Пестициды и удобрения
Питание — это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития.
С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является прежде всего применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.
Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений. Особенно это относится к Нечерноземной зоне, где дерново-подзолистые почвы с низким уровнем окультуренности занимают около 51% площади. Для почв этой зоны характерно, как правило, временное или длительное избыточное увлажнение. Преобладающими неблагоприятными признаками дерново-подзолистых почв являются плохие физически свойства, повышенная кислотность (рН в КС1 меньше 5) и низкое содержание органического вещества — от 1 до 2,5%. Для них характерна также слабая обеспеченность элементами минерального питания для растений — азоты, фосфора и калия, многих микроэлементов; нередко (в разновидностях легкого механического состава) невелико содержание также магния и кальция.
Почвы Нечерноземной зоны, особенно подзолистые, остро нуждаются в известковании и систематическом внесении минеральных удобрений. В связи с этим для сельского хозяйства зоны предусмотрено поставить 120 млн. Т минеральных удобрений в стандартных туках. Таким образом, на гектар пашни придется 126 кг питательных веществ.
Содержание питательных веществ в почвах
Запасы питательных веществ в почвах во много раз превышают потребность в них растений. Однако большая часть из представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково.
Содержание азота (N) колеблется от 0,07% до 0: 5%. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1-2% его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы.
Содержание фосфора (Р2О5) во многих почвах составляет 0,03-0,25%. Около половины его находится в минеральной форме, а половина — в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70%. Некоторое количество его содержится в поглощенном почвенными коллоидами состоянии. Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах и красноземах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа и алюминия. В нейтральных почвах, например в черноземах, минеральный фосфор представлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.
На долю калия (К2О) в почве приходится 0,6-3% массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет, кг/га: в подзолистых почвах — 150-300, черноземах — 400-900, сероземах — 600-1500. В отличие от азота и фосфора калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.
Кальция (СаО) в почвах около 0,2-2% и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенном состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием черноземы (около 40 мэкв) . Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах (5-8 мэкв) , что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.
Содержание магния (MgO) составляет 0,4-4% и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках.
Около 90-95% магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями. Около 5-10% магния находится в поглощенном (обменном) состоянии. Обменный магний. Как и обменный калий, играет важнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенном растворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния в почве встречается в форме органических веществ, после разложения которых он становится доступным для растений.
Наиболее богаты магнием черноземы, каштановые почвы и сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах.
Содержание серы (SO3) колеблется от 0,1 до 0,5% массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями (80-90%) , где она находится в восстановленной форме, и минеральными соединениями с кальцием, железом, калием, натрием (10-20) , являющимися источником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса и органических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий (сульфофикация) .
В большинстве почв количество серы достаточно для растений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах ее немного, поэтому сульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почву вносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом.
Содержание железа (Fe2O3) в почвах колеблется от 1-11%. В легких под механическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых.
Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильноизвесткованных почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.
Пестициды
Пестициды (ядохимикаты) — химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п. Пестициды в зависимости от объекта подразделяются на: — Гербициды — для уничтожения сорной растительности; — Инсектициды против вредных насекомых; — Зооциды для борьба с грызунами; — Фунгициды — с возбудителями грибковых заболеваний; Дефолианты — для удаления листьев; — Дефлоранты — для удаления цветков.
За последние десятилетия число различных типов пестицидов сильно возросло, только в США их количество достигло 900. По данным А. В. Яблокова (1988) , в нашей стране в 1986г. было применено пестицидов в среднем около 2 кг на 1 га (примерно на 87% пашни) или около 1,4 кг на душу населения, а в США 1,6 кг на 1 га (на 61% пашни) или 1,5 кг на душу населения.
Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет) . При использовании даже наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходят прямо в атмосферу, а для таких пестицидов, как ДДТ и диэлдрин, характерна дистилляция с парами воды на земной поверхности. Эта часть пестицидов, не достигших растений, подхватывается ветром и осаждается в районах суши или океана, весьма удаленных от зон применения вещества. Они в конечном итоге попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные биомы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают свои концентрации при движении по трофическим цепям.
Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.) , отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая таким образом его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека.
Поэтому в некоторых странах (США, Франция, Германия) начинают уменьшать дозы применения пестицидов или полностью от них отказываться. В последние годы в СГА разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых организмаов или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.
Удобрения
Удобрения — это неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные (или химические) , органические и бактериальные (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв) .
Минеральные удобрения , добытые из недр или промышленно полученные химические соединения, содержат основные элементы питания (азот, фосфор, калий) и важные для жизнедеятельности микроэлементы (медь, бор, марганец и др.) .
Минеральные удобрения подразделяют на простые (одинарные, односторонние, однокомпонентные) и комплексные. Простые минеральные удобрения содержат только одни из главных элементов питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроудобрения. Комплексные удобрения содержат не менее двух главных питательных элементов. В свою очередь, комплексные минеральные удобрения делят на сложные, сложно-смешанные и смешанные.
Азотные удобрения. Производство азотных удобрений базируется не синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений) , хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранение. В таблице №1 приведены данные о составе из свойствах основных азотных удобрений.
По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.
Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры.
Фосфорные удобрения. Фосфор — один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты — только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора — фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности — томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения — аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них — суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице №2.
По степени растворимости эти удобрения подразделяют на следующие группы:
Растворимые в воде, легкодоступные для растений — суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный; Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимые в слабых кислотах) , они не могут непосредственно использоваться растениями — это фосфоритная и костная мука.
Фосфоритная мука — тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого труднодоступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах.
Калийные удобрения . Калий — необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов.
Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.
Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.
На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почве восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солоннах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства. Калий легко растворяется в воде и при внесении поглощается коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.
Калийные удобрения подразделяются на три группы:
Концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд — хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия) ; Сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды — каинит, сильвинит; Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием — 30-ти и 40%-ные калийные соли.
Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.
Наиболее распространенные калийные удобрения и их свойства приведены в таблице №3.
Комплексные удобрения . Их подразделяют по составу: двойные (азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные) ; по способу производства: сложные, сложно-смешанные (комбинированные) и смешанные удобрения. К сложным удобрениям промышленного производства относят (калиевая селитра, аммофос, диаммофос) . Их получают при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные (нитрофос, нитрофоска, нитроаммофос, нитроаммофоска, фосфорно-калийные, жидкие комплексные и др.) — в едином технологическом процессе из простых или сложных удобрений. Смешанные удобрения получают путем смешивания простых.
Сложные и сложно-смешанные удобрения характеризуются высокой концентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобрений обеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку, смешивание, хранение и внесение.
К числу недостатков комплексных удобрений относится то, что пропорции в содержании NPK в них варьируют в нешироких пределах. Поэтому при внесении, например, необходимого количества азота, других питательных элементов вносится меньше или больше, чем требуется.
В небольшом количестве применяют и многофункциональные удобрения, содержащие, кроме основных питательных элементов, микроэлементы и биостимуляторы, оказывающие специфическое влияние на почву и растения.
Органические удобрения — это перегной, торф, навоз, птичий помет (гуано) , различные компосты, органические отходы городского хозяйства (сточные воды, осадки сточных вод, городской мусор) , сапропель, зеленое удобрение. Они содержат важнейшие элементы питания, в основном в органической форме, и большое количестве микроорганизмов. Действие органических удобрений на урожай культур сказывается в течение 3-4 лет и более.
Навоз. Это основное органическое удобрение во всех зонах страны. Он представляет собой смесь твердых и жидких выделений сельскохозяйственных животных с подстилкой и без нее. В навозе содержатся все питательные вещества, необходимые растениям, и поэтому его называют полным удобрением. Качество навоза зависит от вида животных, состава кормов, количества и качества подстилки, способа накопления и условий хранения.
В зависимости от способов содержания скота различают навоз подстилочный (твердый) , получаемый при содержании скота на подстилке, и бесподстилочный (полужидкий, жидкий) .
Подстилочный навоз содержит около 25% сухого вещества и около 75% воды. В среднем в таком навозе 0,5% азота, 0,25% фосфора, 0,6% калия и 0,35% кальция. В его состав входят также необходимые для растений микроэлементы, в частности 30-50г марганца, 3-5г бора, 3-4г меди, 15-25г цинка, 0,3-0,5 молибдена на 1тн.
Кроме питательных веществ, навоз содержит большое количество микроорганизмов (в 1т 10-15кг живых микробных клеток) . При внесении навоза почвенная микрофлора обогащается полезными группами бактерий. Органическое вещество служит энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов, поэтому после внесения навоза в почве происходит активизация азотфиксирующих и других микробиологических процессов.
Навоз оказывает многостороннее действие как на почву, так и на растение. Он повышает концентрацию углекислого газа в почвенном и надпочвенном воздухе, снижает кислотность почвы и подвижность А1, повышает насыщенность ее основаниями. При систематическом его внесении увеличивается содержание гумуса и общего азота в почве, улучшается ее структура, лучше поглощается и удерживается влага.
Бесподстилочный (жидкий) навоз накапливается в большом количестве на крупных животноводческих фермах и комплексах при бесподстилочном содержании скота и применении гидравлической системы уборки экскрементов. Такой навоз представляет собой подвижную смесь кала, мочи, остатков корма, воды и газообразных веществ, образующихся в период хранения. По содержанию влаги его разделяют на полужидких (до 90%) , жидкий (90-93%) .
Количество и качество бесподстилочного навоза зависит от вида и возраста животных, типа кормления, способа содержания скота и технологии накопления навоза.
Большая часть питательных веществ в этом удобрении находится в легкодоступной для растений форме (до 70% азота в аммиачной форме) , что обусловливает более сильное его действие по сравнению с подстилочным навозом в год внесения и слабое в последующие годы. Фосфор и калий из подстилочного навоза усваиваются растениями так же, как и из минеральных удобрений.
Птичий помет. Это быстродействующее органическое удобрение. Питательные вещества в нем хорошо усваиваются растениями. Куриный помет содержит 0,7-1,9% азота, 1,5-2% Р2О5,0,8-1% К2О и 2,4% СаО.
Птичий помет используют в качестве подкормки зерновых и технических культур, растворяют его в 8-10 частях воды и вносят в почву культиваторами-растениепитателя.
Торф . Это удобрение представляет собой смесь полуразложившихся в условиях избыточного увлажнения остатков растений, в основном болотных. Торф может быть низкой степени разложения (до 20%) , средней (20-40%) и высокой (более 40%) . Широко применяют в сельском хозяйстве как удобрение.
Различают три типа торфа: верховой, низинный и переходный.
Верховой торф образуется на бедных питательными веществами возвышенных метах рельефа (сфагновые мхи, пушицы, шейхцерия болотная, подбел, багульник, осока топяная и др.) . Верховой торф характеризуется повышенным количеством органического вещества, высокой кислотностью, большой поглотительной способностью и малым содержанием питательных веществ. Применяют указанный торф главным образом в качестве подстилки и для компостирования.
Низинный торф образуется на богатых питательными веществами пониженных частях рельефа (осоки, гипновые мхи, тростник, хвощ, таволга, сабельники и др.) . Низинный торф содержит больше питательных веществ и меньше органического вещества, чем верховой. Наиболее целесообразно его использовать для приготовления различных компостов.
Переходной торф занимает промежуточное положение между верховым и низинным. По количеству золы (в %) торфа подразделяют на нормальные (до 12) и высокозольные (более 12) .
Торфяные компосты. Торф широко применяют для приготовления компостов. При компостировании с навозом торф быстрее разлагается и полнее используется растениями. Хорошо компостируется торф (верховой или переходной) с известью. Хорошие результаты получают при добавлении к торфу 20 кг фосфоритной муки на 1тн. Торфофосфоритные компосты особенно эффективны на супесчаных почвах, а торфоизвестковые — на кислых.
Кроме этого торф используют на полях орошения, где его компостируют с осадком сточных вод. Широко применяют также торфофекальные компосты. Эти компосты считаются сильнодействующими.
Осадки сточных вод. Их получают при очистке сточных вод городов на очистных сооружениях. Влажность свежего осадка составляет около 97%. Для снижения влажности до 80% они проходят этап естественной сушки на иловых площадках и маханического обезвоживания на вакуум-фильтрах с применением реагентов (хлорное железо и известь) , а для снижения влажности до 25-30% — проходят термическую сушку в барабанных печах.
Осадки с иловых площадок можно испльзовать под все культуры, но наиболее целесообразно их применение под овощные и силосные культуры, сахарную свеклу. Осадки после термической сушки, содержащие больше извести и железа, желательнее вносить под отзывчивые на известь культуры.
Сапропель (пресноводный ил) . Он представляет собой отложившуюся в пресноводных водоемах смесь земли с полуразложившимися растительными и животными остатками. Содержит органические вещества (до 15-30% и более) , азот, фосфор, калий, известь, микроэлементы, некоторые витамины, антибиотики, биостимуляторы.
Наибольшее количество питательных веществ наблюдается в иле водоемов, находящихся около населенных пунктов.
Сапропели применяют как в чистом виде, так и в виде компостов с навозом, фекалиями и навозной жижей.
Зеленое удобрение. Оно представляет собой зеленую массу растений-сидератов, запахиваемую в почву в щелях обогащения ее питательными веществами, главным образом азотом, улучшения водного, воздушного и теплового режимов. Наибольшее значение зеленое удобрение имеет на малопрлодородных дерново-подволитстых, песчаных, суглинистых и супесчаных почвах, а также на орошаемых землях и во влажных районах Закавказья.
Важнейшее условие повышения эффективности зеленого удобрения — это правильно сочетание его с другими органическими и минеральными удобрениями и химической мелиорацией почв. Такой способ удобрения широко применяется, так как он дешев (часто не требует транспортных средств) , и по химическому составу зеленое удобрение близко к навозу.
Бактериальные удобрения. Препараты, содержащие полезные для растений бактерии, относятся к бактериальным удобрениям. Они способны улучшать питание сельскохозяйственных культур и не содержат питательных веществ.
Список литературы
Штефан В. К. — “Жизнь растений и удобрений” — Москва, 1981г.
Артюшин А. М., Державин Л. М. — “Краткий словарь по удобрениям” — 2-е изд., Москва, 1984г. Под редакцией Никляева В. С. —
Последствия применения минеральных удобрений и пестицидов
Поиски максимальной продуктивности сельскохозяйственных земель во многих развитых странах уже привели к пересыщению почв химическими удобрениями, что угрожает не только здоровью человека, но подвергает опасности и стабильность агроэкосистем.
Нарушение круговорота органических веществ на обрабатываемых площадях ставит под угрозу сохранение плодородия земель на длительный период. Внося в почву удобрения, человек перестал во имя «рентабельности» или в связи с дефицитом возвращать в культивируемые земли гумус в виде органических удобрений, который обеспечивал их плодородие. Недостаток гумуса нарушает структуру почв, поскольку при этом наносится невосполнимый ущерб поглощающему глинисто-перегнойному комплексу, благодаря которому питательные элементы становятся доступными для растений. Современная цивилизация в результате применения удобрений способствовала нарушению биогеохимических круговоротов, в том числе круговорота азота и фосфора. Осознание этого явления приводит к логическому выводу о необходимости крайне ограниченного использования химических удобрений на лесных землях.
Лесоводы в достаточной мере владеют экологическими приемами сохранения и повышения плодородия лесных почв — это смена пород, оптимизация структуры породного состава и густота насаждений, использование порубочных остатков, люпинизация, использование торфяных запасов. Применение же химических удобрений на лесных площадях, где это необходимо, целесообразно ограничить территориями лесных питомников и плантаций.
Среди видов загрязняющих веществ особое место занимают пестициды. Их вносят в естественную среду для уничтожения вредных, с точки зрения человека, насекомых, грибной инфекции, грызунов, а также сорной травянистой и древесной растительности. Необычайный успех пестицидов объясняется большой эффективностью их воздействия и резким снижением затрат ручного труда и технических средств в сельском и лесном хозяйствах. Современные пестициды являются органическими синтезированными веществами, которые делят в зависимости от назначения на следующие категории: инсектициды (предназначены для уничтожения вредных насекомых); фунгициды (служат для борьбы с фитопатогенными грибами); гербициды (позволяют уничтожать сорную травянистую растительность); арборициды (служат для уничтожения нежелательной древесно-кустарниковой растительности); родентициды (употребляют против грызунов и др.).
Инсектициды по происхождению разделяют на три основные группы: минеральные вещества, инсектициды растительного происхождения и синтезированные вещества, которые в настоящее время употребляются чаще других. Современные синтезированные инсектициды делятся на 5 основных групп: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы, пиретроиды и гормоноподобные инсектициды.
Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических или гетероциклических жидких углеводородов (например, терпенов). Органофосфаты — это сложные эфиры различных спиртов ортофосфорной кислоты или одной из ее производных — тиофосфорной. Карбаматные инсектициды — это, как правило, сложные эфиры N-метилкарбаминовой кислоты. Пиретроидные соединения представляют собой искусственно полученные аналоги широко известного природного инсектицида пиретрина, содержащегося в далматской ромашке. Действующим веществом димилина является дифтор-бензурон-1-(4-хлорфенил)-3 (2,6-дифторбензол) мочевина.
Все они в достаточной степени токсичны и способны вызывать быстрое отравление насекомых, поскольку совершенно свободно проходят через их кутикулярный покров, а также воздействуют через пищевой тракт при попадании туда с пищей; хорошо испаряющиеся инсектициды поражают насекомых через дыхательные пути. Ряд инсектицидов (системные), проникая в соки растений через листья и корневые системы, могут делать эти соки токсичными для колющих насекомых — клопов, тлей, щитовок, клещей. В настоящее время большое внимание исследователей и практиков защиты растений в СССР и за рубежом привлекают инсектициды на основе синтетических пиретроидных соединений и препараты гормоноподобного действия, из которых наиболее изучен димилин. Эти препараты отличаются от других исключительно высокой инсектицидностью, эффективны в малых дозах; по мнению испытателей, они мало токсичны для млекопитающих, экологически толерантны (устойчивы) и считаются наиболее совершенными и перспективными из современных химических средств борьбы с насекомыми. Специфика действия гормоноподобных соединений заключается в способности блокировать метаморфоз насекомого. К этой группе инсектицидов — ингибиторов синтеза хитина у насекомых принадлежит препарат димилин. Своеобразное действие димилина позволяет применять его против многих насекомых, резистентных к фосфорорганическим, карбаматным и хлорорганическим инсектицидам. В СССР димилин испытывался в основном из расчета 10—25 г/га действующего вещества для защиты сосновых и дубовых насаждений от группы наиболее обычных для этих пород филлофагов. Смертность при авиационном применении препарата составила 90—100 %. Отмечено также, что применение небольших доз димилина (2,5—5 г/га д. в.) в качестве добавки к бактериальным препаратам повышает эффективность последних, особенно в борьбе с устойчивыми популяциями вредных насекомых, что очень важно для защиты лесов, в которых запрещено использование химических средств при обычных нормах расхода.
Фунгициды применяются против инфекционного полегания хвойных, снежного и обыкновенного шютте сосны, шютте лиственницы, корневой губки сосны, мучнистой росы дуба, ржавчины сосны, лиственницы, пихты, тополя, осины, березы, ивы и др., парши тополя и осины, некрозно-раковых болезней лиственных и хвойных пород, сосудистого микоза, соснового вертуна, цитоспороза тополя и осины, язвенного рака ивы и др.
Самые старые из известных фунгицидов (соли меди, сера и ряд минеральных соединений серы) в настоящее время хотя и не потеряли своего значения, но уже в значительной мере замещаются органическими соединениями.
Гербициды объединяют большую группу химических веществ, применяемых для уничтожения нежелательной (сорной) растительности. Гербициды, уничтожающие древесную растительность, относятся к арборицидам. Известно свыше 1000 соединений с гербицидными свойствами, однако на практике их используется около 250, Различают гербициды сплошного действия и избирательного (селективные); деление это условно, так как результат воздействия зависит от концентрации, норм расхода и условий применения. Контактные гербициды, попадая на растения, вызывают местное отравление тканей, а системные, передвигаясь по сосудам растений, вызывают общее отравление.
Стремясь предупредить нежелательную смену пород и таким образом повысить производительность древостоев, в последние десятилетия в некоторых районах нашей страны начали использовать арборициды с целью изменить состав молодняков в пользу хвойных пород. Дефицит рабочей силы провоцирует лесоводов на применение арборицидов. Обработка насаждений арборицидами проводится обычно с помощью авиации и, как правило, на значительных площадях. Химический уход за составом в лиственно-хвойных молодняках, с лесоводственной точки зрения, создает специфические условия среды, характеризующиеся усилением солнечной радиации, увеличением амплитуды суточных колебаний температуры приземного слоя воздуха и влажности, обогащением почв гумусом и доступными формами NPK, изменением живого напочвенного покрова в пользу светолюбивых видов, а в сырых условиях обитания в пользу политрихума и сфагнума. На достаточно богатых почвах изменение всей совокупности условий среды в молодняках после интенсивного химического ухода крайне неблагоприятно для последующего семенного возобновления хвойных и лиственных пород.
Применение химических и биологических средств защиты растений от вредителей и болезней в лесах СССР строго лимитируется. Госкомлесом СССР периодически публикуются списки разрешенных для применения в лесном хозяйстве препаратов. Они служат официальным документом, устанавливающим на определенный срок основные регламенты использования пестицидов для защиты растений от вредителей и болезней. Последний список со сроком действия с 1986 по 1990 г. содержит 105 наименований, среди них инсектицидов — 49, фунгицидов — 20, протравителей (по существу также фунгицидов) — 13, биопрепаратов — 18, антибиотиков для предпосевной обработки семян и полегания сеянцев — 3, феромонов для надзора и борьбы с короедом типографом — 2. Кроме того, в период действия основного списка ежегодно будет устанавливаться дополнительный перечень средств защиты растений, а также вноситься необходимые изменения в регламент применения рекомендованных препаратов.
Списки утверждаются Госкомлесом СССР после согласования их с заместителем Главного государственного санитарного врача СССР, Государственной комиссией по химическим средствам борьбы с вредителями и болезнями растений и сорняками, Главным управлением по охране и воспроизводству рыбных запасов и регулированию рыболовства Минрыбхоза СССР, Главным управлением ветеринарии Госагропрома СССР, Государственным комитетом СССР по гидрометеорологии. Чем вызвана такая строгость, выразившаяся в подключении большого количества ответственных государственных инстанций? Дело в том, что пестицид, каким бы он ни был, неизбежно вызывает глубокие изменения всей экосистемы, в которую его внедрили. Его действие никогда не бывает однозначным, что вытекает из совокупности следующих свойств пестицидов.
1. В большинстве случаев пестициды имеют широкий спектр токсического воздействия как на виды растений, так и на виды животных. Таким образом, названия инсектициды, фунгициды, гербициды и др. порой вводят в заблуждение, так как не дают представления о реальном воздействии этих веществ.
2. Пестициды очень токсичны для теплокровных и пойкилотермных позвоночных.
3. Пестициды воздействуют на все живые организмы.
4. Действие пестицидов не зависит от плотности популяции, но их употребляют только тогда, когда численность вредителя достигает большого значения, т. е. их применение зависит от плотности.
5. Как правило, используют значительно большее количество пестицидов, чем необходимо для уничтожения вредителя; преднамеренные излишки обработки допускаются обычно в целях «надежности».
6. Обрабатываемые пестицидами площади в современном мире весьма значительны, что заставляет предполагать негативные последствия их применения (угроза здоровью людей и стабильности экосистем планеты).
7. Многие пестициды могут сохраняться в почве месяцами и в течение многих лет. Их стабильность чревата различными последствиями, которые еще больше усугубляют проблемы, связанные с этим видом загрязнения. Пестициды распространяются далеко за пределы обрабатываемых площадей. Даже при использовании наименее летучих компонентов более 50 % активных веществ в момент воздействия переходит в атмосферу.
Согласно систематике, различают две категории форм воздействия пестицидов.
Первая категория — демоэкологическая, она выражается совокупностью воздействий на уровне популяций отдельных видов, чувствительных к какому-либо фйтосанитарному веществу. В этой категории различают ряд эффектов. Первый эффект, когда последствия применения пестицида сказываются незамедлительно. Пестицид является экологическим фактором, независимым от плотности популяции, т. е. какой бы ни была численность популяции, занимающей определенную территорию, данная концентрация пестицидов вызовет одинаковый процент смертности в популяции. Другие эффекты характеризуются замедленным действием. Например, есть пестициды, обладающие свойством накапливаться в пищевой цепи до тех пор, пока животное (пищевой объект хищника) не достигает критического порога, с которого начинается хроническая интоксикация. И наконец, третий демоэкологический эффект характеризуется не столь явной, но не менее вредной формой влияния пестицидов на биологические виды, которая выражается в уменьшении их биотического потенциала, т. е. в снижении плодовитости или полном бесплодии.
Вторая категория объединяет более сложные формы воздействия пестицидов, получившие название биоценотических. Примером могут служить случаи, когда нечувствительные или малочувствительные к воздействию данного пестицида виды могут значительно снизить свою плотность вследствие уничтожения растений или животных, которые служат им пищей и добычей. Другие последствия биоценотического воздействия пестицидов выражаются в том, что увеличивается численность популяций, плотность которых до обработки была относительно небольшой вследствие гибели конкурирующих видов или подавления хищников и паразитов.
Последствия загрязнения пестицидами, особенно биоценотические, изучены еще недостаточно. Сведения, которыми располагает каждое лесное предприятие, основываясь на собственном опыте, ограничиваются чаще всего видами, против и в защиту которых проводились обработки, т. е. определяется только целенаправленный положительный или отрицательный эффект, который, по существу, не дает полного представления о негативных последствиях применения пестицидов. А они огромны! Применение пестицидов на больших площадях всякий раз вызывает ощутимые потрясения структуры лесной экосистемы вплоть до нарушений биологического равновесия. И как это непарадоксально, нередко оно проявляется в увеличении численности той популяции, против которой проводили борьбу.
Обработка инсектицидами может стимулировать размножение других видов с аналогичной специализацией, в том числе и тех, которые не считались прежде массовыми видами, но теперь заняли освободившиеся экологические ниши. Примером могут служить пяденицы-шелкопряды, вспышки массового размножения которых имели место в 60—70-х гг. в ряде районов, где ежегодно проводились авиахимобработки против обычных массовых видов.
Инсектициды убивают не только насекомых-филлофагов или кровососущих, но и в такой же степени, если не в большей, насекомых опылителей и энтомофагов, без которых не может нормально существовать растительность, в том числе и та, ради которой применялись обработки. Так как обрабатываются, строго говоря, не вредители, а экосистемы, то смертность вредителя нередко уравновешивается смертностью полезных видов. Изучение влияния хлорорганических и фосфорорганических соединений на энтомофауну дубрав показало, что оба соединения вызывают гибель сотен видов насекомых. Фосфорорганические соединения, которые чаще других применялись в лесном хозяйстве, отрицательно влияют на фауну позвоночных животных. Например, даже малые дозы фосфорорганических соединений (0,6 кг/га действующего вещества) при обработке насаждений в штилевую погоду могут вызывать гибель птиц, рептилий и мелких млекопитающих.
Одна из проблем связана с появлением особей, не восприимчивых к воздействию инсектицидов. С появлением синтезированных препаратов сложные молекулы которых могут постепенно распадаться, такая сопротивляемость стала частым явлением, в настоящее время известно более 200 видов, проявивших такие свойства. Частое применение ведет к отбору устойчивых форм вредителя. Известен пример быстрого восстановления численности сосновой пяденицы после химических обработок, вызвавших повышенную жизнеспособность вредителя и обеднение биогеоценоза. Куколки из обработанного инсектицидом насаждения по сравнению с куколками, собранными в соседнем необработанном насаждении, имели большую массу и повышенное содержание жиров и азота. Имеются также сообщения, что применение инсектицидов против дубовой зеленой листовертки увеличивает выживаемость и плодовитость у оставшейся части популяции; благодаря наследственной устойчивости, случайному избежанию отравления инсектицидом или иммиграции на обработанный участок, на нем может сохраниться остаточная популяция вредителя (или вредителей). При низких плотностях популяций внутри — и межвидовая конкуренция практически не проявляется. Такие условия часто способствуют реализации максимального репродуктивного потенциала и возвращению популяций к прежним уровням вредоносности или — более высоким из-за отсутствия хищных и паразитических насекомых. Острота проблемы усугубляется тем, что она вызывает увеличение доз и число обработок. И то, и другое неизбежно приводит к росту концентрации этих соединений в почве, растениях и прочих звеньях биологической цепи.
В последнее время все чаще стали сталкиваться с аналогичными явлениями и при применении фунгицидов. Многие грибы — возбудители заболеваний проявляют резистентность к тем или иным фунгицидам.
Инсектициды и фунгициды могут снижать эффективность фотосинтеза у обрабатываемых растений вследствие загрязнения поверхности листьев, засорения устьиц и нарушения физиологических процессов в листьях. Физиологическое воздействие на листья оказывает, например, бордоская жидкость, уменьшение фотосинтеза вызывает фракция растворимой меди. Особой способностью к подавлению фотосинтеза обладают инсектициды на масляной основе.
Все пестициды очень токсичны. Сложные последствия, вызываемые их массовым применением в сельском и лесном хозяйствах, все более настоятельно требуют поиска более совершенных из них, а также совершенствования машин и технологии обработок в направлений снижения доз, постепенной замены пестицидов биологическими средствами защиты растений.
Лесные предприятия посредством совершенствования агротехники выращивания устойчивых насаждений должны стремиться к умеренному использованию инсектицидов и жесткому ограничению применения гербицидов и арборицидов на лесных площадях.
Почва, удобрения, пестициды и наше здоровье
Эколого-химическая характеристика качества почвы определяется следующими данными, важными для практического использования:
- • общее содержание органических соединений (гумуса);
- • содержание азота (аммонийного, нитратного, входящего в органические соединения);
- • содержание «связанной» угольной кислоты (прежде всего карбонаты кальция и магния);
- • содержание питательных для растений элементов (кальций, магний, калий, фосфор и т.д.) с учетом их биологического усвоения:
- • содержание микроэлементов;
- • фракционный и механический состав;
- • величина pH:
- • влагоемкость, гигроскопичность, объем пор и некоторые другие.
Одним из важных факторов антропогенного воздействия
на почвенные экосистемы является применение минеральных удобрений.
С ними часто связывают успехи современного сельского хозяйства. Минеральные удобрения обычно подразделяют на азотные, фосфорные, калийные и смешанного типа (сложные). Далее приводим наиболее часто встречающиеся при продаже, в ГОСТах, ТУ, в литературе и т.п. названия удобрений (при продаже, в быту и т.д.). Как правило, эти названия относятся к тривиальной номенклатуре. К азотным удобрениям относятся: калийная KN03, натриевая NaN03, аммиачная NH4N03 и кальциевая Ca(N03)2 селитры, т.е. нитраты, а также сульфат аммония (NH4)2S04. К фосфорным: суперфосфат — смесь CaS04 и Са(Н2Р04)2, двойной суперфосфат Са(Н2Р04)2, преципитат СаНР04 • 2Н20, фосфоритная мука Са3(Р04)2. К калийным: поташ К2С03 (входит в состав древесной золы), калийная селитра KN03, сильвинит КС1 • NaCl, карналлит КС1 • MgCl2 • 6Н20. К удобрениям смешанного типа относятся: аммофос — смесь NH4H2P04 и (NH4)2HP04 (N, Р); калийная селитра KN03 (К, Р); нитрофоска — смесь (NH4)2HP04 с NH4N03, КС1 или K2S04 (N, Р, К).
Почва, на которой выращивают растения, кроме макроэлементов (N, Р, К, S, Mg, Са) должна содержать микроэлементы (Zn, Мп, В, Мо, Со и др.).
Такой элемент, как железо, особенно необходим для тропических и субтропических растений.
Под плодородием почв понимают свойство почвы удовлетворять потребности растений в элементах питания и воде, снабжать корневые системы необходимым количеством воздуха и теплоты.
Для произрастания растений почва должна содержать биогенные элементы: N, Р, К, которые и входят в состав минеральных удобрений.
Желательное отношение N : Р : К в удобрениях лежит в пределах
1 : 1 : 1 — 1 :2 :2,5.
Внесение удобрений — необходимое условие ведения современного сельского хозяйства. Около 2/3 урожая сельхозпродукции человек использует для своих нужд.
В итоге в почву возвращается меньше биогенных элементов, чем было накоплено биомассой растений.
В идеале для сохранности почвенных экосистем на поля необходимо вносить количество биогенных элементов, эквивалентное количеству изымаемых из почвы. В действительности это условие выполнить достаточно трудно.
Известно, что далеко не все количество вносимых в почву удобрений достигает растений. Значительная часть таких удобрений теряется, попадает в водные объекты, в атмосферу, внося тем самым дополнительные загрязнения в окружающую человека среду.
У данного вопроса имеется и другой аспект, связанный с повышенным содержанием удобрений в почве.
Рассмотрим эту ситуацию на примере азотных и фосфорных удобрений.
Хорошо известно, что азот необходим для образования новых клеток, синтеза белков, ферментов, хлорофилла. Резкое увеличение и практически неконтролируемое применение азотных удобрений привело в ряде регионов планеты к нарушению природного естественного баланса по азоту.
Повышение содержания нитратов в почве и, соответственно в растениях, овощах и фруктах, питьевой воде, может приводить к следующим отрицательным последствиям.
- 1. При накоплении нитратов в почве, особенно при использовании аммиачных форм азотных удобрений, происходит потеря гумуса, возрастает его минерализация, изменяются микробиологические свойства почвы.
- 2. Чрезмерное применение азотных удобрений, с учетом их последующей трансформации, вызывает повышение содержания N20 в атмосфере. Газообразные потери азота за счет денитрификации составляют 24% от суммарного количества азота, введенного на поля.
- 3. Накопление нитратов в почве приводит к повышенному содержанию нитратов и нитритов в овощах и фруктах. В организме человека нитрат-ионы восстанавливаются до нитрит-ионов, способствуя переводу гемоглобина в метгемоглобин (первый содержит двухвалентное железо, второй — трехвалентное).
Метгемоглобин, в отличие от гемоглобина, не способен транспортировать кислород. При увеличении в крови содержания мет- гемоглобина сначала появляются признаки удушья и цианоза (синюшность), а при дальнейшем повышении — увеличение сердечной недостаточности и смерть.
4. В желудочно-кишечном тракте человека нитриты в кислой среде могут реагировать с аминами, образуя нитрозамины, представляющие собой канцерогенные вещества.
Считают, что не менее 5% злокачественных опухолей возникает из-за повышения содержания нитритов и нитратов в пище. Суточное потребление нитратов не должно превышать 200 мг/л, а нитритов — не больше 20 мг/л.
Важная информация
Следует понимать — где есть нитраты, там могут быть и нитриты.
Большинство фосфорных удобрений, в отличие от азотных, плохо растворимы в воде. Фосфаты малоподвижны в почвенной среде, и как следствие, эффективность их использования меньше, чем азотных удобрений. Лишь малая доля фосфора из фосфорных удобрений усваивается растениями.
Следует знать
Значительная часть фосфорных удобрений в конечном итоге попадает в водоемы, способствуя так называемому цветению воды, которое часто называют биологическим загрязнением гидросферы.
Следует отметить, что избыток фосфора, внесенный в почву в виде фосфорных удобрений, как правило, нетоксичен для живых организмов. Однако при использовании фосфорных удобрений в почве накапливаются нежелательные соединения мышьяка, фтора и некоторые другие, которые содержатся в фосфорных удобрениях в виде примесей.
Подведем некоторые итоги. Итак, мы знаем, что в процессе обработки почвы происходит уменьшение содержания в ней гумуса и минеральных веществ. Поэтому для восполнения их потерь в обрабатываемые земли необходимо, как указано выше, вносить как минеральные, так и органические удобрения. Другое дело — как, когда, в каком виде и сколько вносить.
Важная информация
Перспективными являются удобрения, обладающие пролонгированным действием (способностью постепенно отдавать в почву питательные вещества). С этих же позиций перспективно микрокапсули- рование удобрений, заключающееся в покрытии каждой гранулы (капсулы) тонкой полимерной пленкой, постепенно пропускающей в почву содержащиеся в грануле вещества.
Исследования по данному вопросу успешно проводятся в СПбПУ под руководством профессора Г. А. Карапетяна.
С точки зрения здоровья человека большую проблему для него, кроме удобрений, представляют химические средства защиты растений.
К таким средствам в первую очередь относят пестициды, которые все без исключения являются ядами широкого спектра действия. Обычно пестициды подразделяют на инсектициды — химические сродства для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды — с грибковыми заболеваниями растений, гербициды химические вещества, применяемые для избирательного или полного уничтожения растительности.
Следует знать
Установлено, что до 97—99% инсектицидов и фунгицидов, а также от 60 до 95% гербицидов, даже при строгом соблюдении всех правил, попадают в почву, воздух и водоемы. Накапливаясь в окружающей среде, они по пищевым цепочкам в природных экосистемах могут многократно увеличивать свою концентрацию в ряде организмов растительного и животного происхождения.
Например, в тканях некоторых рыб и птиц их концентрация при анализах достигала величин в десятки и даже сотни тысяч раз больше, чем в начале пищевой цепи. Сейчас в мире ежегодно регистрируется около полумиллиона случаев отравления людей пестицидами.
Нужная информация
Перед тем как использовать удобрения или пестициды, например, на своем участке, необходимо не только узнать их химический состав, но и па основе полученной информации решить — когда, в каком виде и количествах их применять, нет ли им заменителей и т.д.
В заключение данного раздела приведем современные представления о качестве почвы [1] .
Качество почвы — степень соответствия состава и физикохимических свойств почвы потребностям людей, сельскохозяйственным, строительным и экологическим требованиям. Определяется различными нормативными документами, в том числе предельно допустимыми концентрациями (ПДК) загрязняющих почву веществ.
В этом случае ПДК определяется как максимальная концентрация загрязняющего почву вещества, не вызывающая негативного прямого и косвенного влияния на природную среду и здоровье человека.
По степени возможного отрицательного влияния загрязняющих веществ на почву, растения, животных и другие живые организмы, загрязняющие вещества подразделяются на три класса: высоко- опасные, умеренно опасные и малоопасные. Примерами веществ первого класса являются: As, Cd, Hg, Se, Pb, Zn, F2, бензапирен;
второго — В, Со, Ni, Mo, Си, Sb, Сг; третьего — Ва, V, W, Mn, Sr и др.
В наетоящее время в России действуют ПДК для более 100 веществ в почве и для 70 веществ установлены расчетным путем ориентировочно допустимые концентрации.
Источник http://domir.ru/house/?file=pesticid1.php
Источник https://www.activestudy.info/posledstviya-primeneniya-mineralnyx-udobrenij-i-pesticidov/
Источник https://studme.org/260243/ekologiya/pochva_udobreniya_pestitsidy_nashe_zdorove
