Загрязнение почвы минеральными удобрениями

Для своего развития растения нуждаются в определенном количестве биогенных веществ, прежде всего, соединений азота, фосфора и калия, обычно поглощаемых из почвы. В естественных системах биогены, ассимилированные растительностью, возвращаются в почву в результате процессов деструкции в ходе круговорота веществ: разложения плодов, растительного опада, отмерших побегов, корней и пр. Некоторое количество соединений азота фиксируется бактериями из атмосферы. Часть биогенов привносится в почву с осадками. Но часть биогенов и уносится из почвы за счет инфильтрации и поверхностного стока растворимых биогенов, а также с почвенными частицами в процессе эрозии. Кроме того, за счет преобразования соединений азота в газообразную форму и уходом ее в атмосферу.

В природных экосистемах скорость накопления или расходования биогенов очень мала, поскольку баланс биогенных веществ замыкается с очень высокой точностью ±0,01%...0,0001%. Сельское хозяйство нарушает естественный, практически замкнутый баланс биогенов. В агросистемах скорость выноса биогенов на 1-3 порядка больше, чем в природных экосистемах, причем, чем выше урожай, тем больше интенсивность выноса. Поэтому, даже если в начале питательных веществ в почве было много, они могут израсходоваться очень быстро. Отсюда вывод, без применения минеральных удобрений получать высокие урожаи из года в год можно только, если вносить в почву удобрения. Обычно применяются азотные, фосфорные и калийные удобрения в различных формах и сочетаниях, а также органические удобрения – навоз.

Производство и потребление удобрений в мире неуклонно росло, особенно в период с 1950 по 1990 гг., они увеличились приблизительно в 10 раз. Именно этот рост использования в сельском хозяйстве удобрений привел к увеличению, и очень значительному, продуктивности сельского хозяйства во всем мире. Среднее мировое использование удобрений в 1993 г. составляло 83 кг на 1 га пашни, из них половина азотных удобрений. Больше всего удобрений на 1 га пашни использовалось в Европе, с абсолютным лидером – Голландией, 600-800 кг/га. Меньше всего использование удобрений в Африке, во многих странах менее 5 кг/га, а в среднем – менее 21 кг/га.

Наряду с положительным эффектом, удобрения создали и целый ряд экологических проблем, особенно в странах с высоким уровнем их применения.

Применение минеральных удобрений приводит к изменению структуры почв и видового состава микробиологических сообществ, что ведет к трансформации окислительно-восстановительного потенциала почв, газового режима, усилению минерализации гумуса, увеличению кислотности почв и содержания тяжелых металлов, усилению вымывания кальция, магния и гумуса.

Медленное разложение микроорганизмами гумуса – важное условие сохранения необходимых качеств почвы: рыхлости, комковатости, хорошей проницаемости для воды, воздуха и тепла. Его быстрое разложение и вымывание приводит к резкому ухудшению качеств почвы. При этом возможно также и закисление, и загрязнение почвы. С минеральными удобрениями в почву заносится фтор и стронций. В одной тонне фосфорных руд содержится от 80 до 100 кг фтора и 30-40 кг стронция, что обуславливает их попадание в удобрения. Кроме того, многие фосфориты содержат кадмий от 5 до 100 мг/кг удобрений, или от 5 до 100 кг на 1 тонну. В меньших количествах могут присутствовать в удобрениях и такие вещества, как бор, молибден, марганец, медь, цинк, мышьяк, свинец.

Можно отметить, что нашей стране повезло, поскольку один из самых опасных и распространенных загрязнителей почвы – Кадмий присутствует в апатитах Кольского полуострова в очень малых количествах – всего 0,4-0,6 мг/кг, что более чем в 20 раз меньше, чем в фосфатах США, и в 140 раз меньше, чем в фосфатах, добываемых в Африке – в Синегале.

Наконец, важным ухудшением свойств почвы является накопление в ней нитратов. Нитраты накапливаются выше допустимых норм в воде и растениях. Если сами нитраты не представляют собой опасности для здоровья человека и животных, то легко образующиеся из них нитриты высокотоксичны и вызывают, в частности, тяжелые заболевания крови. Из нитритов могут образовываться нитроамины, обладающие канцерогенным эффектом.

Внесение высоких доз навоза также приводит к нитратному загрязнению растений. Для человека особенно опасны овощи: свекла, капуста, петрушка, укроп, морковь, салат, редис, сельдерей, зеленый лук, огурцы и др. Еще в 1988 г. Минзравом СССР была установлена норма среднесуточного потребления нитратов – 5 мг на 1 кг веса живого человека, но не более 300-325 мг на 1 чел. Однако контроля за качеством сельскохозяйственной продукции практически нет. Сеть контрольно-токсикологических лабораторий только создается. Поэтому полезно знать кое-что, чтобы уменьшить возможное попадание нитратов в свой организм.

Во-первых, нитраты сконцентрированы в овощах неравномерно. Наиболее богаты нитратами сосудопроводящие системы растений, расположенные ближе к корню. Количество нитратов нарастает от листовой пластины к листовому корешку и далее к стеблю. Например, в листьях петрушки, сельдерея и укропа их на 50-60% меньше, чем в стеблях. В соцветиях цветной капусты – на 70% меньше, чем в кочерыжке. В листовых пластинах белокочанной капусты их на 30-40 % меньше, чем в утолщенных черешках этих листьев, и на 60-70% меньше по сравнению с их содержанием в кочерыжке. В поверхностной части моркови нитратов на 80% меньше, чем в ее сердцевине. А в огурцах и редисе, наоборот, поверхностные слои (кожура) на 70% богаче нитратами, чем внутренние. У дыни и арбузов не следует есть незрелую мякоть, прилежащую к корке. Огурцы лучше почистить и срезать место их прикрепления к стеблю.

Таким образом, используя в пищу те части растений, которые заведомо содержат наименьшее количество нитратов, можно снизить их поступление в организм вдвое.

Во-вторых, чтобы снизить содержание нитратов в овощах (на 15-25%) хорошо их очищенными подержать в воде около часа (естественно не в воде, где много нитратов). Теряются нитраты также при отваривании.

В-третьих, при покупке корнеплодов необходимо выбирать более мелкие, огурцы первых сборов содержат меньше нитратов, при засолке капусты в нее следует добавлять немного сахара (для связывания нитратов), овощи следует варить только в эмалированной посуде (в алюминиевой образуются нитриты).

Как бороться с загрязнением почвы минеральными удобрениями?

1. Навоз. Страны ЕЭС разработали единые законодательные меры по ограничению строительства крупных животноводческих комплексов. Поголовье животных ограничивается размерами пахотных угодий. Например, свиньи: на 1 га пашни в Германии – 19, в Голландии и Великобритании – 17, в Швеции – 20, в Италии – 40, во Франции – 10.

10 свиньям соответствуют 1,5 коровы. Самые строгие требования в скандинавских странах – 1 корова на 1 га пашни. Введены ограничения в странах ЕЭС и минеральных удобрений. В разных странах несколько разные величины (многие зависят от типа почв). За превышение внесения удобрений взимается штраф и, наоборот, за снижение выплачиваются надбавки за экологически чистый продукт.

В США, Европе, не говоря уже о Японии, очень много уже сделано и делается для снижения загрязнения удобрениями почвы, соблюдения технологии внесения удобрений, сроков внесения, при точном выполнении всего комплекса агрономических мероприятий.

Во многих хозяйствах этих стран организована система “биологического земледелия”, при которой почти полностью исключено применение пестицидов и минеральных удобрений и где получают “экологически чистые” продукты.

Важным элементом этой системы является “смешанное” земледелие, при котором помимо строгих севооборотов производится смешанный посев – бобовые среди зерновых (бобы, тыква, кукуруза). В последнем случае кукуруза служит опорой бобам, бобы обогощают почву азотом, а тыква предотвращает эрозию и рост сорняков. Другой пример в США: кукуруза – 2 ряда и свекла – 15 рядов. Свекла под защитой кукурузы от ветра дает выход сахара на 10-12% больше, а кукуруза благодаря лучшей освещенности дает выход зерна на 50% больше.

Поскольку главный компонент удобрений – азот, сейчас в США активно ведутся работы, чтобы с помощью генной инженерии придать растениям способность фиксировать почвенный азот. В этом случае резко уменьшилась бы потребность в удобрениях и проблема с нитратами была бы решена.

Отмечая Японию, добившейся исключительных показателей качества сельскохозяйственной продукции, следует отметить Германию, ее взгляд на сельскую местность. В Германии считается, что главная функция сельской местности заключается в воспроизводстве нации. Именно здесь в условиях естественного контакта с природой может формироваться здоровый в физическом и нравственном отношении демографический потенциал развития страны. Вторая важная функция – это обеспечение экологического баланса на Земле. Третья функция – это агрорекреационная, что также направлено на воспроизводство нации, сохранение ее обычаев, нравов, традиций. Здоровое полноценное питание – это важный аспект общего здоровья нации.

В заключение можно перечислить, что входит в защиту почв, земель от деградации и загрязнения. В число основных звеньев охраны почв входит:

– защита почв от водной и ветровой эрозии;

– организация севооборотов и системы обработки почв с целью повышения их плодородия;

– мелиоративные мероприятия (борьба с засолением и заболачиванием);

– рекультивация нарушенного почвенного покрова;

– защита почв от загрязнения;

– предотвращение необоснованного изъятия земель из сельскохозяйственного оборота;

– защита почв от загрязнения промышленными отходами.

Лекция №7 (№13-14)

Дата добавления: 2015-08-13