Экологические последствия применения удобрений
Удобрения, особенно при неправильном применении, могут служить фактором экологической напряженности не только там, где они применяются, негативное их действие может проявляться более широко. За счет вымывания из почвы потери удобрений могут достигать 40% и более. Негативное действие минеральных удобрений на объекты окружающей природной среды, а также опосредованное отрицательное их действие на человека и животных представлено схематично на рисунке 1.
Остатки удобрений попадают в грунтовые воды, загрязняя их нитратами. Открытые водоемы после попадания биогенов из удобрений подвергаются эвтрофикации, что ведет к бурному развитию в водоемах растительности. В наибольшей степени этому способствует присутствие азота и фосфора. При соотношении данных биогенов 2:1 начинается развитие сине-зеленых водорослей. Неблагоприятное воздействие сине-зеленых водорослей на водные экосистемы, связанное с «цветением» водоемов, было рассмотрено в разделе 4, посвященном охране и рациональному использованию водных ресурсов.
Попадая в растения, при определенных условиях (высокий агрохимический фон, затененность плантаций, пасмурная погода) остатки азотных удобрений — нитраты — могут накапливаться в растениеводческой продукции. Накопление нитратов в продукции при несоблюдении норм внесения азотных удобрений бывает значительным, что может привести к отравлению людей и сельскохозяйственных животных (известны случаи отравления людей арбузами, дынями, животных — кормовой свеклой).
Удобрения содержат в качестве примесей тяжелые металлы (Cu, Pb, As, Cd и др.), радиоактивные элементы (U, Ra, Th, 90 Sr, 40 K), которые в процессе транслокации из почвы поступают в растения, и также загрязняют растениеводческую продукцию, снижая ее качество.
О загрязненности фосфоpных и калийных удобpений тяжелыми металлами свидетельствуют следующие данные: суперфосфат на каждый
килограмм может содержать до 2,2 мг мышьяка, 4,5 мг селена, 0,9 мг кобальта, более 17 мг цинка, апатит до 90 мг свинца, нитроаммофоска 20 мг кадмия [Минеев, 1990], калийные соли (КС1, K2SO4) — свинец, кадмий, хром, ртуть в количествах соответственно 12, 1, 0,25 и 0,075 мг. Загpязненность 90 Sr некотоpых фосфоритных pуд — сырья для производства фосфорных удобрений, составляет 30-40 кг на 1 т P2O5 (Кузина и дp., 1982).
Минеральные удобрения могут не только повышать, но при определенных условиях и снижать почвенное плодородие. Это наблюдается, когда в почву не вносят или вносят в недостаточном количестве органические удобрения. Внесение удобрений повышает активность почвенной микрофлоры, ускоряющей естественный процесс разложения (минерализации) гумуса в 2-3 раза (в норме 1,5 % в год), и без пополнения почвы органикой почвенное плодородие будет снижаться, т.е. при внесении только одних минеральных удобрений экологическое равновесие в почвах нарушается, и добиться бездефицитного баланса гумуса в почвах можно путем внесения, наряду с минеральными, органических удобрений.
Внесение жидкого аммиака или аммиачной воды сопровождается загрязнением атмосферного воздуха аммиаком. Аммиак — хорошая азотная подкормка для растений, но он токсичен для животных и человека. Во время подкормки растений происходит загрязнение воздуха этим веществом на значительных территориях.
Азотные удобрения в почве могут разлагаться некоторыми почвенными микроорганизмами до оксидов и молекулярного азота. Это процесс денитрификации, сопровождающийся образованием N0, N02, N20, NO3, N205, N2, которые поступают веатмосферный воздух. Оксиды N0, N20 являются токсичными газами, а N02 наряду с диоксидом углерода С02 выступает как парниковый газ.
Удобрения могут представлять опасность для диких животных: склевывание гранул удобрений птицами, так же как и слизывание слежавшихся калийных удобрений зверями (лосями, кабанами, косулями),
вызывает отравление животных. Внесение чрезмерно высоких доз минеральных удобрений ведет к сокращению в почве дождевых червей — важных объектов почвенного биоценоза.
Пути преодоления экологического пресса минеральных удобрений на объекты окружающей природной среды могут быть следующие:
— необходимо соблюдать нормы внесения и сбалансированность между элементами питания в удобрениях;
— вносить минеральные удобрения следует дробно, до 40 % азотных удобрений вносить в виде подкормок. Это позволяет растениям более рационально использовать удобрения, уменьшает вероятность потерь от смыва дождями;
— правильно заделывать удобрения в почву на глубину 8-12 см (корнеобитаемый почвенный горизонт). Заделка на такую глубину исключает доступность удобрений для птиц;
— применять более совершенную рядковую технологию внесения удобрений;
— применять минеральные удобрения необходимо в комплексе с органическими: вносить на 1 га угодий не менее 10 т перепревшего навоза, что создаст бездефицитный баланс гумуса в почве. Положительный баланс гумуса может быть обеспечен внесением не менее 20-30 т навоза;
— исключить загрязненность почв тяжелыми металлами и радионуклидами можно путем применения более чистых и качественных удобрений;
— вводить в севообороты бобовые культуры, которые накапливают в почве азот в органической экологически безопасной форме.
Рекомендуемая литература
1. Агpоэкология/Под pед. д.с.-х.н. В.А. Чеpникова и к.геогp.н. А.И.Чекеpеса.- М.: Колос, 2000.- 536 с.
2. Бадина Г.В., Королев А.В., Королева Р.О. Основы агрохимии. — Л.: Агропромиздат, 1988. — 448 с..
3. Кольцов А.С. Сельскохозяйственная экология: Учебно — спpавочное пособие.- Ижевск: Изд-во Удмуpского ун-та, 1995.-275 с.
4. Кудеяpов В.Н. Экологические пpобемы пpименения минеpальных удобpений.- М, 1984. — 212 с.
5. Минеев В.Г. Биологическое земледелие и минеpальные удобpения. — М.: Агpопpомиздат, 1990. — 154 c.
6. Минеев В.Г., Ремпе Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. — М.: Росагропромиздат, 1990. — 206 с.
7. Хайниш Э. Агpохимикаты в окpужающей сpеде.- М.: БИ, 1979. — 373 с.
Вопросы для самостоятельного контроля
1. Масштабы применения удобрений и их влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.
2. Назвать причины снижения масштабов применения минеральных удобрений.
3. Отрицательные последствия применения минеральных удобрений для объектов окружающей природной среды (атмосферного воздуха, водных объектов, почв).
4. В чем проявляется влияние минеральных удобрений на животных в агроценозах.
5. Пути снижения экологического пресса минеральных удобрений на объекты окружающей среды.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Источник
Снижение плодородия почв и загрязнение водоёмов, как следствие нерационального применения минеральных удобрений
Минеральными удобрениями — простыми и комплексными — являются неорганические химические вещества, которые применяются в сельскохозяйственной отрасли для повышения плодородия почвы. В состав простых минеральных удобрений входит лишь один элемент, поэтому их действие имеет чёткую направленность. Такие удобрения разделяют на три основных вида: азотные, калийные, фосфорные.
Снижение плодородия почв
Плодородность почвы напрямую зависит от состава её микрофлоры. Чрезмерное применение минеральных веществ негативно сказывается на качестве урожая. К примеру, неконтролируемое применение фосфорных удобрений приводит к образованию больших значений фтора в растениях и овощах, отчего они выглядят болезненно. Количество хлорофилла в листьях падает, процесс фотосинтеза нарушается. Наиболее ярко нарушения проявляются на песчаных видах почвы, которые имеют повышенную кислотность.
Фосфорные добавки способствуют повышению в земляной поверхности химических элементов, имеющих естественную радиоактивность, которая также отрицательно влияет и на качество урожая.
Почвы с кислой породой содержат большее количество радионуклидов, таких, как уран, торий, радий и радон. При чрезмерном поступлении фосфорных добавок содержание радиоактивных элементов в почве увеличивается, и общий фон земли также повышается.
На дерново-подзолистых районах в пахотном слое при использовании калийных добавок, в состав которых входит и хлор, содержание данного элемента может увеличиться от 60 до 290% в зависимости от вида культуры, условий увлажнения и других факторов.
Следует отметить, что на снижение урожайности также влияет вероятность получения растениями химических ожогов — к этому может привести неправильная техника добавления минеральных добавок, в частности, азотных. При ожогах отмечаются повреждения растений — пожелтение листьев, усыхание и, как следствие, уменьшение плодородия. При ожоге корней растения оно гибнет безвозвратно.
Загрязнение почвы и водоёмов
При употреблении химических добавок следует учитывать изначальную кислотность почвенного покрова, так как такой тип удобрения повышает её кислотность.
Если значение почвы рH меньше, чем 5.5, то она считается в зависимости от показателей среднекислой, сильнокислой либо очень кислой. Использование химических добавок в таком случае нанесёт вред росту растений и снизит урожайность продукции.
Также при высоких дозах внесения изменяется водно-физический состав микрочастиц, уменьшается порозность, увеличивается объёмный вес земли.
Негативное влияние химических удобрений, повышающих кислотность почвы, связано, помимо собственной кислотности удобрения, со способностью земли к переработке кислотосодержащих соединений. Вытесняя обменный водород и алюминий, они превращают обменную кислотность грунта в активную и при этом сильно подкисляют почвенный раствор, рассеивая мелкие частицы и скрепляющие структуру коллоиды, а также снижая её прочность. Поэтому при внесении больших доз минеральных добавок должна учитываться не только кислотность самих удобрений, но и величина обменной кислотности земли.
Помимо загрязнения почвенной поверхности, могут страдать ближайшие реки и водоёмы открытого типа, так как часто избыток химических минералов попадает в водные источники, что несёт за собой отрицательные последствия для водных обитателей, провоцирует патологическое образование водорослей и способствует заболачиванию озёр.
Источник
ПРОБЛЕМА ПРИМЕНЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ
ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЕННЫХ ЭКОСИСТЕМ
Применение органических и минеральных удобрений – одно из основных условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания, поскольку функционирование агроценозов основывается на систематическом отчуждении больших количеств биогенных элементов. Использование удобрений (особенно органических) позволяет возвращать и вовлекать в круговорот питательные вещества взамен изъятых из агроценозов с основной о побочной продукцией, обеспечивая таким образом определенную устойчивость продукционных процессов. Статистические данные свидетельствуют о том, что в настоящее время за счет продукции, получаемой с помощью удобрений, обеспечивается пищей каждый четвертый житель нашей планеты. Неслучайно академик Д.Н. Прянишников сравнивал прирост продукции, получаемой благодаря внесению удобрений, с открытием новых земледельческих континентов. Д.Н. Прянишников еще в далеком 1937г. заметил, что авторы, думающие, что они знают секрет получения высоких урожаев без применения удобрений (и без знания агрохимии), напрасно называют себя учеными-материалистами.
Признавая исключительно важную роль агрохимии в увеличении производства продуктов питания для человека и кормов для животных и в повышении эффективности сельскохозяйственного производства в целом, нельзя не отметить, что те же самые химические средства при неправильном их использовании могут оказывать и оказывают негативноевоздействие на ОС. Именно неграмотное использование средств химизации, нарушение существующих регламентов служат источником наблюдающихся отрицательных последствий.
Основными причинами загрязнения ОС удобрениями считают несовершенство организационных форм, а также технологий транспортировки, хранения, тукосмешения и применения удобрений, нарушение агрономической технологии их внесения в севообороте и под отдельные культуры (в том числе неумеренное или несбалансированное), несовершенство самих удобрений, их химических, физических и механических свойств. Основным показателем следует считать прибавку урожая или повышение содержания того или иного элемента в почве, а не количество удобрений, внесенных на 1га поля. Это требование диктуется законом предельной урожайности, в соответствии с которым повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению, по мере того как растет количество вносимого удобрения.
Неблагоприятное влияние удобрений на окружающую природную среду, те или иные компоненты агроценозов может быть самое различное:
– нарушение круговорота и баланса питательных веществ, ухудшение агрохимических свойств и снижение плодородия почвы;
– ухудшение фитосанитарного состояния посевов и развитие болезней растений, снижение продуктивности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции;
– загрязнение поверхностных и грунтовых вод, усиление эвтрофирования водоемов.
Азотные удобрения.Азот – основной элемент питания растений, поэтому вполне закономерно, что азотные удобрения относятся к базисным компонентам химизации земледелия. Однако при несбалансированности элементов питания, нарушении водного режима, недостаточной освещенности и других неблагоприятных условиях высокие доза азотных удобрений могут привести к снижению почвенного плодородия и загрязнению продуктов питания нитратами. По данным Б. Коммонера (автора знаменитых «четырех законов экологии») в США растения поглощают в среднем примерно половину азота, вносимого с удобрениями. Остальное его количество улетучивается в атмосферу, сбрасывается в водоемы и накапливается в почве, вызывая загрязнение ОС.
Процессом, в результате протекания которого в почве образуются нитраты, является нитрификация. Под воздействием организмов-нитрификаторов, присутствующих в любой почве, происходит минерализация органических веществ почвы и внесенных органических удобрений (навоза, торфа, перегноя). Один из конечных продуктов минерализации – нитраты. Еще один источник нитратов – азотные удобрения (сульфат аммония, нитрат аммония, нитрат калия, нитрат натрия, мочевина и др.). Под воздействием тех же нитрифицирующих микроорганизмов аммонийный и амидный азот в почве постепенно переходит в нитратный. При условиях, благоприятствующих нитрификации, весь внесенный в почву азот может в течение двух-трех дней превратиться в нитратный. Поэтому при внесении высоких доз азотных удобрений, даже не содержащих нитратного азота, в почве может накапливаться большое количество нитратов. Это естественный физиологический процесс. Нитратный азот в почве очень подвижен и при обильных поливах или в дождливую погоду легко вымывается за пределы корнеобитаемого слоя, особенно в легких почвах.
Наряду с аммонийным азотом нитраты являются основным источником питания растений. В последние годы прослеживается тенденция увеличения производства сельскохозяйственной продукции (особенно овощной) с повышенным содержанием нитратов. Сам факт наличия нитратов в сельскохозяйственной продукции не вызывает опасения. поскольку они представляют одну из форм существования азота – естественного составного элемента биосферы, присутствовавшего в ней еще до появления человека. Важно другое – в каких количествах присутствуют эти соединения в растениях. Накопление нитратов в растениях происходит в результате того, что поглощенный азот не полностью расходуется на синтез аминокислот и белков (т.е. не все поглощенные нитраты восстанавливаются до аммиака). В нарушении этого процесса важную роль играют ферменты азотного обмена – нитрат- и нитритредуктазы, а также углеводное питание растений.
Причин нарушения процессов ассимиляции нитратов в растениях насчитывается около 20, среди них такие как:
— сроки, формы и дозы внесения удобрений;
— метеорологические условия;
— сортовые различия;
— сроки посадки и густота посевов;
— качество известкования;
— наличие и соотношение питательных веществ и т.д.
Источник