Охрана окружающей среды

Одна из интереснейших страниц истории развития человеческого общества связана с возникновением, становлением и развитием противоречий между человеком и появившейся в процессе его общественно-производственной деятельности техникой, с одной стороны, и природой — с другой.

Важнейшие составляющие производственного цикла в сельском хозяйстве — вспашка, посев, обработка, уборка и переработка полученной продукции. Для осуществления соответствующих рабочих процессов необходимо оснащение отрасли высокопроизводительными, надежными, долговечными и экологически оправданными машинами. При этом в основе технического вооружения лежат закономерности земледельческой механики, согласно которым технику следует обязательно рассматривать в связи с живой природой, живыми организмами. Земля и ее плодородие — одно из основных богатств, данных человеку природой. Задача агротехники, опирающейся на машинные технологии, — беречь и приумножать эти богатства.

Возможности сельскохозяйственной техники зависят не только от количества машин и оборудования. Это и понятно, если учесть, что она эксплуатируется в очень сложных условиях, связанных с сезонностью работы, непродолжительными сроками кампаний, агрессивными средами, усиленным абразивным износом, форсированными режимами, огромными вибрационными и динамическими нагрузками, хранением без эффективных средств консервации и достаточной коррозионной защиты. Кроме того, в сельскохозяйственных машинах практически не применяются высокопрочные металлы и новые композиционные материалы. В результате многие узлы редко работают положенные 7...8 лет, выходя из строя за 2...3 года. (Очевидное увеличение материалоемкости стимулирует расход природных ресурсов, а, в конечном счете, косвенное негативное воздействие сельского хозяйства на окружающую природную среду.)

Создавая системы энергетических, технологических, сельскохозяйственных и других машин, человек с помощью техники облегчает свой труд, но при этом как бы отчуждает себя от природы. Поэтому по мере повышения роли техники во взаимодействии человека с природой все большую актуальность приобретают вопросы экологичности применяемых технических средств и всего производства.

Широкомасштабное использование техники в сельском хозяйстве способствует росту производительности и эффективности труда, однако оно сопряжено и с отрицательными последствиями, исключение и минимизация которых является одной из насущных задач «экологизации» аграрного сектора.

Применяемые технологии выращивания сельскохозяйственных культур предусматривают многократное воздействие ходовых устройств машинно-тракторных агрегатов на почву.

В результате неоднократного передвижения машин по полю происходит значительное переуплотнение почвы, которое распространяется на большую глубину (до 100см), а машинные «следы» покрывают до 80 % поля. Под влиянием тяжелой техники плотность почвы возросла к настоящему времени на 20...40 %. Угнетение активности почвенных микроорганизмов, переуплотненные почвы и нарушение ее структуры, снос перемолотой почвы водой и ветром, т. е. машинная деградация почвы, — все это отрицательные последствия воздействия на пашню ходовых систем и рабочих органов почвообрабатывающих орудий.

Серьезным последствием уплотнения почвы является увеличение ее удельного сопротивления. Удельное сопротивление почвы — наиболее важная механическая характеристика, которая в значительной степени зависит от переуплотнения почвы различными движителями и ходовыми системами. Из-за увеличения сопротивления почвы существенно возрастает перерасход топлива. В СНГ эта величина в расчете на год оценивается в 1 млн т.

При переуплотнении ухудшается крошение почвы. Пашня становится глыбистой, что приводит к неравномерной заделке семян, снижению их полевой всхожести, а в итоге — к значительному недобору урожая.

Высокая плотность почвы обусловливает резкое ухудшение ее физико-химических и агрофизических свойств.

Уплотненные почвы оказывают большое сопротивление проникновению в них корневых систем растений, в таких почвах ухудшается водно-воздушный и питательный режимы, развиваются эрозионные процессы.

На уплотненных почвах сокращается численность полезных микроорганизмов, замедляются микробиологические и окислительно-восстановительные процессы, что уменьшает доступность растениям азота, фосфора и калия. Эффективность удобрений при этом снижается на 24—30 %.

Уплотнение почвы представляет несомненную угрозу для биологических систем из-за влияния на подвижность токсикантов. Так, в опытах, проведенных на лесных дерново-подзолистых почвах, установлено что при увеличении плотности почвы с 1, 0... 1, 1 до 1, 4... 1, 6 г/см³ подвижность свинца возрастала в 2, 5 раза (Мосинаидр., 1984).

Меры по снижению уплотнения почв включают:

· организационно-технологические мероприятия;

· агротехнические приемы по повышению устойчивости почв к уплотнению и их разуплотнению;

· совершенствование сельскохозяйственной техники, ее ходовых систем с доведением давления на почву до допустимых значений.

Организационно-технологические мероприятия предусматривают разработку и внедрение технологий возделывания сельскохозяйственных культур с минимальным проходом по полям тяжелой колесной техники (совмещение операций). Особенно актуально снижение числа технологических операций при возделывании технических культур, кукурузы на зерно, картофеля и овощей, когда почва испытывает наибольшую нагрузку как в процессе посева (посадки) и ухода за культурами, так и при их уборке.

Для снижения переуплотнения почвы на ранневесенних работах (боронование зяби, посев, предпосевная культивация и др.) необходимо использовать в агрегатах гусеничные тракторы или тракторы со сдвоенными шинами, пневмогусеницами. Следует максимально ограничить применение колесных тракторов типа Т-150К, К-701.

Особенно большой ущерб ходовые системы тракторов причиняют озимым хлебам и травам во время ранневесенней подкормки посевов азотными удобрениями. Тяжелые разбрасыватели удобрений сильно уплотняют почву, снижая урожайность зерновых. Поэтому на подкормке озимых культур и многолетних трав целесообразно применять вертолеты, специальные самолеты или тракторы с пневмогусеницами.

При использовании колесных тракторов необходимо комплектовать агрегаты так, чтобы колея трактора совмещалась с колеей прицепного орудия. След трактора и прицепной машины на предпосевных работах дополнительно рыхлят, а глубину, например, предпосевной культивации по следу увеличивают на 3—4 см. Заправку агрегатов семенами, удобрениями, гербицидами, топливом осуществляют вне поля или на специально отведенных дорогах, которые затем запахивают.

Важный агротехнический способ снижения уплотнения почвы — оптимизация маршрутов движения сельскохозяйственной техники и транспортных средств по полю как во время посева, ухода за растениями, так и при уборке урожая.

Каждый новый проход тракторов и машин по полю оставляет дополнительную полосу уплотненной почвы. Для предотвращения этого устанавливают постоянные маршруты (колеи), по которым передвигаются агрегаты во время посева, ухода за растениями. Маршруты движения тракторов планируют как на пропашных, так и на зерновых культурах. Движение тракторов по постоянным колеям при использовании одних и тех же марок снижает площадь уплотнения почвы в 1, 7—2, 7 раза по сравнению с неконтролируемым движением агрегатов.

К агротехническим приемам относятся окультуривание почв и повышение содержания в них гумуса. Для разуплотнения почв применяют рыхление, в том числе и орудиями с активными рабочими органами (фреза и др.), пахотного и подпахотного слоев (чизели, глубокорыхлители). Сочетание рыхления с внесением органических удобрений и кальцийсодержащих веществ приводит к значительному снижению негативных последствий машинной деградации почв (МДП).

Важно, чтобы на полях работали только такие механизмы, давление движителей которых на почву не превышает 0, 1 МПа, поэтому лучше использовать гусеничные движители или колесные с эластичными шинами, давление которых на почву составляет соответственно 80...100 и 30...60 кПа.

Энергосберегающей технологией при минимальной обработке почвы предусмотрено использование комбинированных машин, позволяющих выполнять несколько технологических операций за один проход.

Вспашка поля при помощи отвальных плугов сопровождается разрушением поверхностных слоев почвы. При этом уничтожаются травяной покров и дернина, запахиваются стерня и другие пожнивные остатки, защищающие почву от выдувания и смыва, не исключено также выворачивание на поверхность менее плодородных слоев почвы.

В районах господства ветровой эрозии следует применять бесплужное рыхление почвы при помощи плоскорезов. В сочетании с внедрением лугопастбищных севооборотов, правильным чередованием культур, нарезкой полей перпендикулярно направлению ветров, полосным размещением культур и другими приемами такая система позволяет свести к минимуму разрушение почвы, обеспечить рациональное использование земли, повысить урожайность сельскохозяйственных культур.

Общие потери почвы с продукцией и на рабочих органах сельскохозяйственных машин, колесах и гусеницах (особенно во влажную погоду) достигают примерно 16 %. В дождливую погоду с корнями из самого плодородного слоя выносится до 4 т/га почвы. Действенным средством борьбы с МДП являются агрофильные (почвозащитные) ходовые системы (АХС).

Использование современной сельскохозяйственной техники приводит к загрязнению окружающей среды, в том числе и почвы. Это связано с использованием в качестве топлива нефтепродуктов, доля которых в сельскохозяйственном секторе бывшего СССР составляла около 40 % их общего потребления.

Основные потребители жидкого топлива — тракторы, автомобили, сельскохозяйственные комбайны. Выбросы отработанных газов из низкорасположенных выхлопных труб вызывают такое загрязнение окружающей среды, которое можно сравнить с воздействием на атмосферу крупных промышленных предприятий (это объясняется особенностями загрязнения приземного слоя). В этом отношении заслуживают внимания данные о токсичности отработанных газов.

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о преимуществах дизельных двигателей перед карбюраторными по содержанию в отработанных газах СО и свинца, но по другим компонентам (особенно сажа, бенз(а)-пирен, альдегиды), приходящимся на 1 кг сгоревшего топлива, дизельные двигатели уступают карбюраторным. Заметим, что по степени опасности СО — наименее вредный из образующихся загрязнителей воздуха.

Несомненно, что ключевая проблема использования сельскохозяйственной техники — это сохранение не только плодородия, но и самих почвенных ресурсов. В обозримой перспективе в развитии почвосберегающей техники выделяются три направления: минимизация обработки почвы; снижение давления на почву и облегчение машин; создание распределительных систем.

В более отдаленной перспективе будут разработаны специальные почвообрабатывающие инструменты, удовлетворяющие требованиям, определяемым жизнью почвы.

Обработка почвы должна быть подчинена решению главной задачи —обеспечению культурных растений водой, воздухом, элементами пищи, рациональному использованию потенциального плодородия почвы. С помощью различных приемов обработки почвы вносятся удобрения, создаются условия для нормального прорастания семян, ведется уход за посевами в период вегетации возделываемых культур, борьба с вредителями, болезнями и сорняками. Любой конкретный прием обработки почвы должен быть строго целенаправлен, а их комплекс и технология выполнения в данных конкретных условиях должны обеспечивать нужное изменение определенных качественных параметров почвы, на которых он применяется.