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
Удобрения и пестициды: когда продукты становятся ядом?
Все мы постоянно слышим про вред удобрений, нитратов, пестицидов и гербицидов. Но в чём конкретно выражается этот вред? И как меняется индустрия сельского хозяйства со временем? Давайте разбираться!
Классические технологии растениеводства предполагали применение навоза в качестве главного и практически единственного удобрения, а борьбу с сорняками вели методом механической прополки. Но при таких технологиях достичь современных урожаев было невозможно. И когда сельское хозяйство вышло на промышленный уровень, встал вопрос о повышении урожайности и скорости созревания выращиваемых культур. Эта гонка продолжается и сегодня. Крупнейшие корпорации вкладывают миллионы долларов в исследования и разработку новых химических средств, делающих процесс выращивания сельскохозяйственных культур проще, а риски потери урожая меньше.
Существует два основных вида таких веществ – минеральные удобрения и средства борьбы с вредителями и сорняками.
Минеральные удобрения
Наиболее распространённые азотные, фосфорные и калийные удобрения. Но это не значит, что список вносимых в почву минеральных веществ ограничивается только этими тремя. Кальций, йод и многие другие элементы таблицы Менделеева также могут входить в состав конкретных удобрений.
Растения быстро и эффективно поглощают эти вещества, благодаря чему растут быстрее своих «некормленых» собратьев и достигают больших размеров. Да только есть и вторая сторона – при избыточном насыщении почвы удобрениями происходит деградация почвенного слоя, в частности сокращение в нём доли гумуса. Гумус – универсальное и наиболее эффективное удобрение природного происхождения. Его нельзя полностью заменить никаким современным минеральным удобрением. Но под его воздействием происходит минерализация гумуса. А далее – вымывание минералов из почвы. То есть почва становится бедной и подверженной эрозии.
Вдобавок ко всему, одной из важнейших экологических проблем, связанных с применением минеральных удобрений, является загрязнение грунтовых вод. Это связано и с низкой степенью усвояемости азота и фосфора растениями. Только 40% азота поглощается ими, а оставшиеся 60% — из почвы переходят в воду и испаряются в атмосферу. Фосфор усваивается лучше, но также далеко не полностью. Последствия этого довольно серьёзны – в водоёмах начинается бурный рост растительности, что приводит к их заболачиванию. А отмершие растения в процессе гниения выделяют метан и сероводород и сокращают количество кислорода в воде. Это приводит к мору рыбы. Да и в целом рыба живёт меньше, растёт не достаточно крупной, а накапливая нитраты – становится опасной для человека. Употребление такой рыбы в пищу может приводить к серьёзным заболеваниям желудка.
Выделение азота в атмосферу приводит к кислотным дождям, вредным как для человека, так и для природы. Они приводят к гибели жителей лесов, болезням деревьев, окислению металлов и разрушению строительных материалов.
Проблема очистки
Несмотря на то, что в состав конкретного минерального удобрения входит несколько необходимых для питания растений веществ, помимо них в удобрениях содержится ещё множество примесей. И часто это совсем небезопасные вещества – стронций, уран, цинк, свинец, ртуть, кадмий. Попадая в организм человека, они поражают почки, печень, кишечник и негативно влияют на работу кровеносной системы. Нормы безопасного потребления некоторых из этих веществ таковы: до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути за неделю (для человека весом 70 кг.). Такое количество в теории организм может вывести без серьёзных последствий. Но в идеале, конечно же, они и вовсе не должны попадать в наш организм. Да вот только в реальности всё очень далеко от идеала. Если коровы паслись на территориях с избытком удобрений, то концентрация кадмия в 1 литре молока может достигать 17-30 мг!
Живой мир почвы
Последствия применения минеральных удобрений не ограничиваются только эрозией почвы и загрязнением воды. В самой почве живёт множество микроорганизмов. И за миллионы лет эволюции природа создала необходимый баланс между видами. Кроме микроорганизмов существует множество почвенных животных. И даже механизмы фотосинтеза напрямую зависят от процессов, происходящих в почвах. При большом насыщении почвы минеральными удобрениями некоторые виды бактерий гибнут, зато плодятся другие, адаптированные к потреблению азота. Из-за возникшего дисбаланса нарушается ряд биологических процессов, деградирует корневая система деревьев и весь животный мир почвы. Зато это освобождает место для многих вредителей, которые не боятся минеральных удобрений, и уже не имеют в такой почве естественных врагов.
Нитраты и нитриты
Кроме того сами химические вещества, далеко небезвредные для человека, с растениями попадают в наш организм. Нитраты – продукты переработки удобрений, в организме человека превращаются в нитриты. А это высокотоксичный канцероген. Под его воздействием гемоглобин превращается в метагемоглобин. Данное вещество не в состоянии переносить кислород по крови, что нарушает важнейшие процессы в организме. Норма содержания метагемоглобина в крови не более 2%. Под воздействием нитрозосоединений в организме человека возникают злокачественные опухоли, нарушается работа иммунной системы и повышается риск мутаций эмбриона.
Норма содержания нитратов в организме человека составляет 200-220 мг на 1 кг массы тела. В реальности, согласно ряду исследований в среднем мы получаем 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела. В воде содержание нитратов не должно превышать 10 мг/л. Нюанс в том, что эти нормы уже неоднократно пересматривались. И, как правило, в сторону их увеличения. То есть чем больше применяется удобрений, и чем более явной становится эта проблема, тем более мягкими допустимые нормы содержания нитратов.
Качество продуктов
Ускоренный рост и созревание продуктов под воздействием минеральных удобрений имеет и обратную сторону – ухудшение их качества. Проявляется это в снижении содержания углеводов и увеличении количества сырого протеина в овощах. В картофеле снижается содержание крахмала, а в зерновых культурах нарушается баланс аминокислот. Сокращается и срок хранения продуктов.
Как защититься от нитратов?
Нужно понимать, что в определённых количествах нитраты не вредны для организма и даже могут быть переработаны им в полезные соединения. Но избыток нитратов неминуемо превращается в нитриты со всеми вытекающими последствиями. Поэтому, не имея доступа к экологически чистым продуктам, нужно придерживаться правил, которые помогут минимизировать количество потребляемых нитратов.
Во-первых, нужно знать о распределении нитратов в самих растениях. Так, в салатах и шпинате их большая часть содержится в жилках листьев, в капусте – в кочерыжке, в огурцах и редисе – в корешке, в патиссонах – в верхней части, в кабачках – в кожице и хвостике, в арбузах и дынях – в незрелой мякоти, прилегающая к коркам, в моркови – в сердцевине (до 90%), в свекле – в верхней части (до 65%). Количество нитратов увеличивается, если хранить овощи и соки при высокой температуре. Собирать урожай овощей стоит только, когда он полностью созрел и желательно во второй половине дня. Такие временные колебания также влияют на содержание нитратов.
Если говорить о количестве нитратов в разных овощах и фруктах, то больше всего их накапливается в свекле. Меньше нитратов в капусте, петрушке и луке. А совсем нет в спелых помидорах, красной и чёрной смородине.
Культура
Уровень
предельно
допустимой
концентрации
нитратов, мг/кг
Оптимальная
кислотность
почвы, pH
Отдельно стоит сказать о готовых салатах. Их нужно есть сразу после приготовления и заправлять желательно оливковым и подсолнечным маслом, потому что в сметане и майонезе активно размножаются бактерии, превращающие нитраты в нитриты. Влияет на этот процесс и перемена температуры – если вы много раз достаёте соки или салаты из холодильника на стол и через какое-то время убираете обратно. При приготовлении супа, из овощей нужно удалять все части с высоким содержанием нитратов. А потом овощи подержать в течение часа в 1% растворе соли. Также тушение овощей хорошо снижает количество нитратов в них. И в завершение приёма пищи полезно выпить зелёного чая или употребить аскорбиновую кислоту.
Все эти меры возможно и не позволят снизить концентрацию нитратов до минимума, но существенно обезопасят ваш организм от них.
Пестициды
До изобретения этих химических средств, методов борьбы с различными вредителями, заболеваниями и сорными растениями, в арсенале сельского хозяйства было весьма немного. С развитием химии уже в начале 20 века учёные начали создавать первые пестициды. На сегодняшний день их количество огромно – более 5000! Индустрия производства пестицидов прошла четыре поколения: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы и пиретроиды. Только последний класс считается безвредным для теплокровных, однако, по-прежнему весьма опасным для рыб. Поэтому его применение на полях вблизи водоёмов запрещено. Остальные классы пестицидов – токсичные химические вещества.
Существует множество классификаций пестицидов в зависимости от типа действия и направленности. Одни направлены на какой-то конкретный вид живых организмов, другие имеют более широкий спектр действия. У разных пестицидов разная степень системного воздействия на организм.
На сегодняшний день существует ряд пестицидов отнесённых к классу стойких органических загрязнителей (СОЗ). Среди них хлорорганические и ртутьсодержащие вещества, а также производные фурана. Самые распространённые альдрин, дильдрин, эндрин, мирекс, хлордан, гептахлор, гексахлорбензол, ДДТ и токсафен. То, что их применение запрещено законодательством многих стран не значит, что они нигде не применяются. Даже печально известный высокотоксичный ДДТ до сих пор применяется во многих странах мира. В частности он является эффективным средством борьбы с малярийными комарами.
Важно понимать, что распространение пестицидов может охватывать очень большие территории. К примеру, в 1960-е годы во время активного применения ДДТ, этот пестицид находили даже в организме пингвинов в Антарктиде! Это лишний раз показывает, что влияние пестицидов на окружающую среду может быть не только локальным, но и достигать планетарного масштаба. Как в случае с минеральными удобрениями они негативно влияют на почвы, воду, атмосферу и живые организмы. Но в отличие от минеральных удобрений, большинство пестицидов являются ядами в чистом виде. То есть даже незначительное их поступление в организм может привести к серьёзным негативным последствиям!
Вред пестицидов
Пестициды попадают в организм человека непосредственно с овощами и фруктами, в том числе с их поверхности, если плоды плохо вымыты. Из зерновых культур, так как они могут всасываться в них из почвы. Особенно эффективно они всасываются в сезон дождей. Могут пестициды попадать в организм человека с рыбой, если концентрация этих веществ в водоёме их обитания была высокой.
Попадая в организм человека пестициды способный вызвать отравление с летальным исходом. В малых дозах – это высокотоксичные канцерогены, вызывающие раковые заболевания, мутации и общее снижение иммунитета.
Воздействие на растения неоднозначно. Существуют виды, ранее не сталкивавшиеся с конкретным веществом, под воздействием которого в них нарушаются естественные обменные процессы и увеличивается накопление вредных веществ. Но есть и другой эффект – некоторые виды растений могут стать устойчивыми к пестицидам. У таких растений под воздействием некоторых пестицидов (в частности гербицидов) может начаться активный рост и повыситься урожайность.
Если в целом говорить о негативных последствиях применения пестицидов для окружающей среды, то они проявляются в нарушении естественных микробиоценозов почвы и воды, снижению биологической и пищевой ценности продуктов питания, возникновении устойчивости у микроорганизмов и вредителей, гибели и болезням животных и человека.
При использовании гербицидов необходимо:
- учитывать длительность их действия
- учитывать степень засоренности почвы сорняками
- учитывать кислотность, влажность, температуру и аэрацию почвы
- правильно рассчитывать дозу
- учитывать способность почвы самоочищаться
- качественно очищать тару и опрыскиватели
- учитывать фазы развития растений
- использовать для мульчи солому с чистых, необработанных пестицидами полей
- правильно выбирать пестициды и не заниматься их самостоятельным смешиванием
- избегать сноса пестицидов воздушными потоками во время опрыскивания
В истории применения пестицидов есть очень страшные страницы. Всем известный факт распыления гербицидов американскими войсками во Вьетнаме, приведший к гибели более ста тысяч человек и к массовым мутациям у новорождённых. Это пример того, как пестициды могут быть биологическим оружием. Не являются ли они оружием замедленного действия в современном сельском хозяйстве? В теории, при соблюдении всех норм и требований, нет. Но на практике в нашем сельском хозяйстве эти нормы соблюдаются относительно. Выводы напрашиваются сами собой. Особенно это касается самостоятельного применения пестицидов на дачных участках, где этот процесс и вовсе не контролируется. Можно было бы понадеяться на благоразумие людей, вот только практика показывает, что в погоне за урожаем для многих «все средства хороши». Даже если потом они сами будут это есть.
Источник