Влияние минеральных удобрений на саженцы. Влияние удобрений на почвенное плодородие Влияние азотистых удобрений на почву
Из отдельных элементов питания на формирование генеративных органов зимующих глазков винограда и на повышение морозоустойчивости растений положительное влияние оказывают калийные и фосфорные удобрения, которые способствуют более раннему созреванию винограда и быстрому завершению периода вегетации. При недостатке калия в растении наблюдается накопление растворимых форм азота, а синтез белковых веществ и накопление углеводов замедляются. Такое изменение в процессе обмена веществ у растений приводит к снижению их морозоустойчивости.
Следовательно, большое значение для повышения морозоустойчивости виноградного растения имеет режим почвенного питания. Морозоустойчивость растений повышается при обеспеченности всеми необходимыми элементами питания, в противном случае она снижается. Из-за недостатка или избытка отдельных элементов питания нарушается нормальный ход развития растений. При недостатке любого из элементов питания растения плохо ассимилируют и вследствие этого не откладывают на зиму необходимых запасов пластических веществ. Закаливание таких растений осенью проходит неудовлетворительно. Поэтому удобрение виноградников надо рассматривать как необходимый агротехнический прием, улучшающий их морозоустойчивость.
В повышении морозоустойчивости виноградных кустов большое значение имеют и другие агротехнические мероприятия: нагрузка кустов, зеленые операции, подвязка побегов и т. д. Перегрузка кустов урожаем на низком агротехническом фоне ослабляет рост побегов, ухудшает их вызревание, что также снижает их морозоустойчивость. У недостаточно нагруженных кустов рост может оказаться чрезмерно сильным и продолжительным, в результате чего общая задержка вегетации может также привести к невызреванию лозы и, следовательно, к снижению устойчивости растений к низким температурам. Таким образом, низкими температурами особенно повреждаются те растения, которые по той или иной причине оказались недостаточно подготовленными к зиме.
Исследования по влиянию режима минерального питания на морозоустойчивость виноградного растения, проведенные в условиях Армении на сорте Воскеат, показали, что кусты, которые удобряли смесью NPK, во время зимних морозов сохранились лучше, чем кусты, которые получали лишь азотное или неполное удобрение (табл. 10).
Удобрения пополняют запасы элементов питания в почве в доступной форме и снабжают ими растения. Вместе с этим они оказывают большое влияние на свойства почвы и тем самым влияют на урожай еще и косвенно. Повышая урожай растений и массу корней, удобрения усиливают положительное действие растений на почву, способствуют увеличению в ней гумуса, улучшению ее химических, водно-воздушных и биологических свойств. Большое непосредственное положительное действие на все эти свойства почвы оказывают органические удобрения (навоз, компосты, зеленое удобрение).
Кислые минеральные удобрения, если они систематически применяются без органических удобрений (а на кислых почвах без извести), могут оказывать отрицательное влияние на свойства почвы (табл. 123). Длительное применение их на кислых неизвесткованных почвах приводит к снижению насыщенности почвы основаниями, повышает содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов, ухудшает водно-физические свойства почвы, увеличивает объемный вес (плотность), уменьшает порозность почвы, ее аэрацию и водопроницаемость. В результате ухудшения свойств почвы снижаются прибавки урожаев от удобрений, проявляется «скрыто отрицательное действие» кислых удобрений на урожай.
Отрицательное влияние кислых минеральных удобрений на свойства кислых почв связано не только со свободной кислотностью удобрений, но и с действием их оснований на поглощающий комплекс почвы. Вытесняя обменный водород и алюминий, они превращают обменную кислотность почвы в активную и при этом сильно подкисляют почвенный раствор, диспергируя скрепляющие структуру коллоиды и снижая ее прочность. Поэтому при внесении больших доз минеральных удобрений должна учитываться не только кислотность самих удобрений, но и величина обменной кислотности почвы.
Известь нейтрализует кислотность почвы, улучшает ее агрохимические свойства и устраняет отрицательное действие кислых минеральных удобрений. Даже небольшие дозы извести (от 0,5 до 2 т/га) увеличивают насыщенность почвы основаниями, понижают кислотность и резко уменьшают количество токсичного алюминия, который в кислых подзолистых почвах оказывает исключительно сильное отрицательное действие на рост и урожай растений.
В длительных опытах с использованием кислых минеральных удобрений на черноземах тоже отмечается небольшое увеличение кислотности почвы и снижение количества обменных оснований (табл. 124), что может быть устранено внесением небольших количеств извести.
Большое и всегда положительное влияние на все почвы оказывают органические удобрения. Под влиянием органических удобрений - навоза, торфяных компостов, сидератов - повышается содержание гумуса, увеличивается насыщенность почвы основаниями, в том числе кальцием, улучшаются биологические и физические свойства почвы (порозность, влагоемкость, водопроницаемость), а в почвах с кислой реакцией снижаются кислотность, содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов. Однако существенное увеличение содержания гумуса в почве и улучшение физических свойств ее отмечаются только при систематическом внесении больших доз органических удобрений. Однократное внесение их в кислые почвы совместно с известью улучшает качественный групповой состав гумуса, но не приводит к заметному увеличению процентного содержания его в почве.
Точно так же торф, внесенный в почву без предварительного компостирования, не оказывает заметного положительного влияния на свойства почвы. Влияние его на почву резко возрастает, если он предварительно компостируется с навозом, навозной жижей, фекалиями или минеральными удобрениями, особенно щелочными, так как сам по себе торф разлагается очень медленно и в кислых почвах образует много высокодисперсных фульвокислот, поддерживающих кислую реакцию среды.
Большое положительное влияние на почву оказывает совместное внесение органических удобрений с минеральными. При этом особенно резко возрастают численность и активность нитрифицирующих бактерий и бактерий, фиксирующих атмосферный азот, - олигонитрофилов, свободноживущих азотфиксаторов и др. В кислых подзолистых почвах при этом снижается количество микроорганизмов на среде Аристовской, которые, по ее мнению, продуцируют большое количество сильных кислот, оподзоливающих почву.
Кубанский государственный университет
Биологический факультет
по дисциплине «Экология почв»
«Скрытое отрицательное действие удобрений».
Выполнила
Афанасьева Л. Ю.
студентка 5-ого курса
(специальность –
«Биоэкология»)
Проверила Букарева О. В.
Краснодар, 2010
Введение…………………………………………………………………………………...3
1. Влияние минеральных удобрений на почвы…………………………………...4
2. Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду…………..5
3. Влияние минеральных удобрений на качество продукции и здоровье людей………………………………………………………………………………………6
4. Геоэкологические последствия применения удобрений……………………...8
5. Воздействие удобрений на окружающую среду……………………………..10
Заключение……………………………………………………………………………….17
Список использованной литературы…………………………………………………...18
Введение
Загрязнение почв чужеродными химическими веществами наносит им большой ущерб. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте.
Многочисленные исследования ученых–агрохимиков показали, что разные виды и формы минеральных удобрений неодинаково влияют на свойства почв. Внесенные в почву удобрения вступают в сложные взаимодействия с нею. Здесь происходят всевозможные превращения, которые зависят от целого ряда факторов: свойств удобрений и почвы, погодных условий, агротехники. От того, как происходит превращение отдельных видов минеральных удобрений (фосфорных, калийных, азотных), зависит влияние их на почвенное плодородие.
Минеральные удобрения – неизбежное следствие интенсивного земледелия. Имеются расчеты, что для достижения желаемого эффекта от применения минеральных удобрений мировое потребление их должно составить около 90 кг/год на человека. Суммарное производство удобрений в этом случае достигает 450-500 млн. т/год, в настоящее же время их мировое производство равно 200-220 млн. т/год или 35-40 кг/год на человека.
Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений. Так, на начальных этапах применения удобрений прибавку 1 т зерна с 1 га обеспечивает внесение 180-200 кг азотных туков. Следующая дополнительная тонна зерна связана с дозой удобрений в 2-3 раза большей.
Экологические последствия применения минеральных удобрений целесообразно рассматривать, по крайней мере, с трех точек зрения:
Местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся.
Запредельное влияние на другие экосистемы и их звенья, прежде всего на водную среду и атмосферу.
Влияние на качество продукции, получаемой с удобренных почв, и здоровье людей.
1. Влияние минеральных удобрений на почвы
В почве как системе происходят такие изменения, которые ведут к потере плодородия:
Повышается кислотность;
Изменяется видовой состав почвенных организмов;
Нарушается круговорот веществ;
Разрушается структура, ухудшающая другие свойства.
Имеются данные (Минеев, 1964), что следствием увеличения кислотности почв при применении удобрений (прежде всего кислых азотных) является повышенное вымывание из них кальция и магния. Для нейтрализации данного явления приходится вносить в почву эти элементы.
Фосфорные удобрения не обладают столь выраженным подкисляющим эффектом, как азотные, но они могут вызывать цинковое голодание растений и накопление стронция в получаемой продукции.
Многие удобрения содержат посторонние примеси. В частности, их внесение может повышать радиоактивный фон, вести к прогрессивному накоплению тяжелых металлов. Основной способ уменьшить эти следствия – умеренное и научно обоснованное применение удобрений:
Оптимальные дозы;
Минимальное количество вредных примесей;
Чередование с органическими удобрениями.
Следует также помнить выражение, что «минеральные удобрения являются средством маскировки реальностей». Так, имеются данные, что с продуктами эрозии почв выносится больше минеральных веществ, чем их вносится с удобрениями.
2. Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду
Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду связано в основном с их азотными формами. Азот минеральных удобрений поступает в воздух либо в свободном виде (в результате денитрификации), либо в виде летучих соединений (например, в форме закиси N2 O).
По современным представлениям, газообразные потери азота из азотных удобрений составляют от 10 до 50% от его внесения. Действенным средством снижения газообразных потерь азота является научно обоснованное их применение:
Внесение в корнеобразующую зону для быстрейшего поглощения растениями;
Использование веществ-ингибиторов газообразных потерь (нитропирин).
Наиболее ощутимое влияние на водные источники, кроме азотных, оказывают фосфорные удобрения. Вынос удобрений в водные источники сводится к минимуму при их правильном внесении. В частности, недопустимо разбрасывание удобрений по снеговому покрову, рассеивание их с летательных аппаратов вблизи водоемов, хранение под открытым небом.
3. Влияние минеральных удобрений на качество продукции и здоровье людей
Минеральные удобрения способны оказывать отрицательное воздействие как на растения, так и на качество растительной продукции, а также на организмы, ее потребляющие. Основные из таких воздействий представлены в таблицах 1, 2.
При высоких дозах азотных удобрений увеличивается риск заболеваний растений. Имеет место чрезмерное накопление зеленой массы, и резко возрастает вероятность полегания растений.
Многие удобрения, особенно хлорсодержащие (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно действуют на животных и человека в основном через воду, куда поступает высвобождающийся хлор.
Отрицательное действие фосфорных удобрений связано в основном с содержащимися в них фтором, тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Фтор при его концентрации в воде более 2 мг/л может способствовать разрушению эмали зубов.
Таблица 1 – Воздействие минеральных удобрений на растения и качество растительной продукции
Виды удобрений | Влияние минеральных удобрений |
|
положительное | отрицательное |
|
При высоких дозах или несвоевременных способах внесения – накопление в виде нит-ратов, буйный рост в ущерб устойчивости, повышенная заболеваемость, особенно гриб-ными болезнями. Хлористый аммоний спо-собствует накоплению Cl. Основные накопи-тели нитратов – овощи, кукуруза, овес, табак. |
||
Фосфорные | Снижают отрицатель-ные воздействия азота; улучшают качество продукции; способст-вуют повышению ус-тойчивости растений к болезням. | При высоких дозах возможны токсикозы растений. Действуют в основном через содер-жащиеся в них тяжелые металлы (кадмий, мышьяк, селен), радиоактивные элементы и фтор. Основные накопители – петрушка, лук, щавель. |
Калийные | Аналогично фосфор-ным. | Действуют в основном через накопление хлора при внесении хлористого калия. При избытке калия – токсикозы. Основные нако-пители калия – картофель, виноград, гречиха, овощи закрытого грунта. |
Таблица 2 – Воздействие минеральных удобрений на животных и человека
Виды удобрений | Основные воздействия |
| Нитратные формы | Нитраты (ПДК для воды 10 мг/л, для пищевых продуктов – 500 мг/день на человека) восстанавливаются в организме до нитритов, вызывающих нарушение обмена веществ, отравления, ухудшение иммунологического статуса, метгемоглобинию (кислородное голодание тканей). При взаимодействии с аминами (в желудке) образуют нитрозамины – опаснейшие канцерогены. У детей могут вызывать тахикардию, цианоз, потерю ресниц, разрыв альвеол. В животноводстве: авитаминозы, уменьшение продук-тивности, накопления мочевины в молоке, повышение забо-леваемости, снижение плодовитости. |
Фосфорные Суперфосфат | Действуют в основном через фтор. Избыток его в питьевой воде (более 2 мг/л) вызывает повреждение эмали зубов у человека, потерю эластичности кровеносных сосудов. При содержании более 8 мг/л – остеохондрозные явления. |
| Хлористый калий Хлористый аммоний | Потребление воды с содержанием хлора более 50 мг/л вызывает отравления (токсикозы) человека и животных. |
4. Геоэкологические последствия применения удобрений
Для своего развития растения нуждаются в определенном количестве биогенных веществ (соединений азота, фосфора, калия), обычно поглощаемых из почвы. В естественных экосистемах биогены, ассимилированные растительностью, возвращаются в почву в результате процессов деструкции в круговороте вещества (разложения плодов, растительного опада, отмерших побегов, корней). Некоторое количество соединений азота фиксируется бактериями из атмосферы. Часть биогенов привносится с осадками. На отрицательной стороне баланса находятся инфильтрация и поверхностный сток растворимых соединений биогенов, их вынос с почвенными частицами в процессе эрозии почвы, а также преобразование соединений азота в газообразную фазу с уходом ее в атмосферу.
В природных экосистемах скорость накопления или расходования питательных веществ обычно невелика. Например, для девственной степи на черноземах Русской равнины соотношение между потоком соединений азота через границы избранного участка степи и его запасами в верхнем метровом слое составляет около 0,0001% или 0,01%.
Сельское хозяйство нарушает естественный, практически замкнутый баланс биогенов. Ежегодный урожай уносит часть биогенов, содержащихся в произведенном продукте. В агроэкосистемах скорость выноса питательных веществ на 1-3 порядка больше, чем в природных системах, причем, чем выше урожай, тем относительно больше интенсивность выноса. Следовательно, даже если первоначальный запас питательных веществ в почве и был значительным, в агроэкосистеме он может израсходоваться сравнительно быстро.
Всего в мире с урожаем зерна выносится, например, около 40 млн. т. азота в год, или примерно 63 кг на 1 га площади зерновых. Отсюда следует необходимость применения удобрений для поддержания плодородия почвы и повышения урожаев, так как при интенсивном земледелии без удобрений плодородие почвы снижается уже на второй год. Обычно применяются азотные, фосфорные и калийные удобрения в различных формах и сочетаниях, в зависимости от местных условий. В то же время, применение удобрений маскирует деградацию почв, заменяя естественное плодородие на плодородие, базирующееся в основном на химических веществах.
Производство и потребление удобрений в мире неуклонно росло, увеличившись за 1950-1990 гг. приблизительно в 10 раз. Среднее мировое использование удобрений в 1993 г. составляло 83 кг на 1 га пашни. За этой средней величиной скрыта большая разница в потреблении различных стран. В Нидерландах применяется больше всего удобрений, и там уровень применения удобрений в последние годы даже сократился: от 820 кг/га до 560 кг/га. С другой стороны, среднее потребление удобрений в Африке в 1993 г. составляло лишь 21 кг/га, причем в 24 странах применяли 5 кг/га и менее.
Наряду с положительными эффектами, удобрения создают также экологические проблемы, в особенности в странах с высоким уровнем их применения.
Нитраты опасны для здоровья человека, если их концентрация в питьевой воде или продуктах сельского хозяйства выше установленной ПДК. Концентрация нитратов в воде, стекающей с полей, обычно находится между 1 и 10 мг/л, а с нераспаханных земель она на порядок меньше. По мере роста массы и продолжительности применения удобрений, все большее количество нитратов попадает в поверхностные и подземные воды, делая их непригодными для питья. Если уровень применения азотных удобрений не превышает 150 кг/га в год, то в природные воды попадает примерно 10% от объема применяемых удобрений. При более высокой нагрузке эта доля еще выше.
В особенности серьезна проблема загрязнения подземных вод после того, как нитраты попали в водоносный горизонт. Водная эрозия, унося почвенные частицы, переносит также содержащиеся в них и адсорбированные на них соединения фосфора и азота. Если они попадают в водные объекты с замедленным водообменом, улучшаются условия для развития процесса эвтрофикации. Так, в реках США главным загрязнителем воды стали растворенные и взвешенные соединения биогенов.
Зависимость сельского хозяйства от минеральных удобрений привела к серьезным сдвигам в глобальных циклах азота и фосфора. Промышленное производство азотных удобрений привело к нарушению глобального баланса азота вследствие роста объема доступных для растений соединений азота на 70% по сравнению с доиндустриальным периодом. Избыток азота может изменить кислотность почв, а также содержание в них органического вещества, что может привести к дальнейшему выщелачиванию питательных веществ из почвы и ухудшению качества природных вод.
По оценке ученых, смыв фосфора со склонов в процессе почвенной эрозии составляет не менее 50 млн. т. в год. Эта цифра сравнима с годовым объемом промышленного производства фосфорных удобрений. В 1990 г. столько же фосфора было вынесено реками в океан, сколько было внесено на поля, а именно 33 млн. т. Поскольку газообразных соединений фосфора не существует, он перемещается под воздействием силы тяжести, главным образом с водой, преимущественно с континентов в океаны. Это ведет к хроническому дефициту фосфора на суше и к еще одному глобальному геоэкологическому кризису.
5. Воздействие удобрений на окружающую среду
Отрицательное действие удобрений на окружающую среду связано, прежде всего, с несовершенством свойств и химического состава удобрений. Существенными недостатками многих минеральных удобрений являются:
Наличие остаточной кислоты (свободная кислотность) вследствие технологии их производства.
Физиологическая кислотность и щелочность, образующаяся в результате преимущественного использования растениями из удобрений катионов или анионов. Длительное применение физиологически кислых или щелочных удобрений изменяет реакцию почвенного раствора, приводит к потерям гумуса, увеличивает подвижность и миграцию многих элементов.
Высокая растворимость туков. В удобрениях, в отличие от природных фосфатных руд, фтор находится в виде растворимых соединений и легко поступает в растение. Повышенное накопление фтора в растениях нарушает обмен веществ, ферментативную активность (ингибирует действие фосфатазы), отрицательно действует на фото- и биосинтез белка, развитие плодов. Повышенные дозы фтора угнетают развитие животных, приводят к отравлению.
Наличие тяжелых металлов (кадмия, свинца, никеля). Наиболее загрязнены тяжелыми металлами фосфорные и комплексные удобрения. Это связано с тем, что практически все фосфорные руды содержат большие количества стронция, редкоземельные и радиоактивные элементы. Расширение производства и применение фосфорных и комплексных удобрений ведет к загрязнению окружающей среды соединениями фтора, мышьяка.
При существующих кислотных способах переработки природного фосфатного сырья степень утилизации соединений фтора в производстве суперфосфата не превышает 20-50%, в производстве комплексных удобрений – еще меньше. Содержание фтора в суперфосфате достигает 1-1,5, в аммофосе 3-5 %. В среднем с каждой тонной необходимого растениям фосфора на поля поступает около 160 кг фтора.
Однако важно понимать, что не сами минеральные удобрения как источники биогенных элементов загрязняют окружающую среду, а их сопутствующие компоненты.
Внесенные в почву растворимые фосфорные удобрения в значительной степени поглощаются почвой и становятся малодоступными растениям и не передвигаются по почвенному профилю. Установлено, что первая культура использует из фосфорных удобрений всего 10-30% Р2 О5, а остальное количество остается в почве и претерпевает всевозможные превращения. Например, в кислых почвах фосфор суперфосфата в большей части превращается в фосфаты железа и алюминия, а в черноземных и во всех карбонатных почвах – в нерастворимые фосфаты кальция. Систематическое и длительное применение фосфорных удобрений сопровождается постепенным окультуриванием почв.
Известно, что длительное применение больших доз фосфорных удобрений может привести к так называемому «зафосфачиванию», когда почва обогащается усвояемыми фосфатами и новые порции удобрений не оказывают эффекта. В этом случае избыток фосфора в почве может нарушить соотношение между питательными веществами и иногда снижает доступность растениям цинка и железа. Так, в условиях Краснодарского края на обыкновенных карбонатных черноземах при обыкновенном внесении Р2 О5 кукуруза неожиданно резко снижала урожайность. Приходилось изыскивать способы оптимизации элементного питания растений. Зафосфачивание почв является определенным этапом их окультуривания. Это результат неизбежного процесса накопления «остаточного» фосфора, когда удобрения вносятся в количестве, превышающем вынос фосфора с урожаем.
Как правило, этот «остаточный» фосфор удобрении отличается большей подвижностью, доступностью растениям, чем природные фосфаты почвы. При систематическом и длительном внесении этих удобрений необходимо изменять соотношения между питательными элементами с учетом их остаточного действия: дозу фосфора следует уменьшать, а дозу азотных удобрений увеличивать.
Калий удобрений , внесенный в почву, подобно фосфору, не остается в неизменном виде. Часть его находится в почвенном растворе, часть переходит в поглощено-обменное состояние, а часть превращается в необменную, малодоступную для растений форму. Накопление доступных форм калия в почве, а также превращение в недоступное состояние в результате длительного применения калийных удобрений зависит в основном от свойств почвы и погодных условий. Так, в черноземных почвах количество усвояемых форм калия под влиянием удобрения хотя и увеличивается, но в меньшей мере, чем на дерново-подзолистых почвах, так как в черноземах калий удобрений больше превращается в необменную форму. В зоне с большим количеством осадков и при поливном земледелии возможно вымывание калия удобрений за пределы корнеобитаемого слоя почвы.
В районах с недостаточным увлажнением, в условиях жаркого климата, где почвы периодически увлажняются и пересыхают, наблюдаются интенсивные процессы фиксации калия удобрений почвой. Под влиянием фиксации калий удобрений переходит в необменное, малодоступное растениям состояние. Большое значение на степень фиксации калия почвами имеет тип почвенных минералов, наличие минералов, обладающих высокой фиксирующей способностью. Таковыми являются глинные минералы. Большей способностью фиксировать калий удобрений обладают черноземы, чем дерново-подзолистые почвы.
Подщелачивание почвы, вызываемое внесением извести или естественными карбонатами, особенно содой, увеличивает фиксацию. Фиксация калия зависит от дозы удобрения: при повышении дозы вносимых удобрений процент фиксации калия уменьшается. В целях уменьшения фиксации почвами калия удобрений рекомендуется вносить калийные удобрения на достаточную глубину, чтобы исключить пересыхание и чаще вносить их в севообороте, так как почвы, систематически удобрявшиеся калием, при новом его добавлении фиксируют его слабее. Но и фиксированный калий удобрений, находящийся в необменном состоянии, также участвует в питании растений, так как со временем он может переходить в обменно-поглощенное состояние.
Азотные удобрения по взаимодействию с почвой значительно отличаются от фосфорных и калийных. Нитратные формы азота почвой не поглощаются, поэтому они легко могут вымываться атмосферными осадками и поливными водами.
Аммиачные формы азота поглощаются почвой, но после их нитрификации приобретают свойства нитратных удобрений. Частично аммиак может поглощаться почвой необменно. Необменный, фиксированный аммоний, растениям доступен в малой степени. Кроме этого, потеря азота удобрений из почвы возможна в результате улетучивания азота в свободной форме или в виде окислов азота. При внесении азотных удобрений резко изменяется содержание нитратов в почве, так как с удобрениями поступают наиболее легко усвояемые растениями соединения. Динамика нитратов в почве в большей мере характеризует ее плодородие.
Весьма важным свойством азотных удобрений, особенно аммиачных, является их способность мобилизации почвенных запасов, что имеет большое значение в зоне черноземных почв. Под влиянием азотных удобрений органические соединения почвы быстрее подвергаются минерализации, превращаются в легкодоступные для растений формы.
Некоторое количество питательных веществ, особенно азота в виде нитратов, хлоридов и сульфатов, может проникнуть в грунтовые воды и реки. Следствием этого является превышение норм содержания этих веществ в воде колодцев, родников, что может быть вредным для людей и животных, а также ведет к нежелательному изменению гидробиоценозов и наносит ущерб рыбному хозяйству. Миграция питательных веществ из почв в грунтовые воды в разных почвенно-климатических условиях проходит неодинаково. Кроме этого, она зависит от видов, форм, доз и сроков применяемых удобрений.
В почвах Краснодарского края с периодически промывным водным режимом нитраты обнаруживаются до глубины 10 м и более и смыкаются с грунтовыми водами. Это свидетельствует о периодической глубокой миграции нитратов и включении их в биохимический круговорот, начальными звеньями которого являются почва, материнская порода, грунтовые воды. Такая миграция нитратов может наблюдаться во влажные годы, когда для почв характерен промывной водный режим. Именно в эти годы возникает опасность нитратного загрязнения окружающей среды при внесении больших доз азотных удобрений под зиму. В годы с непромывным водным режимом поступление нитратов в грунтовые воды полностью прекращается, хотя остаточные следы соединений азота наблюдаются по всему профилю материнской породы до грунтовой воды. Их сохранности способствует низкая биологическая активность этой части коры выветривания.
В почвах с непромывным водным режимом (южные черноземы, каштановые) загрязнение биосферы нитратами исключается. Они остаются замкнутыми в почвенном профиле и полностью включаются в биологический круговорот.
Вредное потенциальное влияние азота, вносимого с удобрениями, может быть сведено к минимуму путем максимального использования азота сельскохозяйствен-ными культурами. Итак, нужно заботиться, чтобы при повышении доз азотных удобрений увеличивалась эффективность использования их азота растениями; не оставалось большого количества неиспользованных растениями нитратов, которые не удерживаются почвами и могут вымываться осадками из корнеобитаемого слоя.
Растения имеют свойство накапливать в своих организмах нитраты, содержащиеся в почве в избыточных количествах. Урожайность растений растет, но продукция оказывается отравленной. Особенно интенсивно аккумулируют нитраты овощные культуры, арбузы и дыни.
В России приняты ПДК нитратов растительного происхождения (таблица 3). Допустимая суточная доза (ДСД) для человека составляет 5 мг на 1 кг веса.
Таблица 3 – Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах
растительного происхождения, мг/кг
Продукт | Грунт |
|
открытый | защищенный |
|
Картофель | ||
Капуста белокочанная | ||
Свекла столовая | ||
Листовые овощи (салат, шпинат, щавель, кинза, капуста салатная, петрушка, сельдерей, укроп) | ||
Перец сладкий | ||
Виноград столовых сортов | ||
Продукты детского питания (овощи консервированные) | ||
Сами нитраты не оказывают токсичного действия, но под влиянием некоторых кишечных бактерий они могут переходить в нитриты, обладающие значительной токсичностью. Нитриты, соединяясь с гемоглобином крови, переводят его в метгемоглобин, который препятствует переносу кислорода по кровеносной системе; развивается заболевание – метгемоглобинемия, особенно опасное для детей. Симптомы заболевания: полуобморочное состояние, рвота, диарея.
Изыскиваются новые пути уменьшения потерь питательных веществ и ограничения загрязнения ими окружающей среды :
Для уменьшения потерь азота из удобрений рекомендуются медленнодействующие азотные удобрения и ингибиторы нитрификации, пленки, добавки; вводится капсулирование тонкозернистых удобрений оболочками серы, пластиков. Равномерное высвобождение азота из этих удобрений исключает накопление нитратов в почве.
Большое значение для окружающей среды имеет применение новых, высококонцентрированных, комплексных минеральных удобрений. Для них характерно то, что они лишены балластных веществ (хлориды, сульфаты) или содержат их незначительное количество.
Отдельные факты отрицательного влияния удобрений на окружающую среду связаны с ошибками в практике их применения, с недостаточно обоснованными способами, сроками, нормами их внесения без учета свойств почв.
Скрытое отрицательное действие удобрений может проявляться по влиянию его на почву, растения, окружающую среду. При составлении алгоритма расчета необходимо учитывать следующие процессы:
1. Влияние на растения – уменьшение подвижности других элементов в почве. В качестве путей устранения отрицательных последствий применяется регулирование эффективной растворимости и эффективной константы ионного обмена, за счет изменения рН, ионной силы, комплексообразования; внекорневая подкормка и внесение питательных элементов в прикорневую зону; регулирование избирательности растений.
2. Ухудшение физических свойств почв. В качестве путей устранения отрицательных последствий применяются прогноз и сбалансированность системы удобрений; используются структурообразователи для улучшения структуры почвы.
3. Ухудшение водных свойств почв. В качестве путей устранения отрицательного последствия применяются прогноз и сбалансированность системы удобрений; используются компоненты, улучшающие водный режим.
4. Уменьшение поступления веществ в растения, конкуренция за поглощение корнем, токсикация, изменение заряда корня и прикорневой зоны. В качестве путей устранения отрицательных последствий применяются сбалансированность системы удобрений; внекорневая подкормка растений.
5. Проявление несбалансированности в корневых системах, нарушение циклов метаболизма.
6. Появление несбалансированности в листьях, нарушение циклов метаболизма, ухудшение технологических и вкусовых качеств.
7. Токсикация микробиологической активности. В качестве путей устранения отрицательных последствий применяются сбалансированность системы удобрений; увеличение буферности почв; внесение источников питания для микроорганизмов.
8. Токсикация ферментативной активности.
9. Токсикация животного мира почвы. В качестве путей устранения отрицательных последствий применяются сбалансированность системы удобрений; увеличение буферности почв.
10. Уменьшение адаптации к вредителям и болезням, экстремальным условиям, в связи с перекормом. В качестве мер устранения отрицательных последствий рекомендуется оптимизация соотношения элементов питания; регулирование доз удобрений; интегрированная система защиты растений; применение внекорневой подкормки.
11. Потери гумуса, изменение его фракционного состава. Для устранения отрицательных последствий применяют внесение органических удобрений, создание структуры, оптимизация рН, регулирование водного режима, сбалансированность системы удобрений.
12. Ухудшение физико-химических свойств почв. Пути устранения – оптимизация системы удобрений, внесение мелиорантов, органических удобрений.
13. Ухудшение физико-механических свойств почв.
14. Ухудшение воздушного режима почвы. Для устранения отрицательного действия необходимо оптимизировать систему удобрений, вносить мелиоранты, создавать структуру почвы.
15. Почвоутомляемость. Необходимо сбалансировать систему удобрений, строго выполнять план севооборота.
16. Появление токсичных концентраций отдельных элементов. Для снижения отрицательного влияния необходима сбалансированность системы удобрений, увеличение буферности почв, осаждение и удаление отдельных элементов, комплексообразование.
17. Увеличение концентрации отдельных элементов в растениях выше допустимого уровня. Необходимо снижение норм удобрений, сбалансированность системы удобрений, внекорневая подкормка с целью конкуренции поступлению токсикантов в растения, внесение в почву антагонистов токсикантов.
Основными причинами появления скрытого отрицательного действия удобрений в почвах являются:
Несбалансированное применение различных удобрений;
Превышение применяемых доз по сравнению с буферной емкостью отдельных компонентов экосистемы;
Направленный подбор форм удобрений для отдельных типов почв, растений и условий среды;
Неправильные сроки внесения удобрений для конкретных почв и условий среды;
Внесение вместе с удобрениями и мелиорантами различных токсикантов и их постепенное накопление в почве выше допустимого уровня.
Таким образом, применение минеральных удобрений является фундаментальным преобразованием в сфере производства вообще и главное в земледелии, что позволяет коренным образом решать проблему продовольствия и сельскохозяйственного сырья. Без применения удобрений сейчас сельское хозяйство немыслимо.
При правильной организации и контроле применения минеральные удобрения не опасны для окружающей среды, здоровья человека и животных. Оптимальные научно-обоснованные дозы увеличивают урожайность растений и повышают количество продукции.
Заключение
С каждым годом агропромышленный комплекс все больше и больше прибегает к помощи современных технологий с целью увеличить продуктивность почвы и урожайность культур, не задумываясь при этом, какое влияние оказывают они на качество того или иного продукта, здоровье человека и окружающую среду в целом. В отличие от аграриев экологи и медики всего мира ставят под сомнение чрезмерное увлечение биохимическими новинками, которые буквально оккупировали рынок сегодня. Производители удобрений друг поперек дружки расписывают преимущества собственного изобретения, ни слова не упомянув о том, что неправильное или чрезмерное внесение удобрений может иметь пагубное влияние на почву.
Специалисты давно установили, что избыток удобрений приводит к нарушению экологического равновесия в биоценозах почв. Химические и минеральные удобрения, особенно нитраты и фосфаты, ухудшают качество пищевых продуктов, а также существенно влияют и на здоровье человека, и на стабильность агроценозов. Особое опасение у экологов вызывает то, что в процессе загрязнения почвы нарушаются биогеохимические циклы, что в последствие приводит к обострению общей экологической обстановки.
Список использованной литературы
1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. Человек – Экономика – Биота – Среда. – М., 2001
2. Вальков В. Ф., Штомпель Ю. А., Тюльпанов В. И. Почвоведение (почвы Северного Кавказа). – Краснодар, 2002.
3. Голубев Г. Н. Геоэкология. – М, 1999.
Если вы ознакомились с теми статьями, которые я выложил в предыдущих постах, вам теперь понятно, как работает симбиоз червей, растений и микрофлоры почвы.
Итак, подведем итоги.
Растения своими плодами и своим перегноем (листья,стебли, корни и прочее) привлекает микрофлору почвы себе к корням. Само растение не может напрямую брать все необходимые вещества из почвы. Они приглашают бактерии и грибки, которые с помощью своих ферментов переваривают всю органику, делая так называемый бульон, который они "кушают" сами и который "кушают" растения. Затем часть бактерий, которые сильно размножаются в процессе питания, поедаются земляными червями. Переваривая бактерий и остатки бульона, черви "производят" собственно гумус. А гумус - это хранилище целого комплекса веществ, которые делают почву плодородной. Гумус как бы аккумулирует эти вещества, не давая их вымыть из почвы водой и прочими природными факторами и привести к деградации почвы и ее эрозии.
Таким образом,становится понятно, что если каким-то образом повлиять на процесс создания гумуса, на процесс питания растений, на этот уникальный симбиоз микрофлоры,червей и растений, можно нарушить процесс выработки гумуса и процесс нормального питания растений.
Именно этим и занимается современное традиционное сельское хозяйство. Оно вносит в землю тонны химикатов, нарушая гармоничный баланс микрофлоры.
Теперь понятно, что плодородность почвы зависит от здоровья микрофлоры почвы.
Но гербициды и пестициды убивают эту микрофлору. Убивают полностью. Доказательством тому, наш знакомый фермер - он говорит, что там, где он не кладет минеральных удобрений, там у него вообще картофель не растет - кустики вырастают в высоту до 10 см и все, клубни вообще не хотят завязываться. И он считает, что выход один - класть больше минеральных удобрений. И с каждым годом все больше и больше....
Растения на минеральных удобрениях - это наркоманы. Эти растения "сидят на допинге", на наркотиках. Все бы хорошо, но только растения не могут напрямую переваривать эти удобрения, им все-равно необходима микрофлора. Но эта микрофлора с каждым годом все сильнее и сильнее уничтожается химикатами и самими же минеральными удобрениями. Вот цитата с сайта об огородничестве: "
минеральные удобрения изменяют качественный состав микроорганизмов почвы, разрушают молекулы гуминовых кислот, нарушается или исчезает вовсе плодородие, поскольку нарушается структура почвы, часто, казавшиеся похожими на безжизненную пыль, почвы просто выводятся из использования"(
http://www.7dach.ru/VeraTyukaeva/unikalnye-guminovye-kisloty-21195.html
)
А вот вам еще статья про влияние минеральных удобрений на почву и человека:(по материалам с сайта http://sadisibiri.ru/mineralnie-udobrebiya-vred-polza.html)
Минеральные удобрения: польза и вред
Да, урожай от них растёт,
Но губится природа.
Нитратов кушает народ
Всё больше год от года.
Мировое производство минеральных удобрений стремительно растёт. Каждое десятилетие оно увеличивается примерно в 2 раза. Урожайность культур от их применения, конечно, растёт, но у этой проблемы много негативных сторон, и это беспокоит очень многих людей. Не зря в некоторых странах Запада правительство поддерживает овощеводов, выращивающих продукцию без применения минеральных удобрений – экологически чистую.
МИГРАЦИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ПОЧВЫ
Доказано, что из внесённого в почву азота растения усваивают около 40%, остальной азот вымывается из почвы дождём и улетучивается в виде газа. В меньшей степени, но вымывается из почвы и фосфор. Накопление азота и фосфора в грунтовых водах ведёт к загрязнению водоёмов, они быстро стареют и превращаются в болота, т.к. повышенное содержание удобрений в воде влечет за собой быстрый рост растительности. Отмирающий планктон и водоросли осаждаются на дно водоёмов, это ведёт к выделению метана, сероводорода и к сокращению запасов растворимого в воде кислорода, что является причиной замора рыбы. Сокращается и видовой состав ценных рыб. Рыба не стала вырастать до нормальных размеров, она раньше начала стареть, раньше погибать. Планктон в водоёмах накапливает нитраты, рыбы им питаются, и употребление в пищу таких рыб может привести к заболеваниям желудка. А накопление азота в атмосфере ведет к выпадению кислых дождей, подкисляющих почву и воду, разрушающих строительные материалы, окисляющих металлы. От всего этого страдают леса и обитающие в них животные и птицы, а в водоемах гибнут рыбы, моллюски. Есть сообщение, что на некоторых плантациях, где добывают мидии (это съедобные моллюски, они раньше очень ценились), они стали несъедобными, больше того, случались случаи отравления ими.
ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ
Наблюдения показывают, что содержание гумуса в почвах постоянно уменьшается. Плодородные почвы, черноземы в начале века содержали до 8% гумуса. Сейчас таких почв почти не осталось. Подзолистые и дерновo-подзолистые почвы содержат 0,5-3% гумуса, серые лесные – 2-6%, луговые чернозёмы – больше 6%. Гумус служит хранилищем основных элементов питания растений, это коллоидное вещество, частички которого удерживают на своей поверхности элементы питания в доступной для растений форме. Образуется гумус при разложении микроорганизмами остатков растительного происхождения. Гумус не заменить никакими минеральными удобрениями, напротив, они ведут к активной минерализации гумуса, структура почвы ухудшается, из коллоидных комочков, удерживающих воду, воздух, питательные элементы, почва превращается в пылеобразное вещество. Из естественной почва превращается в искусственную. Минеральные удобрения провоцируют вымывание из почвы кальция, магния, цинка, меди, марганца и т.д., это влияет на процессы фотосинтеза, снижает устойчивость растений к заболеваниям. Применение минеральных удобрений ведёт к уплотнению почвы, снижению её пористости, к уменьшению доли зернистых агрегатов. Кроме того, подкисление почвы, неизбежно происходящее при внесении минеральных удобрений, требует всё большего внесения извести. В 1986 году в нашей стране было внесено в почву 45,5 млн. т извести, однако это не компенсировало потери кальция и магния.
ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ТОКСИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Сырьё, используемое для производства минеральных удобрений, содержит стронций, уран, цинк, свинец, кадмий и пр., извлечь которые технологически сложно. Как примеси эти элементы входят в суперфосфаты, в калийные удобрения. Наиболее опасны тяжёлые металлы: ртуть, свинец, кадмий. Последний разрушает эритроциты в крови, нарушает работу почек, кишечника, размягчает ткани. Здоровый человек весом 70 кг без вреда здоровью может получать с пищей за неделю до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути. Однако на сильно удобренных почвах растения могут накопить и большие концентрации этих металлов. Например, в молоке коров может быть до 17-30 мг кадмия в 1 литре. Присутствие в фосфорных удобрениях урана, радия, тория увеличивает уровень внутреннего облучения человека и животных при попадании растительной пищи в их организм. В состав суперфосфата входит также фтор в количестве 1-5%, и его концентрация может достигать 77,5 мг/кг, вызывая различные болезни.
МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ЖИВОЙ МИР ПОЧВЫ
Применение минеральных удобрений вызывает изменение видового состава микроорганизмов почвы. Сильно увеличивается численность бактерий, способных усваивать минеральные формы азота, но уменьшается число симбионтных микрогрибов в ризосфере растений (ризосфера - это 2-3-милиметровая область почвы, прилегающая к корневой системе). Уменьшается также число азотфиксирующих бактерий в почве - в них как бы отпадает необходимость. В результате этого корневая система растений уменьшает выделение органических соединений, а их объем составлял около половины массы надземной части, и фотосинтез растений снижается. Активизируются токсинообразующие микрогрибы, численность которых в естественных условиях контролируется полезными микроорганизмами. Внесение извести не спасает положение, а приводит иногда к увеличению заражённости почвы возбудителями корневой гнили.
Минеральные удобрения вызывают сильную депрессию почвенных животных: ногохвосток, круглых червей и фитофагов (они питаются растениями), а также снижение ферментативной активности почвы. А она формируется деятельностью всех почвенных растений и живых существ почвы, при этом ферменты попадают в почву в результате их выделения живыми организмами, отмирающими микроорганизмами, Установлено, что применение минеральных удобрений снижает активность почвенных ферментов более чем в два раза.
ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА
В организме человека нитраты, поступающие в пищу, всасываются в пищеварительный тракт, попадают в кровь, а с ней - в ткани. Около 65% нитратов превращаются в нитриты уже в полости рта. Нитриты окисляют гемоглобин до метагемоглобина, имеющую темную коричневую окраску; он не способен переносить кислород. Норма метагемоглобина в организме - 2%, а большее его количество вызывает различные заболевания. При 40% метагемоглобина в крови человек может умереть. У детей ферментативная система слабо развита, и поэтому нитраты для них более опасны. Нитраты и нитриты в организме превращаются в нитрозосоединения, являющиеся канцерогенами. В опытах на 22 видах животных было доказано, что эти нитрозосоединения обуславливают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Нитрозоамины, обладая гепатотоксическими свойствами, вызывают также заболевание печени, в частности гепатит. Нитриты ведут к хронической интоксикации организма, ослабляют иммунную систему, снижают умственную и физическую работоспособность, проявляют мутагенные и эмбринотоксические свойства.
Для овощей установлены предельные нормы содержания нитратов в мг/кг. Эти нормы постоянно корректируются в сторону увеличения. Уровень предельно допустимой концентрации нитратов, принятый сейчас в России, и оптимальная кислотность почвы для некоторых овощей даны в таблице (см. ниже).
Реальное содержание нитратов в овощах, как правило, превышает норму. Максимальная суточная доза нитратов, не оказывающая отрицательного влияния на организм человека, - 200-220 мг на 1 кг массы тела. Как правило, реально в организм поступают 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела. Повышая урожайность культур, минеральные удобрения влияют на их качество. В растениях уменьшается содержание углеводов и увеличивается количество сырого протеина. В картофеле уменьшается содержание крахмала, а в зерновых культурах изменяется аминокислотный состав, т.е. питательность белка снижается.
Применение минеральных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур влияет также на хранение продуктов. Снижение сахара и сухого вещества в свекле и других овощах ведёт к ухудшению их лёжкости при хранении. У картофеля сильнее темнеет мякоть, при консервировании овощей нитраты вызывают коррозию металла банок. Известно, что нитратов больше в жилках листьев у салатов, шпинатов, в сердцевине моркови сосредотачивается до 90% нитратов, в верхней части свеклы - до 65%, их количество увеличивается при хранении сока и овощей при высокой температуре. Овощи с грядки лучше убирать зрелыми и во второй половине дня - тогда в них меньше нитратов. Откуда берутся нитраты, и когда эта проблема возникла? Нитраты в продуктах были всегда, просто их количество в последнее время растёт. Растение питается, берет из почвы азот, азот накапливается в тканях растения, это явление нормальное. Другое дело, когда этого азота в тканях имеется избыточное количество. Нитраты сами по себе не опасны. Часть из них выводится из организма, другая часть преобразуется в безвредное и даже полезные соединения. А избыточная часть нитратов превращается в соли азотистой кислоты - это и есть нитриты. Они и лишают красные кровяные тельца возможности питать кислородом клетки нашего организма. В результате нарушается обмен веществ, страдает ЦНС - центральная нервная система, снижается противодействие организма болезням. Среди овощей чемпион по накоплению нитратов - свекла. Меньше их в капусте, петрушке, луке.
Природные органические удобрения различным образом воздействуют на почву: животные - оказывают большее влияние на ее химический состав, а растительные - на физические качества почвы. Однако большинство органических удобрений положительно влияют и на водно-физические, и на тепловые, и на химические свойства почвы, а также на биологическую активность. К тому же всегда есть возможность комбинировать несколько видов органических удобрений, сочетая их положительные свойства (Кружилин, 2002). Органические удобрения служат важнейшим источником питательных веществ для растений (Попов, Хохлов и др., 1988).
В условиях интенсивной химизации большое значение имеет решение вопросов регулирования физических свойств почв, так как усвоение питательных веществ растениями тесно связано с водным, воздушным и тепловым режимами почв, которые в свою очередь зависят от характера почвенной структуры (Ревут, 1964). Создание водопрочных структурных агрегатов в большей степени имеет отношение к содержанию и качественному составу гумусовых веществ. Поэтому возможность воздействия на водопрочность макроагрегатов почвы при систематическом внесении навоза и других органических удобрений представляет большой интерес для специалистов. Согласно имеющимся в литературе сведениям, органические удобрения играют основную роль в улучшении этих свойств почвы (Кудзин, Сухобрус, 1966).
Органические удобрения стабилизируют температуру почвы, значительно снижают потери почвы от эрозии и поверхностного стока в случае внесения навоза на поверхность почвы на 26%,а при запашке - на 10%.
С увеличением доз бесподстилочного навоза норма инфильтрации убывает, образовавшийся замедляющий инфильтрационный слой уменьшает общий объем крупных пор, а мелких увеличивает, в системе пор происходит отложение илистых частиц (Покудин, 1978).
Практически все органические удобрения являются полными, так как содержат азот, фосфор, калий, а также множество микроэлементов, витаминов и гормонов в доступной для растений форме. В связи с этим наибольшее применение они находят на почвах с низким потенциальным плодородием, таких как подзолистые и дерново-подзолистые почвы (Смеян, 1963).
Таким образом, установлено, что внесение навоза улучшает сложение почв, повышает водопрочность структурных агрегатов не только в слое 20 см, но и на большой глубине. Систематическое применение навоза улучшает водно-физические свойства почвы. Способность органических удобрений повышать емкость поглощения, влагоемкость и другие физико-химические свойства прямо связана с содержанием в них органического вещества. Поэтому в наибольшей степени улучшает физико-химические свойства бесподстилочный навоз (Небольсин, 1997).
