 |
Охрана окружающей среды и получение экологически чистой продукции в связи с применением удобрений
|
|
|
|
Загрязнение биосферы, исчерпание природных ресурсов, разрушение экосистем, потеря природной способности их самовосстановления – все это опасные и сложные процессы, развитие которых вызвано хозяйственной деятельностью человека. Многие виды загрязняющих веществ, например, радиоактивные вещества, пыль, металлы, пестициды, в связи с атмосферными и гидросферными циркуляционными процессами представляют региональную и глобальную опасность, превращая планету в единую технологическую систему.
Это приводит к ухудшению здоровья и демографической ситуации во многом связана с неполноценным питанием отдельных категорий населения, особенно в зонах радионуклидного загрязнения почв токсическими веществами.
Под экологически чистой следует понимать такую продукцию, которая соответствует всем санитарно-гигиеническим требованиям и не содержит ксенобиотиков, чужеродных химических веществ, в том числе радионуклидов и пестицидов. Она должна быть и биологически полноценной т.е. содержать основные соединения необходимые для нормальной жизнедеятельности людей[3].
Получение в настоящее время экологически чистой, доброкачественной продукции зависит не только от работников агропромышленного комплекса, но и в целом от работников всех отраслей сельского хозяйства[2].
Грамотное применение удобрений повышает урожай сельскохозяйственных культур, улучшает баланс питательных элементов, способствует расширенному воспроизводству плодородия почвы. Однако эти достоинства минеральных удобрений проявляются только при условии их правильного изготовления, транспортировки, хранения, внесения в почву в нужных для растений сочетаниях и строго заданных количествах. Неравномерное внесение удобрений, неоправданно высокие их дозы снижают урожайность сельскохозяйственных культур, ухудшают качество продукции, загрязняют окружающую среду [2].Неблагоприятное влияние на окружающую среду может быть самое различное (загрязнение почв, поверхностных и грунтовых вод, усиленное эвтрофирование водоемов, уплотнение почв, нарушение круговорота и баланса питательных веществ, ухудшение агрохимических свойств и плодородия почвы; ухудшение фитосанитарного состояния посевов и развитие болезней растений, снижение продуктивности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции) [3]. К самым острым экологическим проблемам в сельском хозяйстве относятся последствия увеличения производства и применения минеральных удобрений и функционирование крупных животноводческих комплексов. Загрязнение удобрениями водных источников вызывает эвтрофикацию природных вод – усиленное развитие водорослей и образование планктона [2].
|
|
|
Большинство минеральных удобрений характеризуется физиологической кислотностью, поэтому их применение в избыточных количествах обуславливают развитие процессов подкисления почвы [2]. Избыток минеральных удобрений вызывает нарушение в биологическом компоненте почвы, в следствие чего нарушается процессы трансформации органического вещества. Кроме того, увеличивается доля микроскопических грибов (среди которых много патогенов) в структуре микробного ценоза. Это грозит опасностью образования микотоксинов в почве, продуктах питания.
Азот, как правило, - основной элемент питания растений, поэтому вполне закономерно, что азотные удобрения относятся к базисным компонентам химизации земледелия. Однако при несбалансированности элементов питания, нарушении водного режима, недостаточной освещенности и других неблагоприятных условиях высокие дозы азотных удобрений могут привести к снижению почвенного плодородия и загрязнению продуктов питания [3]. Токсичность нитратов относительно низкая, но при участии микрофлоры пищеварительного тракта и тканевых ферментов они восстанавливаются до нитритов, степень токсичности которых в 10-20 раз выше, чем нитратов. Высокое содержание нитратов и нитритов в воде, пище, кормах вызывает острые желудочно-кишечные заболевания [2].
|
|
|
Избыточное поступление нитратов в человеческий организм вызывает метгемоглобинемию (синюшность). Она является следствием окисления в крови человека двухвалентного железа в трёхвалентное. Образующийся под действием нитратов метгемоглобин и нитрогемоглобин не способны к переносу кислорода к тканям организма.
Замещение на 20 % гемоглобина метгемоглобином вызывает отравление, сопровождающееся сильной кислородной недостаточностью. При 80 % -ном замещении гемоглобина наступает смерть от удушья. Еще до недавнего времени считалось, что этому заболеванию подвержены исключительно дети малолетнего возраста (до 1 года). Однако было доказано, что и дети более старшего возраста, и даже взрослые могут поражаться ассимптоматической формой метгемоглобинемии. При этом нарушается работа сердца и поражается центральная нервная система [27].
Важным источником накопления нитратов в почве является нитрификация. Под воздействием микроорганизмов - нитрификаторов, присутствующих в любой почве, происходит минерализация органического вещества (гумуса) и внесенных органических удобрений (навоза, торфа, перегноя), в результате образуются нитраты. Еще один источник – азотные удобрения. Под воздействием тех же нитрифицирующих микроорганизмов аммонийный и амидный азот в почве постепенно переходит в нитраты. При условиях, благоприятствующих нитрификации, весь внесенный в почву азот может в течение двух-трех дней превратится в нитратный. Он в почве очень подвижен и при обильных поливах или в дождливую погоду легко вымывается за пределы корнеобитаемого слоя, особенно на легких почвах.
В последние годы отчетливо прослеживается тенденция увеличения производства сельскохозяйственной продукции с повышенным содержанием нитратов. Накопление нитратов в растениях происходит в результате того, что поглощенный азот не полностью расходуется на синтез аминокислот и белков. В нарушении физиологичности этого процесса важную роль играют ферменты азотного обмена – нитрат - и нитритредуктазы, а также углеводное питание растений.
|
|
|
Причиной нарушения процессов ассимиляции нитратов в растении могут служить до 20 факторов, среди них такие, как сроки, формы и дозы внесения удобрений, метеорологические условия, сортовые различия, сроки посадки и густота стояния растений, качество известкования, наличие и соотношение различных питательных элементов.
Азотные удобрения загрязняют природные воды. Вынос азота в водные объекты определяется как природными факторами (климат и погода, гидрология и рельеф), так и антропогенными (степень сельскохозяйственного использования территории, применяемые системы земледелия, дозы удобрений). Например, из-за технологических нарушений в процессе хранения, подготовки и применения азотных удобрений от 3 до 20 % вносимых количеств попадает в водные объекты, что приводит к тем или иным негативным последствиям.
Процесс вымывания нитратов из почвы ускоряют распашка лугов, увеличение процента зерновых и пропашных культур в севообороте, полный или частичный отказ от выращивания промежуточных культур.
Для сведения к минимуму непроизводственных потерь азота, предотвращение и снижение загрязнения нитратами растениеводческой продукции, водоемов необходимо четко соблюдать существующие регламенты по транспортировке, хранению и применению минеральных и органических удобрений. Внесению удобрений должно предшествовать известкование почв, которое снижает почвенную кислотность и активизирует процесс восстановления нитратов. Сроки проведения подкормок также играют важную роль в накоплении нитратов. Не рекомендуется применять подкормки в период массового созревания корнеплодов и кочанов.
Исключительно важным приемом в снижении нитратного загрязнения сельскохозяйственной продукции является внесение достаточного количества полноценного органического удобрения (навоз, компосты, сидераты). Навоз следует предварительно прокомпостировать с соломой или торфом и внести в почву с осени.
|
|
|
Перспективной альтернативой минеральному азоту в питании растений является биологический азот. В настоящее время широко изучаются бактерии рода Rhizobium, их специфичность по отношению к отдельным бобовым культурам. Используется также возможность использования ассоциативных азотфиксирующих бактерий, микоризы, а также различных комбинаций этих микроорганизмов, что зачастую оказывается намного более эффективным, чем применение любого из них в отдельности. Для каждой сельскохозяйственной культуры и каждого сорта, а также различных почвенных условий реально подобрать специфическую комбинацию азотфиксирующих микроорганизмов, при которой процесс снабжения азотом будет протекать наиболее продуктивно. Посредством инокуляции эффективными азотфиксирующими микробиологическими препаратами можно повысить урожайность сельскохозяйственных культур без дополнительного внесения азотных минеральных удобрений. Например, в наших исследованиях мы добились значительной прибавки урожайности льна-долгунца за счет применения диазотрофного инокулянта азобактерина. Азотные удобрения при этом в одном варианте не применялись, а в другом использовались в небольшой дозе (N15).
Эффективность применения удобрений определяется сложным комплексом биотических и антропогенных факторов, среди которых существенное значение принадлежит климатическим и погодным условиям. Учет агрометеорологических условий является важной предпосылкой оптимизации использования минеральных удобрений, а следовательно, способствует уменьшению вероятности загрязнения окружающей среды избыточными химическими веществами [3].
Фосфор относится к важнейшим биогенным элементам. Для создания условий, благоприятствующих получению полноценного урожая, необходимо наличие в почве достаточного количества доступного фосфора. Однако примерно 30 % посевной площади РБ характеризуются низким и очень низким содержанием этого элемента. Недостаток фосфора можно устранить только внесением минеральных удобрений. Обеспечение высокой потребности является объективной необходимостью. При этом, однако, нельзя выпускать из виду ряд природоохранных аспектов фосфорного питания.
С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде. Довольно высоким содержанием загрязняющих веществ отличаются, например, суперфосфаты. В фосфорных удобрениях содержатся токсичные соединения фтора. Большая часть фосфора, остается в почве, так как связывается с содержащимися в ней Са, Аl, Fe. Результаты проводившихся исследований свидетельствуют о наличии в природных фосфатах радиоактивных элементов – урана, радия.
|
|
|
При существующем кислотном способе переработки природного фосфатного сырья основная часть фтора остается в удобрениях и попадает вместе с ними в почву. Длительное внесение суперфосфата, который обычно содержит 1,5 % фтора, приводит к накоплению в почве доступных для растений форм этого элемента. Физиологическая роль фтора в растениях изучена недостаточно. Он ингибирует активность ряда ферментов, что отрицательно сказывается на процессах фотосинтеза и биосинтеза белков.
Довольно большая часть фосфора, используемого в земледелии накапливается в водоемах, в которые он поступает:
1. в результате потерь при транспортировке и хранении удобрений;
2. из-за поверхностного стока и вымывания из почв в растворенном виде и с продуктами эрозии;
3. вследствие "выпадения" фосфора из аграрного круговорота, обусловленного почти полным отсутствием утилизации органических веществ в коммунальном хозяйстве и снижением до 50 %- ного уровня утилизации органических веществ.
Это привело к эвтрофикации водоемов. Кроме фосфора этому процессу способствует обогащение вод азотом [3]. Наиболее нежелательные последствия эвтрофикации – чрезмерное развитие водорослей в водоемах – "цветение" и заболачивание из-за разрастания прибрежной флоры, что постепенно сокращает площадь водоемов [2]. "Цветение" воды приводит не только к ухудшению условий непосредственного водопотребления, но и к увеличению содержания в ней органического вещества в растворимой форме, что объясняется увеличением рН воды при массовом развитии водорослей. С этим связывают, в частности, вспышки заболевания холерой Эль-Тор в 1970-1971 гг. охватившего 35 стран.
Человек, как правило, избегает пользования водой в цветущих водоемов, поскольку она существенно отличается по вкусу и запаху. Тем не менее использование в пищу рыбы, накапливающей в своих тканях токсины, приводит к серьезным заболеваниям. Животные же часто вынуждены пользоваться такой водой. Этим объясняются случаи массовой гибели крупного рогатого скота и других сельскохозяйственных животных в различных регионах мира [3].
Для предупреждения загрязнения водоемов и других природных объектов должны строго регламентироваться и соблюдаться правила использования средств химизации [2].
При внесении фосфорных удобрений следует учитывать следующие экологические ограничения:
1. запрещены все способы внесения фосфорных удобрений в почву на территории первого пояса зоны санитарной охраны источников хозяйственного водоснабжения;
2. не допускается внесение фосфорных удобрений на территории второго пояса зоны санитарной охраны источников хояйственно-питьевого водоснабжения в период непосредственной угрозы паводка;
3. соблюдение предельно допустимых концентраций химических веществ в почве после проведения фосфоритования.
Калийные удобрения также могут отрицательно воздействовать на окружающую среду. Они содержат так называемые балластные элементы (хлор, натрий), которые могут накапливаться в почве при систематическом применении повышенных доз удобрений, снижая ее плодородие. Эти элементы попадают в грунтовые воды, повышая в них концентрацию солей.
Увеличение содержания хлора в удобрениях вносимых в дерново-подзолистую почву, в 4-5 раз повышают концентрацию в соломе зерновых и сене клевера на 50-70 %, в клубнях картофеля на 50-100 %. В пахотном слое почвы содержание хлора при этом возрастает на 60-290 % в зависимости от вида культуры, условий увлажнения и других факторов. Не малую опасность вызывают содержащиеся в калийных удобрениях металлы (Cd, Hg, Pb, Al), которые могут накапливаться в живых организмах, поникать в грунтовые воды.
Для предотвращения больших потерь калия и загрязнения поверхностных грунтовых вод калийные удобрения следует вносить под основную обработку почвы. Снижение потерь питательных элементов минеральных удобрений вследствие вымывания можно достичь как агротехническими, так и химическими способами. Среди последних представляет интерес медленнодействующие удобрения, питательные элементы которых усваивались бы растениями постепенно, в течение всего периода вегетации. Этого можно достичь с помощью капсулирования, покрытия синтетической оболочкой или элементарной серой[3].
Таким образом, для получения максимального эффекта от применения комплекса мероприятий по охране окружающей среды и получения экологически чистой продукции необходимо широко использовать новейшие достижения агрономической науки и передовой опыт с учетом особенностей каждой области, района, хозяйства. Основные показатели эффективности принятой системы земледелия: достигнутый уровень урожайности, качество получаемой растениеводческой продукции, воспроизводство почвенного плодородия и состояние окружающей среды[4].
Охрана труда
|
|
|
