При разовых проходах тракторов по полю плотность почвы (чернозем типичный глубокий) может превысить 1,3-1,35 г/см3 (верхняя граница оптимального уплотнения для большинства сельскохозяйственных культур), твердость – достичь допустимого предела (20 кг / см2), содержание воздуха в пахотном слое – снизиться ниже критического уровня (15%), а водопроницаемость почвы – уменьшиться до 40-30 мм / ч и ниже.
За период подготовки почвы до уборки урожая разнообразные машины проходят по полю 5-15 раз. Суммарная площадь следов ходовых систем нередко вдвое превышает площадь поля, а на поворотных полосах – в 6-20 раз. Вследствие этого резко ухудшаются такие важные для роста и развития растений свойства почвы, как плотность, твердость, воздухо- и водопроницаемость.
При взаимодействии грунтов с ходовыми системами мобильной техники (тракторов как базовых машин для бульдозеров, скреперов, грейдеров) почва деформируется. Степень этой деформации зависит от исходного ее состояния: плотности и влажности во время прохода техники, величины контактного давления на почву и кратности воздействия.
Степень деформации также зависит от времени года: установлено, что в зимнее время плотность почвы под колесами трактора увеличивается незначительно, а значит использование тяжёлой техники относительно безопасно в этот период. Рассматривая почву как трехфазную систему, этот факт можно объяснить тем, что жидкая фаза - вода, которая, будучи в жидком состоянии, обволакивает поверхность твердых частиц грунта наподобие смазки, снижает трение частиц грунта между собой, при приложении нагрузки способствует уплотнению. Превратившись в лёд, вода уже не снижает силу трения, а оказывает дополнительное сопротивление. Переуплотнение почвы наиболее опасно осенью и весной, когда почва бывает сильно насыщена водой. Летом степень переуплотнения зависит от выпавшего количества осадков (засушливое или дождливое лето).
Влажность почвы в момент воздействия на нее техники является важнейшим фактором, определяющим степень уплотнения при одной и той же нагрузке. Глубина деформации, определяемая выше названными факторами, а также единичной массой техники, давлением на ось и напряжением на глубине 50 см, варьирует от 20-30 до 50-60 см. Следствием этого является снижение урожайности зерновых и пропашных культур на 15-30% (контроль - участки с оптимальным уплотнением).
Плотность почвы повышается под воздействием техники от 0,05 до 0,4 г/см3, то есть величина прироста плотности изменяется от 3-4% до 35-40%, составляя в среднем 15-20%. Плотность почвы по следам движения сельскохозяйственной техники в пахотном слое составляет от 1,2-1,3 г/см3 до 1,4-1,5 и 1,5-1,6 г/см3. Нормальная (или слабая) степень уплотнённости до 1,0-1,1 г/см3, такая плотность присуща окультуренным почвам. К переуплотненным относятся почвы с плотностью: 1,3-1,5 г/см3 (средняя степень уплотнения) и 1,5-1,6 г/см3 и выше (сильная степень уплотнения).
При средней степени уплотнения снижение урожая при прочих равных условиях достигает 20-30% на всех типах пахотных почв. При сильной степени уплотнения потери урожая могут достигать 50-60%. Последствия разового интенсивного уплотнения сохраняются в течение 2-5 лет. Многократное из года в год воздействие техники на почву ведет к "накоплению" уплотнения. Отметим, что уплотнение почв идет не только в вертикальном, но и в горизонтальном от центра следа направлении - на 35-70 см.
Однако переуплотнению почвы нельзя считать неизбежным. Борьбу с переуплотнением почвы возможно проводить при помощи следующих методов:
при ранневесеннем бороновании применять только гусеничные тракторы, имеют небольшое давление на грунт;
применять минимизацию обработки, сочетание операций, уменьшение глубины разрыхления, увеличение ширины захвата агрегатов;
все работы по возделыванию сельскохозяйственных культур проводить при физической спелости почвы и его влажности 20-22%;
предпочтительно использовать гусеничные тракторы, ограничивать применение колесных тракторов типа К-700;
исключать проходы сельскохозяйственных агрегатов и других машин по полю без надобности;
заправлять агрегаты семенами, удобрениями, топливом только на краю поля без заезда на него транспортных средств;
широко применять маршрутизацию движения машинно-тракторных агрегатов при выращивании сельскохозяйственных культур, то есть большинство технологических операций выполнять при движении агрегатов по одним и тем же путям;
разрыхлять и заравнивать следы от колес тракторов и сельскохозяйственных машин;
для повышения устойчивости почв против уплотнения шире применять обычные приемы окультуривания (внесение органических удобрений, кальцийсодержащих мелиорантов и др.), мульчирование поверхности почвы.
С трудом поддаются учёту масштабы гибели животных при сельскохозяйственном производстве. Установлено, что гибель животных при механическом сенокошении и уборке урожая в 10 раз превышает сезонную добычу охотников.
Поля, луга, пастбища являются естественным местом обитания для ниживотных. Сроки проведения ряда полевых работ совпадают с периодами повышенной активности диких животных. Например, весенний сев сельскохозяйственных культур совпадает со строительством гнёзд и началом кладки яиц; уборка - с массовым появлением молодняка у многих видов животных. Работа машин и техники вызывает гибель детёнышей. По этой причине сокращаются популяция зайца, косуль, перепёлки, фазана, дрофы и др. Во время сенокошения в нашей республике погибает 33 % тетеревов, 25% коростелей, 73% перепелов. Ежегодно при заготовке сена и уборке зерновых культур гибнет до 120 тыс. особей зайца-русака.
Гибель животных под сельскохозяйственными машинами происходит при всех механизированных видах работ. Основная причина – приемы проведения работ. Самый губительных для животных метод – круговое "загонное" движение машин от периферии к центру. Особенно это касается уборки и сенокошения. Дичь, отступая от работающих машин и боясь выйти на открытое пространство, концентрируется в центре поля и попадает под ходовые системы и рабочие органы машин на последних заездах.
Поэтому движение машин и агрегатов допускается только от центра к переферии, то есть «вразгон».
Уборка "расширяющимся прокосом", то есть от центра к краям, наиболее безопасна для дичи. При таком методе животные используют свои постоянные ходы и укрываются на лесных опушках, в лесополосах, в заросших оврагах, в водоемах.
Кроме того, гибель животных может быть результатом неграмотного выбора места начала работ: от оврага, от лесополосы, когда отрезается путь отхода животных в безопасные места.
Выбор места начала работ должен быть от дороги или со стороны поля, наиболее удаленной от естественных укрытий животных.
Широкомасштабное использование мобильной сельскохозяйственной техники в сельском хозяйстве способствует росту производительности и эффективности труда. Однако оно сопряжено с негативным воздействием на окружающую среду и состояние условий труда механизатора в процессе производства сельскохозяйственной продукции, выражающемся в механическом, химическом, акустическом и электромагнитном воздействии.
При этом механическое воздействие происходит за счет давления и буксования ходовых систем, вибрации, воздействия рабочих органов, что приводит к выделению пыли, уплотнению почвы, разрушению ее структуры, уничтожению почвенных организмов, созданию плужной подошвы, повреждению растений при обработке, уничтожению жатками птиц и мелких животных.
Пыль от мобильной сельскохозяйственной техники имеет мелкодисперсный характер с преобладанием частиц размером до 5 мкм, она обладает высокой проникающей способностью и выраженным повреждающим действием на технику, механизатора и окружающую среду. Предельно допустимая концентрация (ПДК) пыли в рабочей зоне - 4 мг/м , в санитарной (или атмосферном воздухе) - 0,5 мг/м3. При работе тракторов содержание пыли превышает ПДК в среднем до 6 раз, при работе комбайнов на косовице до 6 раз, при уборке зерновых до 2-12 раз, при сборе валков в 11-64 раза [4,5,6].
При весенней обработке почвы и посеве зерновых в пыли обнаруживаются частицы минеральных удобрений, ядохимикаты, бактерии, грибы. Содержание органических примесей в пыли достигает 6-7 %.
Постоянно действующим неблагоприятным фактором при работе мобильной сельскохозяйственной техники является вибрация.
Наиболее неблагоприятными в отношении вибрационных характеристик являются трактор МТЗ - 80 «Беларусь» (превышение вибрации на 2-6 дБ), комбайны СК - 5 «Нива», Д - 81, Д - 84, (превышение вибрации на 2-4 дБ). Вибрация ухудшает условия труда механизатора, поражая центральную нервную и сердечно-сосудистую систему, изменяет обменные процессы, нарушает работу вестибулярного, нервно-мышечного аппаратов и ведет к быстрому утомлению во время работы.
Химическое воздействие мобильной сельскохозяйственной техники заключается в загрязнении атмосферы, гидросферы и литосферы газами, парами, антифризом, тормозной жидкостью и сажей. При этом происходит накопление токсичных веществ и канцерогенов в продуктах питания, воде, воздухе и почве, угнетение (гибель) животных, микроорганизмов, растений и отрицательное воздействие на человека-механизатора.
Содержание окиси углерода при работе тракторов колеблется от 7 до 50 мг/м3, на комбайнах от 7 до 33 мг/м3 при ПДК - 20 мг/м3. Содержание угле- водородов от 4,0 до 9 мг/м при ПДК - 300 мг/м . Азота диоксид в среднем
0,15 мг/ м3 при ПДК 0,085 мг/ м3 . Диоксид серы в среднем составляет 0,04 мг/ м3при ПДК - 0,5 мг/ м3 , свинец в среднем 0,0003 мг/м при ПДК - 0,001 мг/ м3 . Все газы снижают работоспособность механизатора за счет интоксикации организма, поражения нервной и сердечно-сосудистой системы.
Акустическое загрязнение складывается из инфразвукового, ультразвукового и звукового (шумового), что нарушает жизнедеятельность насекомых, животных и человека. Общий уровень шума в кабинах тракторов колеблется в пределах 84-115 дБ, что выше ПДУ 80 дБ. Превышение ПДУ шума на гусеничных тракторах ДТ - 75, ДТ - 175С отмечается на всех частотах, на колесных же преобладающими являются низкие и средние частоты. На тракторе МТЗ-З-80 «Беларусь» превышение ПДУ шума на 5-10 дБ, у комбайнов на 7-9 дБ. При эксплуатации сельскохозяйственной техники в течение 3-х лет уровень шума повышается в среднем на 2-4 дБ, при несоблюдении сроков капремонтов на 5-7 дБ. Уровень шума свыше 130 дБ вызывает у механизаторов акустические травмы, что приводит к специфическому поражению слуха, нарушению нервной и сердечно-сосудистой систем, нарушению координации и повышению утомляемости.
Электромагнитное излучение складывается из коротковолнового и длинноволнового излучения. Источником излучения являются: электрооборудование, зажигание, управление и сигнализация. Электромагнитное поле (ЭМП) распространяется в окружающей среде со скоростью почти равной скорости света, вызывая при этом нарушения жизненного цикла насекомых и животных, и нарушение функций нервной системы животных и человека, и физиологических процессов у растений. Импульсы электромагнитного поля вызывают мутагенный эффект и нарушение терморегуляции. Поражающее значение интенсивности электромагнитного поля (ЭМП) в диапазоне частот от 30 кГц - 300 МГц.
Таким образом, мобильная сельскохозяйственная техника воздействуя комплексом неблагоприятных факторов на окружающую среду и человека-механизатора приводит к деградации этой среды и вызывает профессиональные заболевания у механизаторов. По данным Государственного санитарно-эпидемиологического надзора за истекший год зарегистрировано 69,8 % профзаболеваний у механизаторов, в том числе, вследствии воздействия пыли 41,8 % и шума и вибрации 28 %.
Территория Беларуси характеризуется широким распространением болот и заболоченных земель. Торфяные почвы различных типов и с разной мощностью торфа до начала их интенсивного хозяйственного использования занимали свыше 14,0 % от общей площади республики. Наибольшее количество торфяных почв (свыше 66,5 %) приурочено к региону Белорусского Полесья.
В Беларуси преобладают торфяные болота низинного типа, что составляет около 82 % общей площади торфяного фонда республики.
Высокая заболоченность территории Полесья была большим тормозом в экономическом и социальном развитии региона, где из-за переувлажнения недобираются до 40% урожаев сельскохозяйственных культур.
Рост населения и все возрастающее потребление продуктов питания приводит к постоянному вовлечению в сельское и лесное хозяйство новых земель – как засушливых, так и сильно увлажненных. Мелиорация земель является объективной необходимостью преобразования естественных природных комплексов.
Мелиорация земель представляет собой комплекс научно-обоснованных организационно-хозяйственных, технических, биологических мероприятий, направленных на улучшение природных условий используемых территорий. При этом регулированию могут подвергаться различные факторы: вода, тепло, воздушный, солевой режим, рельеф и др.
В различных природных зонах Беларуси принципы, методы и объекты мелиорации существенно различаются. Это связано с особенностями почвенно-климатических условий регионов и со сложившейся в течение многих лет системой ведения сельскохозяйственного производства.
В настоящее время площадь осушенных земель Беларуси составляет 3373, 4 тыс. га или 16,1% ее территории. Иными словами, из общей площади переувлажненных земель республики ( 7619, 9 тыс.га) мелиорировано 43,9 %.
В составе этих земель пашня составляет 45 %, а сенокосы и пастбища 55%.
На одно хозяйство в РБ приходится около 1000 га осушенных угодий.
Рациональное использование мелиорированных земель основывается на соблюдение следующих приоритетов:
Эффективное производство экологически чистой сельскохозяйственной продукции;
Создание благоприятных условий жизни и труда сельского населения;
Сохранение почв и почвенного покрова от деградации, а водных источников – от истощения и загрязнения.
Осушение и освоение болотных массивов оказывает влияние на все природные компоненты: почву, атмосферу, гидросферу, растительный и животный мир. Наряду с положительными моментами мелиорация имеет и негативные последствия широкомасштабного воздействия на окружающую среду.
Изменение гидрологического режима переувлажненных земель в сочетании с последующей интенсивной сельскохозяйственной деятельностью на больших площадях нарушает сложившееся природное равновесие.
В результате мелиорации изменяется водный режим как на осушаемых объектах, так и на прилегающих территориях, меняется качественный состав природных вод. Качество воды формируется под влиянием атмосферных осадков, выщелачивания почвенных элементов, объемов и технологий применения химических средств на полях, распаханности и лесистости водосборов и т. д.
Осушение торфяников коренным образом изменяет направление почвообразовательных процессов. Под влиянием окисления и микробиологической деятельности взамен накопления и консервации пожизненных остатков растений наступает период разложения и минерализации органического вещества, так называемая «сработка» торфа. Это приводит к потерям плодородия торфяников и их деградации. Так, по данным Полесской мелиоративной станции осушение торфяников усилило минерализацию почвы на 30 – 40%, а на минеральных землях – соответственно на 10 – 20%.
Использование минеральных удобрений, известкового материала, регуляторов роста и пестицидов на водосборах увеличило дополнительно поток минеральных веществ в реки и озера Полесья. Общее солесодержание возросло в 2 – 5,5 раз. Особенно увеличилась концентрация солей кальция, калия, сульфатов, хлоридов.