CC BY
34
УДК 37:72:574
ВОСПИТАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МЫШЛЕНИЯ И РАЗВИТИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Е.В. Просянников, д.с.-х.н.
Брянская ГСХА, e-mail: [email protected]
Показана актуальность воспитания экологического мышления у специалистов агропромышленного комплекса. Вскрыты современные особенности экологических действий при решении проблем почвенного плодородия, целенаправленного создания почвоподобных тел, адаптивного природопользования в речных поймах, а также на загрязненных радионуклидами территориях.
Ключевые слова: наука, обучение, экологическое мышление.
EDUCATION OF ECOLOGICAL THINKING AND DEVELOPMENT OF ECOLOGICAL ACTION
E.V. Prosyannikov
The urgency of education of ecological thinking at experts of agriculture is shown. Modern features of ecological actions are opened at the decision ofproblems of soil fertility, purposeful creation of soilbodies, adaptive wildlife management in the fluvial plains polluted by radionuclides.
Keywords: science, education, ecological thinking.
Острота экологической ситуации на планете осознается уже не только учеными и политиками, но и широкой общественностью. Под воздействием общественного развития стремительно эволюционирует и сельскохозяйственное производство, порождая самую насущную проблему аграрного образования - воспитание экологического мышления и развитие экологического действия. Исторический опыт свидетельствует, что процветание и падение наций во многом зависит от плодородия почв. Его растранжиривание всегда приводило к гибели государств, а рачительное использование и воспроизводство - к богатству и могуществу. На первый взгляд, кажется, что способы сохранения и даже повышения плодородия почв известны. Однако, как показывает действительность, в современных условиях многие из традиционных способов стали трудновыполнимыми и возник ряд новых мало изученных вопросов.
Плодородие - это способность почвы в многолетнем цикле обеспечивать растения одновременно всеми необходимыми почвенными условиями жизни за счет строения, состава, свойств, режимов, формирующихся в процессе ее генезиса, с целью получения урожая в конкретных экологических условиях и при конкретных управляющих воздействиях. Почва плодородна, если на ней растения не страдают от холода и перегрева, а корневые системы получают в нужном количестве элементы питания и воду, не испытывая при этом недостатка кислорода. Избыток или недостаток одного из компонентов плодородия ограничивает возможность получения урожая необходимого качества и может даже привести к гибели растений. Выделяют несколько видов почвенного плодородия в зависимости от их происхождения. Исходным является естественное плодородие, формирующееся под воздействием природных факторов почвообразования. Измеряется оно количественными и качественными показателями структурной и функциональной частей почвы. У большинства природных почв, особенно нечерноземных, естественное плодородие невелико.
Искусственное плодородие возникает в результате действия антропогенных факторов почвообразования.
Величину его измеряют, сопоставляя количественные и качественные характеристики структурной и функциональной частей почвы, испытывающей такие воздействия, и ее естественного (целинного) аналога. Это плодородие может не только повышаться или оставаться на одном уровне, но и понижаться при антропогенных воздействиях, вызывающих негативные изменения почвы: дегумификацию, усиление эрозии, дефляцию и карст, загрязнение, понижение или повышение уровня подземных вод и т.п.
Потенциальное плодородие формируется в результате совместного взаимодействия природных и антропогенных факторов почвообразования. Оно присуще почвам сельхозугодий. Величину его измеряют всеми количественными и качественными показателями структурной и функциональной частей почвы независимо от их происхождения, рассчитывая по ним комплексный показатель, например, почвенно-экологический индекс (ПЭИ). Зависимость потенциального плодородия от изменений показателей структурной и функциональной частей почвы наглядно представлена на рисунке.
Рост потенциального плодородия прекращается (отрезок кривой 1), если возрастание показателей функциональной части почвы не сопровождается ростом показателей ее структурной части. Когда последние снижаются (отрезок 2), то наращивание показателей функциональной части почвы не в состоянии обеспечить прирост потенциального плодородия. При одновременном уменьшении показателей функциональной и структурной части почвы (отрезок 3) потенциальное плодородие значительно снижается. Дальнейшее наращивание только показателей функциональной части не позволяет повысить потенциальное плодородие (отрезок 4). Его устойчивый рост возможен при совместном увеличении показателей функциональной и структурной части почвы (отрезок 5).
Эффективное плодородие проявляется как часть потенциального плодородия в виде урожайности конкретной культуры за определенный период времени. Поскольку в создании урожайности, кроме почвы принимают участие и другие факторы, то оценка величины эф-
Потенциальное •
Показатели функциональной части почвы
Зависимость потенциального плодородия от показателей структурной и функциональной частей почвы
фективного плодородия зависит и от организационно-экономических условий, вида, сорта, а также технологии возделывания растений. Эффективное плодородие, выраженное в денежных единицах с учетом стоимости урожая и затрат на его получение и транспортировку, называют экономическим плодородием.
Основой эффективного плодородия является потенциальное плодородие. Уменьшение его при традиционном сельскохозяйственном производстве происходило сравнительно медленно за счет показателей структурной части почвы и компенсировалось резким наращиванием функциональной части в результате внесения минеральных удобрений, орошения или осушения и т.п., что сдерживало и сглаживало снижение эффективного плодородия. Этот процесс усиливается вследствие быстрого снижения потенциального плодородия из-за ухудшения показателей структурной и функциональной частей почвы. Из всех показателей структурной части в Нечерноземной зоне обычно контролируют содержание гумуса и реакцию почвенной среды. На примере первого из этих показателей рассмотрим проблему воспитания экологического мышления и развития экологического действия у работающих и будущих специалистов агропромышленного комплекса (АПК).
В последние десятилетия содержание гумуса в пахотных почвах значительно снизилось, критические значения его содержания для дерново-подзолистых почв находятся ниже уровня 1,6%, а для черноземов - 3,5%. В начале XXI века почти 45% обследованной пашни РФ имели низкое и очень низкое содержание гумуса. Ежегодное относительное уменьшение его содержания в среднем на 0,5-1% (по отношению к гумусу пахотного слоя) свидетельствует о снижении потенциального плодородия почв, темпы которого оценивают в 0,2-0,3% в год (Национальный доклад «О состоянии плодородия земель...», 2000).
Содержание гумуса в почве и его качество зависят от процессов гумификации (образование и накопление гумуса) и дегумификации (смывание, вымывание, выдувание, минерализация гумуса). Для интенсивной гумификации необходимо достаточное количество исходного органического вещества для синтеза гумуса, реакция почвенной среды близкая к нейтральной, наличие в поч-
ве подвижных ионов кальция, магния и различных почвенных организмов, особенно дождевых червей [1, 2]. Масса этих животных составляет 50-70% всей биомассы почвы, а общее количество до интенсивной химизации варьировало от 500 тысяч до 20 миллионов особей на каждом гектаре. Поглощая вместе с минеральной частью почвы различные органические остатки и микроорганизмы, дождевые черви в пищеварительном тракте синтезируют гумусовые вещества. В сухом веществе копро-литов - шариков, которые они выбрасывают в процессе жизнедеятельности, содержится 11-15% гумуса. В природе нет других более активных гумификаторов. Почва при этом обеззараживается и приобретает тот неповторимый запах весенней земли, бодрящий человека [3].
Вследствие сокращения поголовья скота в среднем по стране значительно уменьшилось производство и внесение навоза, основного материала для гумификации. Для ликвидации дефицита гумуса в нечерноземных пахотных почвах России необходимо вносить 5-12 т/га качественного навоза (Национальный доклад «О состоянии плодородия земель...», 2000). Его в таком количестве нет, а транспортировка и внесение того, который есть, обходится дорого или невозможны из-за отсутствия специальной техники и ГСМ. Поэтому большинство почв, удаленных от животноводческих ферм, практически не получают навоза. Кроме того из 1 т навоза образуется всего около 20 кг гумуса, следовательно использование его в земледелии стало не только технологически плохо выполнимым и дорогим, но и малоэффективным.
Ведущими факторами и условиями гумификации являются количество, состав и характер источников гумуса, поступающих в почву, а также ее гидротермический режим, окислительно-восстановительные условия, биологическая активность, физико-химические свойства, минералогический, гранулометрический и химический состав. В современном земледелии многие из них с большим трудом поддаются управлению с помощью таких традиционных агроприемов, как внесение качественных органических удобрений, оптимизация севооборотов с целью увеличения массы послеуборочных остатков, травосеяние, минимизация обработок почвы, посев сидеральных и пожнивных культур. Все труднее и труднее создавать в почве условия для активного функцио-
нирования полезных микроорганизмов и дождевых червей. Решить эту проблему позволяет экологическая биотехнология, широко использующая организмы биодеструкторы различных органических веществ [3].
Первой стадией экологической биотехнологии является использование культуры эффективных микроорганизмов, разработанной в 1988 г. японским ученым Теруо Хига. В 1998 г. в России профессор П.А. Шаблин также создал культуру эффективных микроорганизмов, которую назвал Байкал ЭМ-1 [4]. Она не уступает японской, а по некоторым показателям превосходит ее. Между этими двумя культурами много общего, различие только в процентном соотношении штаммов и в том, что в японской основную роль играют фотосинтезирующие микроорганизмы, а в российской - молочнокислые.
Вторая стадия экологической биотехнологии заключается в использовании высокопродуктивных популяций дождевых червей вместе с сопутствующими организмами в конкретном органическом субстрате. Систему организационно-технологических мероприятий по их культивированию в определенных условиях, обработке и применению копролита и биомассы червей в сельском хозяйстве называют вермитехнологией. Она является прогрессивным и перспективным направлением экологической биотехнологии, позволяющим успешно решать задачи сохранения и восстановления нарушенных земель и ландшафтов, повышения их продуктивности, экологической устойчивости и саморегулирующей способности агроэкосистем. Вермитехнологию делят на две отрасли: 1) вермикультивирование, при котором размножают дождевых червей и получают их биомассу; 2) вермикомпостирование, главной целью которого является экологически безопасная переработка различных органических веществ в контролируемых условиях и получение массы экскрементов дождевых компостных червей - копролита (вермикомпост, биогумус, вермигумус), содержащего лабильный (свежий) гумус [5].
Первые вермихозяйства возникли в средине прошлого века в США. В Калифорнии была выведена высоко технологичная популяция дождевых компостных червей, названная красным калифорнийским гибридом (ККГ). В настоящее время вермикультурой занимаются свыше 90 стран на всех континентах. С начала 80-х годов разведение червей получило развитие в России. Учеными и специалистами в Брянской, Владимирской, Калужской, Московской, Оренбургской, Рязанской, Смоленской, Тверской, Тульской, Ярославской и других областях накоплен большой научно-производственный опыт вермикультивирования и вермикомпостирования. В МГУ им. М.В. Ломоносова, во Владимирском пединституте (ныне госуниверситет), в Брянской ГСХА и в других научных учреждениях выведены местные популяции вермикультуры. Они приспособлены к конкретным экологическим условиям и превосходят по эффективности ККГ [6]. Доказано, что вермикомпостирование представляет практический интерес для экологически безопасного использования навоза в земледелия. Разработаны эколого-биотехнологические схемы производства копролита, приемлемые для различных условий сельскохозяйственного производства [7, 8].
С начала 90-х годов ХХ в. на кафедре почвоведения, агрохимии и сельхозрадиологии Брянской ГСХА (новое название - кафедра экологии, агрохимии и почвоведе-
ния) проводятся системные исследования по экологической биотехнологии и использованию ее продуктов для экологизации земледелия. Изучено влияние копролита на прорастание семян, рост и развитие проростков и рассады овощных и цветочных растений. В условиях Юго-Запада Нечерноземной зоны России изучена агроэколо-гическая эффективность копролита в повышении продуктивности и устойчивости агрофитоценозов при био-логизации возделывания озимой пшеницы, картофеля, столовой свеклы, а также огурца и томата в агропромышленных теплицах [9-11].
В условиях быстро развивающейся урбанизации и интенсивного техногенного использования территорий все острее встает проблема целенаправленного конструирования почвоподобных тел, или техногенных поверхностных образований в конкретных природных условиях с использованием продуктов экологической биотехнологии [1, 3, 12].
Еще одним направлением воспитания экологического мышления и развития экологического действия должно стать адаптивное (приспособительное) природопользование и уже на этой основе преобразующее естественные ландшафты земледелие. Рассмотрим это на примере естественных пойменных кормовых угодий, оказавшихся после аварии на Чернобыльской АЭС в условиях различного загрязнения радиоцезием и являющихся в течение длительного времени источником его поступления в молоко. Установлено, что внесение мелиорантов и удобрение с последующей заделкой их в почву для снижения поступления этого радионуклида из почвы в корма в той или иной степени эффективно. Накопление радионуклидов в естественных пойменных экосистемах обусловлено аллювиальным, поемным и биогенным процессами. Аллювиальное осаждение вызвано поступлением взвесей почвенных частиц с водосборного бассейна. Поемная аккумуляция происходит в результате ежегодного осаждения химических элементов из поступающих в поймы почвенно-грунтовых вод при изменении скорости их потоков, смене окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных условий. Биогенное накопление обусловлено неодинаковой интенсивностью биологического круговорота веществ на отдельных участках пойм.
Пойменные экологические подсистемы легко выделяются в полевых условиях по сообществам растений, доминирующих в травостое [13]. В прирусловой части поймы преобладают мезофитные злаки, разнотравье и бобовые. На обширных равнинных участках центральной поймы четко выделяются два травянистых сообщества, в одном из которых доминирует канареечник тро-стниковидный, а в другом - манник водный. В травостоях притеррасной части поймы преобладают осоки. Установлено [14], что плотность загрязнения радиоцезием не влияет на урожайность травостоев пойменных экологических подсистем. Наиболее интенсивный переход радиоцезия из почвы в травостои, независимо от плотности радиоактивного загрязнения, происходит в притеррасной и прирусловой части поймы, а минимальный - в центральной части, поэтому и вынос его урожаем здесь ниже. Травостои центральной поймы характеризуются меньшим накоплением радиоцезия на кормовую единицу. Загрязнение молока возрастает при использовании кормов, полученных в прирусловой и притеррасной части поймы. Поэтому для получения кормов, соответст-
вующих существующим нормативам безопасности, необходимо выделить, нанести на карту экологические подсистемы данной поймы и использовать каждую из них отдельно следующим образом. При плотности загрязнения до 5 Ки/км2 любые естественные пойменные кормовые угодья можно использовать без ограничения; при 5-15 Ки/км2 допустимо использовать травостои только центральной части поймы для заготовки сена. Здесь выпас скота по отаве приведет к дополнительному поступлению радиоцезия в организм животных. При загрязнении более 15 Ки/км2 использование травостоев любых участков естественных пойм приводит к получению кормов, не соответствующих нормативу. В таких условиях загрязнения безопасное использование поймы возможно после проведения специальных мероприятий, включающих коренное улучшение, культуртехнические работы, внесение специальных мелиорантов и доз минеральных удобрений, заглубленную вспашку [14].
Издревле в основе воспитания экологического мышления и развития экологического действия находилось стремление жителей деревни жить в единении с природой. В современных условиях способствовать этому будет осуществление экологической политики, направленной на устойчивое развитие АПК, основные положения которой могут быть определены следующим образом:
1. В сфере воспитания экологического мышления: организация непрерывного экологического образования
на базе компьютерных технологий, дистанционного обучения и информационно обучающих систем; насыщение учебных программ и курсов всех уровней образования представлениями о ценностях природы и значимости ее для человека; широкое и глубокое оперирование примерами из природы в качестве объектов познания и духовного обогащения; акцентирование внимания на природоохранных идеях, проблемах оптимизации природной среды и контроля экологической безопасности аграрного производства.
2. В сфере развития экологического действия: соответствие аграрной политики государства принципам устойчивого развития биосферы и общества; восстановление и сохранение почвенного покрова, как природной основы устойчивости жизни; усиление экологических функций почв сельхозугодий, повышение их потенциального и эффективного плодородия всеми способами; решение продовольственной проблемы в стране за счет собственного производства; отказ от ис-тощительного землепользования путем применения экологически эффективных технологий в сельском хозяйстве; распространение экологически безопасных технологий и обучение им производителей аграрной продукции; освобождение малопродуктивных земель от сельхозпроизводства и перевод их в природные ландшафты с экофункциональным назначением.
Литература
1. Просянников Е.В., Трувеллер К.А., Купцова Н.Ю. Эколого-продукционная разнокачественность компостных червей по отношению к разным субстратам // Агрохимический вестник, 2007, № 1. - С. 21 -24.
2. Просянников Е.В., Трувеллер К.А., Купцова Н.Ю. Характеристика вермикомпостов различных популяций дождевых компостных червей (Eisenia аМге^ Eisenia АэеШа) // Агрохимия, 2008, № 12. - С. 40-44.
3. Просянников Е.В., Рыженков Д.Д. Почвенные конструкции с заданными свойствами // Агрохимический вестник, 2009, № 3. - С. 13-14.
4. Халтурин Е.В. Чудо-технология. Байкал ЭМ-1. Технология и практика применения препарата. - М.: Компания АРГО, 1999.
5. Просянников Е.В., Кислова Е.Н., Попкович Л.В. Производственно-экономическая оценка вермитехнологии // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, 2007, № 4. - С. 29-31.
6. Просянников Е.В., Попкович Л.В., Бовкун Г.Ф., Кислова Е.Н. Материало - и энергосберегающие технологические приемы вермикомпостирования // АгроХХ1, 2009, № 4-6. - С. 41-43.
7. Кабанов М.М., Просянников Е.В., Осмоловский В.В. Эффективность использования копролита при биологиза-ции возделывания озимой пшеницы на Юго-Западе Нечерноземной зоны России // Программирование урожаев и биологизация земледелия. Выпуск 3, часть 2. - Брянск: Изд-во Брянской ГСХА. 2007. - С. 90-100.
8. Просянников Е.В., Осмоловский В.В., Мамеев В.В., Кувшинов Н.М., Журба Р.Н. Эффективность применения копролита при возделывании картофеля на дерново-подзолистой и серой лесной почвах // Новые идеи, технологии, проекты и инвестиции: Тезисы докладов и выступлений III региональной научно-практической конференции-ярмарки. Ч. I. - Брянск, 2001. - С. 92-94.
9. Мамеев В.В. Эффективность копролита при возделывании овощных культур // Агрохимический вестник, 2009, № 3. - С. 38-39.
10. Просянников Е.В., Волков А.В. Возможности повышения продуктивности агрофитоценоза огурца и устойчивости агропромышленной тепличной экосистемы с помощью копролита // Гавриш, 2004, № 2. - С. 8-11.
11. Просянников Е.В., Волков А.В. Использование копролита для повышения эффективности возделывания культуры томата в зимних теплицах // Гавриш, 2005, № 3. - С. 8-10.
12. Просянников Е.В., Рыженков Д.Д. Динамика биологической активности почвенных конструкций, созданных на дерново-подзолистой почве с использованием копролита // Экологическое состояние природной среды и научно -практические аспекты современных мелиоративных технологий: Сб. научн. трудов Мещерского филиала ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии. Вып. 3. - Рязань, 2008. - С. 290-294.
13. Просянников Е.В., Кошелев И.А., Силаев А.Л. Поведение поллютантов в естественных пойменных экосистемах // Повышение плодородия и продуктивности песчаных почв: Труды Новозыбковского филиала ВИУА. - Вып. VI. - Брянск, 1996. - С. 222-239.
14. Просянников Е.В., Кошелев И.А., Силаев А.Л. Экологические особенности поведения 137Cs в поймах рек // Экология, 2000, № 2. - С. 151-154.
