Загрязнения почвы минеральными удобрениями. Документ. Загрязнение почв минеральными удобрениями
 Скачать 21.73 Kb.
|
Загрязнение почв минеральными удобрениямиМировая и отечественная практика интенсивного земледелия убедительно показывает, что удобрения - эго материальная основа количества и качества получаемой растениеводческой продукции, источник биогенных элементов для растений (Минеев, 2004). 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. В настоящее время в индустриально развитых странах, а также в ряде регионов нашей страны применяются высокие дозы минеральных удобрений, и их негативное влияние на природную среду приобретает опасный характер. Основные причины загрязнения природной среды удобрениями, нуги их потерь и непроизводительного использования следующие. 1. Несовершенство технологии транспортировки, хранения, тукосмешения и внесения удобрений. 2. Нарушение агрономической технологии их применения в севообороте и под отдельные культуры. 3. Водная и ветровая (дефляция) эрозия почвы. 4. Несоответствие качества и свойств минеральных удобрений. 5. Интенсивное использование различных промышленных, городских и бытовых отходов на удобрения без систематического и тщательного контроля их химического состава. В технологии транспортировки и внесения удобрений необходимо выделить ряд моментов. Так, недостаток общепринятой транспортировки удобрений заключается в перевалочной системе от завода до ноля и в дефиците специализированных автотранспортных средств. Значительная часть афохимических средств перевозится автосамосвалами общего назначения, что приводит к существенным их потерям. Увеличение объема складских емкостей, а также совершенствование механизированной технологии работы на складах, т.е. погрузочно-разгрузочных работ и тукосмешения с заданным соотношением питательных элементов в тукосмеси, существенно снижают потери минеральных удобрений, повышают их эффективность, сохраняют природную среду от загрязнения. Одной из вважных причин непроизводительного расходования минеральных удобрений, снижения их положительного действия являются неравномерное распределение по поверхности ноля и их сегрегация (расслоение) при транспортировке и внесении. Например, потери урожая картофеля при внесении нитрофоски (полного минерального удобрения с заданным соотношением питательных веществ, специализированным но культурам) в дозах 60-90 кг/га с неравномерностью 60% достигают 20 ц/га. Недобор урожая от неравномерности внесения удобрений возрастает при использовании высококонцентрированных удобрений, при повышении доз, при высокой отзывчивости культуры на удобрения. Нарушение научно обоснованной агротехнологии применения удобрений является одной из основных причин потерь удобрений и загрязнения окружающей среды. Азот. При рассмотрении влияния агрохимических средств на природную среду первостепенное значение имеет азот. Азотные удобрения решают проблему белка, а следовательно, повышают 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 усваиваегся в полевых условиях примерно на 40%. 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. 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. Избыток элементов питания, внесенных в почву с удобрениями, является потенциальным источником их вымывания. Фосфор. 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 воднорастворимые комплексы удерживает его от- миграции по профилю почвы, тем более до фунтовых вод. Калий. Потери калия более значительны, чем фосфора. В нечерноземной зоне РСФСР 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 уменьшение 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 (табл. 6.5). Таблица 6.5 Среднее вымывание элементов удобрений в нечерноземной зоне России атмосферными осадками при внесении в почву ?Ч6оР6оК6о, кг/га пашни (Минеев, 2004)
Существенным недостатком многих минеральных удобрений, особенно азотных, является их физиологическая кислотность, а также наличие остаточной кислоты вследствие технологии их производства. Интенсивное применение таких удобрений в севообороте приводит к заметному подкислению почв, созданию неблагоприятных условий для роста растений. В этом случае возрастает потребность в известковании почв и нейтрализации кислотности самих удобрений. Существенным недостатком многих минеральных удобрений являегся наличие в них сопутствующих балластных элементов (фтора, хлора, натрия), а также токсичных тяжелых металлов (кадмия, свинца, мышьяка). Содержание небольших доз микроэлементов (Си, Мо, Мп, В, ?п) полезно, если не превышает токсической нормы. Систематическое внесение с минеральными удобрениями незначительных примесей тяжелых металлов и других токсичных веществ, ведущее к накоплению их в почве, представляет очень серьезную экологическую опасность. Токсические элементы попадают в минеральные удобрения главным образом с сырьем для их производства, частично загрязняют их в технологическом процессе. Например, 50-80% фтора, поступающего с фосфатным сырьем, остается в удобрениях, поэтому с 1 г необходимого растениям фосфора на ноля поступает около 160 кг фтора - эго приводит к ухудшению свойств и плодородия почвы, к ингибированию в ней биологических процессов, нарушению биохимических процессов в растениях. Фтор отрицательно влияет на фотосинтез и биосинтез белка, нарушает деятельность таких ферментов как энолаза, фосфоглукомутаза, фосфатаза. Он может накапливаться в продуктах питания, в пшенице, картофеле, рисе, отрицательно влияя на здоровье животных и человека. Большую опасность представляет кадмий фосфатов. Он близок по свойствам кальцию и трудно (и дорого) выделяется из фосфатных руд. Потенциальным источником загрязнения почв культурных угодий являются представляющие особую опасность применяемые в качестве удобрения отходы промышленности, осадки сточных вод (ОСВ), фосфогипс и др. Обычно их применяют в больших дозах, так как полезного компонента в них мало. Систематическое их использование чревато насыщением почвы тяжелыми металлами и другими вредными веществами до токсического уровня. Так, ипритные огарки (применяются как медное и комплексное микроудобрение) содержат 40-63% железа, 1-2 серы, 0,33-0,47 меди, 0,42-1,35 цинка,0,32-0,58 свинца и другие металлы. В свежих отвалах ипритных огарков содержится до 0,15% мышьяка. Под воздействием атмосферных осадков из них выщелачиваются многие токсические вещества, которые загрязняют почву и водоемы. Использование высоких доз (5-6 ц/га) ипритных огарков в качестве, например, медного удобрения приводит к загрязнению почвы свинцом, мышьяком и другими тяжелыми металлами, а следовательно, и к повышению их содержания в продукции земледелия. Средний химический состав фосфогипса из апатитового концентрата следующий (%): Са - 28,3; БОз - 55,5; Р2О5 - 1,5; Б - 0,30; Бг - 1,8-2,0. Фосфогипс вносится для улучшения солонцовых почв в дозах 5-20 т/га, с этим в почву попадает от 100 до 400 кг/га стронция. Критическое содержание стронция в почве может достигаться при внесении 40 г/га фосфогипса, что за два цикла вполне реально. Многочисленные пути возможного загрязнения природной среды агрохимическими средствами ведут к многостороннему негативному влиянию практически на все звенья биосферы. Неблагоприятное воздействие удобрений, различных отходов, применяемых в качестве удобрений и химических мелиорантов, можно свести в основном к следующему. 1. Неправильное применение удобрений может ухудшить круговорот и баланс питательных веществ, агрохимические свойства и плодородие почвы. 2. Нарушение агрономической технологии применения удобрений, несовершенство качества и свойств минеральных удобрений могут снизить урожай и его качество. 3. Попадание питательных элементов удобрений и почвы в поверхностные и грунтовые воды приводит к усиленному росту водорослей, образованию планктонов, т.е. к эвтрофированию природных вод с вытекающими отсюда негативными последствиями. 4. Попадание удобрений и их соединений в атмосферу отрицательно сказывается на деятельности аграрных и других предприятий, здоровье животных и человека. Высказываются также опасения о возможном разрушении озонового экрана стратосферы вследствие проникновения в нее закиси азота (N20), образующейся при денитрификации азотных соединений почвы и удобрений. 5. Нарушение оптимизации питания растений макро- и микроэлементами приводит к различным заболеваниям растений, а часто и способствует развитию фитопатогенных грибных болезней, ухудшает- фитосанитарное состояние почв и посевов. Влияние агрохимических средств на свойства и плодородие почвы. Почва - важное звено биосферы, и она в первую очередь подвергается сложному комплексному воздействию удобрений и других агрохимических средств, которые могут оказывать на нее следующее влияние: - подкислять или подщелачивать среду; - улучшать или ухудшать свойства почвы, ее биологическую и ферментативную активность; - способствовать вытеснению ионов в почвенный раствор вследствие физико-химического их поглощения; - способствовать или препятствовать химическому поглощению биогенных и токсичных элементов; - усиливать минерализацию гумуса или способствовать его синтезу; - ослаблять или активизировать биологическую фиксацию N2 из атмосферы; - усиливать или ослаблять действие других питательных элементов почвы или удобрений; - мобилизовывать или иммобилизовывагь макро- и микроэлементы почвы; - вызывать антагонизм или синергизм питательных элементов и, следовательно, существенно влиять на их поглощение и метаболизм в растениях. Многостороннее воздействие на почву агрохимических средств можно показать на следующих примерах. Систематическое применение физиологически кислых минеральных удобрений на дерново-подзолистых почвах повышает их кислотность, ускоряет' вымывание из технологического горизонта кальция и магния, увеличивает ненасыщенносгь почв основаниями, в целом снижает' плодородие почвы. В этом случае применение минеральных удобрений необходимо сочетать с известкованием как приемом химической мелиорации почвы, тогда в комплексе создаются оптимальные условия питания растений и улучшения свойств почвы. Известкование снижает кислотность почвы и улучшает' ее свойства, усиливает' биологическую активность, мобилизует' фосфор, молибден, но иммобилизует' железо, цинк, никель, медь, кобальт, марганец и другие элементы. Известкование также ослабляет токсичность многих тяжелых металлов, таких как кадмий, свинец, стронций, ртуть и др., снижая их доступность растениям. |