Минеральные удобрения и свойства почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минеральные удобрения и свойства почвы

Аннотация

Показано негативное воздействие на свойства почвы многолетнего применения минеральных удобрений: снижается содержание гумуса и ухудшается его качество за счет изменения соотношения между гуминовыми и фульвокислотами.

Плодородие почвы и направленность различных химических и биологических превращений, происходящих в ней, во многом зависят от кислотности среды.

Аммиачная селитра, хлористый калий и другие удобрения способствуют подкислению почвенного раствора, меняют направленность этих процессов и отрицательно влияют на растения.

Негативное действие систематического применения удобрений на растения, помимо подкисления почвенного раствора, обусловлено и увеличением подвижности соединений алюминия, марганца и железа, при котором изменяются численность и видовой состав микроорганизмов.

Минеральные удобрения являются основным источником загрязнения почв тяжелыми металлами и токсичными элементами: в них содержатся медь, никель, кадмий, цинк, свинец и другие элементы.

Использование в пищу сельхозпродукции, загрязненной тяжелыми металлами и токсикантами, является причиной возникновения у человека и сельскохозяйственных животных различных заболеваний.

При использовании минеральных удобрений необходимо учитывать все эти обстоятельства и вносить соответствующие коррективы.

Основная часть

Одним из важнейших вопросов современного земледелия является сохранение плодородия почв. Деградация почв ведет к постепенному снижению объемов образования продукции и катастрофическим изменениям в окружающей среде [1, 2].

Содержание гумуса является основным показателем, характеризующим плодородие почв. Экспериментальным путем установлено, что повышение содержания гумуса в дерново-подзолистой почве на 1% увеличивает продуктивность пашни более чем на 25% [3]. Аналогичные данные получены и в других исследованиях. Однако, наряду с этим, наблюдения показывают, что за 30 лет интенсивной эксплуатации почв, например, в Саратовской области содержание в них гумуса снизилось с 7,0 до 6,5%, а в целом по Центрально-Черноземной зоне РФ - с 5,6 до 5,1% [4]. В Башкортостане почвы за время их сельскохозяйственного использования утратили около 20% гумуса. Ежегодная его потеря составляет в среднем 300 кг/га [5].

По мнению ведущих почвоведов, за последние 100 лет запасы органического вещества в черноземах нашей страны уменьшились в два раза [6, 7].

Роль минеральных удобрений в увеличении гумусированности почв до недавнего времени рассматривалась с положительной стороны. Однако в последние годы происходит переоценка их значения. Все чаще специалисты выражают сомнение по поводу возможности повышения содержания органического вещества за счет применения минеральных удобрений [8, 9, 10]. Более того, они могут явиться причиной обеднения почв гумусом. Данные [(9), по Л.К.Шевцову], полученные на основе обобщения результатов более 400 длительных полевых опытов, свидетельствуют о том, что его содержание в дерново-подзолистых почвах при внесении полного минерального удобрения в первые 20-30 лет снижалось в среднем на 12-14%. Сделан вывод, что внесение только минеральных удобрений не компенсирует потерь почвенного органического вещества. К таким же выводам пришли и другие исследователи. Механизм этого явления заключается в следующем.

Определение коэффициентов использования питательных веществ из почвы показало, что их значения при внесении минеральных удобрений, по сравнению с неудобренными вариантами, как правило, увеличиваются. При выяснении обстоятельств отмеченного явления было обнаружено существенное усиление процессов минерализации гумуса, происходящее под действием азотных удобрений [11, 12]. Оказывается, каждая единица азота удобрений способствует дополнительной мобилизации от 0 до 1,2 единицы почвенного азота [9]. Это и ведет к увеличению содержания в почве подвижных соединений и, как следствие, повышению коэффициентов использования растениями питательных веществ. Подвижные соединения азота, образовавшиеся в результате минерализации органического вещества, так же, как азот минеральных удобрений, включаются в геохимическую миграцию. Их доля от общего количества инфильтрационных потерь азота из пахотных угодий составляет от 10 до 50% [13, 14].

Это подтвердилось и при изучении качественного состава гумуса. Под влиянием минеральных удобрений меняется соотношение между гуминовыми и фульвокислотами, увеличивается доля сахаридных и кислородсодержащих соединений, белковоподобных остатков [15, 16]. По данным некоторых исследователей, длительное внесение минеральных удобрений достоверно снижало долю гуминовых кислот [17]. Учитывая то, что гумусовые вещества являются важным экологическим фактором, влияющим на жизнедеятельность почвенных организмов, их разрушение неизбежно повлечет за собой изменения в естественной структуре педоценозов.

Возможны и более существенные отрицательные экологические последствия дегумификации почв. Гумусовые вещества на 52-62% состоят из углерода. При их минерализации происходит образование СО₂, который поступает в атмосферу и способствует формированию парникового эффекта. Считается, что 20% всего углекислого газа, накопившегося в атмосфере в результате антропогенной деятельности, образовалось вследствие разрушения почвенного органического вещества [2].

Негативные последствия минерализации гумуса под влиянием каких-либо агротехнических приемов, в том числе и внесения азотных удобрений, заключаются не только в сокращении прямых запасов питательных веществ в почве, ухудшении ее свойств, возникновении экологических проблем, но и в снижении потенциальной возможности небиологической фиксации азота. В настоящее время имеются свидетельства существования в почве механизмов химической природы, обеспечивающих фиксацию азота без участия живых организмов [18]. По оценкам специалистов, потребность сельскохозяйственных культур в азоте в полевых условиях на 40-50% удовлетворяется за счет его фиксации природными гумусовыми веществами. Изменение качества гумуса, очевидно, может оказать существенное отрицательное влияние на активность абиотических систем фиксации азота в почве, так как их функционирование зависит от физико-химических свойств органического вещества.

Плодородие почвы и направленность различных химических и биологических превращений, происходящих в ней, во многом зависят от кислотности среды. Оптимальное значение рН почвы для большинства культур соответствует 6,0-6,5. Увеличение кислотности приводит к угнетению растений. Применение таких широко распространенных видов удобрений, как аммиачная селитра, хлористый калий и другие, способствует подкислению почвенного раствора. Если при разовом использовании удобрений в небольших дозах существенного изменения рН не наблюдается, то при длительном, в течение ряда лет, происходит сильное подкисление почв. Например, внесение за 25-летний период 2480 кг N, 1820 кг Р₂О₅ и 2500 кг К₂О увеличивало актуальную кислотность дерново-подзолистой почвы в слое 0-20 см с 4,9 до 4,0-4,3, а степень насыщенности основаниями при этом снижалась с 69,4-70,0 до 48,2%. Еще большее снижение степени насыщенности основаниями наблюдалось в слое почвы 20-40 см [19, 20].

Среди практикующих агрономов распространено мнение об отсутствии заметного повышения рН, если используются умеренные дозы удобрений. Однако исследования показывают, что ежегодное внесение в течение ротации севооборота даже 38 кг/га аммиачной селитры и 70 кг/га действующего вещества хлористого калия увеличивает кислотность дерново-подзолистых суглинистых почв на глубину до 60 см [21].

Незначительное, на первый взгляд, изменение кислотности почв воспринимается совсем по-другому, если мы вспомним о том, что шкала рН логарифмическая. А это значит, что при снижении значения рН с 5 до 4 кислотность среды увеличивается в 10 раз.

Ухудшение агрохимических показателей почвы отражается на эффективности применяемых удобрений и, как следствие, на продуктивности растений. Например, если в первый год внесения минеральных удобрений урожай картофеля и овса повышался, соответственно, со 118 до 251 ц/га и с 25 до 40,1 ц/га, то через 10 лет их регулярного использования они уже не повышали, а, наоборот, снижали урожайность полевых культур [22]. Аналогичные данные получены и в других опытах.

Негативное действие систематического применения удобрений на растения обусловлено как подкислением почвенного раствора, так и происходящим при этом увеличением подвижности соединений алюминия, марганца и железа, которые угнетают рост растений [23]. При этом изменяется численность и видовой состав микроорганизмов. Среди них появляются фитопатогенные виды. Ухудшение отдельных показателей химической характеристики почвы снижает устойчивость растений к недостатку воды [24] и, очевидно, другим факторам окружающей среды.

Особого внимания в современном земледелии заслуживает факт обеднения пахотного горизонта кальцием, магнием и изменения доступности для растений ряда микроэлементов. На разных типах почв минеральные удобрения повышают выщелачивание оснований из пахотного горизонта на 11-36% [25]. По другим сведениям, интенсивность вымывания кальция и магния на удобренных почвах увеличивается в 2-3 раза [26, 27].

Расчеты, проведенные с целью выяснения связи между вымыванием оснований и внесением удобрений, показывают, что на суглинистых почвах каждый килограмм внесенных питательных веществ ведет к потере 0,5 кг СаО и 0,06 кг MgO, а на супесчаных почвах, соответственно, 1,0 и 0,19 кг. Поэтому на удобряемых участках дополнительно рекомендуется вносить 60-80 кг/га MgO [28].

К негативным последствиям применения удобрений следует отнести и увеличение подвижности некоторых микроэлементов, содержащихся в почве. Они более активно вовлекаются в геохимическую миграцию. Это ведет к возникновению в пахотном слое дефицита В, Zn, Сu, Мn [29]. Ограниченное поступление микроэлементов в растения неблагоприятно влияет на процессы фотосинтеза и передвижение ассимилятов, снижает их устойчивость к заболеваниям, недостаточному и избыточному увлажнению, высоким и низким температурам [30, 31, 32]. Основной причиной нарушений в обмене веществ растений при недостатке микроэлементов является снижение активности ферментных систем.

Недостаток микроэлементов в почве вынуждает применять микроудобрения. Так, в США их использование в период с 1969 по 1979 г.г. возросло с 34,8 до 65,4 тыс. т действующего вещества [33].

В связи с глубокими изменениями в агрохимических свойствах почв, происходящими в результате применения удобрений, возникла необходимость изучения их влияния на физические характеристики пахотного слоя. Основными показателями физических свойств почвы являются агрегатный состав и водопрочность почвенных частиц. Анализ результатов ограниченного количества исследований, проведенных с целью изучения влияния минеральных удобрений на физические свойства почвы, не позволяет сделать определенных выводов. В некоторых опытах наблюдалось ухудшение физических свойств [34]. При повторной культуре картофеля доля почвенных агрегатов более 1 мм в варианте с внесением азота, фосфора и калия, по сравнению с неудобренным участком, снижалась с 82 до 77%. В других исследованиях при внесении полного минерального удобрения на протяжении пяти лет содержание в черноземе агрономически ценных агрегатов уменьшилось с 70 до 60%, а водопрочных -- с 49 до 36% [35].

Чаще всего отрицательное влияние минеральных удобрений на агрофизические свойства почвы обнаруживается при изучении ее микроструктуры.

Микроморфологические исследования показали, что даже небольшие дозы минеральных удобрений (30-45 кг/га) оказывают отрицательное влияние на микроструктуру почвы, сохраняющееся на протяжении 1-2 лет после их внесения. Возрастает плотность упаковки микроагрегатов, снижается видимая порозность, уменьшается доля зернистых агрегатов [36]. Продолжительное внесение минеральных удобрений ведет к снижению доли частиц губчатого микросложения и к увеличению на 11% неагрегатированного материала [37]. Одной из причин ухудшения структуры является обеднение пахотного слоя экскрементами почвенных животных [38, 39].

Вероятно, агрохимические и агрофизические свойства почв тесно связаны между собой, и поэтому увеличивающаяся кислотность, обеднение пахотного горизонта основаниями, уменьшение содержания гумуса, ухудшение биологических свойств должны закономерно сопровождаться ухудшением агрофизических свойств.

В целях предотвращения отрицательного влияния минеральных удобрений на свойства почвы следует периодически проводить известкование. К 1966 г. ежегодная площадь известкования в бывшем СССР превысила 8 млн. га, а объем вносимой извести составил 45,5 млн. т. Однако это не компенсировало потерь кальция и магния. Поэтому доля земель, подлежащих известкованию, в ряде регионов не уменьшилась, а даже несколько увеличилась. Для того, чтобы не допустить увеличения площади кислых земель, предполагалось удвоить поставки сельскому хозяйству известковых удобрений и довести их к 1990 г. до 100 млн.т [40, 41, 42].

Известкование, понижая кислотность почвы, одновременно вызывает повышение газообразных потерь азота. При проведении этого приема они возрастают в 1,5-2 раза [43]. Такая реакция почв на внесение мелиорантов является результатом изменений в направленности микробиологических процессов, что может стать причиной нарушения геохимических круговоротов. В связи с этим высказывались сомнения в целесообразности использования известкования [2]. Кроме того, известкование усугубляет и другую проблему - загрязнения почв токсическими элементами.

Минеральные удобрения являются основным источником загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ) и токсичными элементами. Это связано с содержанием в сырье, используемом для производства минеральных удобрений, стронция, урана, цинка, свинца, ванадия, кадмия, лантаноидов и других химических элементов. Их полное извлечение или не предусматривается вообще, или осложняется технологическими факторами [44, 45]. Возможное содержание сопутствующих элементов в суперфосфатах и в других видах минеральных удобрений, широко применяемых в современном земледелии, приведено в таблицах 1 и 2.

В больших количествах элементы-загрязнители обнаруживаются в извести. Ее внесение в количестве 5 т/га может изменить природные уровни кадмия в почве на 8,9% от валового содержания [47].

Таблица 1. Содержание примесей в суперфосфатах, мг/кг [46]

Примесь	Содержание	Примесь	Содержание
Мышьяк	1,2-2,2	Свинец	7-92
Кадмий	50-170	Никель	7-32
Хром	66-243	Селен	0-4,5
Кобальт	0-9	Медь	4-79
Ванадий	20-180	Цинк	50-143

При внесении минеральных удобрений в дозе 109 кг/га NPK в почву поступает примерно 7,87 г меди, 10,25 - цинка, 0,21 - кадмия, 3,36 - свинца, 4,22 - никеля, 4,77 - хрома [44]. По данным ЦИНАО, за весь период использования фосфорных удобрений в почвы бывшего СССР внесено 3200 т кадмия, 16633 - свинца, 553 - ртути [48]. Большая часть химических элементов, попавших в почву, находится в слабоподвижном состоянии. Период полувыведения кадмия составляет 110 лет, цинка - 510, меди - 1500, свинца - несколько тысяч лет [49].

Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в удобрениях и извести, мг/кг [66]

Вид удобрения	Zn	Сu	Ni	Pb	Fe
Хлористый калий	3,11	8,67	4,33	8,67	680,53
Аммиачная селитра	0,20	0,25	0,84	0,05	603,00
Известь	10,83	12,67	26,00	26,50	4853,00

Загрязнение почвы тяжелыми и токсичными металлами ведет к накоплению их в растениях. Так, в Швеции концентрация кадмия в пшенице за текущее столетие увеличилась вдвое. Там же при применении суперфосфата в суммарной дозе 1680 кг/га, внесенной частями за 5 лет, наблюдали повышение содержания кадмия в зерне пшеницы в 3,5 раза [50]. По данным некоторых авторов, при загрязнении почвы стронцием происходило трехкратное увеличение его содержания в клубнях картофеля [51]. В России пока еще не уделяется достаточного внимания загрязнению растениеводческой продукции химическими элементами.

Использование загрязненных растений в качестве продуктов питания или кормов является причиной возникновения у человека и сельскохозяйственных животных различных заболеваний. К наиболее опасным тяжелым металлам относят ртуть, свинец и кадмий. Попадание в организм человека свинца ведет к нарушениям сна, общей слабости, ухудшению настроения, нарушению памяти и снижению устойчивости к бактериальным инфекциям [52, 53]. Накопление в продуктах питания кадмия, токсичность которого в 10 раз выше свинца, вызывает разрушение эритроцитов крови, нарушение работы почек, кишечника, размягчение костной ткани [54]. Парные и тройные сочетания тяжелых металлов усиливают их токсический эффект [53].

Экспертным комитетом ВОЗ разработаны нормативы поступления в человеческий организм тяжелых металлов. Предусматривается, что каждую неделю здоровый человек массой 70 кг может получать с пищевыми продуктами, без вреда для своего здоровья, не более 3,5 мг свинца, 0,625 мг кадмия и 0,35 мг ртути [55].

В связи с возрастанием загрязнения продуктов питания были приняты нормативы содержания ТМ и ряда химических элементов в продукции растениеводства (табл. 3).

Таблица 3. Предельно допустимые концентрации химических элементов, мг/кг сырого продукта [56]

Элемент	Хлебные продукты и зерно	Овощи	Фрукты	Молочные продукты
Ртуть	0,01	0,02	0,01	0,005
Кадмий	0,02	0,03	0,03	0,01
Свинец	0,2	0,5	0,4	0,05
Мышьяк	0,2	0,2	0,2	0,05
Медь	5	10	10	0,5
Цинк	25	10	10	5,0
Железо	50	50	50	3,0
Олово	-	200	100	100,0
Сурьма	0,1	0,3	0,3	0,05
Никель	0,5	0,5	0,5	0,1
Селен	0,5	0,5	0,5	0,5
Хром	0,2	0,2	0,1	0,1
Алюминий	20	30	20	1,0
Фтор	2,5	2,5	2,5	2,5
Йод	1	1	1	0,3

Загрязнение растениеводческой продукции ТМ и химическими элементами опасно для человека не только при непосредственном ее употреблении, но и при использовании на кормовые цели. Например, скармливание коровам растений, выращенных на загрязненных почвах, привело к увеличению концентрации кадмия в молоке до 17-30 мг/л [57], в то время как допустимый уровень составляет 0,01 мг/л.

Для предотвращения накопления химических элементов в молоке, мясе, исключения возможности отрицательного их влияния на состояние сельскохозяйственных животных во многих странах принимаются предельно допустимые концентрации (ПДК) для химических элементов, содержащихся в кормовых растениях. По стандартам ЕЭС безопасное содержание свинца в фураже составляет 10 мг/кг сухого вещества. В Нидерландах допустимый уровень содержания кадмия в зеленых кормах равен 0,1 мг/кг сухой массы [50, 56].

Фоновое содержание химических элементов в почвах приведено в таблице 4. При накоплении ТМ в почве и последующем поступлении их в растения они концентрируются, в основном, в вегетативных органах, что объясняется защитной реакцией растений [58]. Исключение составляет кадмий, который легко проникает как в листья и стебли, так и в генеративные части [59]. Для правильной оценки степени накопления в растениях различных элементов необходимо знать их обычное содержание при выращивании сельскохозяйственных культур на незагрязненных почвах. Сведения по этому вопросу довольно разноречивы. Это объясняется большими различиями в химическом составе почв. Фоновое содержание свинца в почвах равно примерно 30, а кадмия -- 0,5 мг/кг [60]. Концентрация свинца в растениях, выращиваемых на чистых грунтах, составляет 0,009-0,045, а кадмия - 0,011-0,67 мг/кг сырого вещества [61].

Таблица 4. Содержание некоторых элементов в пахотных почвах, мг/кг [62]

Элемент	Обычное содержание	ПДК	Элемент	Обычное содержание	пдк
As	0,1-20	20	Ni	2-50	50
В	5-20	25	Pb	0,1-20	100
Be	0,1-5	10	Sb	0,01-0,5	5
Вг	1-10	10	Se	0,01-5	10
Cd	0,01-1	3	Sn	1-20	50
Со	1-10	50	Tl	0,01-0,5	1
Сг	2-50	100	Ti	10-5000	5000
Сu	1-20	100	U	0,01-1	5
F	50-200	200	V	10-100	50
Ga	0,1-10	10	Zn	3-50	300
Hg	0,01-1	2	Mo	0,2-5	200

Установление жестких норм по загрязнению растений объясняется тем, что при выращивании их на загрязненных почвах содержание отдельных элементов может увеличиваться в десятки раз. В то же время некоторые химические элементы становятся токсичными при трех- и даже двукратном увеличении их концентрации. Например, содержание меди в растениях обычно составляет примерно 5-10 мг/кг в расчете на сухую массу. При концентрации 20 мг/кг растения становятся токсичными для овец, а при 15 мг/кг -- для ягнят [62].

В течение длительного периода времени проводятся исследования по определению ПДК химических элементов в почвах. В ряде стран они уже приняты. Чаще всего ПДК по кадмию составляет 3, ртути - 2, свинцу - 100 мг/кг [55]. Превышение указанных уровней содержания химических элементов в почвах отрицательно отражается на качестве сельскохозяйственных культур. В них снижается содержание витаминов, ухудшается биологическая полноценность белка. При выращивании растений на загрязненных ТМ грунтах происходят нарушения в обмене веществ отдельных органов, угнетается рост. По сведениям некоторых исследователей, продуктивность основных сельскохозяйственных культур при выращивании их на почвах, содержащих ТМ, снижается на 20-47%. Воздействию ТМ подвергаются и генетические структуры растений.

Всестороннее изучение последствий загрязнения почвы привело к заключению, что соблюдение принятых ПДК не может полностью исключить отрицательного влияния ТМ и ряда химических элементов на урожай сельскохозяйственных культур и его качество. Дело в том, что различные растения неодинаково реагируют на присутствие в почве загрязнителей. Так, фасоль в 10-15 раз чувствительнее кукурузы к кадмию [62]. По мнению некоторых исследователей, ПДК по кадмию должно составлять не 3 мг/кг, а значительно меньше. Это связано с тем, что безопасный уровень для картофеля составляет только 1,5, а зеленных - 0,5 мг/кг [63]. Корректировка пороговых концентраций необходима и тогда, когда в почве присутствует не один элемент-загрязнитель, а несколько. Так, если марганец и ванадий присутствуют в почве одновременно, то их ПДК уменьшается в два раза [64]. Такой же эффект наблюдается при загрязнении почвы ртутью и свинцом.

Приведенные примеры показывают, что эффективность земледелия, его возможности в условиях продолжающегося поступления в почвы различных химических элементов неизбежно будут снижаться. И одной из причин этого является ограничение при выборе культур, пригодных для выращивания на загрязненных почвах. Специфичность реакции растений затруднит составление севооборота. В него уже нельзя будет включать менее устойчивые к загрязнению культуры.

Одним из последствий применения минеральных удобрений является повышение радиоактивности окружающей среды. В окультуренных почвах Германии с начала применения фосфорных удобрений содержание урана и радия возросло, соответственно, на 9 и 6% [65]. Это является следствием содержания в фосфорных удобрениях радиоактивных элементов.

Увеличение содержания ТМ в почве отражается и на ее химических свойствах. Прежде всего подвергается изменению ферментативная активность. Например, при содержании в перегнойно-глееватых почвах 5 мг/кг кадмия наблюдается снижение активности дегидрогеназы и инвертазы, а при концентрации 7 мг/кг происходит полное подавление этих ферментов [66]. плодородие почва минеральный удобрение

Помимо растений, отрицательное влияние ТМ, а также токсичных элементов, испытывает на себе и почвенная биота. При загрязнении почв хромом, цинком, никелем и свинцом на уровне одного-двух кларков уменьшается численность бактерий, сокращается видовой состав микроорганизмов, насекомых и дождевых червей. В то же время увеличивается количество грибов, то есть происходит нарушение структуры педоценоза [67, 68]. Особое беспокойство должно вызывать снижение азотфиксирующих свойств почвы, которое наблюдается при ее загрязнении различными химическими элементами.

Увеличение вдвое фонового содержания металлов в почве при интенсивном применении удобрений возможно за 80 и более лет [69, 70]. Но при этом необходимо помнить, что одновременно почва загрязняется целым комплексом элементов, присутствующих в удобрениях. Следовательно, опасный уровень загрязнения будет достигаться значительно быстрее.

Серьезную озабоченность вызывает загрязнение почв фтором. Он входит в состав суперфосфатов в количестве 1-5%. Ежегодное использование таких удобрений способствует повышению его содержания в почве на 5% [71], а при длительном применении фосфорных удобрений (в течение 15 лет и более) содержание фтора в слое почвы 0-30 см может увеличиться в 1,7-5 раз [72].

При накоплении фтора в почве его концентрация в растениях увеличивается в несколько раз и может достигать 77,6 мг/кг [73]. Это отрицательно отражается на продуктивности растений, приводит к загрязнению продукции растениеводства и увеличивает вероятность возникновения заболеваний у человека, а также сельскохозяйственных животных. При скармливании коровам кормов с содержанием фтора более 40 мг/кг они заболевают флюорозом, а концентрация этого элемента в молоке повышается более чем в два раза [74].

Японские ученые установили, что поступление фтора в организм человека с продуктами питания и водой к 1965 г., по сравнению с 1958 г., увеличилось в 2,7 раза. Усиливающееся загрязнение окружающей среды фтором даже дало основание правительству Швеции для запрещения его использования при дезинфекции воды [75].

Наряду с фтором в кальций-, гипсосодержащих и известковых мелиорантах обнаруживается относительно большое количество (1-2%) стабильного стронция. С обычной нормой фосфогипса в почву поступает от 100 до 400 мг/кг этого элемента [76]. Его опасность состоит в том, что в организме человека и сельскохозяйственных животных стронций вступает в конкурентные отношения с кальцием, замещая его в костных тканях. Избежать отрицательного влияния стронция можно только в том случае, если его содержание в продуктах питания и кормах будет в 140 раз меньше, чем кальция. Применение мелиорантов и удобрений, содержащих стронций, как правило, изменяет это соотношение. Так, в результате использования фосфогипса отношение Ca : Sr снизилось у овса со 105 до 68, проса - с 64 до 61, ячменя - с 67 до 61, донника - с 60 до 46 [77].

При прогнозировании загрязнения почвы и окружающей среды в целом следует учитывать и возможное поступление элементов, имеющих техногенное происхождение [78, 79, 80]. Вклад разных источников в загрязнение окружающей среды стран Европы отдельными тяжелыми металлами показали D.M.Pacyna и D.E.Hanssen [81]. Так, в общем выбросе кадмия доля цинко-кадмиевых плавильных заводов составляет 60%, медно-никелевых -- 23%, от сжигания топлива и отходов -- 10% и 3%, соответственно. Загрязнение свинцом происходит, главным образом, в результате сжигания бензина (60%) и производства цветных металлов (22%), производство железа, стали, ферросплавов вносит 11% общего выброса свинца. Цинком загрязняют выбросы цинко-кадмиевых плавильных заводов (60%), при производстве железа, стали и сплавов поступает 13% общего количества выбросов цинка, в результате сжигания отходов -- 17% и древесины - 6%.

Основные источники загрязнения медью - медно-никелевые плавильные заводы (50%), сжигание топлива вносит 22%, производство железа, стали и ферросплавов -11%, сжигание древесины - также 11%.

Аэрозольное распространение ТМ от промышленных районов достигает 25 км. В ряде стран Западной Европы на 1 га пашни с удобрениями и аэрозольным путем ежегодно поступает около 10 г кадмия, в том числе 3-5 г с суперфосфатом, при валовом его содержании в слое почвы 0-15 см 0,2-2 кг/га [82, 83, 84]. Загрязнение почв соединениями тяжелых металлов в некоторых странах достигло такого уровня, что возникли трудности с использованием сельскохозяйственных угодий [85]. Подобная ситуация складывается вокруг крупных промышленных центров в России. На Среднем Урале почти все пахотные земли в округе Ревды, Первоуральска, Нижнего Тагила непригодны для получения диетической продукции. Сведения о поступлении металлов в почвы с атмосферными осадками в европейской части России приведены в таблице 5.

Таблица 5. Поступление металлов с жидкими атмосферными осадками в Тульской области, мг/м² в год [86]

Элемент	Район наблюдений
	Тульские засеки	г. Тула	Усадьба Ясная Поляна	Угледобываю-щий район
Железо	84	263	133	210
Медь	14	84	42	7
Марганец	2,8	118	73	70
Цинк	49	185	112	70
Кобальт	1,2	11	2,6	1,8
Никель	4,2	15,4	8,4	7
Хром	3,5	20,3	9,8	8,6
Свинец	1,4	24,5	8,4	7,7
Кадмий	0,1	19	2,1	1,8

Принимая во внимание опасность накопления в почве тяжелых, токсичных и радиоактивных элементов, производители удобрений в ФРГ в 1986 г. приняли решение о введении норм на содержание в них кадмия. Однако извлечение из сырья, используемого для производства фосфорных удобрений, только этого элемента не исключит загрязнения почв [83, 87]. Более радикальным шагом, хотя и не решающим все проблемы, следует считать предложение о необходимости снизить объемы применения фосфорных удобрений [88].

Таким образом, анализ приведенных данных свидетельствует о многостороннем влиянии минеральных удобрений и химмелиорантов на свойства почв.

Список использованных источников

1. Ковда В.А. Биогеохимия почвенного покрова. М.: Наука, 1985. 363 с.

2. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д. Функции почв в биосфере и экосистемах. М.: Наука, 1990. 261 с.

3. Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. М: Росагропромиздат, 1988. 40 с.

4. Никонов В.П. Итоги первого года работы и задачи по дальнейшему совершенствованию единой специализированной агрохимической службы страны //Хим. в сел. хоз. 1981, № 2. С.3-10.

5. Хазиев Ф.Х., Мукатанов А.Х., Курчев П.А., Багаутдинов Ф.Я., Кириллова С.С. Гумус почв агроценозов Башкирской АССР // Экологические аспекты продовольственной проблемы. Свердловск, 1990. С. 11-18.

6. Ковда В.А. Как помочь нашим черноземам // Наш современник. 1985, №7. С. 117-128.

7. Ковда В.А., Пачепский П.А. Почвенные ресурсы СССР, их использование и восстановление. Пущино, 1989. 35 с.

8. Минеев В.Г. Агрохимия и биосфера. М.: Колос, 1984. 245 с.

9. Кудеяров В.Н., Благодатский С.А., Ларионова А.А. Изменение внутрипочвенных потоков азота при внесении азотных удобрений // Агрохимия. 1990. № 11. С. 47-53.

10. Кулаковская Т.Н., Кнашис В.Ю., Богдеев И.М. Оптимальные параметры плодородия почв. М.: Колос, 1984. 271 с.

11. Кудеяров В.Н., Биелек П., Соколов О.А. Баланс азота и трансформация азотных удобрений в почвах. Пущино, 1986. 160 с.

12. Кудеяров В.Н. Иммобилизационно-минерализационные процессы превращения азотных удобрений в почвах //Вест. с.-х. науки. 1987, № 6. С. 31-38.

13. Варюшкина Н.М., Кирпанова Л.И. Трансформация азота удобрений при ежегодном их внесении в дерново-подзолистую почву // Почвоведение. 1984. № 10. С. 116-120.

14. Киперман Ю.А., Комаров М.А. Агрохимические руды и минеральные удобрения на рубеже XXI века // Минеральные ресурсы России. 1998, №4. С. 38-44.

15. Бродский Е.С., Калинкевич Г.А., Лукашенко И.М. и др. Изменение структуры органического вещества почвы при внесении минеральных удобрений и известковании // Изв. ТСХА. 1988, вып. 6. С. 180-183.

16. Языкова А.Г. Изменение содержания и качественного состава гумуса при длительном систематическом применении удобрений и высокой культуре земледелия в черноземе обыкновенном правобережной северной степи УССР // Агрохимия. 1978, № 3. С. 104-107.

17. Гамзиков Г.П., Емельянова В.Н., Кулагина М.Н. Влияние длительного применения удобрений на гумусный и азотный фонд дерново-подзолистых почв // Почвенно-агрохимические и экологические проблемы формирования высокопродуктивных агроценозов. Пущино, 1989. С. 72-73.

18. Алиев С.А. Азотфиксация и физиологическая активность органического вещества почв. Новосибирск: Наука, 1988. 145 с.

19. Гомонова Н.Ф. Влияние 35-летнего применения минеральных удобрений и извести на агрохимические свойства дерново-подзолистой почвы в метровом профиле // Агрохимия. 1980, № 10. С. 38-46.

20. Жукова Л.М., Благовещенская З.К. Изменение агрохимических свойств почв при длительном применении удобрений // Сел. хоз. за рубежом. 1981, № 9. С. 8-15.

21. Кнашис В.Ю., Адомайтис Ю.А., Богдевич И.М. и др. Оптимизация реакции почвенной среды // Оптимальные параметры плодородия почв. М.: Колос, 1984. 271 с.

22. Авдонин Н.С. Почвы, удобрения и качество растениеводческой продукции. М.: Колос, 1979. 302 с.

23. Сапожников Н.А., Корнилов М.Ф. Научные основы системы удобрения в нечерноземной полосе. Л.: Колос, 1977. 296 с.

24. Климов С.В. Взаимодействие стрессоров: усиление действия засухи на растения при наличии А1³⁺ в среде // Физиол. раст. 1985, т. 32, вып. 3. С. 532-538.

25. Шильников И.А., Мельникова М.Н., Лебедев С.Н., Цыгуткин С.Н. Влияние минеральных удобрений и известкования на миграцию кальция, магния и сопутствующих элементов из корнеобитаемого слоя дерново-подзолистых почв // Агрохимия. 1989, № 3. С. 68-77.

26. Турбас Э.М., Хийс В.Р., Калмет Р.Я. Состав лизиметрических вод и вымывание питательных веществ из пахотного слоя почвы в зависимости от применения удобрений // Хим. в сел. хоз. 1973, № 5. С. 22-27.

27. Кореньков Д.А. Азотные удобрения и пути их эффективного использования // Агрохимия. 1977, № 10. С. 138-163.

28. Кулаковская Т.Н., Детковская Л.П. Баланс кальция и магния в пахотных землях Белоруссии // Хим. в сел. хоз. 1972, № 12. С. 16-20.

29. Головина Л.П., Лысенко М.Н., Барнаш З.С., Котвицкий Б.Б. Биологический круговорот микроэлементов под сельскохозяйственными культурами на дерново-подзолистых почвах в Полесье УССР // Хим. в сел. хоз. 1984, т. 12, № 2. С. 20-24.

30. Володько И.К. Микроэлементы и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды. Минск: Наука и техника, 1983. 192 с.

31. Миллер В.Р., Беккер З.Э. Роль микроэлементов в устойчивости хлопчатника к вертицилезному вилту // С.-х. биол. 1983, № 11. С. 54-56.

32. Анспок П.И. Микроудобрения. Л.: Колос, 1978. 272 с.

33. Смирнова Н.Н., Карцева Л.Н., Потатуева Ю.А. Перспективы применения удобрений в мире // Агрохимия. 1985, № 10. С. 120-127.

34. Кудзин Ю.К., Гниненко Н.В. Изменение водно-физических свойств слабовыщелоченного чернозема под влиянием многолетнего применения удобрений в севообороте // Почвоведение. 1969, № 7. С. 66-67.

35. Шконде Э.И., Благовещенская З.К. Изменение физических свойств почвы при длительном применении минеральных удобрений М., 1982. 51 с.

36. Медведев В.В. Изменение микростроения и водно-физических свойств черноземов при внесении минеральных удобрений // Микроморфология антропогенно измененных почв. М.: Наука, 1988. С. 55-63.

37. Поляков А.Н., Шевцова Л.К. Изменение свойств дерново-подзолистых и черноземных почв под влиянием длительного применения удобрений // Микроморфология антропогенно измененных почв. М.: Наука, 1988. С. 74-80.

38. Безносиков В.А. Трансформация азотных удобрений и влияние их на физико-химические свойства подзолистых почв и продуктивность агроценоза // Агрохимия. 1997, № 4. С. 5-12.

39. Чижикова Н.П. Изменение состава и свойств тонкодисперсных минералов дерново-подзолистых почв под влиянием минеральных удобрений // Вест. с.-х. науки. 1990, № 7. С. 128-131.

40. Итоги работы объединений «Сельхозхимия» за 1986 г. // Хим. в сел. хоз. 1987, № 7. С. 76-78.

41. Носко Б.С, Христенко А.А. Эволюция показателей почвенного плодородия и их оптимальные параметры в условиях интенсификации земледелия на Украине // Параметры плодородия основных типов почв. М.: Агропромиздат, 1980. С. 237-253.

42. Литвак Ш.И. В условиях научно-технического прогресса // Хим. в сел. хоз. 1987, №2. С. 2-4.

43. Макаров Б.Н. Газовый режим почвы. М.: Агропромиздат, 1988. 104 с.

44. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях. Л.: Агропромиздат, 1987. 142 с.

45. Казак В.Г., Онищенко Т.Л., Горбунов А.В. Элементы примеси в фосфорных удобрениях // Хим. в сел. хоз. 1987, № 3. С. 61-62.

46. Рамад Ф. Основы прикладной экологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 543 с.

47. Попова А.А. Влияние минеральных и органических удобрений на состояние тяжелых металлов в почвах // Агрохимия. 1991, № 3. С. 62-67.

48. Милащенко Н.Э., Захаров В.Н. Производство экологически чистых и биологически полноценных продуктов питания // Хим. в сел. хоз. 1991, № 1.С. 3-12.

49. Химическое загрязнение почв и их охрана / Орлов Д.С, Малинина М.С., Мотузова Г.В. и др. М.: Агропромиздат, 1991. 303 с.

50. Минеев В.Г. Химизация земледелия и природная среда. М.: Агропромиздат, 1990. 287 с.

51. Потатуева Ю.А., Кисицкий Ю.Н., Хлыстовский А.Д., Прицеп Ю.Г., Сидоренкова Н.К. Длительное применение удобрений на дерново-подзолистой тяжелосуглинистой почве // Хим. в сел. хоз. 1996, № 6. С. 39-41.

52. Можаев Е.А., Литвинов А.Н. Биомониторинг металлов // Гиг. и сан. 1988, №7. С. 53-56.

53. Яблоков А.В. Сельское хозяйство без пестицидов // Экологическая альтернатива. М: Прогресс, 1990. С. 499-520.

54. Минеев В.Г. Воспроизводство почвенного плодородия агрохимическими средствами и охрана почв от техногенного загрязнения // Вест. с.-х. науки. 1988, № 6. С. 95-101.

55. Kloke A. Tolerable amounts of heavy metals in soil and their accumulation in plants // Environmental effect of organic and inorganic Contaminants in sewage sludge. 1983. P. 171-175.

56. Артюшин A.M., Дерюгин И.П., Кулюкин А.Н., Ягодин Б.А. Удобрение в интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур. М.: Агропромиздат, 1991. 223 с.

57. Machacek V. Kadmium v pude a rostlinach //Agrochemia. 1983. 23. 11. P. 332.

58. Зырин Н.Г., Каплунова Е.В., Сердюкова А.В. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе почва-растение // Хим. в сел. хоз. 1985, №6. С. 45-48.

59. Ильин В.Б. Микроэлементы // Агрохимические свойства почв и эффективность удобрений. Новосибирск: Наука, 1989. С. 71-79.

60. Гапонюк Э.И., Бобовникова Ц.И., Кремленкова Н.П. Фосфорные удобрения как возможный источник химического загрязнения почв // Хим. в сел. хоз. 1982, № 12. С. 40-42.

61. Wolnink K.A., Fricke F.L., Capar S.G., Meyer M.V., Satzger D., Bonin E., Gaston CM. Elements in major raw agricultural cpons in the United States. Cadmium, lead and eleven other elements in carrots, field, corn, onions, rice, spinach and tomatoes //J. agr. Food. Chem. 1985, 33. 5, P. 808-811.

62. Рэуце К., Кырстя С. Борьба с загрязнением почвы. М.: Агропромиздат, 1986.221с.

63. Ильин В.Б. Кадмий в почве // Хим. в сел. хоз. 1991. С. 16-17.

64. Бондарев Н.Г. Микроэлементы - благо или зло. М. Знание, 1984. 144 с.

65. Гращенко С.Н., Драчко В.Ф., Крисюк Э.М. и др. К нормированию концентрации естественных радионуклидов в фосфорных удобрениях // Гиг. и сан. 1981, № 1. С. 84-86.

66. Белицына Г.Д., Дронова Н.Я., Томилина Л.Н. Влияние тяжелых металлов на ферментативную активность почв // Тез. докл. VII делегат, съезда Всесоюз. об-ва почвов. Ташкент, 1985, ч.2. С.182.

67. Важенин И.Г. О нормировании загрязненности почвы выбросами промышленных предприятий // Хим. в сел. хоз. 1985. № 6. С. 42-45.

68. Луйк А. Влияние минеральных удобрений на численность популяций насекомых // Проблемы современной экологии. Тарту, 1982. С. 87.

69. Menzel R.G.J. Agric. and Food Chem. 1968. Vol. 16. 2. P. 231-234.

70. Минеев В.Г., Алексеев А.А., Монзерова Е.М. Поступление тяжелых металлов в почвы при внесении высоких доз минеральных удобрений // Докл. ВАСХНИЛ. 1981, № 8. С. 8-10.

71. Крайдман Ж.Е. Фтор в почвах Молдавии // Хим. в сел. хоз. 1988, № 10. С. 39-40.

72. Синкевич З.А. Загрязнение почв при систематическом применении минеральных удобрений // Комплексное использование пестицидов и других средств химизации в земледелии. М.: 1986. С. 170-171.

73. Долгова Л.Г., Грицан Н.П., Сапсай В.М. Влияние фторидов на урожай кукурузы // Хим. в сел. хоз. 1989, № 12. С. 23-25.

74. Garres J.P., Plebin R. Repartion du fluor dans les differents products laitiers obtenus a partir de lait contamine //Sc. Total environm. 1986. 50. P. 183-189.

75. Гавва И.А. Химизация сельского хозяйства и охрана окружающей среды. М.: Россельхозиздат, 1983. 45 с.

76. Минеев В.Г. Агрохимия в агроэкосистеме // Хим. в сел. хоз. 1991, № 3. С. 3-10.

77. Березин Л.В. Снижать риск загрязнения растений при гипсовании солонцов // Земледелие. 1991, № 10. С. 54-56.

78. Asami Terio Soil pollution by metals in Japan // Trans. 13 Congr. Int. Soc. Soil Sci. Hamburg, 13-20 Aug., 1986. Vol. 2. P. 222-223.

79. Lehringer S. Schwermetalbelastung des Bodens aus heutiger Sich //Allg. Porstz, 1984. 39. 6. P. 106-107.

80. Steinnes Eiliv. Heavy metal pollution of natural surface soil from longrage atmospheric transport // Trans. 13 Congr. Int. Soc. Soil Sci. Hamburg, 13-20 Aug., 1986. Vol. 2. P. 504-505.

81. Pacyna D.M., Hanssen D.E. Emission and long-range transport of traceelements in Europe. Tellus. 1984, vol. 36, № 3, P. 163-178.

82. Siegentheler A., Gupto S.K., Hani H. Schwermetalle Bedrohung fur unsere Bochen //Bodenkundliche Gesellschaft der Schweiz. Societe Suisse de PedologieBull. 1985.9. P. 10-16.

83. Veniger Cadmium in Phosphatdungern? //Taspo. 1986. 120. 3. P. 3.

84. Mortvedt J. Cadmium levels in soils and plant tissues from longterm soil fertility experiments in the United S'ates // Society Soil Sc. Congress. 13 Transactions. 1986. Vol. 3. P. 870-871.

85. Pears F. The greening og Germani //New Scientist. 1987. 113. 1544. P. 48-49.

86. Учватов В.П. Природные и антропогенные потоки вещества в ландшафтах Русской равнины: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. М.: МГУ, 1994. 37 с.

87. Cadmium no problem in the EEC //Phosphorus Potassium. 1987. 149. P. 40.

88. Curbs on phosphates //Phosphorus Potassium. 1987, 151. P. 22-27.

Размещено на Allbest.ru

...