Technologia rolnicza

Skutki zanieczyszczenia

Praktycznie wszystkie formy technologii wymagają określonej ceny za szkody w środowisku; rolnictwo nie jest wyjątkiem. Z kolei rolnictwo jest czasami niszczone przez niepożądane produkty uboczne innych technologii (patrz także zanieczyszczenie: zanieczyszczenie zasobów naturalnych).

Powietrze ma właściwości fizyczne i skład chemiczny, które są istotnymi parametrami życia zarówno roślin, jak i zwierząt. Temperatura, para wodna, ruch, tlen i dwutlenek węgla w atmosferze mają bezpośredni wpływ na produkcję żywności i błonnika. Jakość powietrza zmienia się poprzez wprowadzanie do niego zanieczyszczeń, a działalność rolnicza wykorzystująca takie powietrze może mieć negatywny wpływ. Uszkodzenie roślin przez zanieczyszczenia powietrza jest związane z warunkami meteorologicznymi, zwłaszcza z odwróconymi temperaturami w atmosferze.

Zanieczyszczenie powietrza

Szkody w zakresie zanieczyszczenia powietrza w rolnictwie

Przez ponad sto lat zanieczyszczenie powietrza wpłynęło na rolnictwo. Podczas spalania węgla i ropy naftowej powstają tlenki siarki. Fluorki powstają w wyniku wytopu oraz produkcji szkła i ceramiki. Rosnące poziomy amoniaku, chloru, etylenu, merkaptanów, tlenku węgla i tlenków azotu znajdują się w powietrzu. Pojazdy silnikowe i rosnąca populacja powodują fotochemiczne zanieczyszczenie powietrza, wpływając nie tylko na koncentrację miast, ale także na sąsiednie obszary wiejskie. Mieszanina zanieczyszczeń ze wszystkich źródeł, w tym z rolnictwa, uwolniła do powietrza wiele zanieczyszczeń, takich jak aldehydy, węglowodory, kwasy organiczne, ozon, azotany peroksyacetylu, pestycydy i radionuklidy. Wpływ tych zanieczyszczeń na żywność, włókno, paszę i uprawy leśne jest zmienny, w zależności od stężenia, położenia geograficznego i warunków pogodowych. Oczywiście zniszczenie upraw przez zanieczyszczenie powietrza przynosi również straty ekonomiczne.

Wpływ zanieczyszczenia powietrza na rośliny i zwierzęta można mierzyć za pomocą następujących czynników: (1) interferencja z układami enzymatycznymi; (2) zmiana komórkowych składników chemicznych i struktury fizycznej; (3) opóźnienie wzrostu i zmniejszenie produkcji z powodu zmian metabolicznych; (4) ostra, natychmiastowa degeneracja tkanek. Zanieczyszczenia, które dostają się do powietrza ze źródeł innych niż rolnictwo i które powodują reakcję roślin, są klasyfikowane jako: (1) kwaśne gazy; (2) produkty spalania; (3) produkty reakcji w powietrzu; oraz (4) różne ścieki.

Kwaśne gazy

Kwaśne gazy obejmują fluorki, dwutlenek siarki i chlor. Fluorowodór jest wyjątkowo toksyczny dla roślin; niektóre rośliny są uszkodzone przez kontakt ze stężeniami mniejszymi niż jedna część na miliard. Uszkodzenie najwidoczniej występuje początkowo w chlorofilu, powodując cętkowaną chlorozę, a następnie zabijając komórki. Rośliny różnią się stopniem tolerancji na fluorowodór; zazwyczaj rośliny, które łatwo gromadzą fluor, są najbardziej tolerancyjne. Kukurydza jest bardziej podatna niż pomidor. Wszystkie rośliny są najbardziej podatne na uszkodzenia fluorowe w okresach szybkiego wzrostu.

Dwutlenek siarki wydzielany podczas spalania oleju i węgla często powoduje martwicę (śmierć komórki) liścia. W pewnych stężeniach dwutlenek siarki wpłynie na rośliny, jeśli szparki (drobne pory w naskórku liścia lub łodygi) są otwarte. Wysoka intensywność światła, korzystne temperatury wzrostu, wysoka wilgotność względna i odpowiednie zaopatrzenie w wodę sprzyjają otwarciu szparek. Rośliny, które zamykają szparki w nocy, znacznie lepiej tolerują dwutlenek siarki w tym okresie. Drzewa iglaste są bardziej podatne na wiosnę i wczesne lato, kiedy nowe igły wydłużają się. Dwutlenek siarki wchłaniany przez komórki liścia łączy się z wodą, tworząc toksyczny siarczyn, ale powoli utlenia się do stosunkowo nieszkodliwego siarczanu. Toksyczność dwutlenku siarki jest zatem funkcją szybkości, z jaką jest on absorbowany przez poszczególne rośliny; szybkie wchłanianie spowoduje większe obrażenia. Uszkodzenie roślin przez chlor występuje dość rzadko; jego typowe objawy to bielenie i martwica liścia.

Produkty spalania

Podstawowymi produktami spalania są etylen, acetylen, propylen i tlenek węgla. Spośród nich wiadomo, że etylen wpływa niekorzystnie na rośliny; podczas gdy inni też mogą to zrobić, wymagałoby to ich wyższych stężeń niż zwykle występuje w zanieczyszczonym powietrzu. Przez wiele lat zaobserwowano, że gaz iluminujący (3 procent etylenu) wyciekający z rurociągów powodował uszkodzenie pobliskiej roślinności. Teraz, przy użyciu gazu ziemnego, etylen w powietrzu pochodzi głównie z niektórych gałęzi przemysłu chemicznego i spalin samochodowych. Kwiaty szklarniowe w obszarach metropolitalnych są zwykle uszkadzane przez etylen. Takie obrażenia wydają się być spowodowane nadmiernym przyspieszeniem procesu życiowego, powodując w ten sposób szkody. Etylen został po raz pierwszy zidentyfikowany jako wpływający na życie roślin na dużych obszarach w polu, ze względu na jego wpływ na bawełnę i inne rośliny w pobliżu fabryki polietylenu.

Etylen, ozon i azotan peroksyacetylu są wytwarzane jako produkty reakcji w powietrzu i mają wyraźny wpływ na uszkodzenie roślin. Ponadto podejrzewa się niektóre wodorosiarczyny i dwutlenek azotu; prawdopodobnie są inni. Ozon jest głównym zanieczyszczeniem powietrza wpływającym na rolnictwo. Zidentyfikowano uszkodzenia w wielu uprawach polowych, w tym w szpinaku, tytoniu, owocach, warzywach, drzewach leśnych i roślinach ozdobnych. Objawy toksyczności ozonowej pojawiają się jako plamki, przeszywki, smugi, plamy, tipburn i przedwczesne zażółcenie liści; mogą być widoczne tylko na górnej powierzchni liścia. Azotan peroksyacetylu i jego analogi wywołują objawy zwane srebrnymi liśćmi i pasmowaniem liści, które obserwowano na obszarze Los Angeles i gdzie indziej od wielu lat.

W chwili obecnej niekorzystny wpływ lotnych skażeń promieniotwórczych na gospodarkę rolną jest niewielki.