7.3. Оптимізація сільськогосподарських соціоекосистем

Найважливішою справою оптимізації сільськогосподарської сс>-ціоекосистеми є правильна організація її території, формування культурного агроландшафту. В основних землеробських районах

України (лісостепу і степах) рілля займає від 45 до 83 %, тоді як у Франції - 42 %, в густо заселеній Німеччині - 32 %, а в США -лише 27 %. Екстенсивне землеробство зумовило розорювання луч­них земель аж до урізу русла ріки, а також схилів, на яких повинні рости ліси, чагарники і трави. В кожній районній соціоекосистемі повинне бути своє, науково обгрунтоване співвідношення між по­лем, лісом, луками, болотами, водоймами, що дасть найвищий господарський ефект і збереже навколишнє середовище.

Не менш важливою справою є організація і дотримання польо­вих, кормових, протиерозійних та інших сівозмін. Потрібно оптимі-зувати розмір полів у сівозмінах, вони у нас часто завеликі. Необ­хідно перейти до нарізування полів сівозмін по контурах ґрунто­вих відмін, а не розбивати різногрунтові ділянки на правильні пря­мокутники для вигоди механізованого обробітку. Кожна ґрунтова відміна дозріває для обробітку в різний час, потребує різних форм обробітку, різних норм гною, добрив і вапна

Для збереження фізичних властивостей грунтів (структури, по­ристості, оптимального водно-повітряного режиму) слід різко ско­ротити повторність обробітку, перейти на прогресивні форми обро­бітку і ефективні та легкі машини і механізми. Обробіток грунту та догляд за посівами повинні бути комплексними, виконуватись пов­ним набором якісних навісних та причепних знарядь, чого нам най­більш бракує. Крім того, сільському господарству потрібні легкі -до 2,5 т гусеничні трактори, а колісні трактори повинні мати спа­рені колеса з низьким тиском у шинах. Поки що в Україні перева­жає випуск важких колісних тракторів і важких комбайнів, що не сприяє прогресу в землеробстві. Через низьку якість нашої техні­ки, хронічну нестачу запасних частин та пального у найбільш відпо­відальний для землеробства час енергоозброєність нашого сіль­ського господарства в 2 рази нижча, ніж у США.

Потребує перегляду система основного обробітку грунту. Дос­від Полтавщини, Австралії, Канади показує, що потрібно відмови­тись від традиційного плуга. Нова безплужна система обробітку грунту була розроблена українським агрономом І. Є. Овсинським і матеріали про неї опубліковано в Києві ще у 1899 р. Суть її поля­гає у глибокому рихленні грунту спеціальними плоскорізами без перевертання пласта землі. Стерня і поживні рештки лишаються на поверхні і перетворюються переважно на гумінові кислоти. На такий обробіток витрачається менше пального, в 3-4 рази зменшу­ється інтенсивність площинної ерозії на схилах, поліпшується структурність, збільшується вміст гумусу і запаси вологи в грун­ті, але людський консерватизм і недовіра до новацій стали галь­мом на шляху до прогресу. У Канаді, щоб перейти на безплужну систему обробітку, потрібно було затратити 20 років, поки нові хлі­бороби, виховані в сільськогосподарських коледжах, не прийшли на зміну своїм консервативним батькам. Тепер, за свідченням Ф. Т. Моргуна, в Канаді він бачив плуг лише в музеї.

Безплужний обробіток грунту є одним з елементів мінімального обробітку, що покликаний щадити грунт, дати можливість відтво­рюватись цінним властивостям землі. На порядку денному нульо­вий обробіток, тобто механічне втручання один раз в кілька років. При високій культурі поля можна сіяти або садити спеціальними на вісними агрегатами. Такі агрегати крокують по полю, опускаючись для утворення лунок, висівання насіння і добрив у лунки, закрит­тя їх. Технологія нульового обробітку грунту вдосконалюється і їй,без сумніву,належить майбутнє.

Широке застосування мінеральних добрив, особливо низької якості, неочищених, а також захоплення отрутохімікатами широкої дії, значна частина яких повільно розкладається і має здатність до небезпечної концентрації в живих організмах, зробило сільськогос­подарське виробництво найбільш небезпечним для здоров'я люди­ни. Отруйні речовини (канцерогени, мутагени, алергени) нагромад­жуються в продуктах харчування та підґрунтових водах у кількос-

тях, що іноді в десятки і навіть у сотні (нітрити) разів перевищують санітарні гранично допустимі норми.

Альтернативою ультрахімізованого методу господарювання є органічне (біологічне) землеробство, яке повністю виключає зас­тосування отрутохімікатів і неякісних мінеральних добрив, часто з повною забороною будь-яких мінеральних добрив. Проте це зем­леробство вимагає високої культури, дотримання всіх термінів та вимог обробітку грунту і догляду за рослинами, застосування біо­логічних методів захисту рослин від шкідників та бур'янів. Воно не­віддільне від добре поставленої насіннєвої справи, наявності висо­коврожайного і стійкого проти вірусів і грибків гібридного насіння.

При органічному (біологічному) землеробстві на перших порах врожаї дещо нижчі (на 10-20 %), але його продукція ціниться на світовому ринку значно дорожче від вирощеної із застосуванням міндобрив та отрутохімікатів, іноді навіть у 2-3 рази.

Органічне землеробство засноване на застосуванні органічних добрив, перш за все гною, торфу, сапропелів, сидератів. Основним методологічним принципом тут є положення про розширення від­творення природних ресурсів. Ми повинні так використовувати землю, щоб вона з року в рік підвищувала врожайність. Виходячи з цього, треба вносити щороку таку кількість гною та іншої органі­ки, щоб у грунті постійно зростав вміст гумусу. Нині у світі форму­ється цілий науковий напрям синтезу гумусу з органіки в про­мислових установках, а також створення умов у грунтах для прискорення його збагачення природним шляхом.

У нашій країні не вистачає органічних добрив, деякі чорноземи десятки років не угноювались, хоча гною є достатньо, не говорячи про те, що існують великі запаси торфу та сапропелевих мулів. Однією з причин того, що гній не потрапляє на поля, є захоплення гігантськими тваринницькими комплексами (іноді до 50-100 тис. голів великої рогатої худоби, свиней). Гній на таких фермах не під­стилковий, а рідкий, нагромаджується у великих кількостях або просто витікає в ріки чи озера і є джерелом забруднення навко­лишнього середовища. Доведено, що свинокомллекс на 100 тис. голів дає стільки забруднення, скільки місто з 400-тисячним насе­ленням.

Чи є вихід з цього становища? Такий вихід знайдено, процес технологічно відпрацьовано. Гній, гноївку, інші органічні рештки пе­рероблюють у спеціальних установках на біогаз (метан) і цінне концентроване органічне добриво. У спеціальні металеві герметич­ні місткості вміщують гній, гноївку, органічні рештки і підігрівають. У процесі бродіння виділяється метан, що йде на опалення як еко­логічно чисте паливо, а органічні речовини, багаті на азот, фосфор, калій, мікроелементи, осідають на дно. Після припинення бродіння рідину зливають, осад висушують, гранулюють і утворюють ком­пост. У такому органічному добриві концентрація поживних еле­ментів у 10 разів вища, ніж у гною, крім того, його можна транспор-

• ■ і

тувати на далекі відстані. В деяких країнах згадану технологію вже застосовують на практиці. На 1986 р. у Китаї працювало 25 млн установок біогазу, які дали країні понад 100 млрд м³ газу і велику кількість якісних знезаражених, без насіння бур'янів орга­нічних добрив.

Підвищенню вмісту гумусу в грунтах сприяє також ґрунтова фауна, яка бере участь у гуміфікації органічних решток. Особливо велика роль у цьому дощових черв'яків. Там, де використовують міндобрива та отрутохімікати, ця корисна ґрунтова фауна гине. Між іншим, дощові черв'яки синтезують пангамову кислоту (віта­мін В₁₅), який потрапляє в рослини з грунту і є джерелом цього вітаміну для людини. В ряді країн Європи дощових черв'яків виро­щують на спеціальних біофабриках. Фермери їх купляють і заво­зять на поля (за умови переходу на органічне землеробство) для поліпшення властивостей грунту. Ще Ч. Дарвін назвав дощових черв'яків першими землеробами, але вони ще й незамінні фарма­цевти. В добре гумусованому грунті збільшується кількість та ви­довий склад корисних мікроорганізмів, зростає ферментна акти­вність грунту.

Збільшення вмісту гумусу значно підвищує ефективність міне­ральних добрив, знижує побічну негативну дію їх, сприяє закріп­ленню їхніх надлишків і нейтралізує шкідливі домішки. Досліди по­казують, що при підвищенні вмісту гумусу в дерново-підзолистих грунтах з 1 до 2,2 % ефективність міндобрив зростає в 3 рази. Якщо вміст гумусу підвищити з 1,5 до 4,5-50 %, то коефіцієнт вико­ристання фосфору збільшиться більше ніж у 10 разів (з 2,3 до 24-26 %).

Меліорація - це сукупність організаційно-господарських, техніч­них та біологічних заходів, спрямованих на тривале й докорінне поліпшення природних властивостей земель з метою отриман­ня стійких високих врожаїв всіх сільськогосподарських та лі­сових культур.

За дією на грунт і рослини меліорації поділяються на кілька видів:

Агротехнічні меліорації (агромеліорації) передбачають суттєве поліпшення агрономічних властивостей грунту шляхом оптималь­ного обробітку із застосуванням спеціальних прийомів, таких як переривчасте борознування, щілинування, лункування та ряду інших заходів для затримання снігу і стічних вод.

Лісотехнічні меліорації (лісомеліорації) здійснюються для поліп­шення водного режиму та мікроклімату, захисту грунтів від ерозії шляхом лісонасаджень на схилах, у балках і ярах, на вододілах і рухомих пісках, розведення лісів загального агрономічного приз­начення. За післявоєнні роки в Україні створено близько 120 тис. га захисних лісосмуг. Для захисту земель від суховіїв і пилових бур, поліпшення водного режиму потрібно створити ще близько 1 млн га лісосмуг у лісостеповій, степовій та сухостеповій зонах.

При формуванні оптимальної мережі лісонасаджень захисного призначення Україна буде щороку отримувати мільйони тонн зер­на та іншої сільськогосподарської продукції без величезних капі­таловкладень, які поглинає, наприклад, гідромеліорація.

Хімічні меліорації поліпшують агрохімічні та агрофізичні власти­вості грунтів шляхом використання вапна, гіпсу, дефекату, торфу, сапропелів, компостів, гною, сидератів та інших матеріалів, зба­гачують грунт на органіку.

Гідротехнічні меліорації (гідромеліорації) мають на меті поліп­шення водного режиму шляхом обводнення або осушення, вірні­ше, регулювання водного режиму грунту. В нашій країні був узятий напрям на велике гідротехнічне будівництво для створення водо­сховищ, зрошувальних та осушувальних систем. Недосконалі проекти, невисока якість будівництва в багатьох випадках спричи­нили екологічні катастрофи (порушення режиму Сиваша, засолен­ня сотень тисяч гектарів земель тощо). Для підвищення рівня мелі­оративних заходів їх потрібно здійснювати лише на замовлення господарств за їхній рахунок і під їхнім контролем, переходити на прогресивні та економні способи поливу (крапельне та туманне зрошення). Під впливом наукової та громадської експертиз було припинено роботи над „проектами віку" - будівництвом каналу Дунай-Дніпро, Дніпровсько-Бузького гідровузла та ряду інших, які коштували десятки, якщо не сотні мільярдів доларів, так потріб­них для вирішення соціальних потреб.

Штучне зрошування земель доцільне в посушливих районах, де річна кількість опадів не перевищує 350-400 мм на рік. Створюва­ти великі зрошувальні системи на чорноземах в умовах більш-менш задовільного зволоження протипоказано. На лісостепових та степових чорноземах слід застосовувати лише „сухі" меліорації, а гідромеліорації на більш значних площах біля річок для городниц­тва Досвід показує, що зрошувальні системи спричинюють піднят­тя підґрунтових вод до небезпечної глибини (2-3 м від поверхні). Зміна гідрологічного режиму веде до засолення грунтів, загибелі ґрунтової мікрофлори (в 1 см³ чорнозему нараховується до 2-3 млрд мікроорганізмів). Чорнозем як цар грунтів гине, він перетворюєть­ся на солончак, болото.

Одним з перспективних методів меліорації низькопродуктивних земель у найближчому майбутньому стане кольматаж. Досвід ряду європейських країн показав його високу соціоекологічну ефективність. В Україні нараховується близько 2 мли га ріллі лег­кого механічного складу (на пісках), які дають до 8-Ю ц/га зер­нових, Розміщені вони в районах з розвиненою інфраструктурою, в умовах достатнього зволоження.

Кольматація здійснюється шляхом нанесення на поля річкового мулу, озерного сапропелю, сильно мінералізованого торфу з на­ступним його перемішуванням з піщаним грунтом, який таким чи­ном може перетворитися на суглинок. Поле для намиву пульпи з допомогою земснарядів готують спеціальним засобом. Поверхню

107

кольматованих ділянок планують за природним нахилом, вирівню­ють, по периметру ділянок створюють огорожі, щоб перешкодити скиданню пульпи назад у водойми. На 1 га потрібно від 500 до 1500-3000 багатої на органіку речовини. Сформовані грунти слід відносити до штучних чорноземів, які можуть давати по 30-50 ц/га зернових культур.

Для боротьби з водною ерозією на схилах у гірських районах, на височинах великого значення набуває терасування. Існує бага­товіковий досвід створення наорних терас, а сучасна техніка дає змогу використовувати для землеробства схили крутизною до 30° (в Японії до 60°). Цей вид меліорації вимагає пильної уваги і дальшого розвитку.

Охорона земельних ресурсів - важлива загальнонародна і на­родногосподарська справа Держава відповідно до законів здійс­нює володіння і розпорядження єдиним державним земельним фондом країни. Земля надається або продається у використання державним і громадським підприємствам, установам і організа­ціям, а також громадянам. Ними є колективні господарства, ліс­госпи, орендні колективи, індивідуальні орендатори, фермери.

Під правовою охороною земель розуміють системи юридичних норм, спрямованих на збереження, відновлення і поліпшення родю­чості земель з метою раціонального використання їх Українське право зобов'язує землекористувачів правильно використовувати землі, систематично здійснювати всі необхідні заходи для підви­щення родючості грунтів, забороняє використовувати родючі землі не за цільовим призначенням. Законодавством передбачено обо­в'язкові заходи щодо рекультивації порушених гірничими та інши­ми роботами площ сільськогосподарського та лісогосподарського. використання.

Важливим аспектом законодавства є охорона земель від за­бруднення отрутохімікатами і мінеральними добривами, від шкідли­вого впливу промислових, комунальних та інших відходів, викидів, стічних вод. Правові норми передбачають заходи по боротьбі з ерозією грунтів, регулюють режим меліорації земель, боротьбу з бур'янами та шкідниками сільськогосподарських та лісових куль­тур. Правова охорона земель базується на Конституції України, яка закріплює право власності на землю і право землекористування. Незважаючи на досить чітке і досконале законодавство, відомства і землекористувачі знаходять шляхи для його порушення або не­хтування ним, про що свідчить незадовільний стан з використан­ням і охороною земель у країні, гостра продовольча проблема Досі не завершені бонітування, економічна оцінка та кадастр зе­мель України, які повинні стати базою для спеціалізації сільського господарства, стимулювання його подальшого розвитку, раціо­нального використання, охорони та постійного зростання родю­чості грунтів. Законодавства про охорону та раціональне викори­стання землі та її надр вироблялось на основі багатовікового

108

досвіду нашого народу, наукових узагальнень багатьох вчених та практиків.

Щороку сотні тисяч гектарів родючих земель відводяться під різ­ні види промислового та житлового будівництва Необхідні екст-ренні заходи по збереженню ріллі. Потрібно законодавчо оголосити родючі землі недоторканими, найбільш цінним національним багатством країни, запорукою процвітання майбутніх поколінь наших людей. На решті земель можна знайти майданчики для бу­дівництва заводів і фабрик, населених пунктів тощо. Ще не пізно створити грунтові заповідники і резервати, щоб майбутні покоління отримали еталони родючих грунтів, не змінених нашим агро-промом.

8.гідрологічні і гідрогеологічні аспекти взаємодії суспільства і природи.

ОХОРОНА І РАЦІОНАЛЬНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПОВЕРХНЕВИХ ТА ПІДЗЕМНИХ ВОД

8.1. гідросфера землі та її значення

ДЛЯ ЛЮДСЬКОГО СУСПІЛЬСТВА

Наша планета містить близько 16 млрд km3 води, що становить 0,25 % її маси. Основна частина цієї води (понад 80 %) перебуває . у глибинних зонах Землі - в її мантії. Невелика частина цих гли­бинних вод потрапляє на земну поверхню при вулканічних вивер­женнях. Частина води (до 13 тис, км³) у пароподібному стані пере­міщується в атмосфері.

Водна оболонка Землі (або гідросфера) містить близько 1,4 млрд км³ води. До надземної частини гідросфери, що вкриває понад 70 % по­верхні Земної кулі, належать океани, моря, озера, ріки, а також льодовики, в яких вода перебуває у твердому стані. Підземна час­тина гідросфери охоплює грунтові, підґрунтові, міжпластові без­напірні й напірні води, тріщинні водії і води карстових порожнин

109

у легкорозчинних гірських породах (вапняках, гіпсах тощо). Верх­ня межа підземних вод проходить на різних глибинах - від 0 до кількох сотень метрів. Вважають, що у приповерхневій товщі зем­ної кори зосереджено понад 84 млн км³ води.

Вода у біосфері перебуває у безперервному русі, бере участь у геологічному та біологічному кругообігах речовин, у процесах ерозії та денудації, транспортуванні і відкладанні змитого уламко­вого матеріалу. Характеризуючи величезну роль води у формуван­ні нашої планети, В. І. Вернадський писав, що немає природного тіла, яке могло б зрівнятися з водою за впливом на хід основних найбільш грандіозних геологічних процесів.

Вода є основою існування життя на Землі. Моря і океани є тією буферною системою, яка пом'якшує вплив екстремальних темпе­ ратур, а водяна пара в атмосфері відіграє роль фільтра для соняч­ ної радіації, значною мірою визначає кліматичні особливості бага­ тьох регіонів. Без води неможливий фотосинтез, який відбувається в зелених рослинах і лежить в основі біологічного кругообігу ре­ човин на нашій планеті. Живі організми на 60-98 % складаються з води і всі їхні життєві фукціональні процеси пов'язані з водою. Об­ мін речовин в організмах можливий лише за наявності води, бо майже всі хімічні, колоїдно-хімічні та фізіологічні процеси відбува­ ються у водних розчинах органічних та неорганічних речовин або за обов'язкової участі в них води. Процеси травлення і засвоєння їжі у травному каналі та синтез живої речовини в клітинах організ­ мів відбуваються виключно у рідкому середовищі. Втрата організ­ мом лише 10-20 % води викликає його загибель.

Без води не може існувати й людська цивілізація, бо вода ви- користовується людьми не лише для пиття, а й для забезпечення своїх санітарно-гігієнічних та господарсько-побутових потреб. У промисловості вона є хімічним реагентом або сировиною, ком- понентом енергетичних систем, засобом підтримання технологій- них параметрів, а також використовується для транспортування сировини, продукції, відходів. Багато води іде на побутові потреби. В більшості регіонів Землі сучасне сільське господарство викори- стовує величезні маси води для зрошування. Рухома вода (течії, припливи та відпливи) використовується як джерело енергії і засіб пасивного транспорту (наприклад, сплав лісу). Деякі розчинені у воді речовини можуть ставати корисними копалинами. Багато джерел і водойм мають лікувальне призначення.

Але для більшості людських потреб придатна не будь-яка вода, а прісна - з вмістом мінеральних солей до 1 г/л. Незважаючи на величезні обсяги гідросфери, прісні води становлять менше 3% її об'єму. Основна маса води гідросфери ще не використовується людством: вода морів та океанів - через високий вміст солей (від 5 до 40 г/дм3, вода льодовиків Антарктиди, Арктики та Гренлан- дії - через велику складність транспортування у промислово роз­винуті регіони, значна частина підземних вод - внаслідок висо- кої мінералізації. Теоретично доступною для використання є лише невелика частина прісних вод (близько 200 тис. km^j), зосереджена

у прісноводних озерах, водосховищах, річках та підземних водо­носних горизонтах у зоні активного водообміну.

Ресурси прісних вод належать до відновлювальних завдяки гло­бальному кругообігу, що охоплює атмосферу, поверхню Землі й лі­тосферу. Поверхня планети щороку випаровує близько 500 тис. км³ вод, з яких на океан припадає 430 тис. км³. Із цієї кількості назад в океан у вигляді опадів надходить 390 тис. км³, а решта (110 тис. км³) випадає над континентами. В цю кількість опадів входить 70 тис. км³, що випаровується з континентів, та 40 тис. км³ води, що перено­ситься з-над океану. Різниця між випаровуванням з континентів і опадами на них зрештою надходить в океан шляхом поверхнево­го і підземного стоків. Із цих 40 тис. км³ прісної води на заселені райони припадає і, отже, може реально використовуватись тіль­ки 9 тис. км³, або 1,8 % води. Швидкість повного оновлення окре­мих елементів гідросфери залежить від рухливості їх і коливаєть­ся від кількох днів до сотень тисяч і мільйонів років.

Сучасну щорічну потребу у воді людства оцінюють в 4 тис. км³. Але внаслідок дуже нерівномірного розподілу водних ресурсів на планеті, нерівномірного розвитку промисловості та рільництва, неоднакової демографічної ситуації в багатьох країнах проблема чистої питної води уже зараз постає з усією гостротою. Якщо на душу населення в Канаді припадає ще 120000 м³ води, то на Маль­ті - всього 70 м³. У Латинській Америці на одного мешканця при­падає води в 10 разів більше, ніж в Європі чи Азії. У своїй повсяк­денній діяльності люди переважно користуються водою річок, річ­ний стік яких становить 45 тис. км³.

По континентах ресурси річкових вод розподілені дуже нерівно­мірно (табл. 8). Як видно з цієї таблиці, забезпеченість річковою во­дою України дуже мала Цей дефіцит річкової води доводиться надолужувати використанням підземних вод, яких у нашій країні чималі запаси. З її надр щорічно добувається більше 5 km^j води. В загальному водоспоживанні (33 км3/рік) використання підзем­них вод становить понад 15 %, в тому числі у промисловості - близь­ко ,14 %, у сільському господарстві - понад 25, у житлово-кому-Нільному господарстві - понад 34 %. У 77 містах України (із за­гального числа 434) водопостачання здійснюється практично пише за, рахунок ресурсів підземних вод. Головним споживачем води в;,Україні є сільське господарство (понад 24 км³/рік). На долю жит­лово-комунального господарства та промисловості припадає від­повідно 10 і 9 км³/рік.

Щороку в річкові системи Землі скидається близько 450 km^j брудних стоків різного походження, для нейтралізації яких шляхом зменшення концентрації полютантів (забруднювачів) у воді до при­пустимого рівня потрібно 6 тис. km³ чистої води, тобто дві третини доступних поверхневих ресурсів прісної води (9 тис. км³). Тому чиста прісна вода на нашій планеті стала особливо важливим ре­сурсом, значення якого збільшується з кожним роком, бо потреби

111

Таблиця 8. Забезпеченість континентів річковою водою

Континент Сумарний стік Населення, Стік на душу (країна) річок, км3 млн осіб населення, тис. м3/рік Європа 2850 645 4,4 Азія . 14810 2400 6,2 Африка 5390 410 13,1 Північна Америка 8200 330 24,8 Південна Америка 13400 260 51,5 Австралія 350 13 26,9 Всі континенти 45000 4060 11,0 Україна 50 50 1,0

у прісній воді разом із швидким збільшенням народонаселення Земної кулі, розвитком водоємких галузей промисловості та ін­тенсифікацією сільського господарства стрімко зростають з кож­ним роком.