Минеральные удобрения как источник загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Удобрения как источник загрязнения почвы

Применение минеральных удобрений в сельском хозяйстве направлено на повышение содержания в почве элементов питания с целью увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур. Однако когда их вносят в большем количестве, чем требуется растениям, они становятся мощным источником загрязнения почв, сельхозпродукции, почвенных и грунтовых вод, водоемов, рек, атмосферы.

Применение избытка минеральных удобрений имеет следующие негативные последствия:

1. Длительное внесение удобрений изменяет свойства почв. Применение физиологически кислых удобрений повышает кислотность почв, ведет к значительным потерям гумуса.

2. Внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, сельхозпродукции и пресных вод нитратами, а атмосферы — оксидами азота. При этом происходит эвтрофикация водоемов (эвтрофия — накопление в водных объектах биогенных элементов под воздействием антропогенных или природных факторов. Эвтрофия ведет сначала к повышению биологической продуктивности водных бассейнов, а затем к возрастающей нехватке кислорода — к заморам).

3. Минеральные удобрения служат источником загрязнения почв тяжелыми металлами (цветные металлы с плотностью большей, чем у железа — более 7874 кг/м3). К ним относятся свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, ртуть и др,

4. Длительное применение минеральных удобрений оказывает существенное влияние на почвенную микробиоту, которое проявляется в изменениях родовых и видовых составов почвенных микроорганизмов, активизации и росте численности токсинообразующих видов. Применение минеральных удобрений увеличивает численность бактерий, актиномицетов и грибов в почвах.

Количество тяжелых металлов в минеральных удобрениях зависит от исходного сырья и способов его переработки. Наиболее загрязнены тяжелыми металлами фосфорные удобрения. Кроме того, фосфорные удобрения загрязнены и другими токсичными элементами — фтором, мышьяком. Так, фосфориты могут содержать фтора до 3%.

На 1 га почвы с нитратами и сульфатами, а также с мочевиной попадает от 1 до 10 г мышьяка; с двойным суперфосфатом — до 30-300 гмышьяка.

Фосфорные удобрения являются источником загрязнения почв естественными радионуклидами — ураном, торием, радием. Содержание урана в сырье фосфоросодержащих удобрений колеблется от 0,11 до 35 мг/кг, а тория — от 8 до 32 мг/кг.

Значительное количество тяжелых металлов попадает в почвы и с органическими удобрениями. Это происходит в основном не за счет высокого содержания металлов и токсичных элементов в навозе, а за счет высоких доз внесения, Часто используют не один навоз, а торфонавозные и другие компосты. А торф является концентратором тяжелых металлов и при больших дозах — до 100 т/га — может значительно повысить их уровень в пахотных почвах.

5. Минеральные и органические удобрения как источник загрязнения почв тяжелыми металлами могут изменять подвижность их в почве и, следовательно, доступность для растений. Одновременно увеличиваются потоки миграции металлов в аккумулятивные ландшафты и водоемы.

Минеральные удобрения как источник загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

Похожие темы научных работ по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству , автор научной работы — В. П. Гладышев, Г. М. Пьяных, Е. В. Колесникова, Н. Р. Нуриахметова

Эффективность различных штаммов клубеньковых бактерий люцерны, клевера и гороха на серых лесных почвах Томской области

Влияние ризоторфина, возрастающих доз азотных удобрений и их совместного действия на продуктивность бобовых растений

Влияние минеральных удобрений и ризоторфина на урожайность зерна чины посевной на чернозёме обыкновенном Ростовской области

Продуктивность нута в зависимости от минеральных удобрений и биопрепаратов и изучение накопления азота в органах растения методом изотопной индикации

Mineral fertilizers as a source of heavy metal pollution of soils and agricultural production

Metal traces of chemical fertilizers are the cause of the pollution of the agricultural production

Текст научной работы на тему «Минеральные удобрения как источник загрязнения почв и сельскохозяйственной продукции тяжелыми металлами»

Вестник ТГПУ. 2000, Выпуск 9 (25). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ

Наиболее эффективными оказались следующие штаммы: 348а, 40, НО, 41, 3486, ГДР, 3406, под влиянием которых урожай сена клевера повышался на 12-16 %, а прирост сырого протеина возрастал в пределах 74-125 кг/га. Самые устойчивые прибавки урожая в условиях нашей зоны были получены от ризоторфина, изготовленного на 3296, 348а и 3406 штаммах клубеньковых бактерий. Однако три штамма (42, 3436, 3446) не обеспечили достоверных прибавок урожая. Всего в посевах клевера за отчетный период проверено 14 штаммов, с которыми проведено 8 полевых опытов, включавших 44 опытных варианта, но достоверные прибавки получены в 30 вариантах, что составляет 68 % положительных случаев.

В опытах с горохом, проведенных как в условиях деф! цита влаги (1994, 1997, 1998 гг.), так й при ее дсстпо шом и избыточном содержании (1991-1993, 1995, 1996 гг.), искусственная

инокуляция его семян ризоторфином оказалась в абсолютном большинстве случаев неэффективной. Лишь под влиянием трех штаммов: 2606 в 1993 г., а также 2636 и 245а в 1995 г. были получены достоверные прибавки урожая зеленой массы гороха.

Таким образом, результаты исследований по проверке эффективности ризоторфина, изготовленного на разных штаммах клубеньковых бактерий, показывают, что в опытах с люцерной по всем испытываемым штаммам получены достоверные прибавки урожая зеленой массы. При этом наиболее эффективными оказались 425а, 2М24, СХМ1-239 штаммы, обеспечившие прирост урожая зеленой массы люцерны на 19-20 %. Эффективным оказался ризоторфин и в посевах клевера, Однако в опытах с горохом проверяемые штаммы в большинтсве случаев не имели преимущества над спонтанными клубеньковыми бактериями.

1. Кожемяков А.П. // Биологический азот в сельском хозяйстве СССР. М.,1989. С. 15-27.

2.. Фомичев Е.Е. // Тр. Всесоюз. научно-исслед. ин-та сельскохозяйственной микробиологии. Л,, 1989. С. 5-13.

3, Доспехов БА Методика полевого опыта. М., 1985.

В.П. Гладышев*, Г.М. Пьяных**, Е.В. Колесникова*, Н.Р. Нуриахметова*

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

‘Томский государственный педагогический университет «Государственная станция агрохимической службы «Томская»

Почвы являются одним из важнейших объектов окружающей среды, на которых производится более 90% пищевых продуктов и сырья для многих отраслей народного хозяйства. От их «чистоты» во многом зависят урожайность и гигиеническое качество растениеводческой продукции, которая является источником поступления токсичных веществ через пищевые цепи в организм человека [I].

Для тяжелых металлов (ТМ) почвы являются хорошей депонирующей средой, в которой они прочно сорбируются и взаимодействуют с почвенным гумусом, образуя труднорастворимые соединения, за счет чего идет их накопление в почве. Кроме того, под воздействием различных факторов в почве происходит постоянная миграция попадающих в нее веществ и перенос их на большие расстояния. Загрязняющие почву вредные вещества могут переходить в воду, растения и, следовательно, в организмы животных и человека. Однако в естественных условиях в связи с

вымыванием растворенных микроэлементов из почвенного раствора в нижележащие горизонты или с поверхностным стоком происходит уменьшение содержания в почвах биогенных веществ [2].

Несбалансированное содержание биогенных элементов в почвах предопределяет необходимость применения различных видов минеральных удобрений: азотных, нитратных, фосфорных, калийных, магниевых (в соответствии с ГОСТ 20432-75) [2].

Интенсивный рост химизации сельского хозяйства требует рационального подхода к применению минеральных удобрений. Использование их в соответствии с научно-обоснованными рекомендациями приводит к увеличению содержания в почве биогенных элементов питания растений и ее плодородия и повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Однако нередко при нарушении технологии их применения они начинают играть роль токсикантов.

В. П. Гладышев, Г. М. Пьяных, Е.В. Колесникова, Н.Р. Нуриахметова. Минеральные удобрения.

Такой подход адекватно отражает ущерб, наносимый плодородию почвы, состоянию, росту, развитию и плодоношению растений накоплением в них ТМ в пределах выше ПДК. Обострение экологической ситуации в ряде регионов России во многом связано с недооценкой опасности чрезмерного применения минеральных удобрений, содержащих в своем составе ТМ. Количественное содержание ТМ в них зависит от исходного сырья, что наглядно видно из табл. 1 [1].

Агротехнические источники загрязнения почв микроэлементами (мг/кг сухой массы) [2]

Элемент Орошение сточными водами Фосфорные удобрения Известняки Азотные удобрения (сульфат аммония)

Аэ 2-26 2-1200 0,1-24 2,2-120

Ва 150-4000 200 120-250 —

Со 2-260 1-12 0,4-3 5,4-12

Сг 20-40600 66-245 10-15 3,2-19

Си 50-3300 1-300 2-125

н8 0,1-55 0,01-1 0,05 0,3-3

Мп 60-390 40-2000 40-1200 —

Мо 1-40 0,1-60 0,1-15 1-7

N1 16-5300 7-38 10-20 7-34

РЬ 50-3000 7-225 20-1250 2-27

Бе 2-9 0,5-25 0,08-0,1 _

Бп 40-700 3-19 0,5-4 1.4-16

Бг 40-360 25-500 610 _

V 20-400 2-1600 20 —

Ъп 700-49000 50-1450 10-450 1-42

В определенных условиях ионы ТМ, присутствующие в минеральных удобрениях, обладают большой подвижностью в почвах, накапливаются в больших количествах в растениях и по пищевым цепям поступают в организм животных и человека. Наиболее опасны элементы с очень высоким (Сё, Щ, Си, Сг, Бп) и высоким (Мо, Мп, Бе, Бе) потенциалом загрязнения.

Вероятность попадания ТМ из удобрений в почву может быть охарактеризована способностью их перехода в почвенные растворы. В табл. 2 приведены концентрации ТМ, которые создаются при обработке удобрений (фосфорных и азот-но-фосфорных) разбавленным раствором хлористоводородной кислоты [2]. Эти данные не являются абсолютными, но в известной мере ха-

Читать статью  Государственный земельный надзор

Содержание в минеральных удобрениях ТМ(мг/кг), извлекаемых 0,1 н. HCl [3]

Удобрения Си Zn Cd Pb Cr Мп Fe Ni

Суперфосфат простой 32 17 0,25 15,3 3,30 113 643 6

Суперфосфат двойной 1 17 0,48 31,8 6,80 455 1468 15

Фосфоритная мука 2,5 43 0,23 14,5 6,50 172 865 20

Нитро-аммофос 8,5 0,38 0,20 10 8,80 181 272 0,8

Нитрофоска 11 9 0,03 14,8 3,30 67 360 6

Пороговые концентрации микроэлементов для сельскохозяйственных культур (мг/кг сухого вещества по [4])

Элемент Пределы нижн. порога (при недостаточности) В норме Пределы верхн. порога(при токсикозе)

Си 0,6-10 41 1-336

Mo 0,01-13 0,059-132 —

Мп 0,2-122 2-3110 49-11000

Zn 0,4-96 4-229 70-7500

Fe 11-115 28-250 250

Sc — 7-30 101-1350

растеризуют процесс перехода металлов примесей из удобрений в почвенные растворы. Выращивание качественной сельскохозяйственной культуры и получение из нее экологически чистых продуктов питания возможно лишь при условии содержания ТМ в почвах на уровнях норм, необходимых для растений. Эти нормы определяют нижними и верхними пороговыми концентрациями [1]. В табл. 3 приведены величины пороговых концентраций ряда ТМ для некоторых сельскохозяйственных культур [3]. В табл. 4 приведены значения ПДК по ТМ для почв сельхозугодий [4] и сельскохозяйственной продукции [5]. Анализ табл. 1-4 позволяет сделать следующие выводы.

Несмотря на столь широкое распространение ТМ в минеральных удобрениях, концентрация их в сельскохозяйственной продукции в значительной мере определяется видовыми особенностями культур.

Исследования многих авторов свидетельствуют, что в экологически относительно чистой зоне, вдали от промышленных районов и автомагистралей длительное применение минеральных

Вестник ТГПУ. 2000. Выпуск 9 (25). Серия: ЕСТЕСТВЕННЫЕ НА УКИ

ПДК по содержанию ТМ для почв сельхозугодий и сельскохозяйственной продукции (мг/кг) [5]

ПДК Си Хп Сй Щ РЬ Аз Сг Мп Со Ш Ее-

Почвы с учетом фона 3 .23 з ■ 2 30 2 50 1500 5 4 —

В зерновых и бобовых 10 50 0,05 0,03 0,4 0,5 0,2 — — 0,5 50

В овощах и фруктах 5-10 10 0,03 0,02 0,4 0,2 0,45 40-70 1 2 50

Среднее содержание некоторых тяжелых металлов в овощах, выращенных на индивидуальных участках (1) и в хозяйствах (2) Томского района

удобрений не увеличивает^ а, как правило, снижает концентрацию ТМ в продукции растениеводства в силу «ростового разбавления» при значительном повышении урожайности, в то время как суммарное их количество, отчуждаемое с урожаем, существенно увеличивается [4]. Однако в случае систематического интенсивного сверхнормативного использования минеральных удобрений создаются возможности загрязнения сельскохозяйственных культур ТМ в количествах, превышающих пределы их нормального содержания и ПДК [5]. Преодоления такого противоречия между стремлением получить высокий урожай и обеспечить его хорошее качество возможно лишь при разработке мер по снижению накопления ТМ в растительной продукции и регламентированном применении минеральных удобрений. Снижение доз удобрений в некоторых случаях приведет к уменьшению объема урожая, но в то же время будет способствовать увеличению выхода экологически безопасной продукции.

На примере возделывания некоторых сельскохозяйственных культур (картофель, свекла, морковь) в условиях выращивания их на индивидуальных участках и угодиях специализированных хозяйств Томского района было выяснено влияние внесения удобрений. Обследование почв 40 индивидуальных участков показали, что более половины площадей требуют внесения азотных

удобрений. На 8 % участков азотные удобрения не нужны; более того, имеется опасность накопления нитратов в растениях в пределах и более ПДК. Такое содержание нитратного азота указывает, что здесь владельцы применяют повышенные дозы (200-300 кг д.в. азота на га). Еще большая разбалансировка минерального питания наблюдается по фосфору и калию. Владельцы более половины участков применяют органические, калийные и фосфорные удобрения сверх допустимых концентраций. Соотношение питательных элементов в почве для овощных культур, выращиваемых в области, оптимально №Р:К как 1:12:10. Половина индивидуальных участков имеют соотношение 1:97:63, 1:139:160, 1:48:24, 1:52-58 и т.д. Разбалансировка минерального питания ведет не только к необоснованным затратам на внесение удобрений, потере урожайности, но и к накоплению в растениях токсичных элементов, потере качества продукции.

В табл. 5 сопоставлено содержание цинка, меди, кадмия и свинца в корнеплодах, выращенных в Томском районе. Из таблицы следует, что овощи, выращенные на индивидуальных участках, в большинстве случаев характеризуются значительно большим содержанием ТМ по сравнению с той же продукцией, производимой в специальных хозяйствах. Этот пример иллюстрирует необходимость внимательного отношения владельцев участков к внесению удобрений. Представляется целесообразным проводить агроэко-логический мониторинг и сертификацию почв и продукции индивидуальных участков с тем, чтобы удостовериться в том, что продукция отвечает нормам безопасности [6].

Можно сформулировать некоторые условия решения проблемы производства экологически чистых продуктов питания. Проблема получения экологически чистой сельскохозяйственной продукции должна решаться не только на основании данных по содержанию ТМ в почве и в самой продукции и сопоставлением этих величин с величинами ПДК. С целью управления качеством пищевых продуктов необходимо регулировать содержание микроэлементов в почве, обеспечивающих нормальное развитие растений. Такое содержание может достигаться путем введения минеральных удобрений с добавками микроэлементов в случаях дефицита или же строго нор-

Овощи Место выращивания и соотношение 1:2 Содержание металла, мг/кг

Картофель 1 4,2 2,1 0,022 0,081

2 1,1 1,18 0,016 0,03

1:2 3,82 1,78 1,38 2,70

Свекла 1 5,16 3,14 0,015 0,24

2 1,6 2,8 0,014 0,12

1:2 3,23 1,12 1,07 2,0

Морковь 1 2,39 1,98 0,006 0,096

2 1,6 1,56 0,014 0,12

1:2 1,50 1,27 0,43 0,80

С. А. Легостин. Физическое развитие студентов ТГПУ

мированным применением удобрений, исключающим загрязнение почвы ТМ, в случае нормального содержания или избытка ТМ в почве. Таким образом, необходимо для конкретных сель-скохозяственных угодий иметь сбалансированную систему питания растений основными макроэлементами (Р, N. Са, К, и микроэлементами (Си, Ъп, Мп, Со) с учетом типа почв и режима техногенной нагрузки на них, определяемой особенностями промышленного производства в конкретном регионе.

С 1992 по 1998 г. на кафедре МБД исследовалось физическое развитие студентов в зависимости от возраста, пола и будущей специализации. Определялись антропометрические, физиометри-ческие и динамические показатели физического развития общепринятыми методами [1, 2], доступными для проведения исследований в условиях лабораторных занятий по «Основам анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков» (блок МБ 01).

Как показали результаты наших исследований, не выявлено сколько-нибудь значимых различий в зависимости от возраста девушек (16-21 г.), поэтому таблицы содержат сводные средние величины, характерные для данного факультета (табл. 1-4). Эти данные свидетельствуют о том, что физическое развитие студенток за 5 лет обучения не претерпевает сколько-нибудь значимых изменений вследствие однообразного образа жизни (двигательная активность, питание) и завершенности, в основном, полового развития [3]. При сравнении антропометрических показателей среди факультетов отмечена лишь достоверно бблее низкая масса тела и окружность талии у студен-

Одним из путей повышения качества растительной сельскохозяйственной продукции в регионах с повышенной техногенной нагрузкой на биосферу и сельхозугодий пойменной зоны должна быть экологизация технологий м а ш и н о стро и тел ь н о й отрасли, являющейся мощным источником выбросов ТМ. Рациональным вариантом экологизации предприятий металлообработки машиностроения может быть экстракционное извлечение металлов из отработанных технологических растворов и сточных вод гальванотехники [7, 8].

ток ФИЯ (на 7,5 % и 6,3 % соответственно), более высокие коэффициенты пропорциональности верхней (с 1,35 до 1,41 соответственно, или на 4,4 %) и нижней (с 1,42 до 1,48 соответственно, или на 4,2 %) частей тела, по сравнению со средними показателями по университету. Причем эта закономерность сохраняется на протяжении всех лет исследований, что объясняется более высокой мотивацией к внешнему виду, связанной со спецификой будущей работы, а также более высоким уровнем образованности (самый высокий средний балл аттестата при поступлении) и, следовательно, более сознательным отношением к своему здоровью (табл. 1).

При сравнении антропометрических показателей в динамике за 6 лет исследований в среднем по вузу обнаруживается лишь едва заметная тенденция улучшения внешнего вида студентов (табл. 1). Так, у девушек улучшились коэффициенты пропорциональности верхней (с 1,31 до 1,35 соответственно, или на 3,1 %) и нижней (с 1,39 до 1,42 соответственно, или на 2,2 %) части тела, у юношей увеличилась окружность грудной клетки (на 2,6 %). По-видимому, эти изменения обус-

Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях. М., 1989,

Говорина В.В., Виноградова С.Б. Минеральные удобрения и загрязнение почв тяжелыми металлами // Химия в сельском хозяйстве. 1991. №. С. 87-90. ИвлевА.М. Биогеохимия. М., 1986.

Черных H.A., Ладонин В.Ф. // Химия в сельском хозяйстве. 1995. № 5. С. 10-13.

Новые гигиенические требования к качеству и.безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. 1997. № 5-9

Пьяных ТМ., Гладышев В.П. // Качество йо имя лучшей жизни. Томск, 1997, С. 102-103.

Гладышев В.П., Ковалева C.B. и др. // Экология и жизнь: Междунар. сб. статей. Новгород, 1996. Вып. 1. С. 8-14.

Гладышев В.П., Ковалева C.B., Трофимов Г.П. и др. // Природные и интеллектуальные ресурсы Сибири (Сибресурс-2-96),

Возможное негативное влияние удобрений на плодородие почвы

Разные биогенные элементы, попадая в почву с удобрениями, претерпевают существенные превращения. Одновременно они оказывают значительное влияние на плодородие почвы.

Да и свойства почвы, в свою очередь, могут оказывать на вносимые удобрения как позитивное, так и негативное влияние. Эта взаимосвязь удобрений и почвы является весьма сложной и требует глубоких и обстоятельных исследований. С превращениями удобрений в почве связаны и различные источники их потерь. Эта проблема представляет собой одну из основных задач агрохимической науки. Р. Kundler et al. (1970) в общем виде показывают следующие возможные превращения различных химических соединений и связанные с ними потери питательных элементов путем вымывания, улетучивания в газообразной форме и закрепления в почве.

Читать статью  Все о ПДК почвы

Вполне понятно, что это лишь некоторые показатели превращения различных форм удобрений и питательных элементов в почве, они еще далеко не охватывают многочисленные пути превращения различных минеральных удобрений в зависимости от типа и свойств почвы.

Поскольку почва является важным звеном биосферы, она прежде всего подвергается сложному комплексному воздействию вносимых удобрений, которые могут оказывать следующее влияние на почву: вызывать подкисление или подщелачивание среды; улучшать или ухудшать агрохимические и физические свойства почвы; способствовать обменному поглощению ионов или вытеснять их в почвенный раствор; способствовать пли препятствовать химическому поглощению катионов (биогенных и токсических элементов); способствовать минерализации или синтезу гумуса почвы; усиливать или ослаблять действие других питательных элементов почвы или удобрений; мобилизовать или иммобилизовать питательные элементы почвы; вызывать антагонизм или синергизм питательных элементов и, следовательно, существенно влиять на их поглощение и метаболизм в растениях.

В почве может быть сложное прямое или косвенное взаимовлияние между биогенными токсичными элементами, макро — и микроэлементами, а это оказывает значительное влияние на свойства почвы, рост растений, их продуктивность и качество урожая.

Так, систематическое применение физиологически кислых минеральных удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах повышает их кислотность и ускоряет вымывание из пахотного слоя кальция и магния и, следовательно, увеличивает степень ненасыщенности основаниями, снижая почвенное плодородие. Поэтому на таких ненасыщенных почвах применение физиологически кислых удобрений необходимо сочетать с известкованием почвы и нейтрализацией вносимых минеральных удобрений.

Двадцатилетнее применение удобрений в Баварии на иловатой, плохо дренированной почве в сочетании с известкованием под травы привело к повышению pH с 4,0 до 6,7. В поглощаемом комплексе почвы обменный алюминий заменился кальцием, что привело к значительному улучшению свойств почвы. Потери же кальция в результате выщелачивания составили 60—95% (0,8—3,8 ц/га в год). Как показали расчеты, ежегодная потребность в кальции составила 1,8—4 ц/га. В этих опытах урожай сельскохозяйственных растений хорошо коррелировал со степенью насыщенности почвы основаниями. Авторы пришли к выводу, что для получения высокого урожая необходимы pH почвы >5,5 и высокая степень насыщенности основаниями (V = 100%); при этом удаляется обменный алюминий из зоны наибольшего размещения корневой системы растений.

Во Франции выявлено большое значение кальция и магния в повышении плодородия почв и улучшении их свойств. Установлено, что выщелачивание приводит к обеднению запаса кальция и магния

в почве. В среднем ежегодные потери кальция составляют 300 кг/га (200 кг на кислой почве и 600 кг на карбонатной), а магния — 30 кг/га (на песчаных почвах они достигали 100 кг/га). Кроме того, некоторые культуры севооборота (бобовые, технические и др.) выносят значительные количества кальция и магния из почвы, поэтому следующие за ними зерновые культуры часто обнаруживают симптомы недостаточности этих элементов. Не нужно забывать также, что кальций и магний выполняют роль физико-химических мелиорантов, оказывая благоприятное влияние на физические и химические свойства почвы, а также на ее микробиологическую деятельность. Это косвенно влияет на условия минерального питания растений другими макро — и микроэлементами. Для поддержания плодородия почвы необходимо восстановление уровня содержания кальция и магния, потерянных в результате выщелачивания и выноса из почвы сельскохозяйственными культурами; для этого ежегодно следует вносить 300—350 кг CaO и 50—60 кг MgO на 1 га.

Задача заключается не только в восполнении потерь этих элементов вследствие выщелачивания и выноса сельскохозяйственными культурами, но и в восстановлении плодородия почвы. В этом случае нормы внесения кальция и магния зависят от первоначального значения pH, содержания в почве MgO и фиксирующей способности почвы, т. е. прежде всего от содержания в ней физической глины и органического вещества. Подсчитано, что для повышения pH почвы на одну единицу нужно внести извести от 1,5 до 5 т/га, в зависимости от содержания физической глины (30%), Чтобы повысить содержание магния в пахотном слое почвы на 0,05%, нужно внести 200 кг MgO/га.

Очень важно установить правильные дозы извести в конкретных условиях ее применения. Этот вопрос не настолько прост, как часто его представляют. Обычно дозы извести устанавливают в зависимости от степени кислотности почвы и насыщенности ее основаниями, а также разновидности почвы. Эти вопросы требуют дальнейшего, более глубокого изучения в каждом конкретном случае. Важен вопрос о периодичности внесения извести, дробности внесения в севообороте, сочетании известкования с фосфоритованием и внесением других удобрений. Установлена необходимость в опережающем известковании как условии для повышения эффективности минеральных удобрений на кислых почвах таежно-лесной и лесостепной зон. Известкование существенно влияет на подвижность макро — и микроэлементов внесенных удобрений и самой почвы. А это сказывается на продуктивности сельскохозяйственных растений, качестве продуктов питания и кормов, а следовательно, на здоровье человека и животных.

М. Р. Sheriff (1979) считает, что о возможном переизвестковании почв можно судить по двум уровням: 1) когда продуктивность пастбищ и животных не повышается при дополнительном внесении извести (это автор называет максимальным экономическим уровнем) и 2) когда известкование нарушает баланс питательных веществ в почве, и это отрицательно сказывается на продуктивности растений и здоровье животных. Первый уровень на большей части почв наблюдается при pH около 6,2. На торфяных почвах максимальный экономический уровень отмечается при pH 5,5. Некоторые пастбища на легких вулканических почвах не обнаруживают каких-либо признаков отзывчивости на известь при их природной величине pH 5,6.

Необходимо строго учитывать требования возделываемых культур. Так, чайный куст предпочитает кислые красноземы и желтоземно-подзолистые почвы, известкование угнетает эту культуру. Внесение извести отрицательно влияет на лен, картофель (подробности удобрения картофеля) и другие растения. Наиболее хорошо отзываются на известь бобовые культуры, которые угнетаются на кислых почвах.

Проблема же продуктивности растений и здоровья животных (второй уровень) чаще всего возникает при рН = 7 и более. Кроме того, почвы различаются по скорости и степени отзывчивости на известь. Например, согласно М. Р. Sheriff (1979), чтобы изменить pH с 5 до 6 для легких почв, ее требуется около 5 т/га, а для тяжелой глинистой почвы в 2 раза большее количество. Важно учитывать также содержание карбоната кальция в известковом материале, а также рыхлость породы, тонину ее помола и т. д. С агрохимической точки зрения весьма важно учитывать мобилизацию и иммобилизацию макро — и микроэлементов в почве под действием известкования. Установлено, что известь мобилизует молибден, который в избыточных количествах может отрицательно влиять на рост растений и здоровье животных, но одновременно наблюдаются симптомы недостаточности меди у растений и скота.

Применение удобрений может не только мобилизовывать отдельные питательные элементы почвы, но и связывать их, превращая в недоступную для растений форму. Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показывают, что одностороннее использование высоких доз фосфорных удобрений часто значительно снижает содержание подвижного цинка в почве, вызывая цинковое голодание растений, что отрицательно сказывается на количестве и качестве урожая. Поэтому применение высоких доз фосфорных удобрений часто вызывает необходимость внесения цинкового удобрения. Больше того, внесение одного фосфорного или цинкового удобрения может не дать эффекта, а совместное их применение привести к значительному положительному их взаимодействию.

Можно привести немало примеров, свидетельствующих о положительном и отрицательном взаимодействии макро- и микроэлементов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии изучали влияние минеральных удобрений и известкования почвы доломитом на поступления радионуклида стронция ( 90 Sr) в растения. Содержание 90 Sr в урожае ржи, пшеницы и картофеля под влиянием полного минерального удобрения снижалось в 1,5—2 раза по сравнению с неудобренной почвой. Наименьшее содержание 90 Sr в урожае пшеницы было в вариантах с высокими дозами фосфорных и калийных удобрений (N100P240K240), а в клубнях картофеля — при внесении высоких доз калийных удобрений (N100P80K240). Внесение доломита снизило накопление 90 Sr в урожае пшеницы в 3—3,2 раза. Внесение полного удобрения N100P80K80 на фоне известкования доломитом уменьшало накопление радиостронция в зерне и соломе пшеницы в 4,4—5 раз, а при дозе N100P240K240 — в 8 раз по сравнению с содержанием без известкования.

Ф. А. Тихомиров (1980) указывает на четыре фактора, влияющие на размеры выноса радионуклидов из почв урожаем растений: биогеохимические свойства техногенных радионуклидов, свойства почвы, биологические особенности растений и агрометеорологические условия. Например, из пахотного слоя типичных почв европейской части СССР выводится в результате миграционных процессов 1—5% содержащегося в нем 90 Sr и до 1 % 137 Cs; на легких почвах скорость удаления радионуклидов из верхних горизонтов существенно выше, чем на тяжелых. Лучшая обеспеченность растений питательными элементами и их оптимальное соотношение снижают поступление радионуклидов в растения. Культуры с глубоко проникающими корневыми системами (люцерна) меньше накапливают радионуклидов, чем с поверхностными корневыми системами (райграс).

На основе экспериментальных данных в лаборатории радиоэкологии МГУ научно обоснована система агромероприятий, реализация которых существенно снижает поступление радионуклидов (стронция, цезия и др.) в продукцию растениеводства. Эти мероприятия включают: разбавление поступающих в почву радионуклидов в виде практически невесомых примесей их химическими аналогами (кальций, калий и др.); уменьшение степени доступности радионуклидов в почве внесением веществ, переводящих их в менее доступные формы (органическое вещество, фосфаты, карбонаты, глинистые минералы); заделка загрязненного слоя почвы в подпахотный горизонт за пределы зоны распространения корневых систем (на глубину 50—70 см); подбор культур и сортов, накапливающих минимальные количества радионуклидов; размещение на загрязненных почвах технических культур, использование этих почв под семенные участки.

Читать статью  Секреты удобрения глинистой почвы

Эти мероприятия могут быть использованы и для снижения загрязнения сельскохозяйственной продукции и токсическими веществами нерадиоактивной природы.

Исследованиями Е. В. Юдинцевой и др. (1980) также установлено, что известковые материалы снижают накопление 90 Sr из дерново-подзолистой супесчаной почвы в зерне ячменя примерно в 3 раза. Внесение повышенных доз фосфора на фоне доменных шлаков снижало содержание 90 Sr в соломе ячменя в 5—7 раз, в зерне — в 4 раза.

Под влиянием известковых материалов содержание цезия ( 137 Cs) в урожае ячменя снижалось в 2,3—2,5 раза по сравнению с контролем. При совместном внесении высоких доз калийных удобрений и доменных шлаков содержание 137 Cs в соломе и зерне снижалось в 5—7 раз по сравнению с контролем. Действие извести и шлаков на уменьшение накопления радионуклидов в растениях более резко выражено на дерново-подзолистой почве, чем на серой лесной.

Исследованиями ученых США установлено, что при использовании для известкования Ca(OH)2 токсичность кадмия снижалась в результате связывания его ионов, применение же для известкования CaCO3 было неэффективным.

В Австралии изучали влияние двуокиси марганца (MnO2) на поглощение свинца, кобальта, меди, цинка и никеля растениями клевера. Установлено, что при добавлении в почву двуокиси марганца сильнее снижалось поглощение свинца и кобальта и в меньшей степени никеля; на поглощение же меди и цинка MnO2 оказывала незначительное влияние.

В США также были проведены исследования по влиянию различного содержания свинца и кадмия в почве на поглощение кукурузой кальция, магния, калия и фосфора, а также на сухую массу растений.

Из данных таблицы видно, что кадмий оказывал негативное влияние на поступление всех элементов в 24-дневные растения кукурузы, а свинец замедлял поступление магния, калия и фосфора. Кадмий также отрицательно влиял на поступление всех элементов в 31-дневные растения кукурузы, а свинец оказывал положительное действие на концентрацию кальция и калия и отрицательное — на содержание магния.

Эти вопросы имеют важное теоретическое и практическое значение, особенно для земледелия в индустриально развитых районах, где увеличивается накопление ряда микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов. В то же время возникает необходимость в более глубоком изучении механизма взаимодействия различных элементов на поступление их в растение, на формирование урожая и качество продукции.

В университете штата Иллинойс (США) также изучали влияние взаимодействия свинца и кадмия на поглощение их растениями кукурузы.

У растений отмечена определенная тенденция повышать поглощение кадмия в присутствии свинца; почвенный кадмий, наоборот, снижал поглощение свинца в присутствии кадмия. Оба металла в испытанных концентрациях подавляли вегетативный рост кукурузы.

Представляют интерес выполненные в ФРГ исследования по влиянию хрома, никеля, меди, цинка, кадмия, ртути и свинца на поглощение фосфора и калия яровым ячменем и перемещение этих питательных элементов в растении. В исследованиях были использованы меченые атомы 32 Р и 42 К. Тяжелые металлы в питательный раствор добавляли в концентрации от 10 -6 до 10 -4 мол/л. Установлено значительное поступление тяжелых металлов в растение с повышением их концентрации в питательном растворе. Все металлы оказывали (в разной мере) ингибирующее действие как на поступление фосфора и калия в растения, так и на перемещение их в растении. Ингибирующее действие на поступление калия проявлялось в большей мере, чем фосфора. Кроме того, перемещение обоих питательных элементов в стебли подавлялось сильнее, чем поступление в корни. Сравнительное действие металлов на растение происходит в следующем нисходящем порядке: ртуть → свинец → медь → кобальт → хром → никель → цинк. Этот порядок соответствует электрохимическому ряду напряжений элементов. Если действие ртути в растворе отчетливо проявлялось уже при концентрации 4∙10 -7 мол/л (= 0,08 мг/л), то действие цинка — только при концентрации выше 10 -4 мол/л (=6,5 мг/л).

Как уже отмечалось, в индустриально развитых районах происходит накопление в почве различных элементов, в том числе тяжелых металлов. Вблизи крупных автострад Европы и Северной Америки весьма ощутимо влияние на растения соединений свинца, поступающих в воздух и почву с выхлопными газами. Часть соединений свинца попадает через листья в ткани растений. Многочисленными исследованиями установлено повышенное содержание свинца в растениях и почве на расстоянии до 50 м в сторону от автострад. Отмечены случаи отравления растений в местах особенно интенсивного воздействия выхлопных газов, например елей на расстоянии до 8 км от крупного Мюнхенского аэропорта, где производится около 230 вылетов самолетов в день. В хвое ели содержалось свинца в 8—10 раз больше, чем в хвое в незагрязненных районах.

Соединения других металлов (меди, цинка, кобальта, никеля, кадмия и др.) заметно влияют на растения вблизи металлургических предприятий, поступая как из воздуха, так и из почвы через корни. В таких случаях особенно важно изучение и внедрение приемов, предотвращающих избыточные поступления токсических элементов в растения. Так, в Финляндии определяли содержание свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, марганца, ванадия и мышьяка в почве, а также салате, шпинате и моркови, выращиваемых вблизи промышленных объектов и автострад и на чистых участках. Исследовали также дикорастущие ягоды, грибы и луговые травы. Установлено, что в зоне действия промышленных предприятий содержание свинца в салате колебалось от 5,5 до 199 мг/кг сухой массы (фон 0,15—3,58 мг/кг), в шпинате — от 3,6 до 52,6 мг/кг сухой массы (фон 0,75—2,19), в моркови — 0,25—0,65 мг/кг. Содержание свинца в почве составило 187—1000 мг/кг (фон 2,5—8,9). Содержание свинца в грибах достигало 150 мг/кг. По мере удаления от автострад содержание свинца в растениях снижалось, например, в моркови с 0,39 мг/кг на расстоянии 5 м до 0,15 мг/кг на расстоянии 150 м. Содержание кадмия в почве менялось в пределах 0,01—0,69 мг/кг, цинка — 8,4—1301 мг/кг (фоновые концентрации соответственно были 0,01—0,05 и 21,3—40,2 мг/кг). Интересно заметить, что известкование загрязненной почвы снижало содержание кадмия в салате с 0,42 до 0,08 мг/кг; калийные же и магниевые удобрения не оказывали на него заметного влияния.

В зонах сильного загрязнения содержание цинка в травах было высокое — 23,7—212 мг/кг сухой массы; содержание мышьяка в почве 0,47—10,8 мг/кг, в салате — 0,11—2,68, шпинате — 0,95—1,74, моркови — 0,09—2,9, лесных ягодах — 0,15—0,61, грибах — 0,20—0,95 мг/кг сухого вещества. Содержание ртути в окультуренных почвах было 0,03—0,86 мг/кг, в лесных почвах — 0,04—0,09 мг/кг. Заметных различий в содержании ртути в разных овощах не обнаружено.

Отмечается действие известкования и затопления полей на снижение поступления кадмия в растения. Например, содержание кадмия в верхнем слое почвы рисовых полей в Японии составляет 0,45 мг/кг, а его содержание в рисе, пшенице и ячмене на незагрязненной почве соответственно 0,06 мг/кг, 0,05 и 0,05 мг/кг. Наибольшей чувствительностью к кадмию отличается соя, у которой снижение роста и массы зерен происходит при содержании в почве кадмия 10 мг/кг. Накопление же кадмия в растениях риса в количестве 10—20 мг/кг вызывает подавление их роста. В Японии ПДК кадмия в зерне риса — 1 мг/кг.

В Индии существует проблема токсичности меди вследствие большого накопления ее в почвах, расположенных около медных рудников в Бихаре. Токсичный уровень цитрат ЭДТА-Си > 50 мг/кг почвы. Ученые Индии изучали также влияние известкования на содержание меди в дренажной воде. Нормы извести были 0,5, 1 и 3 от требуемой для известкования. Исследования показали, что известкование не решает проблему токсичности меди, поскольку 50—80% выпавшей в осадок меди оставалось в доступной для растений форме. Содержание доступной меди в почвах зависело от нормы известкования, первоначального содержания меди в дренажной воде и свойств почвы.

Исследованиями установлено, что типичные симптомы недостаточности цинка наблюдались у растений, выращиваемых в питательной среде, содержащей этого элемента 0,005 мг/кг. Это приводило к подавлению роста растений. В то же время цинковая недостаточность у растений способствовала значительному увеличению адсорбции и транспорта кадмия. С повышением концентрации цинка в питательной среде поступление кадмия в растения резко снижалось.

Большой интерес представляет изучение взаимодействия отдельных макро — и микроэлементов в почве и в процессе питания растений. Так, в Италии изучали влияние никеля на поступление фосфора ( 32 Р) в нуклеиновые кислоты молодых листьев кукурузы. Опыты показали, что низкая концентрация никеля стимулировала, а высокая подавляла рост и развитие растений. В листьях растений, выращиваемых при концентрации никеля 1 мкг/л, поступление 32 Р во все фракции нуклеиновых кислот было более интенсивное, чем на контроле. При концентрации никеля 10 мкг/л поступление 32 Р в нуклеиновые кислоты заметно снижалось.

Авторы предполагают, что одной из причин снижения удельной активности испытанных фракций нуклеиновых кислот при высокой концентрации никеля было повышение активности рибонуклеазы.

Из многочисленных данных исследований можно сделать вывод, что для предотвращения отрицательного влияния удобрений на плодородие и свойства почвы научно обоснованная система удобрения должна предусматривать недопущение или ослабление возможных негативных явлений: подкисления или подщелачивания почвы, ухудшения агрохимических ее свойств, необменного поглощения биогенных элементов, химического поглощения катионов, чрезмерной минерализации гумуса почвы, мобилизации повышенного количества элементов, приводящей к токсическому их действию и т. д.

Источник https://students-library.com/library/read/19682-udobrenia-kak-istocnik-zagraznenia-pocvy

Источник https://cyberleninka.ru/article/n/mineralnye-udobreniya-kak-istochnik-zagryazneniya-pochv-i-selskohozyaystvennoy-produktsii-tyazhelymi-metallami

Источник https://www.activestudy.info/vozmozhnoe-negativnoe-vliyanie-udobrenij-na-plodorodie-pochvy/

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: