загрязнители почвы
Мышьяк попадает в почву и с минеральными удобрениями. Так, в двойном суперфосфате его содержится 300 мг / кг, в аммиачной селитре — около 60 мг / кг. Соединения мышьяка мигрируют не только с грунтовыми водами, но и в виде газов (от 2 до 11% общего содержания мышьяка в почве). В почву с удобрениями поступает также много балласта (хлор, натрий и др.), что негативно влияет на свойства последнего, вызывает изменения физиологических и биохимических процессов в растениях, ухудшает качество сельскохозяйственной продукции. Попадая в грунтовые воды, балластные вещества загрязняют водоемы.
Повышенное количество фтора ингибирует ферменты в растении, тормозит фотосинтез и нарушает белковый обмен. Отрицательно действует фтор и на активность почвенной микрофлоры. Загрязнение ими кормовых растений может негативно сказываться на продуктивности сельскохозяйственных животных. При содержании его в воде более 2 мг / л у человека разрушается эмаль зубов и возникают другие заболевания. Кукуруза, удобренная повышенными дозами суперфосфата, содержит в 1,5 раза больше фтора по сравнению с контрольными растениями (без удобрений). Так, если при нормальных условиях уровень его в зерне не превышает 7 мг / кг, то при приведенных обстоятельствах он даже превышает 10 мг / кг.
При внесении фосфоритной муки в почву хотя и в незначительных количествах, но попадают уран, радий и другие радиоактивные элементы. В фосфоритов и апатитов содержатся редкоземельные элементы и стронций. В руде на 1 т Р2O5 приходится до 100 кг фтора, 40 — стронция и 25 кг редкоземельных элементов.
Сейчас мировое производство фосфорных удобрений достигло 20 млн. т в год (в пересчете на P2O5). С ними в почву вносится 2-3 млн. т фтора. При систематическом применении повышенных доз суперфосфата, содержащего около 1,5% водорастворимого фтора, последний накапливается в больших количествах и загрязняет не только почву, но и растения.
Почва является важным звеном биосферы. Внесенные удобрения испытывают преобразований сами и влияют на свойства почвы: изменяют его реакцию среды и впитывающим способность, степень минерализации, жизнедеятельность почвенной микрофлоры и т.д.. Чрезмерное применение любых удобрений нарушает баланс питательных веществ в почве, что приводит к изменению условий питания растений и снижение их продуктивности. Подкисление или подщелачивании почвы удобрениями изменяет подвижность микроэлементов. Например, известняковые удобрения переводят молибден в подвижные формы. Резкое повышение содержания его подвижных форм может негативно сказываться на росте растений и наносить вред животным.
Растения способны несколько тормозить поглощения токсичных веществ. Можно выделить три защитных механизмах (помехи): на грани грунт — корень, корень — стебель и стебель — репродуктивные органы. Наиболее тяжелых металлов накапливается в корнях растений, меньше — в стеблях и меньше — в репродуктивных органах. При росте количества тяжелых металлов в почве эта закономерность сохраняется. От степени окультуривания почвы зависит поступления токсичных веществ в растения. Например, на малоплодородных дерново-подзолистых почвах урожайность зерновых культур снижается при содержании свинца 250 мг / кг, а на окультуренном черноземе — при 1000 мг / кг. Следовательно, при установлении МГС надо учитывать свойства почвы, прежде степень окультуривания.
Наши знания о влиянии загрязнения на природные системы пока недостаточны и охватывают ограниченный круг регионов. Следует отметить, что преувеличение некоторыми авторами размеров загрязнения окружающей среды объясняется недостаточно точными данными о миграции веществ и энергии в биосфере, в том числе и загрязнителей. Недооценивается также потенциал к самоочищению всей биосферы и отдельных ее природных компонентов (почва, воздух, водоемы). Все это свидетельствует о том, что, ускоряя темпы химизации земледелия, необходимо одновременно проводить тщательные эколого-агрохимические исследования, изучать все статьи баланса веществ в биосфере.
Рассматривая вопрос загрязнения окружающей среды, следует помнить, что при производстве, транспортировке, хранении и применении удобрений часто возможны значительные их потери. В процессе подготовки агроруд (фосфоритов при промывке, размоле, флотации и др.) они достигают 40%. При перевозке удобрений, хранение и внесение теряется 10-15%, что связано с несовершенством техники и оборудования. При хранении незатарених удобрений меняется их гранулометрический состав, в результате чего возникает сегрегация смешанных туков. При внесении не обеспечивается равномерность их рассеяния, а это предопределяет различные темпы роста и созревания сельскохозяйственных культур. Одни растения получают избыточное питание, другие — недостаточно, что приводит к снижению урожая и ухудшению его качества. С целью уменьшения загрязнения окружающей среды следует тщательно рассчитывать дозы удобрений, выбирать правильные сроки и способы их внесения. При этом важно учитывать как биологические особенности растений, уровень запланированного урожая, так и почвенно-климатические условия (табл. 1.65)
1.65 Потери питательных веществ из почвы, кг / га, при внесении умеренных доз удобрений
Потери питательных веществ из почвы в результате вымывания атмосферными осадками зависят от его гранулометрического состава. Однако при повышенных дозах удобрений из-за вымывания они увеличиваются. Нитратная форма азота перемещается вниз по профилю с каждым миллиметром осадков в среднем на 0,5-1 см. На песчаных почвах это происходит в полтора раза быстрее, чем на глинистых. Следует отметить, что в фильтрационных водах преобладает азот почвы, а не удобрений. Последний распределяется так: усваивается растениями 40%, удерживается почвой до 30 и выветривается (N2, N2О, NО) — до 30%.
Потери фосфора удобрений с фильтрационными водами незначительны (около 1 кг / га). Фосфаты, как правило, не вымываются за пределы метрового слоя почвы. Потери калия зависят от гранулометрического состава последнего, содержания гумуса, количества водорастворимой формы и других факторов и составляют 10-20 кг / га.
С катионов всего загрязняет природные водоемы кальций. Его вымывание усиливается высокими дозами минеральных удобрений (особенно физиологически кислых). Это также характерно и для магния, хотя его потери с фильтрационными водами меньше. Указанный процесс усиливается при орошении, особенно в случае нарушения режима поливов.
Потери питательных веществ резко возрастают при однократном внесении высоких доз азотных и иных удобрений. Поскольку под их действием усиливается подвижность питательных веществ почвы, одновременно увеличивается и вымывания (табл. 1.66). Таким образом, избыточное количество удобрений является потенциальным источником потерь питательных элементов и загрязнение окружающей среды.
1.66. Потери питательных веществ из почвы, кг / га, при внесении высоких доз удобрений
Форма удобрений также влияет на подвижность элементов питания, а следовательно, и на степень вымывания их из пахотного слоя. Аммиачная и аммонийная формы вымываются менее нитратная. Так, из аммиачной селитры за три года наблюдений вимивалося до 90% нитратов и лишь 17% — аммонийного азота.
На динамику миграции элементов питания в значительной степени влияет характер землепользования. Их потери, как правило, больше на участках, занятых пропашными культурами или культурами, которые выращивают по черному пару. Под травами и культурами сплошного сева эти показатели значительно ниже. Положительную роль играют пожнивные культуры, препятствующих вымыванию питательных веществ, внесенных под предшественник. При разработке рекомендаций по применению удобрений нужно учитывать вопросы охраны окружающей среды. Строгое соблюдение правил применения удобрений — важное условие предотвращения его загрязнения.