Экологические аспекты применения удобрений

Обновлено: 07.07.2024

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

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………3
1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ УДОБРЕНИЯХ……………………………….…..4
2 МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ………………………………………….….5
2.1 Азотные удобрения……………………………………………………..…5
2.1.1 Положительное влияние азотных удобрений…………………. …..6
2.2 Фосфорные удобрения……………………………………………………6
2.2.1 Положительное влияние фосфорных удобрений………. …………7
2.3 Калийные удобрения……………………………………..……..…………8
2.3.1 Положительное влияние калийных удобрений……………..…………8
3 ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ…………………………..………. ……….9
3.1 Навоз……………………………………………………………..………….9
3.2 Зеленое удобрение………………………………………………..……….10
3.3 Бактериальные удобрения…………………………………………….….10
3.4 Птичий помет………………………………………………….…………..10
3.5 Торф…………………………………………………………….………….11
3.6 Осадки сточных вод…………………………………………..…………..11
3.7 Сапропель(пресноводный ил)………………………………..…………..12
3.8 Положительное влияние органических удобрений…………..…………12
4 ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ…………….………………14
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….17
5 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………..……..…..……18

Работа состоит из 1 файл

ВВЕДЕНИЕ.doc

- Благоприятствует образованию белков.

- Снижает поступление радионуклидов в растения.

- Улучшает фитосанитарное состояние агроэкосистемы.

- Способствует более эффективному использованию растениями воды.

- Ускоряет отток ассимилянтов из листьев в запасающие органы и тд.

3 ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ

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.

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.

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.

3.2 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.

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.

3.3 Бактериальные удобрения

Препараты, содержащие полезные для растений бактерии, относятся к бактериальным удобрениям. Они способны улучшать питание сельскохозяйственных культур и не содержат питательных веществ.

3.4 Птичий помет

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. 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).

3.6 Осадки сточных вод.

Их получают при очистке сточных вод городов на очистных сооружениях.

Осадки с иловых площадок можно использовать 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.

3.7 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.

3.8 Положительное влияние органических удобрений.

Органические удобрения оказывают многостороннее агрономическое действие на свойства почвы. При разложении их в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов образуются доступные растениям минеральные соединения N, Р, К, Са, S и др. элементов и перегной, или гумус. Выделяющийся при этом углекислый газ насыщает почвенный воздух и приземной слой атмосферы, улучшая углеродное питание растений. При систематическом внесении органических удобрений улучшаются физико-химические и химические свойства почвы, её водный и воздушный режимы, активизируется жизнедеятельность полезных микроорганизмов (азот-фиксирующих бактерий, аммонификаторов и др.). Через органические удобрения в основном осуществляется круговорот питательных веществ по схеме: почва - растения - животные - почва.

Пылевидные же кремнеземы улучшают структуру и водный режим почвы. Кроме микроэлементов они содержат еще известь, магний и кремневую кислоту, которая действует, как антисептик, защищая растения от поражения грибками и от вирусных заболеваний.

Азот способствует росту растений. В почве он под влиянием бактерий, водорослей и грибков превращается в нитраты и поглощается корнями растений.

Калий укрепляет ткань растений, придает дополнительную прочность корням и клубням и регулирует водный режим.

Магний является важнейшим элементом хлорофилла и активизирует процессы обмена веществ в растениях. Магний способствует росту и увеличивает продуктивность растений.

Железо способствует обмену веществ в растениях и образованию хлорофилла. В переизвесткованной почве оно слабо воспринимается растениями.

Фосфор способствует образованию завязей, цветков и семян. Он более всего доступен растениям.

Известь способствует здоровому росту корней и побегов и создает в почве условия, благоприятные для микроорганизмов, которые делают все питательные вещества доступными растениям.

Древесная зола содержит калий, защищающий растения от поражения грибками и гнилью.

Сидеральные растения аккумулируют азот из воздуха.

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 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.

4 ОТРИЦАТЕЛЬНОЕ ВЛИЯНИЕ УДОБРЕНИЙ

Основными причинами отрицательного влияния удобрений на качество урожая являются нарушение оптимальных доз, соотношения питательных элементов в удобрениях без учета их содержания в почве, форм и сроков их внесения, что отрицательно влияет на метаболизм органических соединений, особенно на синтез аминокислот и белков в растениях. Одновременно в растениях накапливаются в избыточном количестве нитраты, нитриты, которые в кислой среде образуют нитрозоамины, обладающие канцерогенными и мутагенными свойствами. Избыток в почве нитратов ухудшает качество выращиваемых овощей, фруктов, зерновых культур и др. При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образовываться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей).

Из всего сказанного можно сделать вывод о последствиях употребления некачественных продуктов:

• развитие онкологических заболеваний;

• появление заболевания, при котором кровь не способна удерживать кислород;

• нарушение деятельности щитовидной железы и др.

При недостатке азота растение медленно растет, имеет мелкие, бледные, преждевременно желтеющие листья. При избытке азота бурно развивается вегетативная часть растений, а генеративная (наряду с клубнями и корнеплодами) оказывается в угнетенном состоянии. Если в почве избыток нитратов, то они не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Нитраты по корню поднимаются и могут осесть в любой части растения. Они превращаются в нитриты и отравляют организм. Кроме того, избыток соединений азота вымывается из верхнего слоя водой и просачивается в грунтовые воды. Далее они попадают в наш дом с обыкновенной питьевой водой .

Нарушение научно обоснованной технологии использования в земледелии различных видов органических удобрений также снижает качество продукции. Среднегодовая доза ежегодновносимого навоза (без опасения ухудшения качества урожая и поедаемости корма) рекомендуется эквивалентной не более 200 кг/га, а наиболее эффективный срок внесения навоза – осень, под зяблевую вспашку. Поскольку навоз влияет на ряд культур севооборота, то важно знать действие систематического внесения высоких доз бесподстилочного навоза, а в сочетании его с соломой и минеральными удобрениями – действие на плодородие и свойства почвы, накопление в ней тяжелых металлов, образование гумуса и процессы его минерализации, на миграцию элементов питания растений по профилю почвы, загрязнение грунтовых вод нитратами и солями тяжелых металлов и другие вопросы. Важно также учитывать связь перечисленных показателей с комплексным воздействием на качество урожая всех культур севооборота.

Внесение агрохимических средств может вызвать в почве мобилизацию или иммобилизацию биогенных и токсических элементов и изменение качества урожая. В этом случае большая роль отводится гумусу почвы, который связывает тяжелые металлы в комплексные соединения хелатного типа, т.е. малодоступные для растений формы, снижая их токсичность. Этим можно объяснить частое отсутствие зависимости между содержанием тяжелых металлов и выносом их растениями на высокогумусированных почвах.

Огромное значение приобретает минимизация применения удобрений и обработки земли в условиях орошаемого земледелия, не только в Узбекистане, но и в странах Центральной Азии, требующие агроэкологических решений данной проблемы. Внесение научно необоснованных высокодозированных азотных удобрений, в виде нитратного азота, который легко растворяется в поливных водах и ведёт к загрязнению окружающей среды. Актуальной задачей является изучение агроэкологических аспектов разработки эффективных методов применения минеральных азотных удобрений.

Ключевые слова: применение удобрений, луговые почвы, минимизация обработки почвы, азотные минеральные удобрения, агроэкология, ингибиторы, экономичные способы применения азотных удобрений, окружающая среда, ирригационная эрозия, коэффициент применения азотных удобрений

Чистота окружающей среды и улучшение экологии является требованием развития общества. Что ставит перед учеными серьёзные задачи для научных исследований. На сегодняшний день, в системе интенсивного ведения хозяйства и особенно развития фермерства, возрастает роль таких важных агроэкологических мероприятий как: минимизация обработки орошаемых земель, применение и повышение эффективности экономичных методов внесения минеральных удобрений. Такие исследования проводятся рядом научно-исследовательских институтов в полевых условиях.

За прошедшее время, в результате научно-технической революции и связанным с ней ростом производства химической промышленности был нанесен огромный вред окружающей среде. Об этом свидетельствует загрязнение питьевой воды, мирового океана, атмосфера Земного шара, нарушение травяного покрова под воздействием различных факторов, резкое уменьшение плодородия почв, исчезновение флоры и фауны, в том числе уменьшение количества дождевых червей на посевных землях, в общем все говорит о том, что над биоразнообразием растительного и животного мира нависла большая угроза, которая требует скорейшего всестороннего экологического решения. Наша земля с плодородной почвой, чистой водой, а также воздух, который является неотъемлемой частью атмосферы, неустанно загрязняются под воздействием антропогенных факторов.

По данным научной литературы, превышение нитратного азота на 40–50 мг/л в составе питьевой воды, вредно. Иногда содержание нитратного азота в составе питьевой воды превышает норму. Частое применение азотных удобрений приводит к повышенному содержанию данного удобрения в овощах и бахчевых культурах, что приводит к вреду для здоровья людей. Увеличение доли нитратов в луговых культурах ведет к вреду для здоровья животных. В хлопководстве при анализе состав грунтовых вод было обнаружено 200 мг/л нитрата. В результате полива грунтовые воды расположенные на 1–3м глубины от поверхности земли, нитраты перемещаются в подземные воды. Чтобы промыть нитраты у гидроморфных почв, зимой необходимо провести промывные работы [1]. В таких почвах нельзя пользоваться азотными удобрениями больше нормы. По мнению ученых: при намыве хлопковых полей грунтовой и оросительной водой, с каждого гектара промывает более 50 кг азота. В результате исследований найдены нитраты в нижних слоях почв, на 12 метровой глубине почвенного покрова обнаружены нитратные азоты в количестве 900–1200 кг на гектар. Из данного факта мы можем сделать вывод, что азотные удобрения могут пройти в подземные воды, перемешаться и повлиять на экологическую среду. По данным исследований ученых в составе арбузов и дынь, выращиваемых фермерами обнаружено количество нитратов больше определенной нормы, чем в составе других овощей.

В условиях поливного земледелия, в частности в нашей стране, наблюдается бессмысленная трата впустую максимального количества минералов. В результате несовершенной системы орошения вся поливная вода вытекает в реки или в другие водоёмы.

Азотные удобрения в нитратной форме азота легко вымываются водой и загрязняют экологию. Вымывание нитратов значительно увеличивается ранней весной и поздней осенью, в условиях сухого климата нитраты выходят вверх по капиллярам земли после полива. В связи с этим, сроки внесения азотных удобрения играют огромное значение в земледелии. Обычно азот из состава нитратного азотных удобрений смывается быстрее, чем другие азотосодержащие удобрений.

В результате неправильного использования удобрения и неправильного полива максимальное количество нитратов вымывается и попадает в водные бассейны, что ведет к загрязнению экологии. Применение удобрениий на основе научных агротехнических мероприятий создает возможность получения большого урожая без наненсения вреда окружающей среде. В среднеазиатских почвах могут быстро развиться такие процессы как аммонификация, нитрификация и денитрификация, что может привести к минерализации и исчезновению большей части азота [2]. Поэтому в последние годы большое внимание уделяется повышению эффективности использования азотных удобрений.

На примере различных растений было изучено соединение азотных удобрений с медленно действующими удобрениями и нитрифицирующими ингибиторами и были получены положительные результаты. Полевые исследования были проведены на примере хлопчатника, картофеля, кукурузы и пшеница. И были достигнуты ряд положительных результатов. Во-первых, за счет увеличения коэффициента использования азотных удобрений, доля удобрения уменьшается на 20–25 %, во-вторых — урожайность посевов увеличилась на 18–30 %; в — третьих — уменьшилась промывки азотных удобрений; в четвёртых — уменьшился вред экологии, в пятых — появились условия для внедрения технологии минимизации обработки кукурузы в орошаемых землях страдающих ирригационной эрозией.

Основные термины (генерируются автоматически): удобрение, окружающая среда, нитратный азот, питьевая вода, вод, ирригационная эрозия, нитрат, состав.

18.11.2016 М.В. Леонов, И.В. Щеголева

Выбор технологии использования жидких органических удобрений, произведенных на основе навоза, определяется с учетом их объемов, подготовки, расстояний транспортирования до полей, применяемых сельскохозяйственных культур.

Технологии транспортирования и внесения на поля жидких органических удобрений, можно разделить на два основных типа с использованием:

гидромеханического оборудования (оросительные и шланговые системы).

Мобильный транспорт (трактор с цистерной) это первый, самый старый тип технического средства, используемого
для транспортирования и внесения жидкого навоза. Применение мобильных агрегатов отличается относительно небольшой производительностью, высокими эксплуатационными затратами. Применение данного метода экономически оправдано при малых объемах навоза и как вспомогательное средство для внесения удобрения на отдельных участках.

Оросительные системы с использованием животноводческих стоков были единственной доступной технологией при гидросмывной системе удаления навоза из животноводческих помещений при годовых объемах навозных стоков в пределах миллиона и более кубов в год. Следует заметить, что поливы жидкой фракцией навоза обеспечивают удобрение сельскохозяйственных культур, а для удовлетворения растений во влаге (орошения) дополнительно требуется вода.

Шланговые системы используются в нашей стране более 10 лет, и в настоящее время получили широкое распространение на всей территории РФ, так как их производительность достаточна для почвенной утилизации объемов навоза, получаемых при самосплавной системе удаления из животноводческих помещений на современных предприятиях. В отличие от стационарных оросительных, шланговые системы не требуют проектирования и строительства капитальных сооружений, источника природной воды.

Шланговая система с буксируемым шлангом состоит из следующего основного оборудования:

специализированной насосной станции, как правило, дизельной;

линий транспортирующих и буксируемых шлангов;

Во время работы системы, при движении трактора по челночной траектории, шланг буксируется за ним, осуществляя подачу удобрения к распределительному устройству.

При работе шланговых систем также используется дополнительное оборудование: катушки (транспортировщики шлангов), компрессор (для прочистки шлангов) и расходомер (для регулирования норм внесения).

Наибольшее распространение получили диаметры транспортирующих шлангов 154 мм и буксируемых - 127 мм. При этом одна насосная станция работает с длиной шлангов до 4-5 км и производительностью 100-250 м 3 /час. При необходимости можно использовать подкачивающие насосные станции и удлинять систему для работы на больших расстояниях.

Экологические аспекты применения технологий

При использовании жидкого навоза или его жидкой фракции в качестве удобрения, необходимо учитывать особенности технологий внесения, отличающиеся по степени влияния на окружающую среду.

Наибольшую потенциальную опасность жидкие виды навоза представляют для водных объектов – поверхностных и подземных.

Чтобы исключить риск загрязнения рек и водоемов, при выборе технологии поверхностного внесения, необходимо учитывать факторы, влияющие на образование поверхностного стока:

- величина нормы внесения,

При внутрипочвенном внесении образование поверхностного стока исключается.

Внутрипочвенное внесение может осуществляться при использовании шланговых систем, при этом инжекторы комплектуются различными типами рабочих органов, позволяющими вносить навоз на разных типах почв (по физико-механическому составу), а так же по пласту многолетних трав, на залежных землях при их освоении. Современные цистерны также могут комплектоваться инжекторами с рабочими органами дискового, культиваторного типа для внутрипочвенного внесения.

При орошении разбавленными стоками глубина увлажнения 0,5-1 м, что приводит к повышенной потенциальной опасности загрязнения подземных вод по сравнению с внесением жидких удобрений мобильными агрегатами или шланговыми системами при глубине их распределения в пределах пахотного слоя.

Другим важным экологическим фактором при использовании жидких органических удобрений является загрязнение атмосферного воздуха.

Наиболее безопасным является внутрипочвенный способ внесения, при котором выбросы загрязняющих веществ в атмосферу минимальны.

На оросительных системах с дождевальной техникой, как правило, применяются дальнеструйные и среднеструйные дождевальные аппараты и насадки, при этом распространение загрязняющих веществ в атмосфере повышается по сравнению с поверхностными способами распределения навоза, применяемыми на шланговых системах и мобильных агрегатах (короткоструйные насадки, низкопрофильные сопла, штанговые многошланговые распределители).

Следующая проблема проявляется при использовании мобильных агрегатов для внесения навоза – уплотнение почвы. Снижению воздействия на почву служит использование широкопрофильных шин с регулировкой давления, но, следует отметить, что данные меры приводят к значительному удорожанию техники. При использовании гидромеханического оборудования для транспортирования и внесения навоза угроза уплотнения почвы отсутствует.

Кроме того, в случаях проезда мобильных агрегатов по территории населенных пунктов и дорогам общего пользования возникают такие негативные факторы как шум, загрязнение и порча дорог.

Учитывая экономические и экологические аспекты применения технологий можно сделать вывод, что для средних и крупных животноводческих предприятий наилучшей доступной технологией транспортирования и внесения жидких органических удобрений является использование шланговых систем с буксируемым шлангом. При этом более предпочтительным является вариант применения оборудования для внутрипочвенного внесения.

Автор: М.В. Леонов, И.В. Щеголева
Статья опубликована в журнале: "Эффективное животноводство", №3 август 2016 г.

Машиностроительный завод "ПОТОК"

Органические удобрения содержат азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы питания растений, а также органическое вещество, которое положительно влияет на свойства почвы.
Органические удобрения состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, при этом в приземный слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений. Кроме того, органические удобрения благотворно влияют на водное и воздушное питание растений, способствуют развитию почвенных бактерий и микроорганизмов, которые живут в симбиозе с корнями овощных культур и помогают им получить доступные питательные элементы.

Введение:
- определение органических удобрений.
- состав органических удобрений.
Экологические проблемы агрохимии
Ограничения по азоту
Ограничения по фосфору
Ограничения по калию
Эрозия почв
Ограничения по токсичным примесям
Экологические аспекты применения агрохимических средств
Вывод
Литература
Задачи

Файлы: 1 файл

Агрохимия готовая.doc

Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет

Экологические проблемы применения органических удобрений

- определение органических удобрений.

- состав органических удобрений.

Экологические проблемы агрохимии

Ограничения по азоту

Ограничения по фосфору

Ограничения по калию

Ограничения по токсичным примесям

Экологические аспекты применения агрохимических средств

Органические удобрения - удобрения, содержащие элементы питания растений преимущественно в форме органических соединений.

Состав органических удобрений

Органические удобрения состоят из веществ животного и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные вещества, при этом в приземный слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений. Кроме того, органические удобрения благотворно влияют на водное и воздушное питание растений, способствуют развитию почвенных бактерий и микроорганизмов, которые живут в симбиозе с корнями овощных культур и помогают им получить доступные питательные элементы.

К органическим удобрениям относят: навоз, торф, компост (перегной), птичий помёт, солому, зелёное удобрение, ил (сапропель), промышленные и хозяйственные отходы и другое. Стимулирующий эффект органических удобрений значительно повышается при изготовлении из него мелкодисперсного порошка (до размеров наночастиц).

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АГРОХИМИИ

Мировая и отечественная практика интенсивного земледелия убедительно показывает, что удобрения - это материальная основа количества и качества получаемой растениеводческой продукции, источник биогенных элементов для растений.

Биогенные элементы – это химические элементы, входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции.

Научно обоснованная система применения агрохимических средств позволяет решать задачи:

- расширенного воспроизводства плодородия почв;

- получения растениеводческой продукции, сбалансированной по химическому составу и питательной ценности;

- повышения рентабельности аграрного производства;

- улучшения экологической ситуации в аграрной сфере.

В то же время, применение удобрений и других средств химизации – это весьма активное влияние на природную среду. Наличие различных токсических примесей в минеральных удобрениях, неудовлетворительное их качество, а также возможное нарушение технологии их использования могут привести к серьезным негативным последствиям. Раньше в индустриально развитых странах, а также в ряде регионов нашей страны применялись высокие дозы минеральных удобрений, и их негативное влияние на природную среду приобретало опасный характер.

В настоящее время использование удобрений в России резко уменьшилось и об опасности судить трудно – все вывозится за границу. В России остается только экологический вред, связанный с добычей и транспортировкой нефти.

По самому роду своей деятельности каждый аграрий является самым первым блюстителем порядка в природе, ее хранителем, а рациональное хозяйствование на земле – важнейшее условие ее процветания.

Ограничения по азоту

В условиях высокой азотной нагрузки на агроэкосистему возможно избыточное нитратонакопление в растительной продукции и загрязнение нитратами природных вод, поэтому одним из основных лимитирующих факторов применения органических удобрений является концентрация в них азотсодержащих соединений.

В соответствии с существующими рекомендациями, разовая доза азота при внесении его с органическими удобрениями не должна превышать 200 кг/га . Таким образом, максимальные нормы внесения будут ограничиваться содержанием азота в удобрении и площадью сельскохозяйственных угодий, предназначенных для утилизации органических отходов.

Азотные удобрения решают проблему белка, а следовательно, и уровень продуктивности земледелия и животноводства. При нарушении же технологии их применения они могут оказать существенное негативное воздействие на биосферу – почву, воду, атмосферу, растения, а через них – на животных и человека.

Потери азота из удобрений бывают довольно значительными. Он усваивается в полевых условиях примерно на 40%, в отдельных случаях – на 50-70, иммобилизуется в почве на 20-30%. Большая его доля включается в состав гумусовых веществ, устойчивых к гидролизу. Потери азота за счет улетучивания различных газообразных соединений составляют в среднем 15-25% от внесенного, а потери от вымывания зависят от свойств почвы, климата, водного режима, формы и дозы удобрения, вида культуры и т.д. Например, в Земледелии Европы 2/3 потерь азота приходится на зимний период и 1/3 – на летний.

В Нечерноземной зоне в среднем вымывается 10-15 кг/га нитратного азота, на супесчаных почвах – 20-25 кг/га,. а на суглинистых – до 10 кг/га. В годы с нормальным увлажнением эти показатели снижаются примерно вдвое. В целом же, способность почвы удерживать питательные элементы определяется ее разновидностью (песок корнеплоды>зерновые> кормовые травы.

Значительный ущерб окружающей среды наносит бессистемное использование бесподстилочного навоза, навозных стоков и других отходов животноводства в нарушение научно обоснованных рекомендаций.

Наиболее существенными нарушениями технологии использования органических удобрений являются:

1) недостаточное использование подстилочных материалов и несовершенство систем навозоудаления, что в 1,5-2 раза уменьшает выход высококачественных органических удобрений, приводит к ежегодным потерям миллионов тонн жидких органических фракций;

2) неравномерное внесение навоза и компостов из-за недостаточного количества навозоразбрасывателей и применения бульдозеров и других примитивных средств, значительно снижающих эффективность органических удобрений;

3) нарушение соотношения численности животных и удобряемой площади, что ведет к избыточному удобрению полей, загрязнению окружающей среды;

4) недостаток при животноводческих комплексах ирригационно подготовленных площадей для использования животноводческих стоков (при гидросмыве) и жидкой фракции бесподстилочного навоза на орошение, а также слабое развитие трубопроводного транспорта и полевых навозохранилищ, что значительно повышает эксплуатационные затраты по сравнению с использованием мобильных средств, возрастают и потери навоза;

5) недооценка использования бесподстилочного навоза в сочетании с измельченной и рассеянной по полю во время уборки зерновых соломой и сидерацией полей.

Обобщение отечественного и зарубежного опыта использования органических удобрений позволяет заключить, что для преодотвращения потерь биогенных элементов, особенно азота, необходимо руководствоваться следующими общими положениями:

1) на 1 га севооборотной (полевой) должно вноситься ежегодно не более 200 кг азота;

2) в хозяйствах, имеющих животноводческие комплексы, в севооборотах необходимо вводить промежуточные культуры на корм скоту или в качестве зеленого удобрения (уплотненный посев сельскохозяйственных культур в севообороте практически предотвращает потери нитратов за счет вымывания, вследствие интенсивного их использования растениями);

3) осенью бесподстилочный навоз можно комбинировать с запахиваемой соломой или зеленым удобрением (в этом случае азот биологически иммобилизуется (синтезируется в органические формы) осенью и в весенне-летний период, что значительно сокращает потери).

Ограничения по фосфору

Фосфор как биогенный элемент меньше теряется в окружающую среду вследствие малой его подвижности в почве и не представляет такой экологической опасности, как азот. Потери фосфатов чаще всего происходят в результате эрозии почвы. В результате поверхностного смыва почвы с каждого гектара уносится до 10 кг фосфора. Потери же водорастворимых фосфатов с поверхностным стоком небольшие. При вымывании из почвы потери фосфора составляют не более 1 кг/га. Высокая способность глинистых и суглинистых почв связывать фосфаты в водонерастворимые комплексы удерживает его от миграции по профилю почвы, тем более до грунтовых вод. Ограничения, распространяющиеся на внесение органических отходов по фосфору, определяются исходя из содержания данного элемента в удобрениях, в почве и кроме этого учитывается баланс фосфора при выращивании на рассматриваемой площади конкретной культуры с определенной запланированной урожайностью.

Ограничения по калию

Потери калия более значительны, чем фосфора. В Нечерноземной зоне вымывание калия составляет 5-10 кг/га пашни и более в зависимости от вида культуры, гранулометрического состава почвы, количества атмосферных осадков и т.д.

Повышение коэффициента использования калия и уменьшен ие потерь достигается за счет комплекса современных мер (оптимальное сочетание со всеми питательными элементами, уплотненные посевы промежуточных культур, дифференцированные почвозащитные системы обработки почвы, химическая мелиорация почв, орошение и осушение и др.)

Интенсивное применение минеральных удобрений усиливает миграцию и потери кальция, магния, серы и других биогенных элементов. В таблице №1 приведены обобщенные данные по количеству вымываемых питательных элементов в Нечерноземной зоне России в зависимости от гранулометрического состава почвы.

Среднее вымывание элементов удобрений в Нечерноземной зоне России атмосферными осадками при внесении в почву N60P60K60, кг/га пашни

В работе рассмотрена проблема чрезмерного использования минеральных удобрений, их влияния на здоровье человека и даны практические рекомендации по определению нитратов в овошах в домашних условиях.

Вложение	Размер
tvorcheskaya_rabota_nikity_larkina.doc	56 КБ

Предварительный просмотр:

ФГБОУ ФПО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

77-я студенческая научно - практическая конференция

применения минеральных удобрений

Творческая работа Ларкина Никиты

ученика 8а класса МКОУ СОШ №14

пос. Пятигорский Предгорного района
Ставропольского края

Руководитель: Балацкая Татьяна Алексеевна

учитель химии и биологии

2012 - 2013 учебный год

С детства мы знаем много сказок, в которых упоминается скатерть-самобранка. Фантазия это или реальность? В современном представлении скатерть-самобранка – это ухоженная, плодородная земля, благодаря которой наш стол полон яств. А как этого добиться?

Много веков занимает людей этот вопрос. Мы живем уже в XXI веке, нас на Земле больше 6 млрд человек. С ростом населения растут и потребности. Возможно, ли воплотить в реальность сказочную мечту о скатерти-самобранке?

Каким же образом можно перевести сельское хозяйство из разряда загрязненных в разряд экологически чистых?

В естественных условиях осуществляется непрерывный круговорот химических элементов. После того как растение погибает, элементы, взятые им из почвы, вновь возвращаются в нее в результате деятельности микроорганизмов. Но человек, собирая урожай, забирает все химические элементы, использованные растением: N, Р, K, Са, Мn и др. Это длится в течение многих лет и приводит к истощению почвы. Если пользоваться простейшими минеральными удобрениями (селитра, мочевина, суперфосфаты) и умеренно их вносить, то почва обогащается полезными для растений веществами.

Но на сегодняшний день технология производства удобрений такова, что в их составе имеется целый букет тяжелых металлов, включая ртуть. Дозы вносимых удобрений до сих пор составлены без учета потребностей в питательных веществах выращиваемых культур.

Вещества, содержащие три питательных элемента – азот, фосфор, калий – и способные в почвенном растворе диссоциировать на ионы, называются минеральными удобрениями. Минеральные удобрения принято классифицировать по двум признакам:

1) по питательному элементу;

2) по числу питательных элементов.

По первому признаку выделяют азотные, фосфорные, калийные удобрения, по второму – простые, содержащие один питательный элемент, и комплексные, содержащие два или три питательных элемента. Комплексные удобрения делят на сложные и смешанные.

Сложные удобрения – это комплексные удобрения, в которых атомы питательных элементов образуют химические связи. Сложное удобрение – это одно вещество, его состав выражен одной химической формулой.

Смешанные удобрения – это комплексные удобрения, которые представляют собой смеси нескольких (двух-трех) различных веществ.

Азотные удобрения представляют собой белые или желтоватые кристаллические порошки (кроме жидких удобрений), которые хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранения.

Если мы видим, что растения отстают в росте, их листья приобретают грязно-зеленый цвет с фиолетовым оттенком, то мы делаем вывод о нехватке в почве фосфора.

Фосфор является жизненно важным элементом для всех живых организмов, включая человека. Судите сами: твердость скелету придает ортофосфат кальция Сa3(РО4)2, содержится фосфор также в составе мышечной, нервной и мозговой тканей. Источником фосфора для людей и животных является растительная пища. А растения могут расти в том случае, если в почве есть фосфаты. Следовательно, в почву необходимо вносить фосфорные удобрения. Фосфорные удобрения – это соли фосфорной кислоты, которая образует три вида солей: фосфаты, гидрофосфаты и дигидрофосфаты.

Самое дешевое удобрение – фосфоритная мука, состав которой выражается формулой Са3(РО4)2. Тонко измельченный природный фосфорит нерастворим в воде, поэтому применяется он на кислых, подзолистых, торфяных, серых и лесных почвах, т. е. почвах, которые могут растворить этот фосфат. К растворимым фосфорным удобрениям относятся простой и двойной суперфосфаты, основу которых составляет Са(Н2РО4)2. Состав простого суперфосфата – Са(Н2PO4)2 + 2СаSO4 (содержит балласт – СаSO4). В двойном суперфосфате сульфата кальция нет. Растворимые в воде, доступные растениям простой и двойной суперфосфаты подкисляют почву. Поэтому для снижения кислотности почвы ее известкуют.

Удобрение, содержащее гидрофосфат кальция СаНРО4•2Н2О, называют преципитатом. Это кристаллогидрат, содержащий в 1 моль удобрения 2 моль воды. Применяют его только на кислых почвах, т.к. он малорастворим в воде.

Калийные удобрения также необходимы для питания растений. Недостаток калия в почве заметно уменьшает урожай и устойчивость к неблагоприятным условиям. Важнейшими калийными удобрениями являются:

сырые соли, представляющие собой размолотые природные соли, преимущественно минералы сильвинит NaCl•KСl и каинит KCl•МgSO4•3H2О;

древесная и торфяная зола, содержащие поташ K2СО3;

концентрированные удобрения, получаемые в результате переработки природных калийных солей: KСl и K2SO4.

Хлорид калия – белый мелкокристаллический продукт. его недостаток – слеживаемость, но ее можно предотвратить глубокой сушкой (содержание влаги 0,1–0,2%), а также грануляцией. Сульфат калия совершенно не гигроскопичен и не слеживается.

Избыток в почве нитратов ухудшает качество выращиваемых овощей, фруктов, зерновых культур и др. При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образовываться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей).

Из всего сказанного можно сделать вывод о последствиях употребления некачественных продуктов:

• развитие онкологических заболеваний;

• появление заболевания, при котором кровь не способна удерживать кислород, – метгемоглобинемии (кислородного голодания);

• нарушение деятельности щитовидной железы и др.

Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В результате участия ферментов и углеводов происходит восстановление нитратов до аммиака через нитриты:

Образующийся аммиак взаимодействует с органическими кислотами, в результате получаются аминокислоты – строительный материал для белков:

NH3 + органическая кислота аминокислота.

Содержание белков в продукции определяет ее пищевую ценность. Значит, земледелец должен добиваться наиболее полного перехода минерального азота, поступившего в растение, в состав органических веществ.

Заметим, что при недостатке азота растение медленно растет, имеет мелкие, бледные, преждевременно желтеющие листья. При избытке азота бурно развивается вегетативная часть растений, а генеративная (наряду с клубнями и корнеплодами) оказывается в угнетенном состоянии. Если в почве избыток нитратов, то они не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Нитраты по корню поднимаются и могут осесть в любой части растения. Они превращаются в нитриты и отравляют организм. Кроме того, избыток соединений азота вымывается из верхнего слоя водой и просачивается в грунтовые воды. Далее они попадают в наш дом с обыкновенной питьевой водой.

Каковы же основные источники пищевых нитратов? Практически это исключительно растительные продукты. В животных продуктах (мясо, молоко) содержание нитратов весьма незначительно. Максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности растений при созревании плодов.

Чаще всего наибольшее содержание нитратов в растениях бывает перед началом уборки урожая. Незрелые овощи (кабачки, баклажаны, огурцы, картофель), а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости, когда произошло полное превращение соединений азота в белки. Удобрять растения азотными удобрениями желательно не позднее, чем за 2–3 недели до уборки урожая. Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствуют плохая освещенность, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия).

По способности накапливать нитраты растения можно разделить на пять групп – по содержанию в 1 кг продукции:

• больше 5 г (все виды салатов, петрушка, редис);

• до 5 г (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук);

• до 4 г (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук);

• до 3 г (лук-порей, ревень, укроп, тыква);

• менее 1 г (огурцы, арбузы, дыни, помидоры, баклажаны, картофель).

Как распределяются нитраты в различных овощах

1) У свеклы нитраты сконцентрированы в верхней части корнеплода – до 65%;

2) у моркови: в сердцевине – 90% и в наружной части – 10%;

3) у капусты – в кочерыжке и в толстых черешках листьев;

4) у картофеля в мелких клубнях нитратов больше, чем в крупных, сосредоточены они под кожурой (поэтому необходимо чистить не экономя);

5) маленькие огурцы содержат нитратов меньше, чем большие, в огурце, сорванном утром, нитратов меньше.

Что же делать, если в продуктах присутствует избыток нитратов?

Взрослый человек нормально переносит 150–200 мг нитратов в день, а 500 мг – предельно допустимая для него доза. Для грудного ребенка токсичны уже 10 мг.

1. Тщательное промывание овощей и фруктов уменьшает содержание нитратов на 10%, а механическая очистка – на 15–20%.

2. Зелень (петрушку, укроп, салат и др.) необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасения употреблять в пищу.

3. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. (Нитраты хорошо растворимы в воде (особенно теплой) и вымываются из овощей.)

4. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.

5. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60–70%.

6. Нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной и красной смородины, зеленый чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3–0,4 г в сутки).

Рекомендации по предотвращению отравления нитратами:

2) очистка от кожуры;

3) удаление участков наибольшего скопления нитратов;

Итак, вы познакомились с экологическими аспектами применения минеральных удобрений, отражающими позитивные и негативные стороны их применения.

Читайте также: