Приведенные примеры подтверждают неизбежность в будущем увеличения антропогенной нагрузки на экосистемы и, к сожалению, большую вероятность ухудшения качества растениеводческой продукции.
Теоретические закономерности изменения качества с/х продукции под влиянием
внешних факторов
Ухудшение качества с/х продукции проявляется в следующем: ухудшение внешнего вида, уменьшение периода хранения, ухудшение вкуса, ухудшение технологических качеств (возможности консервирования, длина волокна льна и хлопчатника и т.д.), изменение в неблагоприятную для потребителя сторону химического состава, биохимических свойств; появление в продукции неорганических токсикантов, токсикантов органического происхождения, уменьшение в продукции незаменимых аминокислот, витаминов, полезных для человека и животных биологически активных веществ, появление в продукции патогенов, вирусов; ухудшение функциональных свойств, требуемых от определенного вида с/х продукции.
Содержание токсикантов в растениеводческой продукции зависит: 1) от их содержания в породах; 2) от их содержания в отдельных типах почв, т.к. почвообразовательные процессы приводят к перераспределению элементов по профилю почв и по рельефу; 3) от содержания токсикантов в почвах в подвижных усвояемых растениями формах, что определяется рН и Eh среды, влажностью, температурой и другими параметрами почв; 4) от привноса токсикантов в систему в виде водных и воздушных мигрантов, в связи с техногенным воздействием на агрофито- и биогеоценозы; 5) от поступления токсикантов в агрофитоценозы с удобрениями, мелиорантами, средствами защиты растений, биологически активными веществами; 6) от появления токсикантов при развитии болезней, вредителей, отдельных представителей сорной растительности; 7) от появления токсикантов в почвах, в связи с их выделением отдельными культурными растениями и при образовании в процессе трансформации растительных остатков определенных растений; 8) от усвоения токсикантов растениями, что обусловлено влажностью, температурой, освещенностью (длиной волны и интенсивностью), селективностью корневых систем выращиваемых культур к определенным ионам.
А. Геологические факторы имеют решающее значение в распределении поступающих в окружающую среду жизненно-важных и токсических элементов. Оно проявляется через тектонические, гидродинамические, эрозионные и другие процессы, приводящие к формированию зон поступления, транзита, накопления и трансформации химических веществ на дневной поверхности, в зонах аэрации и активного водо-газообмена (Пронин А.П., 1997).
Биогеохимические пояса являются наиболее крупными единицами ландшафтно-геохимического, почвенного и климатического районирования. На территории России они следующие: 1) таежно-лесной нечерноземный пояс (недостаток Ca, P, Co, Cu, I, Mo, B, избыток стронция); 2) лесостепной и степной черноземный пояс (частый недостаток Р); 3) сухостепной и полупустынный почв (избыток SO4, Cl, B, Sr, Mo, иногда, Со). Области, отличающиеся более или менее одинаковой концентрацией в среде (почвах, водах, воздухе) от соседних областей уровнем одного или нескольких химических элементов (нормальным, избыточным или недостаточным), называются геохимическими провинциями (Виноградов А.П., 1950). С ними связана характерная биологическая реакция флоры и фауны данной области. Нередко с ними связаны специфические заболевания растений и животных – биогеохимические анемии. Они известны, по крайней мере, к 20-30 химическим элементам и, в частности, Li, Be, B, F, Mn, Co, Cu, Zn, Se, Sr, Mo, I, Pb, Hg и т.д. В Тагило-Магнитогорском прогибе Уральского пояса сосредоточены крупные месторождения полиметаллических сульфидных руд с мощными ореолами сульфидизации вмещающих пород. Почвенно-растительный покров отличается повышенным содержанием меди, цинка, свинца, ртути, селена, мышьяка, сурьмы и др. Районы между Черным и Каспийским морями богаты свинцом и марганцем; район северной части Каспийского моря обогащен стронцием и обеднен кальцием.
Б. Значительное влияние на качество с/х продукции имеют геопатогенные зоны. Это локальные, аномальные участки на поверхности Земли, оказывающие негативное воздействие на человека и живые организмы. Это воздействие обусловлено не только присутствием токсичных химических элементов и соединений, патогенных микроорганизмов, но и сочетанием разнообразных физических полей Земли и космического происхождения. С практической точки зрения, также важно, что в этих районах происходит аккумуляция ряда токсических элементов, изменение химического и биохимического состава растений, а для человека и животных необходимы специфические условия питания.
На участках длительной разгрузки металлсодержащих, глубинных флюидов в артезианских бассейнах, бессточных водоемах, шельфах и акваториях накопились огромные массы различных химических элементов. Во многих случаях накопление тяжелых металлов в горных породах, донных осадках, водной среде на 3-4 порядка выше фоновых уровней (Пронин А.П., 1997).
Наличие зон устойчивого глубинного поступления химических веществ в жизнеобеспечивающие природные среды играет первостепенную роль в формировании биогеохимических провинций. В районах Прикаспийской впадины современная флюидная активность проявляется в виде потока углеводородов, азота, углекислого газа, сероводорода, гелия, приуроченных к узлам сочленения прибортовых кольцевых и линейных глубинных разломов. Это вызывает современное огипсовывание и засоление зоны аэрации. В узлах сочленения активных глубинных разломов отмечается интенсивный, вертикальный водо-газообмен и увеличение концентрации соединений серы, азота, метана, радона, аргона, газофильных тяжелых металлов, ртути, кадмия, лития, мышьяка, селена, таллия и т.д. Это отмечается в Московском артезианском бассейне, в котором на границе с кристаллическим фундаментом залегают нагретые (до 50-600) хлоридно-натриевые сильно минерализованные воды.
В. Кроме естественных биогеохимических провинций, за счет антропогенного воздействия, создаются искусственные, с избыточным содержанием ряда элементов. Так, например, западнее и южнее расположены районы с избытком фтора, а севернее и западнее - с недостатком селена.
Г. Качество продукции, в значительной степени, определяется свойствами почв, протекающими в них процессами и режимами. Они определяют содержание подвижных форм элементов, которые и усваиваются растениями (в отличие от валового содержания элементов, недоступного растениям), определяют процессы миграции и накопления токсикантов и элементов питания, развитие болезней и вредителей.
Д. Качество растениеводческой продукции во многом зависит от развивающихся болезней, вредителей и наличия сорняков. По определению Страхова Т.Д., болезнь – это состояние организма, возникающее и изменчиво развивающееся под влиянием неблагоприятно складывающихся для растений взаимосвязей с патогенными факторами и окружающей средой и обычно характеризующееся расстройством физиологии, структуры и продуктивности растений. Нарушение физиологических процессов при заболевании растительных организмов чаще проявляется в следующем: в ослаблении фотосинтеза, в нарушении интенсивности дыхательных процессов, в нарушении транспортировки в растения воды и питательных веществ, а также продуктов фотосинтеза; в нарушении синтеза ростовых и запасных веществ. Все это сказывается на урожайности и качестве с/х продукции.
Болезни растений делятся на инфекционные и неинфекционные. Причинами неинфекционных заболеваний являются, главным образом, неблагоприятные для произрастания растений условия температуры, питания, влажности воздуха или почвы и т.д. Таким образом, свойства почв и технологии выращивания культур оказывают на развитие неинфекционных заболеваний самое непосредственное влияние. В то же время почвенные условия и применение удобрений, в значительной степени, влияют и на развитие инфекционных заболеваний. Возбудителями инфекционных заболеваний могут быть грибы, бактерии, вирусы, цветковые растения-паразиты.
Е. Качество растениеводческой продукции зависит от генетических особенностей выращиваемых растений, связанных с их предыдущим местообитанием. Сорта с/х культур, привезенные из областей с другими климатическими условиями, с другими параметрами геофизических и космических полей, будут давать продукцию, отличающуюся по качеству от продукции сортов, уже давно районированных на исследуемой территории. Вернадский В.И. и Виноградов А.П. выявили тесную зависимость особенностей эволюции живых организмов и растений от их длительного существования в определенной геохимической обстановке. Согласно Виноградову А.П., химический состав организма хранит признаки своего происхождения. При этом способность извлекать из почвы, воды повышенные количества химических элементов передается по наследству.
Ж. Качество растениеводческой продукции зависит и от сортовых особенностей культур. Размер накопления элементов в продукции определяется действием многих факторов, среди которых сорт, возраст растений, световой, тепловой и водный режимы, обеспеченность растений макро- и микроэлементами. Например, сортовые различия в отношении накопления нитратов у редиса достигают 550%, у томата – 200-300, у свеклы – 200%. При снижении освещенности количество нитратов в различных культурах может возрастать в 2-10 раз (Артюшин А.М., 1991).