Экологические способы использования удобрений

Экологические аспекты применения удобрений

Необоснованные нормы и нарушение технологии внесения удобрений приводят к существенному негативному их влиянию на природную среду. Происходит загрязнение атмосферы и природных вод, ухудшение свойств почвы, снижение ее плодородия и качества растениеводческой продукции.

Неравномерное внесение удобрений приводит к избыточному или недостаточному снабжению растений элементами питания, что вызывает их неодинаковую продуктивность. Недоиспользованные удобрения могут накапливаться в почве в избыточном количестве.

Помимо этого, в минеральных удобрениях имеются различные токсичные вещества в виде солей тяжелых металлов, радиоактивных соединений и т.д. Наиболее опасными из них являются мышьяк, кадмий, свинец, фтор, стронций, ртуть и др. Накапливаясь в почве и растениях, эти элементы становятся источниками загрязнения окружающей среды. Степень их накопления в почве и поглощения растениями зависит от типа почвы, вида растений и вносимых минеральных удобрений.

Так, с фосфорными удобрениями обычно поступают в почву фтор, свинец и другие тяжелые металлы, которые даже при сравнительно низких концентрациях угнетающе действуют на растительные организмы.

Применение в высоких дозах органических удобрений с ферм, где в корм животным и птице добавляют микроэлементы, может привести к их избыточному накоплению в почве. Использование осадка сточных вод, компостов из городского мусора ведёт к тем же последствиям.

В результате водной и ветровой эрозии из почвы ежегодно теряется до 100 кг N, 5 кг Р₂О₅ и 60 кг К₂О с 1 га. Потери элементов питания особо ощутимы при поверхностном внесении удобрений.

При внесении в повышенных дозах азотных удобрений меняется процесс гумификации, нарушается питание растений калием. Высокие дозы азота могут резко увеличить содержание в почве и растениях нитратов, ухудшить качество продукции. Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека – 300-325 мг NО₃ — .

Избыток хлора в калийных удобрениях вредно влияет на многие культуры и физико-химические свойства почвы, а избыток калия в кормовых культурах может вызвать отравление животных.

При разработке системы удобрения надо учитывать загрязняющее действие удобрений на окружающую среду и стремиться свести его к минимуму. Так, при помощи известкования удается в несколько раз уменьшить содержание свинца и кадмия в растениях, внесение торфа и других органических удобрений значительно снижает поступление тяжелых металлов в растения. Прочно связываются органическим веществом свинец и медь.

Внесение повышенных доз калийных удобрений на дерново-подзолистой почве резко снижает поступление в растения хрома и никеля.

Особое внимание необходимо уделять сбалансированному питанию растений. Правильный выбор доз удобрений, сроков и способов их внесения, соотношения элементов питания в системе удобрения не только обеспечит высокий урожай, но и исключит риск загрязнения почвы и продукции токсичными соединениями и будет поддерживать плодородие почвы на должном уровне.

Не последнее место в системе мероприятий по регулированию питательного режима занимают приёмы химической мелиорации почв (известкование кислых почв и гипсование солонцов). Благодаря химическим мелиорациям, физико-химические свойства почвы существенно улучшаются, что в свою очередь, повышает доступность растениям запасов питательных веществ и биологическую активность почвы.

На почвах с большими валовыми элементов питания (пойменные почвы, чернозёмы) питательный режим может быть значительно улучшен рациональной механической обработкой. Правильная обработка почвы усиливает интенсивность микробиологических и биохимических процессов в почве, за счёт чего возрастает запас доступных растениям питательных веществ.

В эрозионных ландшафтах требуется весьма гибкая система удобрений, учитывающая разнообразие элементов рельефа и их морфологических характеристик, степень смытости и выдувания почвы, сток и скорость ветра, литологические условия с тем, чтобы не допускать потери питательных веществ сверх экологически допустимых норм.

Наряду с ландшафтным подходом к применению удобрений надо учитывать системный эффект их взаимодействия с элементами систем земледелия – севооборотом, обработкой почвы, сроками и способами посевами, нормами высева семян и т.д. При таком подходе к экологизации земледелия оптимизация применения удобрений позволит существенно повысить продуктивность земледелия и предотвратить негативное воздействие удобрений на природную среду.

Вопросы для самоконтроля:

1. Значение удобрений в повышении плодородия почв и оптимизации питательного режима.

2. Роль макроэлементов в минеральном питании растений.

3. Органические удобрения и их роль в повышении плодородия почвы.

4. Основные минеральные удобрения, используемые в современном сельхозпроизводстве.

5. Комплексные удобрения, их преимущества и недостатки.

6. Способы внесения удобрений

7. Отрицательное влияние минеральных удобрений на экологическое состояние почвы.

Источник

Статьи

Определение оптимального количества удобрений согласно требованиям культур рассматривается как основная необходимость построения рентабельной системы управления в отрасли сельского хозяйства. Эффективное (рациональное) использование удобрений под сельскохозяйственные культуры вызывают большой агрономический интерес. В современном мире возрастают требования безопасного использования удобрений, где целью является минимизация потерь элементов питания из удобрений и соответственно уменьшение загрязнений окружающей среды.

Потери питательных веществ из удобрений

Известно, что вносимые под культуры элементы питания находящихся в удобрениях определенно влияют на окружающую среду при выносе веществ -загрязнителей вместе с урожаем, при процессах выщелачивания, денитрификации, улетучивания и эрозии.

Вынос элементов питания с урожаем

В связи с поглощением питательных веществ сельскохозяйственными культурами в почве наблюдается истощение на основные компоненты. Поэтому для компенсирования недостаточного количества элементов питания применяют разновременное внесение удобрений в необходимом количестве, соизмеримым с выносом элементов питания при формировании урожая.

Выщелачивание

Процесс выщелачивания питательных веществ верхнего слоя почвы характерен для песчаных почв имеющих легкий гранулометрический состав, а также для хорошо осушенных почв. В первую очередь при выщелачивании происходят потери калия, магния и кальция из почвы. Также очень восприимчивый к выщелачиванию и азот, содержащийся в нитратной форме.

Денитрификация

Денитрификация – это потеря азота (либо в форме оксида азота либо в газовой форме) из почвы. Характерным этот процесс является в случае закисления почв, особенно в условиях заболачивания.

7.2.4 Улетучивание

Улетучивание – это потеря питательных веществ в результате испарения с вегетативной массы выращиваемых растений. Этот процесс характерен для аммиачных форм используемых азотных удобрений. Значительными могут быть потери аммиака в результате внесения повышенных норм удобрений или их применения в периоды, когда культуры минимально нуждаются именно в аммиачном азоте.

7.2.5 Эрозионные процессы

Возникновение эрозионных процессов на полях часто вызывают огромные потери элементов питания сельскохозяйственных культур находящихся в верхнем слое почвы. Вследствии этого постепенно ухудшается их бонитет и соответственно деградация почвы. Часто вместе со смывом почвы при эрозии осуществляются и существенные потери фосфора, как одного из главных макроэлементов питания культур.

7.3 Управление количеством питательных веществ растений в почве

Безграмотное и нерациональное управление балансом питательных веществ в растениях ведет к отрицательным экологическим последствиям, которые возникают в результате перемещения питательных веществ в системе «почва – с.-г. культуры».

Основные причины отрицательного воздействия на окружающую среду вследствии использования удобрений описаны ниже:

7.4 Использование удобрений и качество окружающей среды

Нерациональное использование удобрений может привести к загрязнению окружающей среды. Среди причин возникновения различных видов загрязнения окружающей среды выделяют эвтрофикацию, высокий уровень нитратов в воде и почве, подкисление, а также выбросы парниковых газов.

7.4.1 Эвтрофикация

Эвтрофикация – это процесс, при котором у водоемы (пруды, каналы, озера, и т.д.) поступает избыточное количество питательных веществ (нитратов от внесенных азотных удобрений), которые являются стимуляторами чрезмерного роста растений (водоросли, сорняки и т. д.). В результате увеличения биомассы растений значительно уменьшается количество растворенного в воде кислорода. Это может привести к гибели гидробионтов, то есть различных видов организмов живущих в водной толще. Эвтрофикация способствует появлению характерных визуальных признаков на поверхности воды. При этом вода начинает иметь определенный зеленоватый, желтоватый, коричневатый или красноватый оттенок.

Эвтрофикация является результатом внесения чрезвычайно высоких норм минеральных удобрений с целью получения максимально возможной урожайности. Кроме того, высокая растворимость этих удобрений приводит к увеличение стока, а также вымыванию питательных веществ в грунтовые воды.

7.4.2 Высокая концентрация нитратов в воде

Нитрат-ион, образующийся в результате внесения азотных удобрений в почву, способен выщелачиваться из почвенно-поглощенного комплекса в грунтовые воды или перемещаться по дренажным каналам. Считается, если концентрация нитратов в грунтовых водах превышает 10 мг/л, такие воды являются токсичными. Поэтому вода с повышенным содержанием нитратов не должна использоваться в качестве питьевой.

7.4.3 Подкисление почвы

Постоянное использование азотосодержащих минеральных и органических удобрений может привести к закислению почвы, вследствии чего почва начинает приобретать кислую реакцию среды. Закисление почвы определенно влияет на доступность питательных веществ в почве, особенно фосфора и некоторых микроэлементов. Повышенную кислотность можно исправить с помощью применения мелиорантов, в частности внесения извести.

7.4.4 Эффекты атмосферы

Метан выделяется из пахотных земель, которые постоянно находятся в условиях повышенного водного содержания. Выбросы метана распространены на рисовых полях (низинный рис). Эти выбросы пропорционально увеличиваются от количества применяемых удобрений на основе аммония, что может способствовать изменению климата, посколько метан является мощным парниковым газом.

Увеличение использования азотосодержащих удобрений приводит к некоторой потере закиси азота (N₂O) через процессы денитрификации. Закись азота является третьим по значимости парниковым газом после углекислого газа и метана.

Источник

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 в_еатмосферный 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.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

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.

Источник