Перспективы использования удобрений и экологические проблемы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перспективы использования удобрений и экологические проблемы

Гулиева С.А., Аскерова С.И.

Аннотация

В статье приведены результаты исследований по определению влияния применения минеральных и органических удобрений на почву. Важность подобных исследований обусловлена экологическими проблемами, а именно опасностью химического заражения как сельскохозяйственных площадей, так и окружающей среды в целом. Из всех доступных средств восстановления плодородности почв наиболее приемлемым является - самоочистка. В связи с этим большое значение имеет использование вермикомпоста. Получение органических удобрений можно организовать в лабораторных условиях с помощью микроорганизмов (калифорнийский дождевой червь). Технологический процесс вермикомпостирования можно проводить вблизи населённых пунктов, что позволяет избежать дополнительных затрат.

Ключевые слова: вермикомпост, вермикомпостирование, удобрение, биогумус.

Guliyeva S.A., Asgerova S.I.

PROSPECTS FOR THE USE OF FERTILIZERS AND ENVIRONMENTAL ISSUES

Abstract

Keywords: vermicompost, vermicomposting, fertilizer, biohumus.

Увеличение населения на земле требует увеличения производства продуктов питания. Поскольку, несмотря на рост населения, площадь земельных угодий (посевов) не увеличивается, обилие урожая должно быть создано за счёт правильного использования минеральных и органических удобрений. В настоящее время 50-60% производимой сельскохозяйственной продукции приходится на минеральные удобрения.

Если из числа минеральных удобрений азотные и фосфорные удобрения (аммиачная селитра, карбамид, аммофос, калийная селитра) не вносятся в соответствии с вегетационным периодом и потребностями растений, в сельскохозяйственной продукции возникает нитратная проблема. При попадании в организм с пищей большого количества нитратов они в результате окислительно-восстановительных процессов превращаются в нитриты и нитрозамины, являющиеся канцерогенными (вызывающими рак) веществами. Кроме того, аммиачная селитра, будучи высокотоксичной, при попадании в почву уничтожает почвенные организмы: дождевых червей и почвообразующие микробы. Затем образовавшиеся мутагенные микробы расщепляют это удобрение на оксид азота (N2O) и воду. Образующийся N2O в срок до шести месяцев достигает озонового слоя, последовательно разрушая его и вызывая экологическую напряжённость.

Мочевина, широко используемая в качестве азотистого удобрения, после усвоения её почвенными организмами в теле этих организмов превращается в нашатырный спирт: -CO(NH2)2 + 3H2O -> CO2 + 2NH4OH).

Образующийся спирт уничтожает почвенные организмы.

Концентрацией нитратов, которая может выделяться безвредно для организма человека, считается 5 мг/кг, то есть, если у человека весом 70 кг в организме имеется 350 мг, - это безвредная доза.

Смертельная (убийственная) доза нитратов для животных составляет 0,2%, то есть при всасывании 0,13 г нитратов в 1 кг живой массы гемоглобин в организме животного превращается в метгемоглобин, что приводит к гибели этого животного.

Накопление нитратов в растениях зависит от дозировки и времени внесения азотных удобрений, от количества и продолжительности солнечных дней и даже густоты посадки растений. Как правило, растения, содержащие микроэлемент молибдена из почвы и посаженные редко, не имеют проблем с нитратами. В целом, чтобы уменьшить потери азотных удобрений, рекомендуется вносить эти удобрения в почву в период вегетации растения. Внесение азотных удобрений, особенно нитратов, в вегетационный период предотвращает эвтрофикацию водоёмов и способствует разложению оксида азота (N2O), вызывающего экологическую напряжённость.

Установлено, что при использовании стабильного изотопа N15, 20-25% азота, поступившего в почву в виде удобрений, теряется, поэтому азотных удобрений вносят на 20% больше необходимой нормы. Так как азотистые удобрения легко растворяются в воде, под действием обильного количества воды они переходят в нижние слои почвы, поэтому растения с глубокими корнями поглощают большую часть азотистых удобрений. Свежий навоз и моча крупного рогатого скота и овец, а также птичий помёт содержат большое количество пахучих азотистых соединений, разрушающих почвенные организмы. По этой причине на место посадки необходимо вносить хорошо перебродивший влажный навоз с большим количеством дождевых червей, выдержанный помёт крупного рогатого скота и птиц.

Вредное воздействие фосфорных удобрений и моющих средств на окружающую среду более обширно, поскольку соединения фосфора образуют лиганды с тяжёлыми металлами и активируют их, после чего те попадают в водотоки и загрязняют природные воды. Токсичность фосфора для человека зависит от его соотношения с кальцием. Так, если соотношение CaO:P2Q5 составляет 1:1 или 1:15, то это соотношение не вредно для человека, но увеличение фосфора в этом соотношении вредно для живых существ.

Годовое производство фосфорных удобрений в мире в пересчёте на действующее вещество составляет 30 млн. тонн. Поскольку в апатитах и фосфоритах, являющихся сырьём для этих удобрений, содержится 23% фтора, в почву ежегодно поступает приблизительно 2 млн. тонн соединений фтора. Увеличение количества фтора в почве приводит к ослаблению фотосинтеза, ухудшению воздухообмена и плохому росту растений. Много фтора накапливается в листьях петрушки, лука, щавеля. Помимо этого, суперфосфатные удобрения содержат 20 мг/кг меди, 100 мг/кг цинка, 300 мг/кг мышьяка и 2 мг/кг кадмия. При наличии в питьевой воде 2 мг/л фтора нарушается эмаль зубов человека, что приводит к флюорозу. Вместе с фосфорными удобрениями в почву поступает также значительное количество ванадия

Бикарбонат кальция (CaHCO3)2, присутствующий в больших количествах в паводковых водах, реагирует с простым и двойным суперфосфатом, превращая его в водонерастворимый фосфат кальция, который становится отходами: Ca(H2PO4)2 + 2CaHCO3 -> Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O. Учитывая это, суперфосфатные удобрения следует хранить в сухом виде и вносить под посевы в течение вегетационного периода.

Одним из источников поступления соединений фосфора в водоёмы является дождевая вода, которая смывает фосфаты, растворённые в результате водной и ветровой эрозии почв. Предотвратить попадание соединений фосфора в водоёмы можно путём принятия мер против эрозии почвы.

Водоёмы менее загрязнены калийными удобрениями, но относительно вредны для вод-оёмов ионы хлора в хлоридно калийных удобрениях и сульфат- ион в сульфате калия. Если ион хлора в остатке этого удобрения слишком сильно усваивается растением, это влияет на качество урожая некоторых растений. При внесении в картофель большого количества удобрений KCl урожай картофеля быстро портится, а количество воды в картофеле увеличивается.

В связи с численным увеличением и ростом промышленности и городов идёт процесс загрязнения почв с распространением тяжёлых металлов вокруг и на сельскохозяйственных полях. Как правило, овощи (капуста, картофель, свёкла и др.) усваивают тяжёлые металлы в большем количестве, чем зерновые и технические растения. Капуста, имеющая мощную корневую систему, поглощает тяжёлые металлы активней, чем другие растения. По сравнению с однодольными растениями двудольные больше поглощают тяжёлые металлы.

Если никель и кадмий легко усваиваются растениями и накапливаются в вегетативной массе, то ртуть усваивается растениями плохо. Ртуть и другие тяжёлые металлы (кадмий, никель) накапливаются в грибах в большом количестве, поэтому часты случаи отравления грибами. Распространённые в природе тяжёлые металлы (железо, марганец, цинк, медь, молибден, ванадий, кобальт) в небольших количествах полезны для растений и всего живого, а в больших количествах вредны, в том числе и для человека. Причина широкого распространения ионов меди из тяжёлых металлов на сельскохозяйственных полях связана с бордосской жидкостью, которую широко используют для защиты растений от заболевания фитофторой.

В то время как калий, цинк и кадмий легко и широко усваиваются растениями, свинец, хром и ртуть усваиваются хуже. Тетраэтилсвинец, который до сих пор широко используется для повышения октанового числа бензина, в результате его применения в двигателях внутреннего сгорания стал причиной распространения сотен тысяч тонн свинца (в форме хлорида или бромида), особенно вдоль дорог. Таким образом, в 80-х годах прошлого века на дорогах ежегодно было разбросано в среднем более 250 тысяч тонн свинца.

Опыты показали, что даже при увеличении количества ртути в почве в 10 раз этот тяжёлый металл хуже усваивается растением. Маломолекулярный сернистый белок метионин, обнаруженный в организме растений, связывает тяжёлые металлы (кадмий, цинк, ртуть) с собой и не пропускает их в репродуктивный орган (ткань) и плоды. Растения также удаляют тяжёлые металлы, испаряя их с водой посредством транспирации.

Известкование почвы позволяет предотвратить поглощение растениями тяжёлых металлов. Последние не полностью усваиваются растением при известковании посевных площадей, особенно богатых кадмием и свинцом.

Известно, что органические соединения в почве (торф, перегной) образуют с тяжёлыми металлами нереакционноспособные комплексные соединения -- хелаты, что препятствует усвоению тяжёлых металлов растениями. Органические вещества в почве, по сравнению с неорганическими соединениями, образуют комплекс с тяжёлыми металлами, препятствуя их поступлению в растение. Металлоёмкость перегноя в 4 раза выше, чем у глины.

Из написанного видно, что подвижность тяжёлых металлов можно уменьшить известкованием почвы и внесением органических удобрений. Свиной навоз содержит больше меди и цинка, чем тяжёлых металлов, поскольку в их кормах содержатся соединения меди и цинка. Отравление часто происходит, когда овцы пасутся на пастбищах, удобрённых свиным навозом. Растения, растущие вокруг дороги (дорожная трава, мачеха), накапливают много токсичного свинца, поэтому использовать их в пищу или как лекарство некорректно.

Учитывая вышеизложенное, важно подчеркнуть, что при использовании органических и минеральных удобрений с целью повышения продуктивности сельского хозяйства, экологические проблемы и охрана окружающей среды всегда должны находиться в центре внимания. Этого требует диалектическое и устойчивое развитие общества.

Одной из главных проблем, стоящих перед человечеством в эпоху стремительного развития цивилизации, является сохранение жизни на нашей планете для будущих поколений. Начиная с 20 века человечество стало больше вмешиваться в окружающую среду. В последние годы широкое распространение получило использование в качестве органических удобрений отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды.

Самый успешный способ очистки почвы от химических загрязнений - самоочистка. Самоочищение и восстановление почвы - чудо природы. Это чудо - дождевые черви и выделяемый ими биогумус. Биогумус является продуктом жизнедеятельности дождевых червей и оказывает положительное влияние на физические, химические свойства и биологическую активность почвы. В связи с этим большое значение имеет использование вермикомпоста.

Вермикомпост - это органическое удобрение, богатое питательными веществами. Вермикомпостирование получило распространение во всем мире как экологически чистый технологический процесс, повышающий плодородие почвы. В этом технологическом процессе используются дождевые черви.

Поскольку вермикомпосты не выделяют неприятного запаха в окружающую среду, данный технологический процесс можно проводить вблизи населённых пунктов, что позволяет избежать дополнительных затрат.

Вермикомпостирование - это безотходный, экологически чистый, экономически эффективный процесс, который может использоваться во всех крупных и мелких хозяйствах, включая фермерские хозяйства. В результате получается биогумус, который является экологически чистым, богатым питательными веществами удобрением. Биогумус очищает почву от химических загрязнителей, повышает плодородие почвы, образует питательные вещества, усваиваемые растениями. Вермикомпостирование - это простой биотехнологический процесс компостирования, в котором используются определённые виды червей.

Вермикомпост, то есть биогумус, образуется в результате переработки органических отходов червями. Это высокомолекулярное органическое соединение. Биогумус содержит 3,2% общего азота, 2,2% общего фосфора, 2% общего калия и другие необходимые растениям макро- и микроэлементы.

Биогумус, смешанный с 15-20% почвы, ускоряет созревание урожая на 710 дней, повышает урожайность в 1,5-2 раза. В этот период в овощных растениях увеличивается количество сухого вещества, сахара, витаминов и соответственно снижается количество нитратов [3].

С 1995 по 2000 год была проведена серия экспериментов по изучению особенностей красного калифорнийского дождевого червя. С этой целью были использованы 13 видов местных органических отходов, в том числе: бытовые отходы, сухие остатки сточных вод, засохшие листья, солома, отходы переработки фруктов и овощей, остатки, оставшиеся на поле после уборки овощей, торф, бумажные и картонные отходы, отходы обработки древесины и мебели. Использовались также опилки, конский навоз, навоз крупного рогатого скота, птичий помет, свиной навоз. После отбора 10 кг каждого вида вышеуказанных отходов, в них были добавлены по 100 дождевых червей одинакового размера (всего в полном опыте использовались 6500 червей). Червей взвешивали в начале и в конце эксперимента. Результаты эксперимента доказывают, что кормление дождевых червей органическими отходами положительно влияет на их рост и развитие.

Интенсивность переработки различных органических отходов в биогумус составила 90-125 дней. Из каждых 10 кг отходов было получено 5,0-6,3 кг биогумуса, а количество дождевых червей увеличилось со 100 до 360 соответственно.

Вермикомпост - это натуральное гранулированное органическое удобрение с высоким содержанием гумуса. При внесении в почву даже в небольших дозах ускоряет созревание урожая, ускоряет цветение, положительно влияет на рост и продуктивность растений. Также использование биогумусов приводит к уничтожению болезнетворных микроорганизмов, повреждающих растения.

Состав биогумуса условно можно обозначить следующим образом: органика - 40-60%, гумус - 10-12%, pH - 6,6-7,2, азот общий - 0,9-3,0%, фосфор (P2O5) -1,3-2,5%., калий (К2О) -1,3-2,5%, кальций - 4,5-8,0%, магний - 0,52,3%, железо - 0,5-2,5%, медь -3,5-5,1 мг/кг [2].

Дождевые черви играют важную роль в переработке азота. Ограниченные исследования биогумуса показывают, что он увеличивает пористость почвы на 50-500 мкм, увеличивая дренаж почвы. Одной из основных особенностей, отличающих биогумус от обычного компоста, является то, что это удобрение содержит антибактериальные вещества и феромоны, отпугивающие вредителей [3].

В последние годы широкое распространение получило использование отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды, в качестве органических удобрений. В связи с этим большое значение имеет использование биогумусов. Вермикомпост - органическое удобрение, достаточно обеспеченное питательными веществами. Вермикомпостирование получило распространение во всем мире как экологически чистый технологический процесс, повышающий плодородие почвы.

Даже в наименее плодородных подзолистых почвах, где систематически вносятся органические удобрения, постепенно увеличивается запас гумуса, в составе гумусовых кислот повышается содержание гуминовых кислот. Улучшаются также водно-физические свойства почвы, что создаёт благоприятные условия для развития полезной микрофлоры.

Сельскохозяйственное использование земель вызывает существенные изменения в естественных почвенных процессах, режимах и свойствах. Эти изменения связаны с обработкой почвы, внесением удобрений, различными мелиоративными и иными мероприятиями. Развитие почвы и почвенного покрова, а также формирование его плодородия очень тесно связано с сочетанием природных факторов почвообразования и различных воздействий человеческого общества, с развитием его производительных сил, экономических и социальных условий. [1].

В наше время почвы загрязняются и разрушаются. В процессе использования почвы подвергаются механическому, физическому, химическому и биологическому загрязнению. Каждое из этих загрязнений считается опасным на своём уровне. Однако более опасными считаются химические отходы, попадающие в почву в результате отходов производства промышленных предприятий.

Использование пестицидов в течение длительного времени привело к их переносу из почвы в живые организмы, что привело к возникновению различных заболеваний. Поскольку недостаток питательных веществ в почве не даёт высокого урожая даже при нормальных условиях орошения, считается необходимым проведение мелиоративных мероприятий, связанных с внесением удобрений.[2].

Некоторые из элементов тяжёлых металлов называются микроэлементами, что связано не с их малым количеством, а с малой концентрацией, полезной для живых организмов. Следовательно, под микроэлементами и тяжёлыми металлами при различии смыслов понимаются те элементы, влияние которых на биоэкосистемы определяется их концентрацией в почве, различных удобрениях, продуктах растениеводства и животноводства. Поэтому термин «тяжёлый металл» правильнее было бы использовать в тех случаях, когда концентрация элементов с относительной атомной массой более 40 может быть опасна для живых организмов.

Для повышения биологической активности почвы считается целесообразным вносить в первую очередь органические удобрения (биогумус, вермикомпост). Органические удобрения получают в лабораторных условиях с помощью микроорганизмов (калифорнийский дождевой червь). С упомянутыми эффективными микроорганизмами (ЭМ) связано повышение плодородия почв со слабой биологической активностью и высокой степенью усвоения минеральных (N, P, K) органических удобрений. При скармливании этим микроорганизмам (калифорнийскому дождевому червю) органических отходов (пищевых отходов), они быстро размножаются в течение 4 месяцев. В результате воздействия дождевых червей поток воздуха в почве ускоряется, что считается основным фактором уплотнения почвы. Для повышения биологической активности выбраны растения: свёкла, сосна и пихта. Плюсы этих растений в том, что они содержат много витаминов С, Е и К.[3]

Проведённые исследования показали, что в результате агротехнических мероприятий внесённые под растения в разных вариантах на серо-бурой почве удобрения положительно повлияли на количественные показатели микроорганизмов. Постепенно на обрабатываемых землях загрязнённых территорий стало увеличиваться количество микроорганизмов.

Список литературы

1. Г.С. Мамедов. Основы почвоведения и географии почв. Баку: «Вяз», 2007, 664 с.;

2. Заманов П.Б. Агрохимические основы влияния питательных веществ и удобрений на свойства почвы и продуктивность растений. Баку: Элм, 2013, 266 с.;

3. Артемьев В.П. Использование вермикультуры калифорнийских красных червей для переработки органических отходов в биогумус. //Вермикомпостирование и вермикультура как основа экологического земледелия в XXI веке: проблемы, перспективы, достижения. Сборник научных трудов. Минск, 2007, с. 77.

Размещено на Allbest.ru