Проблема азотных удобрений

Азот - важнейший элемент питания, необходимый для нормального развития растений. Он входит в состав белков (до 16...18 % их массы), нуклеиновых кислот, хлорофилла и др. Его недостаток приводит к торможению роста и деления растительных клеток.

Вместе с тем бесполезен и даже вреден его избыток. По данным [4] увеличение в 1,5 раза количества азотных удобрений по сравнению с нормой приводит не к увеличению, а к снижению урожайности (внешне это выражается в полегании посевов), а двойной избыток может снижать всхожесть семян.

В природных экосистемах запасы почвенного азота значительны. Даже самые бедные дерново-подзолистые почвы в пахотном 20 сантиметровом слое содержат 2...4 т азота на 1 га, а черноземы - до 20…30 т [8]. Однако азот в них находится в виде сложных органических комплексов, входящих в состав гумуса и для растений малодоступен. В доступные - водорастворимые формы он переходит по мере разложения гумуса и постепенно усваивается растениями. В этом естественном распределении азота заложен главный смысл многолетнего плодородия полей.

По другому дело обстоит в искусственных агросистемах. Потери азота, выпадающего из естественного круговорота в результате регулярного сбора урожая, в них восполняются преимущественно внесением водорастворимых минеральных удобрений в виде солей аммония или нитратных солей.

Более правильным и экологичным было бы компенсировать возникающий дефицит максимальным возвращением в почву растительных остатков, в том числе и навоза животных, но это весьма хлопотно, сложно и дорого. Поэтому многие сельхозпроизводители предпочитают идти по более простому и удобному для них пути.

Применение минеральных удобрений имеет ряд существенных недостатков. Действие водорастворимых азотных удобрений недолговечно. Уже к следующему году их содержание в почве снижается более чем на 75% от первоначального. Основная причина - интенсивное вымывание дождевыми и талыми водами. При этом, попадая с водным стоком в поверхностные водоёмы, азотные удобрения способствуют чрезмерному росту планктонных водорослей, а в итоге – их эвтрофикации.

Из сказанного выше следует, что сроки и количество азотных удобрений должны быть тонко сбалансированы. Необходимо, чтобы удобрения поступали в растения в нужный момент и в необходимом количестве, чего достичь крайне сложно и проблематично.

Исследования показывают [4], что ежегодный избыток азота, вносимый в почву во всех странах, составляет около 9 млн.т. Куда же он девается? Кроме всего прочего, он оказывается и у нас на столе. Рассмотрим это подробнее.

Нитраты накапливаются выше допустимых норм не только в воде, но и в растениях - как в продовольственных, так и в кормовых. Сами нитраты не отличаются высокой токсичностью. Но под действием микрофлоры кишечника идет элементарный химический процесс - восстановление их в нитриты - соли азотистой кислоты. А это уже принципиально иное дело, поскольку нитриты во много раз токсичнее, особенно для детей и пожилых людей, для больных дизбактериозом кишечника, а еще для страдающих заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем. И вот почему. Нитриты, взаимодействуя с гемоглобином крови, переводят его двухвалентное железо в трехвалентное, свойственное метгемоглобину, лишая его способности транспортировать кислород и мешая тем самым нормальному тканевому дыханию. Нитрит натрия в количестве 1 мг может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина [5].

И еще одно обстоятельство: избыточные нитриты в организме участвуют в образовании более сложных соединений - нитрозаминов, которые считаются канцерогенными.

Высокие дозы азотных удобрений, особенно не сбалансированных с другими удобрениями или внесенных в конце вегетации, когда растение уже не успевает «переварить» избыточную пищу, далеко не исчерпывают причины высоких концентраций нитратов в овощах. На их содержание влияют характер почв, погодные условия, густота посевов и многое другое. Различные растения (и даже разные сорта одной культуры) в силу своих биологических особенностей обладают разной способностью к накоплению нитратов: из овощей несомненные лидеры - зеленые культуры (укроп, салат, петрушка и др.), за ними идет свекла, дальше с существенным отставанием ‒ капуста и морковь. У картофеля, занимающего в нашем рационе особое место, к счастью, менее развита склонность к такому накопительству.

Нитраты распределяются в разных овощах неравномерно, концентрируясь в определенных зонах. Например, капуста накапливает нитраты в кочерыжке и верхних листьях, огурцы и патиссоны в кожуре, кабачки, свекла, морковь - в нижней части плода, картофель - в середине. Специалисты рекомендуют удалять нитратные «зоны», а картофель предварительно вымачивать.

Чтобы оценить пригодность овощей в пищу, потребовались ориентиры. Большой группой специалистов были созданы нормативы, утвержденные Минздравом СССР. Вот эти цифры: допустимое содержание нитратов (в мг/кг по нитрат-иону) в картофеле - 80, в капусте белокочанной - 300, в моркови - 300, в томатах - 60, в луке репчатом - 60 (отдельный норматив на лук - перо, он составляет 400 - ближе к зеленым), в огурцах - 150, в арбузах - 45, дынях - 45, свекле - 140. Для ранних овощей и выращенных в защищенном грунте эти нормативные цифры увеличиваются вдвое. При этом надо иметь ввиду, что результаты измерений следует рассматривать только как оценку качества по степени его загрязнения нитратами.

Определяющим фактором является суммарное поступление нитратов с пищей. По данным Всемирной организации здравоохранения допустимой нормой является 5 мг в сутки на 1 кг массы взрослого человека, т. е. при массе 50...60 кг - это 220...300 мг, а при 60...70 кг - 300...350 мг. Превышение этого количества может привести к токсическому отравлению.

Что делать, если допустимое содержание нитратов в овощах и картофеле существенно превышено или возникает на этот счет стойкое подозрение? При превышении норматива до двухкратного овощи используют в условиях рассредоточения, т.е. в составе многокомпонентных блюд вроде салатов. Или после отваривания: в отвар переходит до 50% исходного количества нитратов и более, особенно если овощи были перед варкой нарезаны. При варке картофеля и моркови в воде окажется до 60, у свеклы до 40, а у капусты до 70% нитратов, содержащихся в этих продуктах. Конечно, и сочетание этих способов - рассредоточение и варка - вполне приемлемо и даже полезно.

Кроме того, необходимо помнить, что корни и стебли более «богаты» нитратами, поэтому их лучше срезать или же варить дольше, чем обычно и тоже в большом объеме воды.

Есть еще способ избавиться от нитратов. При солении, мариновании или квашении их количество значительно уменьшается (в рассол уходит до 60%). Например, в квашеной капусте содержится намного меньше нитратов чем в сырой.

О возможности восстановления нитратов в нитриты под влиянием кишечной флоры уже упоминалось. Но к тем же нежелательным результатам приводит и поверхностная микрофлора овощей при их травмировании или измельчении. Отсюда дополнительные практические рекомендации. На хранение следует закладывать хорошо отсортированные, неповрежденные и чистые овощи.

Лабораторная работа