В настоящее время в сельском хозяйстве остро стоят проблемы улучшения состояния почв, возможных путей повышения ее биологической активности, сохранения и улучшения ее плодородия. Анализ литературы показывает, что повсеместно происходит изменение физико-химических свойств, приводящих к разрушению структуры почвы, нарушению ее водно-воздушного и органического состава. В числе главных причин, вызывающих снижение гумуса в почвах, можно назвать усиленную минерализацию органических компонентов почвы, вследствие интенсивной обработки, применения минеральных удобрений и пестицидов.
В случае с фруктовыми деревьями серьезно страдает фаза цветения и образования плодов. Еще одной выдающейся особенностью недостатка меди в фруктовых деревьях является арест апикального роста в плодородных ветвях. Токсичность в растениях из-за меди. Вклад хвостов из горнодобывающей промышленности, неизбирательное использование удобрений, которые обеспечивают медь или даже фунгициды и пестициды на основе этого элемента, могут привести к включению большого количества активной меди в почву и растения, которое может быть токсичным для роста и развития растений.
Что такое пестициды?
Пестициды
(от лат. pestis - зараза и лат. caedo - убиваю) - химические вещества, используемые для борьбы с вредными организмами. Пестициды применяются главным образом в сельском хозяйстве, хотя их используют также для защиты запасов продовольствия, древесины и других природных продуктов. Во многих странах с помощью пестицидов ведется химическая борьба с вредителями лесов, а также переносчиками заболеваний человека и домашних животных (например с малярийными комарами).
Пагубное воздействие
Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. В ряде отраслей сельского хозяйства пестициды применяют в больших количествах. Ежегодное их применение, часто по несколько раз в сезон, приводит к накоплению пестицидов в почве и ее отравлению. Вместе с пестицидами в почву поступают соединения железа, свинца, ртути, меди. Поступающие в почву химические соединения приводят к постепенному изменению химических и физических свойств
почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие.
Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Применение пестицидов широкого спектра действия чревато «возрождением» вредителей, появлением их после обработки в большем количестве. Это обусловлено тем, что препарат убивает не только вредителей, но и хищников, уничтожавших их.
Ярким симптомом, вызываемым токсичностью этого элемента, является интенсивный хлороз старых листьев, аналогичный тому, который вызывает дефицит железа, но в новых листьях. В нашей стране загрязнение, производимое медными хвостами, может вызвать проблемы токсичности в растениях. Однако в некоторых исследованиях, проведенных на виноградниках, растущих в почвах с высоким содержанием этого элемента, в результате загрязнения хвостами типичные симптомы токсичности, указанные в литературе, не наблюдались.
Список использованных источников
Однако наблюдалось снижение урожайности растений. Важно отметить, что избыток меди в почве у некоторых видов не проявляется на уровне листьев, особенно когда речь идет о больших количествах, поскольку это часто повреждает корневую систему растения, не позволяя ей впитаться. В песчаных почвах токсичность может проявляться более легко. Другим отрицательным эффектом избытка меди является его пагубное воздействие на микробную биомассу почвы.
Минеральные удобрения
Что такое минеральные удобрения?
Минеральные удобрения - неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания. Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах – молибдена, на черноземах – марганца и т. п. Применение минеральных удобрений – один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель.
Почва является одним из самых сложных природных ресурсов на планете. Два сантиметра почвы занимают более тысячи лет, чтобы сформироваться и, когда они здоровы, могут содержать миллиарды микроорганизмов. Поэтому он считается невозобновляемым и незаменимым ресурсом для жизни человека. В настоящее время 2, 6 миллиарда человек напрямую зависят от сельского хозяйства, чтобы выжить, однако на 52% площади, используемой для продовольственных культур, влияет деградация. Приближаясь к ресурсу в целом, данные о загрязнении и деградации указывают на то, что 33% доступных земель на планете уже деградировало, индекс считал тревожным, если мы думаем о будущем следующих поколений.
Пагубное воздействие
Загрязнение почв и нарушение нормального круговорота веществ происходит в результате неправильного применения минеральных удобрений. Вместе с навозом и фекалиями в почву нередко попадают болезнетворные бактерии, яйца гельминтов и другие вредные организмы, которые через продукты питания попадают в организм человека. Высокие дозы азотных удобрений являются одной из причин накопления в растениях нитратов. Сами по себе они не очень токсичны. Но при употреблении растительных продуктов в пищу содержащиеся в них нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются в нитриты, которые во много раз токсичнее. Вместе с удобрениями в почву вносятся тяжелые металлы и их соединения, которые содержатся в удобрениях как примеси. К ним относятся: кадмий, медь, никель, свинец, хром и др. Особую опасность представляет использование в качестве удобрений осадков промышленных сточных вод, как правило, насыщенных отходами гальванического и других производств.
Информация поступает от Организации Объединенных Наций. Реверсирование этих рамок - обеспечение продовольственной безопасности, сокращение последствий изменения климата и повышение производительности сельского хозяйства - сектор, в котором работают большинство людей в мире.
Согласно материалам Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, материал, который образует почву, также связывает и удерживает углекислый газ. Фактически, в почве больше органического углерода в почве, чем в наземной растительности и атмосфере. Это связано с наличием органического вещества, которое увеличивает потенциал земли для секвестрации газа, один из тех, кто отвечает за парниковый эффект. Однако, если он деградирует - он теряет питательные вещества, страдает эрозией или уплотняется - процесс заканчивается тем, что происходит наоборот.
Числа и факты
Изменения внесения удобрений и пестицидов, произошедшие за 10 последних лет, можно оценить по динамике производства этих химикатов в России. Если принять во внимание существенную переориентацию химических производств с внутреннего рынка на внешний, произошедшее на фоне практически полного прекращения импорта удобрений и средств защиты растений, то можно утверждать, что реальный спад был еще более значительным. Поскольку форма спада у минеральных и органических удобрений совпадает, можно утверждать, что основные причины спада лежат в особенностях экономических тенденциях в деревне. Спад в производстве удобрений объясняется, в основном, спадом покупательной способности сельского хозяйства. Сложившаяся ситуация положительно сказалась на природной
среде сельскохозяйственных регионов.
Исследование ставит под сомнение теорию «эффекта оплодотворения», которая предполагает, что повышенный углерод может привести к дальнейшему развитию растений, тем самым увеличивая захват газа во время фотосинтеза. Когда земля лишена питательных веществ, захват газа не столь значителен, как предполагалось, что символизирует еще одно предупреждение о климате.
Анализируя бразильскую почву, исследователь Ренато де Арагао из Бразильской сельскохозяйственной исследовательской корпорации объясняет, что в целом земли бедны несколькими питательными веществами, включая фосфор и водород. Эта реальность ограничивала развитие национального сельского хозяйства в течение многих лет, главным образом с десятилетия времени, открытие земли без надлежащего управления приводило к серьезным проблемам эрозии. Выявляя настоятельную актуальность этой проблемы, начали развиваться сельскохозяйственные исследования и с научными достижениями, стало возможным исправление земли, превратив бедные пространства в плодородные для сельскохозяйственных культур. Когда у вас есть исправленная почва, правильно используя известняк, вы можете увеличить производительность и уровень углерода.
Заключение
Времена, когда применение ядохимикатов и промышленных минеральных удобрений считалось основной заботой земледельца, проходят. Постепенно принципы органического земледелия все шире распространяются среди фермеров, садоводов и огородников. В некоторых странах начинают уменьшать дозы применения пестицидов или полностью от них отказываться. В последние годы разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых организмов и почвы или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.
Вы можете использовать его для традиционного сельского хозяйства, для пастбищ или посадки лесов, - говорит исследователь. В естественном производстве он всегда должен быть защищен. Если у фермера есть свои сады, он должен быть осторожен, чтобы выращивать траву, некоторые виды материалов, которые немного волокнистые, чтобы покрывать растущие районы, - объясняет он. Этот процесс защиты помогает продвигать рециркуляцию органического вещества и сохранять микробиологическую сложность земли. Это один из принципов естественного земледелия, защищаемый Корином.
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
В рамках этой идеологии производство не позволяет использовать химические удобрения и высокую растворимость, агрохимикаты, гербициды, антибиотики в животноводстве, продукты, которые используются для повышения производительности в традиционном сельском хозяйстве. Мы думаем о сельскохозяйственной системе больше как о марафоне, а не о стометровой пробеге. Мы должны эффективно искать систему, в которой проблемы производительности сопоставляются и сбалансированы с воздействием. Сегодня у нас есть высокоинтенсивное сельское хозяйство и производительность, но у нас также есть огромный экологический ущерб, такой как процессы опустынивания и потеря плодородия во всем мире.
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
Организация работает с местными фермерами, чтобы точно установить методы, которые способствуют альтернативному производству постепенно. Более половины потребностей в зерне компании приходится на местных производителей, что создает экономическую активность в местной сельской среде и создает динамику в регионе. Кроме того, партнерство с организацией дает возможность производителям, которые могут заменить монокультуру сахарного тростника, которая вызывает высокие экологические последствия, другими продуктами. Это очень постепенный процесс.
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.
Корин не является гигантом в отрасли, но мало-помалу он создает и развивает производителей зерна, курицы и яиц в более устойчивых, социально и экологически чистых системах. Это один из великих эффектов, больше, чем предложение продуктов. Сегодня мы приобретаем 200 мелких фермеров, - сообщает он.
К этому он приписывает самую критическую позу потребителей сельскохозяйственной системе, которая все в большей степени ищет дифференцированные и альтернативные модели производства: «С учетом этого больше людей интересуются и покупают, легче экономить эти модели экономически». Обладая низкоуглеродными технологиями и исследованиями по сохранению почв, Эмбрапа пытается восстановить и улучшить плодородие почвы для повышения производительности. Ренато де Арагао говорит, что существуют некоторые методы, связанные с коррекцией почвы и оплодотворением, предназначенными для сокращения выбросов парниковых газов, таких как органические минеральные удобрения, производимые с меньшим количеством азота, чем промышленные, например, и, тем не менее, гарантируют потребности растений.
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.
Например, чтобы попытаться уменьшить использование азотных удобрений, Эмбрапа работает с биологической фиксацией азота, используя бактерии, которые захватывают газ, который существует в атмосфере, и фиксируют вещество в почве. Очень большой прогресс в бразильском сельском хозяйстве заключался не в использовании азота в культуре сои, а в культуре, широко распространенной в стране. Мы не используем азот и по-прежнему получаем хорошие уровни производительности, - сообщает Арагау.
Другая технология, которую Эмбрапа указала, - это интеграция культур и животноводства. Это производственная стратегия, которая объединяет сельскохозяйственную деятельность, животноводство и лесное хозяйство в одном и том же районе одновременно или в ротации, предлагая новое использование земли, отличной от монокультуры. Раньше производственные фермы занимали площадь примерно в 40% случаев. Сегодня с этой техникой мы достигаем 92% времени, что приносит прирост производительности, а доход производителя намного выше, - объясняет исследователь органа.
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.
Заметны также экологические выгоды: увеличивается физическое, химическое и биологическое качество почвы, наряду с органическим веществом, и больше улавливается углеродом. Инициативы, подобные этому, вызвали интерес к частной инициативе, говорит исследователь.
Арагао повторяет важность знания почвы, чтобы знать тип управления, тип урожая и лучшее время для посадки. Точное изучение запасов углерода и питательных веществ может определить, какие корректировки почвы могут повысить производительность и способствовать более точному и устойчивому сельскому хозяйству.
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.
Поэтому важны исследования почв, а также альтернативные методы для более экологически и экономически устойчивого урожая. Они приносят пользу обществу и планете. Таким образом, цифры, приведенные в начале этого текста, могут быть отменены, а будущее следующих поколений гарантировано.
Хеитер Юдзи Узуэле Такахаши Инженер сельского хозяйства. Торф является органическим веществом, являющимся результатом разложения овощей в затопленных районах, на протяжении тысяч лет. Поскольку это самый разложенный материал, близкий к гумусу, он делает его более активным, чем другие основные органические материалы. Поэтому торф представляет собой очень влажный органический материал, который оказывает большое влияние на почву и растения.
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.
Органоминеральное удобрение, в котором торф используется как органическое вещество, будет иметь высокую катионообменную емкость и удержание воды, высокую удельную поверхность и почти полностью минерализованные питательные вещества, где потери питательных веществ из-за выщелачивания и фиксации будут минимальными.
Эти питательные вещества, адсорбированные органическим веществом, менее выщелочены дождевой водой. Например, калий минерального удобрения, не обнаруживающий коллоид для его адсорбирования, остается диссоциированным в грунтовых водах, идет дождь, вода разбавляется и затягивает калий в горизонты глубже, вынимая его из досягаемости корней.
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.
