'— по рекам

Хуанхе и Янцзы, индийская — по Гангу и Инду. О высоком плодородии пойменных почв на Ниле красноречиво свидетельствует древний афоризм: «Плодородие Египта — в Ниле, плодородие Нила — в иле».

Человек не только использовал природные механизмы межбио-геоценозных взаимосвязей между рекой и ее поймой, но и активно вмешивался в процесс взаимодействия между водоемами, с одной стороны, полями, садами, плантациями — с другой. В глубокой древности человек научился управлять водными ресурсами с помощью территориального перераспределения стока. Исторический опыт показал, что «обводнение» пустынь путем создания сети оросительных каналов, арыков, прудов, водохранилищ благоприятно изменяет природно-климатические условия, способствует формированию «оазисных» высокопродуктивных сельскохозяйственных угодий. В оазисах Турганской долины (Средняя Азия) отмечено повышение влажности воздуха, водного режима почв, их плодородия. Экстремальные температурные колебания сглаживаются. Летняя жара ослабевает. Летом температура снижается (на 3—4 °С), а зимой, наоборот, повышается (до 1 °С). Условия для роста и развития растительности улучшаются. На территории оазисов созданы высокопродуктивные агробиогеоценозы хлопчатника, овощебахчевых культур, плантации винограда, насаждения плодовых деревьев, грецкого ореха, чинары, карагача и др. Здесь же развивается животноводство.

Земледельцы научились создавать ирригационные системы, позволяющие рационально и эффективно использовать воду. В последние десятилетия происходило быстрое расширение площадей орошаемого земледелия. Орошение не только применяли в зонах сухого климата, но и использовали в регионах с влажным климатом при возделывании специфических культур, требующих большого количества влаги (например, рис). Поливные земли дают высокие урожаи сельскохозяйственных культур и кормовых трав. Однако при избыточных дозах полива, особенно при несбалансированности в почве элементов минерального питания, качество зерна и семян озимой пшеницы резко снижается (Попов).

Орошаемое земледелие влияет на водный баланс наземных и водных экосистем. В неорошаемых агроэкосистемах и травяных биогеоценозах распределение влаги происходит в соответствии с зональными закономерностями. В регионах орошаемого земледелия наблюдают иную картину: в них в определенные периоды года водозабор бывает настолько велик, что водный баланс существенно нарушается. Из-за забора непомерно большой массы воды может произойти обмеление рек и даже их пересыхание. Например, Амударья не доходит сейчас до Аральского моря. Уровень Аральского моря снизился, условия для жизни его обитателей резко ухудшились. Отмечено негативное изменение природы вокруг Арала, что грозит региональной экологической катастрофой.

Водный баланс может изменяться и в экосистемах, подвергнутых орошению. В них могут возникнуть подъем грунтовых вод и заболачивание обширных территорий. Резко выраженное подтопление и заболачивание земель отмечают при сооружении плотин, водохранилищ, других крупных водных экосистем. Во вновь образованных водных объектах развиваются процессы, связанные с подпором грунтовых вод и их усиленной инфильтрацией из водоема в прилегающие земли. Подтопление и заболачивание территорий могут распространяться на десятки и сотни километров от водоема.

В регионах сухого климата нередко развивается вторичноезасо-ление почв. Это связано с испарением поднявшейся к поверхности почвенного покрова воды, увеличением концентрации растворенных в ней солей. Соли пропитывают почву, ее физико-химические свойства изменяются, плодородие снижается. Соли, особенно натриевые, обладают токсическим действием. Рост и развитие многих видов растений нарушаются, они выпадают из фитоценоза. В ряде жарких засушливых регионов вторичное засоление почв широко распространено, что наносит большой ущерб развитию растениеводства (и животноводства).

Воду широко используют в пастбищных и ферменных биогеоценозах для поения животных, в антропогеоценозах — для удовлетворения разнообразных потребностей людей. Из водных экосистем в наземные мигрируют вещества по биогеохимической пищевой цепи вода -> ил -> растения (водные) -> животные (водные, земноводные, сухопутные). Масштабы миграции веществ по трофическому пути, по-видимому, невелики, но они играют существенную биогеоценотическую роль.

Известен путь миграции веществ из водоемов на сушу с помощью организмов, цикл развития которых проходит и в водных, и в наземных экосистемах. Д. В. Панфилов установил, что личинки комаров, москитов, многих других видов насекомых, проходящих стадию развития в болотах и озерах, обладают способностью адсорбировать молекулы солей микроэлементов, растворенных в воде. Летом из личинок выводятся крылатые имаго. Они разлетаются, а осенью погибают на суше, возвращая почве со своими тельцами микроэлементы.

Миграция веществ из водоемов в наземные биогеоценозы осуществляется человеком в процессе его хозяйственной деятельности. Так, торф, добываемый в болотах, используется в агробиогеоценозах как органическое удобрение, в ферменных БГЦ — в качестве подстилки для животных. С навозом из ферменных БГЦ он может мигрировать в аграрные и пастбищные биогеоценозы для удобрения почв.

Продукты речного и морского лова — рыбу и т. д. — потребляют в антропогеоценозах в качестве пищи. Они нередко используются в ферменных и пастбищных БГЦ для подкормки сельскохозяйственных животных (и пушных зверей).

Следовательно, водные экосистемы играют жизненно важную роль в функционировании биогеоценозов агросферы.

Межбиогеоценозные связи далеко не всегда носят двусторонний характер, как об этом говорилось ранее. В реальных условиях взаимосвязи и взаимодействия между биогеоценозами могут быть многообразнее и сложнее. Они нередко носят характер цепной реакции, суть которой в том, что биогеоценоз А, изменяясь, изменяет биогеоценоз Б, а тот, в свою очередь, влияет на биогеоценоз В и т. д. Классический пример межбиогеоценозных связей и взаимодействий описал еще Ч. Дарвин в книге «Происхождение видов». В этом фундаментальном труде показаны взаимосвязи и взаимозависимости между численностью кошек на селе и урожайностью лугового клевера на.полях. Чем больше кошек, тем меньше мышей. Чем меньше мышей, тем больше шмелей, так как мыши истребляют шмелиные соты и гнезда. Чем больше шмелей — опылителей клевера, тем выше урожайность этой культуры.

Приведем современный пример, связанный с использованием химических методов борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, возбудителями и переносчиками заразных болезней растений, животных и человека. Он убедительно свидетельствует о сложности взаимоотношений в ландшафтах как иерархически организованных экосистемах. В боливийском городе Сан-Жокен была проведена химическая кампания по борьбе с малярийными комарами — переносчиками возбудителей малярии человека. С этой целью жилые дома обработали ДДТ и дилдрином. Комары погибли. Но вместе с исчезновением комаров от токсикоза гибли и кошки. Кошки как животные чистоплотные постоянно очищают свое тело, облизывая шерстный покров. При этом они заглатывали упавших на них с потолка отравленных комаров. ДДТ попадал в организм кошек. Они заболевали и погибали от отравления. Из-за снижения численности кошек город «наводнили» мышевидные грызуны ляу-часы — вирусоносители тяжелого заболевания людей, получившего название «черный тиф». От эпидемии черного тифа в городе погибли более трехсот человек.

Другой случай отмечен на острове Борнео, где по планам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) велась кампания по борьбе с малярией. Используя ДДТ, малярийных москитов уничтожали успешно. Но насекомые гибли не все. Среди них многие оказались стойкими к препарату. Уцелевших насекомых поедали живущие в домах ящерицы гекконы. Местное население относится к ним благосклонно: считается, что если чью-либо речь сопровождает верещанье геккона, значит, человек говорит правду. При поедании насекомых яд поступал в организм гекконов. Их двигательная активность снижалась, и они становились легкой добычей кошек. Кошки заболевали и погибали от отравления. Гибель кошек сопровождалась нашествием крыс — вирусоносителей многих болезней человека (и животных). Наряду с этим отмечено бурное размножение гусениц* которых раньше поедали их естественные враги гекконы. Кормом для гусениц служит тростник, которым покрыты жилища. Прожорливые гусеницы так изъели соломенные крыши, что условия для проживания людей в домах резко ухудшились. Такую сложную цепь событий один эколог назвал «пробуксовкой экологического колеса».

Одним из примеров сложности межбиогеоценозных связей являются работы, проведенные по преобразованию русла Верхнего Рейна. Эти работы, выполненные еще во второй половине XIX в. с целью спрямления искусственного русла, уменьшения длины реки и превращения ее в судоходную на всем протяжении, а также увеличения площади сельскохозяйственных угодий за счет осушения заболоченных земель, привели к нежелательным последствиям. Спрямление русла увеличило уклоны Верхнего Рейна, вследствие чего возросла средняя скорость его течения, что привело к глубинной эрозии, врезанию русла до 7 м. Соответственно опустился и уровень грунтовых вод всей Верхнерейнской долины, а это вызвало остепнение влажных пойменных лугов, гибель лесов на террасах. Плодородие почвы начало снижаться. Ухудшились условия водоснабжения населенных пунктов.

Один крупный американский фермер, писал Д. Л. Арманд, успешно развивал пастбищное животноводство. Для выпаса животных он использовал пойму небольшой реки, дававшую высокий урожай пастбищных трав. В реке водилась форель, лов которой давал дополнительный доход. Выпас животных сопровождался преобразованием видового состава пастбищной растительности с разрастанием сорняков. Сорные растения были уничтожены с помощью гербицидов, которые распылялись с самолета, от чего пострадала расположенная вдоль реки полоса леса. Лес выполнял водоохранные функции. В реке жили бобры. Деревья служили им кормом и материалом для постройки плотин. После гибели лесной полосы экосистему бобры покинули. Плотины, созданные бобрами, первым же паводком были снесены. Уровень воды в реке резко снизился. Вымерла форель. Луга лишились поемности. Урожай пастбищной растительности резко снизился. Животноводство, а затем и многоотраслевое фермерское хозяйство пришли в упадок.

Этот случай с точки зрения экологии представляет большой интерес, так как свидетельствует о наличии определенных закономерностей во взаимодействии и взаимозависимости разных форм биогеоценозов (промышленных, пастбищных, лесных, речных) и о необходимости строгого учета в практике сельского хозяйства особенностей межбиогеоценозных связей, существующих в аграрных ландшафтах.

Контрольные вопросы и задания

1. Какова экологическая роль межбиогеоценозных связей? 2. Чем характеризуются связи между природными БГЦ, сельскохозяйственными экосистемами, природными и аграрными ландшафтами? 3. Расскажите о влиянии антропогеоценозов на аграрные ландшафты. 4. Как влияют аграрные БГЦ на природные и сельскохозяйственные экосистемы? 5. Как влияют техногенные нарушения земель на наземные и водные экосистемы? 6. Как влияют животноводческие фермы и комплексы на аграрные ландшафты? 7. Как влияют леса на агробиогеоценозы, пастбищные и ферменные БГЦ? 8. Как влияют пасеки на аграрные БГЦ? 9. В чем сложность межбиогеоценозных связей в ландшафтах?

Глава 5