ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИИ НА АГРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЧЕРНОЗЕМА ТИПИЧНОГО

Г.Н. Черкасов, Е.В. Дубовик, Д.В. Дубовик, С.И. Казанцев

Аннотация. В результате исследований установлено неоднозначное влияние способа основной обработки почвы под озимую пшеницу и кукурузу и минеральных удобрений на показатели агрофизического состояния чернозема типичного. Оптимальные показатели плотности, структурного состояния получены при отвальной вспашке. Выявлено, что применение минеральных удобрений ухудшает структурно-агрегатное состояние, но способствует повышению водоустойчивости почвенных отдельностей при отвальной вспашке по отношению к нулевой и поверхностной обработкам.

Ключевые слова: структурно-агрегатное состояние, плотность почвы, водоустойчивость, обработка почвы, минеральные удобрения.

Плодородная почва наряду с достаточным содержанием питательных веществ должна иметь благоприятные физические условия для роста и развития сельскохозяйственных культур . Установлено, что структура почвы - основа благоприятных агрофизических свойств .

Черноземные почвы обладают невысокой степенью антропотолерантности , что позволяет говорить о высокой степени влияния антропогенных факторов, основным из которых является обработка почвы, а также ряд других мероприятий, которые применяются при уходе за посевами и способствуют нарушению очень ценной зернистой структуры, в результате чего она может распыляться или, наоборот, глыбиться, что допустимо до определенных пределов в почве.

Таким образом, целью данной работы являлось изучение влияния обработки почвы, минеральных удобрений и предшествующей культуры на агрофизические свойства чернозема типичного.

Исследования были проведены в 2009-2010 гг. в ООО «АгроСил» (Курская область, Суджанский район), на черноземе типичном тяжелосуглинистом. Агрохимическая характеристика участка: рНкс1- 5,3; содержание гумуса (по Тюрину) - 4,4%; подвижного фосфора (по Чирикову) - 10,9 мг/100 г; обменного калия (по Чи-рикову) - 9,5 мг/100 г; азота щелочногидролизуемого (по Корнфилду) - 13,6 мг/100 г. Возделываемые культуры: озимая пшеница сорта «Августа» и кукуруза гибрид ПР-2986.

В опыте изучались следующие способы основной обработки почвы: 1) отвальная вспашка на 20-22 см; 2) поверхностная обработка - 10-12 см; 3) нулевая обработка - прямой посев сеялкой Джон Дир. Минеральные удобрения: 1) без удобрений; 2) под озимую пшеницу N2^52^2; под кукурузу К14эР104К104.

Отбор образцов осуществлялся в третьей декаде мая, в слое 0-20 см. Плотность почвы определяли буровым методом по Н. А. Качинскому. Для изучения структурно-агрегатного состояния были отобраны ненарушенные почвенные образцы весом более 1 кг. Для выделения структурных отдельностей и агрегатов использовался метод Н. И. Саввинова по определению структурно-агрегатного состава почвы - сухое и мокрое просеивание.

Плотность почвы является одной из основных физических характеристик почвы. Увеличение плотности почвы приводит, как правило, к более плотной упаковке почвенных частиц, что в свою очередь ведет к изменению водного, воздушного и теплового режимов, что

впоследствии негативно сказывается на развитии корневой системы сельскохозяйственных растений. В то же время требования разных растений к плотности почвы неодинаковы и зависят от типа почвы, механического состава, возделываемой культуры. Так, оптимальная плотность почвы для зерновых культур составляет 1,051,30 г/см3, для кукурузы - 1,00-1,25 г/см3 .

Проведенные исследования показали, что под воздействием различных обработок почвы происходит изменение плотности (рисунок 1). Независимо от возделываемой культуры наибольшая плотность почвы была на вариантах с нулевой обработкой, несколько ниже при поверхностной обработке. Оптимальная плотность почвы отмечается на вариантах с отвальной вспашкой. Минеральные удобрения при всех способах основной обработки способствуют повышению плотности почвы.

Полученные экспериментальные данные подтверждают неоднозначность влияния способов основной обработки почвы на показатели ее структурного состояния (таблица 1). Так, на вариантах с нулевой обработкой отмечено самое низкое содержание агрономически ценных агрегатов (10,0-0,25 мм) в пахотном слое почвы, по отношению к поверхностной обработке и отвальной вспашке.

Отвальная Поверхностная Кулевая

обработка обработка

Способ основной обработки почвы

Рисунок 1 - Изменение плотности чернозема типичного в зависимости от способов обработки и удобрений под озимой пшеницей (2009 г.) и кукурузой (2010 г.)

Тем не менее коэффициент структурности, характеризующий агрегатное состояние, уменьшился в ряду: поверхностная обработка ^ отвальная вспашка ^ нулевая обработка. На структурно-агрегатное состояние чернозема оказывает влияние не только способ обработки почвы, но и возделываемая культура. При возделывании озимой пшеницы количество агрегатов агрономически ценного диапазона и коэффициент структурности были выше в среднем на 20%, чем в почве под кукурузой. Это обусловлено биологическими особенностями строения корневой системы этих культур.

Рассматривая фактор удобренности, хочется отметить, что применение удобрений привело к заметному снижению как агрономически ценной структуры, так и коэффициента структурности, что вполне закономерно, так как в первый и второй год после внесения наблюдается ухудшение строения агрегатов и агрофизических свойств почвы - возрастают плотность укладки агрегатов, заполненность порового пространства тонкодисперсной частью, уменьшается пористость и почти в два раза снижается зернистость .

Таблица 1 - Влияние способа обработки почвы и минеральных удобрений на показатели структурно-

Другим показателем структуры является ее устойчивость к внешним воздействиям, среди которых наиболее существенным является воздействие воды, поскольку почва должна сохранять свою уникальную комковато-зернистую структуру после обильных осадков и последующего подсушивания. Это качество структуры называется водоустойчивостью или водо-прочностью .

Содержание водопрочных агрегатов (>0,25 мм) является критерием для оценки и прогноза устойчивости сложения пахотного слоя во времени, его устойчивости к деградации физических свойств под влиянием природных и антропогенных факторов. Оптимальное содержание водопрочных агрегатов >0,25 мм в пахотном слое разных типов почв составляет 40-70(80)% . При изучении влияния способов основной обработки (таблица 2) было установлено, что при нулевой обработке сумма водоустойчивых агрегатов была выше, чем при поверхностной обработке и отвальной вспашке.

Таблица 2 - Изменение водоустойчивости макро-

Это напрямую связано со средневзвешенным диаметром водоустойчивых агрегатов, поскольку нулевая обработка способствует увеличению размера почвенных отдельностей, обладающих водоустойчивостью. Коэффициент структурности водоустойчивых агрегатов уменьшается в ряду: поверхностная обработка ^ нулевая обработка ^ отвальная вспашка. По оценочно-

ориентировочной шкале критерий водо-прочности агрегатов при нулевой обработке оценивается как очень хороший, а при поверхностной обработке и отвальной вспашке - как хороший.

Изучая влияние возделываемой культуры, было установлено, что в почве под кукурузой средневзвешенный диаметр, коэффициент структурности, а также сумма водоустойчивых агрегатов были выше, чем под озимой пшеницей, что связано с формированием под зерновыми культурами мощной по объему и массе корневой системы, которая способствовала формированию большей водоустойчивости под кукурузой. Критерий водопрочности повел себя иначе и был выше в почве под пшеницей, чем под кукурузой.

При внесении удобрений на варианте с отвальной вспашкой повышались коэффициент структурности, средневзвешенный диаметр и сумма водоустойчивых агрегатов. Поскольку отвальная вспашка идет с оборотом пласта и значительно глубже, чем поверхностная и тем более нулевая обработка, то и заделка минеральных удобрений происходит глубже, следовательно, на глу -бине влажность выше, что способствует более интенсивному разложению растительных остатков, за счет чего и происходит увеличение водоустойчивости почвы. На вариантах с применением поверхностной и нулевой обработки все изучаемые показатели водоустойчивости почвы при применении минеральных удобрений снизились. Критерий водопрочности почвенных агрегатов на всех вариантах опыта увеличился, что связано с тем, что данный показатель рассчитывается по результатам не только мокрого просеивания, но и сухого просеивания.

Установлено неоднозначное влияние изучаемых факторов на показатели агрофизического состояния чернозема типичного. Так, наиболее оптимальные показатели плотности, структурного состояния были выявлены при отвальной вспашке, несколько хуже при поверхностной и нулевой обработках. Показатели водоустойчивости уменьшались в ряду: нулевая обработка ^ поверхностная обработка ^ отвальная вспашка. Применение минеральных удобрений ухудшает структурно-агрегатное состояние, но способствует повышению водоустойчивости почвенных отдельностей при отвальной вспашке по отношению к нулевой и поверхностной обработкам. При возделывании озимой пшеницы показатели, характеризующие структурно-

Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но и изменяет условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах.

При благоприятных климатических условиях количество микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают. Усиливается распад гумуса, а вследствие этого увеличивается мобилизация азота, фосфора и других элементов.

Существовала точка зрения, что длительное применение минеральных удобрений приводит к катастрофической потере гумуса и ухудшению физических свойств почвы. Однако экспериментальные материалы ее не подтвердили. Так, на дерново-подзолистой почве ТСХА академиком Д. Н. Прянишниковым был заложен опыт с разной системой удобрения. На делянки, где применяли минеральные удобрения, в среднем за год вносили 36,9 кг азота, 43,6 кг Р205 и 50,1 кг К2 О на 1 га. В почву, удобрявшуюся навозом, его вносили ежегодно по 15,7 т/га. Через 60 лет был проведен микробиологический анализ опытных делянок.

Таким образом, за 60 лет в паровавшей почве содержание гумуса уменьшилось, но в удобрявшихся почвах его потери были меньше, чем в неудобренной. Это можно объяснить тем, что внесение минеральных удобрений способствовало развитию в почве автотрофной микрофлоры (преимущественно водорослей), что привело к некоторому накоплению в парующей" почве органических веществ, а, следовательно, и гумуса. Навоз является прямым источником образования гумуса, накопление которого под действием этого органического удобрения вполне понятно.

На делянках с таким же удобрением, но занятых сельскохозяйственными культурами, удобрения действовали еще более благоприятно. Пожнивные и корневые остатки здесь активизировали деятельность микроорганизмов и компенсировали расход гумуса. Контрольная почва в севообороте содержала 1,38% гумуса, получавшая NPK-1,46, а унавоженная-1,96%.

Следует отметить, что в удобряемых почвах, даже получавших навоз, уменьшается содержание фульвокислот и относительно увеличивается - менее подвижных фракций.

В общем, минеральные удобрения в большей или меньшей степени стабилизируют уровень гумуса в зависимости от количества оставляемых пожнивных и корневых остатков. Богатый перегноем навоз этот процесс стабилизации еще более усиливает. Если навоз вносят в больших количествах, то содержание гумуса в почве возрастает.

Весьма показательны данные Ротамстедской опытной станции (Англия), где проводили длительные исследования (около 120 лет) с монокультурой озимой пшеницы. В почве, не получавшей удобрений, содержание гумуса немного снизилось.

При ежегодном внесении 144 кг минерального азота с другими минеральными веществами (Р 2О 5, К 2О и т. д.) отмечено очень небольшое повышение содержания гумуса. Весьма значительное возрастание гумусности почв имело место при ежегодном внесении в почву 35 т навоза на 1 га (рис. 71).

Внесение в почву минеральных и органических удобрений усиливает интенсивность микробиологических процессов, в результате чего сопряженно увеличивается трансформация органических и минеральных веществ.

Опыты, проведенные Ф. В. Турчиным, показали, что внесение азотсодержащих минеральных удобрений (меченных 15N) увеличивает урожай растений не только в результате удобрительного действия, но и за счет лучшего использования растениями азота из почвы (табл. 27). В опыте в каждый сосуд, вмещавший 6 кг почвы, вносили 420 мг азота.

При увеличении дозы азотных удобрений доля используемого азота почвы повышается.

Характерный показатель активизации деятельности микрофлоры под влиянием удобрений - усиление «дыхания» почвы, то есть выделение ею СО2. Это результат ускоренного разложения органических соединений почвы (в том числе гумуса).

Внесение в почву фосфорно-калийных удобрений мало способствует использованию растениями почвенного азота, но усиливает деятельность азотфиксирующих микроорганизмов.

Изложенные сведения позволяют сделать заключение, что, помимо прямого действия на растения, азотные минеральные удобрения оказывают и большое косвенное влияние - мобилизуют почвенный азот

(получение «экстра азота»). В богатых гумусом почвах такое косвенное действие значительно больше, чем прямое. Это сказывается на суммарной эффективности минеральных удобрений. Обобщение результатов 3500 опытов с зерновыми культурами, проведенных в Нечерноземной зоне европейской части СНГ, сделанное А. П. Федосеевым, показало, что одинаковые дозы удобрений (NPK 50-100 кг/га) дают на плодородных почвах значительно большие прибавки урожая, чем на бедных почвах: соответственно 4,1; 3,7 и 1,4 ц/га на высоко-, средне - и слабоокультуренных почвах.

Весьма существенно, что высокие дозы азотных удобрений (около 100 кг/га и более) оказываются эффективными только на высокоокультуренных почвах. На низкоплодородных почвах они обычно действуют отрицательно (рис. 72).

В таблице 28 приведены обобщенные данные ученых ГДР по расходу азота для получения 1 ц зерна на разных почвах. Как видно, экономичнее всего минеральные удобрения используются на почвах, содержащих больше гумуса.

Таким образом, для получения высоких урожаев нужно не только удобрять почву минеральными удобрениями, но и создавать достаточный запас питательных для растений веществ в самой почве. Этому способствует внесение в почву органических удобрений.

Иногда внесение в почву минеральных удобрений, особенно в высоких дозах, крайне неблагоприятно сказывается на ее плодородии. Обычно это наблюдается на малобуферных почвах при использовании физиологически кислых удобрений. При подкислении почвы в раствор переходят соединения алюминия, оказывающие токсическое действие на микроорганизмы почвы и растения.

Неблагоприятное действие минеральных удобрений было отмечено на легких малоплодородных песчаных и супесчаных подзолистых почвах Соликамской сельскохозяйственной опытной станции. Один из анализов различно удобрявшейся почвы этой станции приведен в таблице 29.

В этом опыте в почву ежегодно вносили N90, Р90, К120, навоз - 2 раза в три года (25 т/га). Из расчета на полную гидролитическую кислотность была дана известь (4,8 т/га).

Применение в течение ряда лет NPK существенно снизило численность микроорганизмов в почве. Не пострадали лишь микроскопические грибы. Внесение извести, и особенно извести с навозом, оказало весьма благотворное влияние на сапрофитную микрофлору. Изменяя реакцию почвы в благоприятную сторону, известь нейтрализовала вредное влияние физиологически кислых минеральных удобрений.

По истечении 14 лет урожаи при внесении минеральных удобрений фактически снизились до нуля в результате сильного подкисления почвы. Применение известкования и навоза способствовало нормализации pH почвы и получению достаточно высокого для указанных условий урожая. В общем, микрофлора почвы и растения реагировали на изменение почвенного фона примерно одинаково.

Обобщение большого материала по использованию минеральных удобрений на территории СНГ (И. В. Тюрин, А. В. Соколов и др.) позволяет сделать заключение, что их влияние на урожай связано с зональным положением почв. Как уже отмечалось, в почвах северной зоны микробиологические мобилизационные процессы протекают замедленно. Поэтому здесь сильнее ощущается дефицит для растений основных элементов питания, и минеральные удобрения действуют более эффективно, чем в южной зоне. Это, однако, не противоречит приведенному выше положению о лучшем действии минеральных удобрений на высокоокультуренных фонах в отдельных почвенно - климатических зонах.

Кратко остановимся на использовании микроудобрений. Некоторые из них, например, молибден, входят в ферментную систему азотфиксирующих микроорганизмов. Для симбиотической азотфиксации

необходим также бор, который обеспечивает формирование нормальной сосудистой системы у растений, а следовательно, и успешное протекание процесса азотоусвоения. Большинство других микроэлементов (Сu, Mn, Zn и т. д.) в небольших дозах усиливает интенсивность микробиологических процессов в почве.

Как было показано, весьма благоприятное действие на микрофлору почвы оказывают органические удобрения и особенно навоз. Скорость минерализации навоза в почве определяется рядом факторов, но при других благоприятных условиях она зависит в основном от отношения в навозе углерода к азоту (С: N). Обычно навоз вызывает повышение урожая в течение 2-3 лет в отличие от. азотных удобрений, которые не имеют последействия. Полуперепревший навоз с более узким соотношением С: N проявляет удобрительное действие с момента его внесения, так как он не имеет богатого углеродом материала, вызывающего энергичное усвоение азота микроорганизмами. В перепревшем навозе значительная часть азота переведена в форму перегноя, который слабо минерализуется. Поэтому навоз - сыпец как азотное удобрение оказывает меньшее, но длительное действие.

Указанные особенности относятся и к компостам, и к другим органическим удобрениям. С учетом их можно создать органические удобрения, действующие в определенные фазы развития растений.

Широко используют также зеленые удобрения, или сидераты. Это органические удобрения, запаханные в почву, они более или менее быстро минерализуются в зависимости от почвенно - климатических условий.

В последнее время большое значение уделяют вопросу об использовании соломы как органического удобрения. Внесение соломы могло бы обогатить почву гумусом. Кроме того, в соломе содержится около 0,5% азота и другие необходимые растениям элементы. При разложении соломы выделяется много углекислоты, что также благотворно действует на посевы. Еще в начале XIX в. английский химик Ж. Деви указывал на возможность применения соломы в качестве органического удобрения.

Однако до последнего времени запахивать солому не рекомендовали. Это обосновывали тем, что солома имеет широкое отношение C:N (около 80:1) и ее заделка в почву вызывает биологическое закрепление минерального азота. Растительные материалы с более узким соотношением C:N такого явления не вызывают (рис. 73).

Растения, посеянные после запашки соломы, испытывают недостаток азота. Исключение составляют лишь бобовые культуры, которые обеспечивают себя азотом с помощью клубеньковых бактерий, фиксирующих молекулярный азот культуры, которые обеспечивают себя азотом с помощью клубеньковых бактерий, фиксирующих молекулярный азот.

Недостаток азота после заделки соломы можно компенсировать внесением азотных удобрений из расчета 6-7 кг азота на 1т запаханной соломы. При этом положение не вполне исправляется, так как солома содержит некоторые вещества, токсичные для растений. Требуется некоторый период времени для их детоксикации, которую проводят микроорганизмы, разлагающие эти соединения.

Проведенная за последние годы экспериментальная работа позволяет дать рекомендации по устранению неблагоприятного влияния соломы на сельскохозяйственные культуры.

В условиях северной зоны солому в виде резки целесообразно запахивать в верхний слой почвы. Здесь в аэробных условиях все токсичные для растений вещества довольно быстро разлагаются. При мелкой запашке, через 1-1,5 месяца происходит разрушение вредных соединений и начинает освобождаться биологически закрепленный азот. На юге, особенно в субтропической и тропической зонах, разрыв времени между заделкой соломы и посевом может быть самым минимальным даже при глубокой ее запашке. Здесь все неблагоприятные моменты исчезают весьма быстро.

При соблюдении этих рекомендаций почва не только обогащается органическим веществом, но и в ней активизируются мобилизационные процессы, в том числе деятельность азотфиксирующих микроорганизмов. В зависимости от ряда условий внесение 1 т соломы приводит к фиксации 5-12 кг молекулярного азота.

Сейчас на основании многочисленных полевых опытов, проведенных в нашей стране, вполне подтвердилась целесообразность использования избытков соломы как органического удобрения.

Органические удобрения представляют собой вещества растительно-животного происхождения, вносимые в почву с целью улучшения агрохимических свойств почвы и увеличения урожайности. В качестве органических удобрений применяют различные виды навоза, птичий помет, компосты, зеленое удобрение. Органические удобрения оказывают разностороннее влияние на агрономические свойства:

• в их составе в почву поступают все необходимые растениям питательные вещества. Каждая тонна сухого вещества навоза КРС содержит около 20 кг азота, 10 – фосфора, 24 – калия, 28 – кальция, 6 – магния, 4 кг серы, 25 г бора, 230 – марганца, 20 – меди, 100 – цинка и т.д. – такое удобрение называют полным.
• в отличие от минеральных удобрений органические удобрения по содержанию питательных веществ менее концентрированные,
• навоз и другие органические удобрения служат для растений источником СО2. При внесении в почву 30 – 40 т навоза за день в период интенсивного разложения выделяется за день 100 – 200 кг/га СО2.
• органические удобрения – энергетический материал и источник пищи для почвенных микроорганизмов.
• значительная часть питательных веществ в органических удобрениях становятся доступной растениям лишь по мере их минерализации. То есть органические удобрения обладают последействием, так как элементы из них используются на протяжении 3-4 лет.
• эффективность навоза зависит от климатических условий и снижается с севера на юг и с запада на восток.
• внесение органических удобрений довольно дорогостоящее мероприятие – имеется большие затраты на транспортировку, внесение ГСМ, амортизацию и технический уход.

Подстилочный навоз – составные части – твердые и жидкие экскременты животных и подстилка. Химический состав в значительной степени зависит от подстилки, ее вида и количества, вида животных, потребляемых кормов, способа хранения. Твердые и жидкие выделения животных неравноценны по составу и удобрительным качествам. Почти весь фосфор попадает в твердые выделения, в жидких его очень мало. Около 1/2 - 2/3 азота и почти весь калий находящийся в кормах выделяются с мочой животных. N и Р твердых выделений становятся доступными растениям лишь после их минерализации, в то время как калий находится в подвижной форме. Все питательные вещества жидких выделений представлены в легкорастворимой или легкоминеральной форме.

Подстилка – при добавлении к навозу увеличивает его выход, улучшает его качество и уменьшает в нем потери азота и жижи. В качестве подстилки используют: солому, торф, опилки и др. Во время хранения в навозе происходит при участии микроорганизмов процессы распада твердых выделений с образованием более простых. В жидких выделениях содержится мочевина СО(NН2)2, гипуровая кислота С6Н5СОNНСН2СООН и мочевую кислоту С5Н4NО3 которые могут разлагаться до свободного NН3 две формы N-белковый и аммиачный –нитратов нет.

По степени разложения различают свежий, полуперепревший, перепревший и перегной.

Перегной – богатая органическим веществом черная однородная масса 25 % от исходного.

Условия применения – навоз повышает урожай в течении нескольких лет. В засушливой и крайне засушливой зоне последействие превышает действие. Наибольший эффект от навоза достигается при внесении его под зяблевую вспашку, с немедленной заделкой в почву. Внесение навоза в зимнее время приводит к значительным потерям NО3 и NН4 и на 40 – 60 % снижается его эффективность. Нормы удобрений в севообороте следует устанавливать с учетом повышения или сохранения содержания гумуса на исходном уровне. Для этого на черноземных почвах насыщенность 1 га севооборота должна составлять 5 – 6 т, на каштановых – 3 – 4 т.

Доза навоза 10 – 20 т/га – засушливых, 20 – 40 т. – в недостаточного обеспечения влагой. Наиболее отзывчивы технические культуры – 25 – 40 т/га. под озимую пшеницу 20 – 25 т/га под предшественник.

Солома – важный источник органических удобрений. Химический состав соломы довольно широко изменяется в зависимости от почвенных и погодных условий. Она содержит около 15 % Н2О и примерно на 85 % состоит из органического вещества (целлюлюзу, пенгозаны, гемоциллюлоза и гигнин), которая является углеродистым энергетическим материалом для почвенных микроорганизмов, основой строительного материала для синтеза гумуса. В соломе имеется 1-5 % протеина и всего лишь 3-7 % золы. В состав органических веществ соломы входят все необходимые растениям питательные вещества, которые микроорганизмами почвы минерализируется в легко доступные формы в 1 г. соломы в среднем содержится 4-7 N, 1-1,4 Р2О5, 12-18 К2О, 2-3 кг Са, 0,8-1,2 кг Мg, 1-1,6 кг S, 5 г бора, 3 г Сu, 30 г Мn. 40 г Zn, 0,4 Мо и т.д.

При оценке соломы как органического удобрения большое значение имеет не только наличие тех или иных веществ, но и соотношение C:N. Установлено, что для нормального ее разложения отношение C:N должно быть 20-30:1.

Положительное действие соломы на плодородие почвы и урожай с.-х. культур возможно при наличии необходимых условий для ее разложения. Скорость разложения зависит: от наличия источников питания для микроорганизмов, их численности, видового состава, типа почвы, ее окультуренности, температуры, влажности, аэрации.

Навозная жижа представляет собой в основном перебродившую мочу животных за 4 месяца из 10 т подстилочного навоза при плотном хранении выделяется 170 л, при рыхло- плотном- 450 л и при рыхлом- 1000 л. В среднем в навозной жиже содержится N- 0,25 –0,3 %, Р2О5- 0,03-0,06 % и калия – 0,4-0,5 %- преимущественно азотно- калийное удобрение. Все питательные вещества в ней находятся в легкодоступной для растений форме, поэтому она считается быстродействующим удобрением . Коэффициент использования 60-70 % для N и К.

Птичий помет – это ценное быстродействующее органическое, концентрированное удобрение, содержащее все основные питательные вещества, необходимые растениям. Так в курином птичьем помете содержится 1,6 % N, 1,5 Р2О5, 0,8 % К2О, 2,4 СаО, 0,7 МgО, 0,4 SО2. Кроме микроэлементов, в его состав входят микроэлементы, Mn, Zn, Co, Cu. Количество питательных веществ в птичьем помете в значительной степени зависит от условий кормления птицы и содержания птицы.

Основных способ содержания птицы два: напольное и клеточное . При напольном содержании довольно широко применяется глубокая несменяемая подстилка из торфа, соломы, стержней кукурузы. При клеточном содержании птицы его разбавляют водой, чем снижается концентрация питательных веществ и значительно повышает затраты на использование в качестве удобрения. Сырой птичий помет характеризуется неблагоприятными физическими свойствами, затрудняющими механизацию использования. Обладает рядом других отрицательных свойств: распространяет на большие расстояния неприятный запах, содержит огромное количество сорняков, источником загрязнения окружающей среды и рассадником патогенной микрофлоры.

Зеленое удобрение – свежая растительная масса, запахиваемая в почву для обогащения её органическим веществом и азотом. Часто этот прием называют сидерацией, а растения, выращиваемые на удобрение, сидератами. В качестве сидератов в южно-русской степи возделывают бобовые растения – сераделла, донник, маш, эспарцет, чина, вика, горох посевной озимый и зимующий, вика озимая, горох кормовой (пелюшка), астрагал; капустные – рапс озимый и яровой, горчица, а также их смеси с бобовыми культурами. По мере снижения доли бобового компонента в смеси, снижается поступление азота, что компенсируется значительно большим количеством биологической массы.

Зеленое, как любое органическое удобрение, оказывает многостороннее положительное влияние на агрохимические свойства почвы и урожайность сельскохозяйственных культур. В зависимости от условий возделывания на каждом гектаре пашни наращивается и запахивается от 25 до 50 т/га зеленой массы сидератов. В биологической массе зеленых удобрений содержится заметно меньшее количество азота и особенно фосфора и калия по сравнению с навозом.

Влияние минеральных удобрений на качество продукции и здоровье людей

Минудобрения способны оказывать отрицательное воздействие как на растения, так и на качество растительной продукции, а также на организмы, ее потребляющие. Основные из таких воздействий представлены в таблицах 1, 2.

При высоких дозах азотных удобрений увеличивается риск заболевании растений. Имеет место чрезмерное накопление зеленой массы, и резко возрастает вероятность полегания растений.

Многие удобрения, особенно хлорсодержащие (хлористый аммоний, хлористый калий), отрицательно действуют на животных и человека в основном через воду, куда поступает высвобождающийся хлор.

Отрицательное действие фосфорных удобрений связано в основном с содержащимися в них фтором, тяжелыми металлами и радиоактивными элементами. Фтор при его концентрации в воде более 2мг/л может способствовать разрушению эмали зубов.

Таблица 1

Воздействие минеральных удобрений на растения и качество растительной продукции (по разным источникам)

Таблица 2

Воздействие минеральных удобрений на животных и человека (по разным источникам)

Заключение

От почвы и ее плодородия зависит жизнь людей. Почву считают великой лабораторией, арсеналом, доставляющим средства производства, предмет труда, место для поселения людей. Поэтому о почве необходимо заботиться всегда, чтобы выполнить свой долг - оставить ее улучшенной последующим поколениям.

Обрабатываемые земли - результат сложных естественных процессов и труда многих поколений людей. Поэтому качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы значительное количество минеральных и органических веществ, тем самым объединяя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га почва теряет 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия. Поэтому необходимо систематически пополнять запасы этих элементов в почве внесением удобрений. Применяя необходимые севообороты, тщательно обрабатывая и удобряя почву, человек повышает ее плодородие столь значительно, что большинство современных обрабатываемых почв следует считать искусственными, созданными при участии человека.

Таким образом, в одних случаях воздействие человека на почвы приводит повышению их плодородия, в других - к ухудшению, деградации и гибели. К особо опасным последствиям влияния человека на почвы следует отнести ускоренную эрозию, загрязнение чужеродными химическими веществами, засоление, заболачивание, изъятие почв под различные сооружения (транспортные магистрали, водохранилища и др.). Ущерб, наносимый почвам в результате нерационального использования земель, принял угрожающий характер. Уменьшение площадей плодородных почв происходит во много раз быстрее, чем их образование. Особенно опасна для них ускорения эрозия.

Список используемой литературы

1. Константинов В. М. Охрана природы. - М.: Издательский центр «Академия»,2000.

2. Воронков Н. А. Экология общая, социальная, прикладнаяю. - М.:Агар, 2000.

3. Боков В. А. и др. Геоэкология. - Симферополь: Таврия, 1996.

4. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология. Человек - Экономика - Биота - Среда. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001

Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье людей

Влияние экологии на акселерацию

Химизация сельского хозяйства, проводящаяся нарастающими темпами, занимает далеко не последнее место в ряду антропогенных факторов, воздействующих на почвы и на природу в целом...

Влияния излучения на человека

Озон является аллотропной модификацией кислорода. Его молекула диамогнитна (в отличие от парамагнитной О2), имеет угловую форму, связь в молекулу является делокализованной трехцентровой...

Воздействие сельского хозяйства на окружающую среду

Геоэкологические проблемы сельского хозяйства

Для своего развития растения нуждаются в определенном количестве биогенных веществ (соединений азота, фосфора, калия и др.), обычно поглощаемых из почвы. В естественных экосистемах биогены, ассимилированные растительностью...

Кислотные дожди

Выпадение кислотных осадков на современном этапе биосферы представляет собой достаточно насущную проблему и оказывает достаточно негативное воздействие на биосферу...

Проблемы шумового загрязнения в городской экосистеме

В наши дни шум стал постоянной частью человеческой жизни, одним из самых опасных и неблагоприятных факторов, загрязняющих городскую среду и вредящих здоровью человека...

Связь экономики природопользования и агрохимии. Локальный способ применения минеральных удобрений как экономически и экологически целесообразный

Минеральные удобрения определяют качественный уровень и эффективность современного земледелия, обеспечивая получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур и улучшение качества растениеводческой продукции. Однако...

Современный экологический кризиз

Экологические аспекты патологии многообразны. Они могут быть подразделены на аутогенные, т.е. последствия неправильного поведения самих людей, и на экогенные - техногенные и природные...

Сущность современного экологического кризиса

экологический кризис здоровье среда Экологические аспекты патологии многообразны. Они могут быть подразделены на аутогенные, т.е. последствия неправильного поведения самих людей, и на экогенные - техногенные и природные...

Экологическая безопасность человека в экосистеме

Человек в течение всей своей жизни находится под постоянным воздействием целого спектра факторов окружающей среды - от экологических до социальных...

В почве как системе происходят такие изменения, которые ведут к потере плодородия: повышается кислотность, изменяется видовой состав почвенных организмов, нарушается круговорот веществ, разрушается структура, ухудшающая другие свойства...

Экологические последствия химизации сельскохозяйственного производства

Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух, как и воду, связано в основном с их азотными формами. Азот минеральных удобрений поступает в воздух либо в свободном виде (в результате денитрификации)...

Экосистема дачного участка

На моём участке ядохимикаты стали использоваться только при появлении в России колорадского жука. Это вынужденная мера, так как жук поедает всю ботву картофеля и тем самым существует явная угроза остаться без урожая...

Экспертиза воздействия комбината "Североникель" на окружающую среду Кольского Заполярья

В Мончегорске, где располагаются производственные мощности комбината «Североникель», была выявлена зависимость между загрязненностью воздуха диоксидом серы и развитием болезней верхних дыхательных путей...

Минеральные удобрения: польза и вред

Да, урожай от них растёт,

Но губится природа.

Нитратов кушает народ

Всё больше год от года.

Мировое производство минеральных удобрений стремительно растёт. Каждое десятилетие оно увеличивается примерно в 2 раза. Урожайность культур от их применения, конечно, растёт, но у этой проблемы много негативных сторон, и это беспокоит очень многих людей. Не зря в некоторых странах Запада правительство поддерживает овощеводов, выращивающих продукцию без применения минеральных удобрений - экологически чистую.

МИГРАЦИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ПОЧВЫ

Доказано, что из внесённого в почву азота растения усваивают около 40%, остальной азот вымывается из почвы дождём и улетучивается в виде газа. В меньшей степени, но вымывается из почвы и фосфор. Накопление азота и фосфора в грунтовых водах ведёт к загрязнению водоёмов, они быстро стареют и превращаются в болота, т.к. повышенное содержание удобрений в воде влечет за собой быстрый рост растительности. Отмирающий планктон и водоросли осаждаются на дно водоёмов, это ведёт к выделению метана, сероводорода и к сокращению запасов растворимого в воде кислорода, что является причиной замора рыбы. Сокращается и видовой состав ценных рыб. Рыба не стала вырастать до нормальных размеров, она раньше начала стареть, раньше погибать. Планктон в водоёмах накапливает нитраты, рыбы им питаются, и употребление в пищу таких рыб может привести к заболеваниям желудка. А накопление азота в атмосфере ведет к выпадению кислых дождей, подкисляющих почву и воду, разрушающих строительные материалы, окисляющих металлы. От всего этого страдают леса и обитающие в них животные и птицы, а в водоёмах гибнут рыбы, моллюски. Есть сообщение, что на некоторых плантациях, где добывают мидии (это съедобные моллюски, они раньше очень ценились), они стали несъедобными, больше того, случались случаи отравления ими.

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Наблюдения показывают, что содержание гумуса в почвах постоянно уменьшается. Плодородные почвы, черноземы в начале века содержали до 8% гумуса. Сейчас таких почв почти не осталось. Подзолистые и дерновo-подзолистые почвы содержат 0,5-3% гумуса, серые лесные - 2-6%, луговые чернозёмы - больше 6%. Гумус служит хранилищем основных элементов питания растений, это коллоидное вещество, частички которого удерживают на своей поверхности элементы питания в доступной для растений форме. Образуется гумус при разложении микроорганизмами остатков растительного происхождения. Гумус не заменить никакими минеральными удобрениями, напротив, они ведут к активной минерализации гумуса, структура почвы ухудшается, из коллоидных комочков, удерживающих воду, воздух, питательные элементы, почва превращается в пылеобразное вещество. Из естественной почва превращается в искусственную. Минеральные удобрения провоцируют вымывание из почвы кальция, магния, цинка, меди, марганца и т.д., это влияет на процессы фотосинтеза, снижает устойчивость растений к заболеваниям. Применение минеральных удобрений ведёт к уплотнению почвы, снижению её пористости, к уменьшению доли зернистых агрегатов. Кроме того, подкисление почвы, неизбежно происходящее при внесении минеральных удобрений, требует всё большего внесения извести. В 1986 году в нашей стране было внесено в почву 45,5 млн. т извести, однако это не компенсировало потери кальция и магния.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ТОКСИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Сырьё, используемое для производства минеральных удобрений, содержит стронций, уран, цинк, свинец, кадмий и пр., извлечь которые технологически сложно. Как примеси эти элементы входят в суперфосфаты, в калийные удобрения. Наиболее опасны тяжёлые металлы: ртуть, свинец, кадмий. Последний разрушает эритроциты в крови, нарушает работу почек, кишечника, размягчает ткани. Здоровый человек весом 70 кг без вреда здоровью может получать с пищей за неделю до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути. Однако на сильно удобренных почвах растения могут накопить и большие концентрации этих металлов. Например, в молоке коров может быть до 17-30 мг кадмия в 1 литре. Присутствие в фосфорных удобрениях урана, радия, тория увеличивает уровень внутреннего облучения человека и животных при попадании растительной пищи в их организм. В состав суперфосфата входит также фтор в количестве 1-5%, и его концентрация может достигать 77,5 мг/кг, вызывая различные болезни.

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ЖИВОЙ МИР ПОЧВЫ

Применение минеральных удобрений вызывает изменение видового состава микроорганизмов почвы. Сильно увеличивается численность бактерий, способных усваивать минеральные формы азота, но уменьшается число симбионтных микрогрибов в ризосфере растений (ризосфера - это 2-3-милиметровая область почвы, прилегающая к корневой системе). Уменьшается также число азотфиксирующих бактерий в почве - в них как бы отпадает необходимость. В результате этого корневая система растений уменьшает выделение органических соединений, а их объём составлял около половины массы надземной части, и фотосинтез растений снижается. Активизируются токсинообразующие микрогрибы, численность которых в естественных условиях контролируется полезными микроорганизмами. Внесение извести не спасает положение, а приводит иногда к увеличению заражённости почвы возбудителями корневой гнили.

Минеральные удобрения вызывают сильную депрессию почвенных животных: ногохвосток, круглых червей и фитофагов (они питаются растениями), а также снижение ферментативной активности почвы. А она формируется деятельностью всех почвенных растений и живых существ почвы, при этом ферменты попадают в почву в результате их выделения живыми организмами, отмирающими микроорганизмами, Установлено, что применение минеральных удобрений снижает активность почвенных ферментов более чем в два раза.

ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

В организме человека нитраты, поступающие в пищу, всасываются в пищеварительный тракт, попадают в кровь, а с ней - в ткани. Около 65% нитратов превращаются в нитриты уже в полости рта. Нитриты окисляют гемоглобин до метагемоглобина, имеющую тёмную коричневую окраску; он не способен переносить кислород. Норма метагемоглобина в организме - 2%, а большее его количество вызывает различные заболевания. При 40% метагемоглобина в крови человек может умереть. У детей ферментативная система слабо развита, и поэтому нитраты для них более опасны. Нитраты и нитриты в организме превращаются в нитрозосоединения, являющиеся канцерогенами. В опытах на 22 видах животных было доказано, что эти нитрозосоединения обуславливают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Нитрозоамины, обладая гепатотоксическими свойствами, вызывают также заболевание печени, в частности гепатит. Нитриты ведут к хронической интоксикации организма, ослабляют иммунную систему, снижают умственную и физическую работоспособность, проявляют мутагенные и эмбринотоксические свойства.

В питьевой воде содержание нитратов постоянно увеличивается. Сейчас их должно быть не более 10 мг/л (требования ГОСТ).

Для овощей установлены предельные нормы содержания нитратов в мг/кг. Эти нормы постоянно корректируются в сторону увеличения. Уровень предельно допустимой концентрации нитратов, принятый сейчас в России, и оптимальная кислотность почвы для некоторых овощей даны в таблице (см. ниже).

Реальное содержание нитратов в овощах, как правило, превышает норму. Максимальная суточная доза нитратов, не оказывающая отрицательного влияния на организм человека, - 200-220 мг на 1 кг массы тела. Как правило, реально в организм поступают 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела.

КАЧЕСТВО ПРОДУКТОВ

Повышая урожайность культур, минеральные удобрения влияют на их качество. В растениях уменьшается содержание углеводов и увеличивается количество сырого протеина. В картофеле уменьшается содержание крахмала, а в зерновых культурах изменяется аминокислотный состав, т.е. питательность белка снижается.

Применение минеральных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур влияет также на хранение продуктов. Снижение сахара и сухого вещества в свекле и других овощах ведёт к ухудшению их лёжкости при хранении. У картофеля сильнее темнеет мякоть, при консервировании овощей нитраты вызывают коррозию металла банок. Известно, что нитратов больше в жилках листьев у салатов, шпинатов, в сердцевине моркови сосредотачивается до 90% нитратов, в верхней части свёклы - до 65%, их количество увеличивается при хранении сока и овощей при высокой температуре. Овощи с грядки лучше убирать зрелыми и во второй половине дня - тогда в них меньше нитратов. Откуда берутся нитраты, и когда эта проблема возникла? Нитраты в продуктах были всегда, просто их количество в последнее время растёт. Растение питается, берёт из почвы азот, азот накапливается в тканях растения, это явление нормальное. Другое дело, когда этого азота в тканях имеется избыточное количество. Нитраты сами по себе не опасны. Часть из них выводится из организма, другая часть преобразуется в безвредное и даже полезные соединения. А избыточная часть нитратов превращается в соли азотистой кислоты - это и есть нитриты. Они и лишают красные кровяные тельца возможности питать кислородом клетки нашего организма. В результате нарушается обмен веществ, страдает ЦНС - центральная нервная система, снижается противодействие организма болезням. Среди овощей чемпион по накоплению нитратов - свёкла. Меньше их в капусте, петрушке, луке. Нет нитратов в спелых помидорах. Нет их в красной и чёрной смородине.

Для меньшего потребления нитратов нужно у овощей убирать части, в которых нитратов больше. У капусты это кочерыжки, у огурца, редиса нитраты накапливаются в корешке. У патиссона это верхняя часть, примыкающая к плодоножке, у кабачка - кожица, хвостик. Незрелая мякоть арбуза и дыни, прилегающая к коркам, богата нитратами. С салатами нужно обращаться очень осторожно. Употреблять их нужно сразу после изготовления, а заправлять - подсолнечным маслом. В сметане и майонезе быстро размножается микрофлора, которая превращает нитраты в нитриты. Особенно способствует этому смена температур, когда мы несъеденные салаты или невыпитые соки ставим в холодильник и достаем их оттуда несколько раз. При приготовлении супа овощи нужно хорошо вымыть, почистить, удалить наиболее опасные места, один час нужно подержать их в воде, добавив в неё поваренную соль, 1% раствор. Хорошо снижает содержание нитратов в пище тушение овощей, жарка картофеля во фритюре. А после еды для компенсации нитратов нужно пить зелёный чай, а детям нужно дать аскорбинку. И, заканчивая разговор о нитратах, пожелаем всем здоровья!

Н. Нилов