Для роста и развития растений необходимы питательные вещества. Часть из них зеленые насаждения получают непосредственно из почвы, а часть извлекают из минеральных удобрений. Искусственная минерализация почвы позволяет получать большие урожаи, но безопасна ли она? Однозначного ответа на этот вопрос современным селекционерам пока получить не удалось, но исследования в этой области продолжаются.
Польза или вред?
Многие минеральные удобрения считаются вредными для здоровья человека, а впитавшие их растения, едва ли не ядовитыми. В действительности данное утверждение – это не что иное, как устоявшийся стереотип, базирующийся на отсутствии агротехнических знаний.
Важно! Разница между органикой и минеральными удобрениями состоит вовсе не в пользе или вреде, а в скорости усвоения.
Органические удобрения усваиваются медленно. Чтобы растение смогло получить из органики необходимые ему вещества, она должна разложиться. В этом процессе участвует микрофлора почвы, что значительно замедляет его. От момента внесения натуральных подкормок в почву и до начала использования их растениями проходят недели и даже месяцы.
Минеральные удобрения поступают в почву уже в готовом виде. Растения получают к ним доступ сразу же после внесения. Это оказывает положительное воздействие на скорость роста и позволяет собрать хороший урожай даже там, где при обычных условиях подобное невозможно. К сожалению, на этом положительные стороны использования минеральных подкормок в большинстве случаев заканчиваются.
Неправильное применение их может привести к:
- исчезновению из почвы участвующих в естественном процессе разложения бактерий;
- загрязнению грунтовых вод и атмосферы (в загрязнении участвуют отельные компоненты минеральных удобрений, вымытые из почвы до их усвоения растениями);
- изменению кислотности почв;
- накоплению в почве нетипичных для естественной среды соединений;
- вымыванию из почвы полезных катионов;
- снижению количества гумуса в почве;
- уплотнению грунта;
- эрозии.
Умеренное количество минералов в почве полезно для растений, но многие овощеводы используют больше удобрений, чем нужно. Такое нерациональное использование приводит к насыщению минералами не только корня и стебля, но и той части растения, которая предназначена для употребления в пищу.
Важно! Нетипичные для растения соединения воздействуют на здоровье, провоцируют развитие болезней.
Пестициды и ядохимикаты
Чтобы растение быстро росло и развивалось, внесенных в почву удобрений бывает недостаточно. Получить хороший урожай можно лишь защитив его от вредителей. С этой целью фермеры используют различные пестициды и ядохимикаты. Необходимость их применения возникает в случае:
- отсутствия естественных средств для борьбы с нашествием насекомых (поля обрабатывают против саранчи, мотыльков и т.д.);
- заражения растений опасными грибками, вирусами и бактериями.
Пестициды и ядохимикаты используют для борьбы с сорными травами, грызунами и другими вредителями. Химические вещества подбирают таким образом, чтобы они оказывали воздействие исключительно на конкретных грызунов, разновидность сорняков или вредителей. Культурные растения, подвергшиеся обработке вместе с сорняками, отрицательного воздействия химических веществ не испытывают. Обработка никак не отражается на их внешнем облике, но пестициды и ядохимикаты откладываются в почве и вместе с минералами сначала проникают в само растение, а оттуда и в человека, его употребившего.
К сожалению, химическая обработка полей в большинстве случаев является единственным способом получения хорошего урожая. Значительные посевные площади не оставляют альтернативных способов решения проблемы. Единственным выходом из ситуации является отслеживание количества и качества используемых пестицидов. С этой целью созданы специальные службы.
Негативное влияние
Наибольший вред окружающей среде и человеку наносят различные аэрозоли и газы, распыленные над большими территориями. Неправильное применение ядохимикатов и удобрений чревато серьезными последствиями. При этом негативное воздействие может проявиться спустя годы и десятилетия.
Влияние на человека
При использовании удобрений и ядохимикатов необходимо придерживаться инструкции. Несоблюдение правил внесения подкормок и химических веществ может привести к отравлению не только самого овоща, но и человека. Так, если в почву попала необоснованно высокая доза азота, при минимальном содержании в ней фосфора, калия и молибдена, в растениях начинают скапливаться опасные для организма человека нитраты.
Богатые нитратами овощи и фрукты воздействуют на желудочно-кишечный тракт, увеличивают риск развития онкологических заболеваний. Под воздействием большого количества химикатов и удобрений биохимический состав продуктов питания видоизменяется. Витамины и полезные вещества практически полностью из них исчезают, им на смену приходят опасные нитриты.
Человек, регулярно употребляющий овощи и фрукты, обработанные химикатами и выращенные исключительно на минеральных удобрениях, часто жалуется на головную боль, учащенное сердцебиение, онемение мышц, нарушения в работе зрения и слуха. Наибольший вред такие овощи и фрукты наносят беременным женщина и детям. Переизбыток токсинов в организме новорожденного может иметь непредсказуемые последствия.
Воздействие на почву
Как уже говорилось выше, минеральные удобрения и химикаты негативно воздействуют, прежде всего, на почву. Неправильное использование их приводит к истощению почвенного слоя, изменению структуры грунта, эрозиям. Так, попавший в грунтовые воды азот провоцирует рост растительности. В воде накапливаются органические вещества, уменьшается количество кислорода, начинается заболачивание, из-за чего ландшафт в этой местности может необратимо видоизмениться. Насыщенные минералами и ядами почвы могут иссушиться, плодородные черноземы перестают давать высокие урожаи, на менее плодородных почвах и вовсе ничего, кроме сорняков, не растет.
Влияние на окружающую среду
Негативное воздействие оказывают не только удобрения, но и процесс их производства. Земли, на которых испытывают новые виды удобрений, быстро выщелачиваются, теряют естественный плодородный слой. Перевозка и хранение химии не менее опасны. Контактирующие с ними люди обязаны использовать перчатки и респираторы. Хранить удобрения нужно в специально отведенном для этого месте, куда не будет доступа детям и домашним животным. Не соблюдение простых мер предосторожности может спровоцировать настоящую экологическую катастрофу. Так, некоторые ядохимикаты способны вызвать массовое опадение листвы с деревьев и кустарников, увядание травянистой растительности.
Чтобы использовать минеральные удобрения без последствий для окружающей среды, почв и здоровья, фермеры должны придерживаться следующих правил:
- органические удобрения применяют всюду, где это возможно (современная органика – это не полная, но достаточно хорошая замена минеральным удобрениям);
- перед использованием удобрений читают инструкцию (при выборе их особое внимание уделяется составу почв, качеству самих удобрений, сорту и виду выращиваемой культуры);
- подкормку сочетают с мероприятиями по подкислению грунта (вместе с минералами вносят известь или древесную золу);
- используют лишь те удобрения, в составе которых содержится минимальное количество вредных добавок;
- сроки и дозу внесения минералов не нарушают (если подкормка азотом должна производиться в первых числах мая, то использовать это удобрение в начале июня может быть неправильно и даже опасно).
Важно! Для минимизации отрицательного эффекта от использования ненатуральных подкормок фермеры чередуют их с органическими веществами, что помогает снизить уровень нитратов и уменьшить риск интоксикации организма.
Полностью отказаться от ядохимикатов не получится, но в условиях небольшого фермерского хозяйства можно свести их использование к минимуму.
Заключение
Использование минеральных удобрений и ядохимикатов упрощает работу фермера, позволяя получить значительный объем урожая при минимальных затратах. Стоимость подкормок невелика, тогда как внесение их повышает плодородие почвы в несколько раз. Несмотря на существующий риск нанесения вреда почве и здоровью человека, использующие минеральные подкормки фермеры могут вырастить культурные растения ранее не желавшие приживаться.
Минерализация почвы повышает устойчивость растений к вредителям и болезням, позволяет хранить полученный продукт дольше обычного и улучшить товарный вид. Удобрения можно легко применять даже не имея специального агротехнического образования. Использование их имеет как плюсы, так и минусы, о чем более подробно было изложено выше.
Кубанский государственный университет
Биологический факультет
по дисциплине «Экология почв»
«Скрытое отрицательное действие удобрений».
Выполнила
Афанасьева Л. Ю.
студентка 5-ого курса
(специальность –
«Биоэкология»)
Проверила Букарева О. В.
Краснодар, 2010
Введение…………………………………………………………………………………...3
1. Влияние минеральных удобрений на почвы…………………………………...4
2. Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду…………..5
3. Влияние минеральных удобрений на качество продукции и здоровье людей………………………………………………………………………………………6
4. Геоэкологические последствия применения удобрений……………………...8
5. Воздействие удобрений на окружающую среду……………………………..10
Заключение……………………………………………………………………………….17
Список использованной литературы…………………………………………………...18
Введение
Загрязнение почв чужеродными химическими веществами наносит им большой ущерб. Существенным фактором загрязнения среды является химизация сельского хозяйства. Даже минеральные удобрения при неправильном их применении способны наносить экологический ущерб при сомнительном экономическом эффекте.
Многочисленные исследования ученых–агрохимиков показали, что разные виды и формы минеральных удобрений неодинаково влияют на свойства почв. Внесенные в почву удобрения вступают в сложные взаимодействия с нею. Здесь происходят всевозможные превращения, которые зависят от целого ряда факторов: свойств удобрений и почвы, погодных условий, агротехники. От того, как происходит превращение отдельных видов минеральных удобрений (фосфорных, калийных, азотных), зависит влияние их на почвенное плодородие.
Минеральные удобрения – неизбежное следствие интенсивного земледелия. Имеются расчеты, что для достижения желаемого эффекта от применения минеральных удобрений мировое потребление их должно составить около 90 кг/год на человека. Суммарное производство удобрений в этом случае достигает 450-500 млн. т/год, в настоящее же время их мировое производство равно 200-220 млн. т/год или 35-40 кг/год на человека.
Применение удобрений можно рассматривать как одно из проявлений закона увеличения вложения энергии в единицу производимой сельскохозяйственной продукции. Это значит, что для получения одной и той же прибавки урожая требуется все большее количество минеральных удобрений. Так, на начальных этапах применения удобрений прибавку 1 т зерна с 1 га обеспечивает внесение 180-200 кг азотных туков. Следующая дополнительная тонна зерна связана с дозой удобрений в 2-3 раза большей.
Экологические последствия применения минеральных удобрений целесообразно рассматривать, по крайней мере, с трех точек зрения:
Местное влияние удобрений на экосистемы и почвы, в которые они вносятся.
Запредельное влияние на другие экосистемы и их звенья, прежде всего на водную среду и атмосферу.
Влияние на качество продукции, получаемой с удобренных почв, и здоровье людей.
1. Влияние минеральных удобрений на почвы
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.
Имеются данные (Минеев, 1964), что следствием увеличения кислотности почв при применении удобрений (прежде всего кислых азотных) является повышенное вымывание из них кальция и магния. Для нейтрализации данного явления приходится вносить в почву эти элементы.
Фосфорные удобрения не обладают столь выраженным подкисляющим эффектом, как азотные, но они могут вызывать цинковое голодание растений и накопление стронция в получаемой продукции.
Многие удобрения содержат посторонние примеси. В частности, их внесение может повышать радиоактивный фон, вести к прогрессивному накоплению тяжелых металлов. Основной способ уменьшить эти следствия – умеренное и научно обоснованное применение удобрений:
Оптимальные дозы;
Минимальное количество вредных примесей;
Чередование с органическими удобрениями.
Следует также помнить выражение, что «минеральные удобрения являются средством маскировки реальностей». Так, имеются данные, что с продуктами эрозии почв выносится больше минеральных веществ, чем их вносится с удобрениями.
2. Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду
Влияние минеральных удобрений на атмосферный воздух и воду связано в основном с их азотными формами. Азот минеральных удобрений поступает в воздух либо в свободном виде (в результате денитрификации), либо в виде летучих соединений (например, в форме закиси N 2 O).
По современным представлениям, газообразные потери азота из азотных удобрений составляют от 10 до 50% от его внесения. Действенным средством снижения газообразных потерь азота является научно обоснованное их применение:
Внесение в корнеобразующую зону для быстрейшего поглощения растениями;
Использование веществ-ингибиторов газообразных потерь (нитропирин).
Наиболее ощутимое влияние на водные источники, кроме азотных, оказывают фосфорные удобрения. Вынос удобрений в водные источники сводится к минимуму при их правильном внесении. В частности, недопустимо разбрасывание удобрений по снеговому покрову, рассеивание их с летательных аппаратов вблизи водоемов, хранение под открытым небом.
3. Влияние минеральных удобрений на качество продукции и здоровье людей
Минеральные удобрения 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 заболеваний 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 2 мг/л может способствовать разрушению эмали зубов.
Таблица 1 – Воздействие минеральных удобрений на растения и качество растительной продукции
| Виды удобрений | Влияние минеральных удобрений |
|
| положительное | отрицательное |
|
| Повышают содержа-ние белка в зерне; улучшают хлебопекар-ные качества зерна. | При высоких дозах или несвоевременных способах внесения – накопление в виде нит-ратов, буйный рост в ущерб устойчивости, повышенная заболеваемость, особенно гриб-ными болезнями. Хлористый аммоний спо-собствует накоплению Cl. Основные накопи-тели нитратов – овощи, кукуруза, овес, табак. | |
| Фосфорные | Снижают отрицатель-ные воздействия азота; улучшают качество продукции; способст-вуют повышению ус-тойчивости растений к болезням. | При высоких дозах возможны токсикозы растений. Действуют в основном через содер-жащиеся в них тяжелые металлы (кадмий, мышьяк, селен), радиоактивные элементы и фтор. Основные накопители – петрушка, лук, щавель. |
| Калийные | Аналогично фосфор-ным. | Действуют в основном через накопление хлора при внесении хлористого калия. При избытке калия – токсикозы. Основные нако-пители калия – картофель, виноград, гречиха, овощи закрытого грунта. |
Таблица 2 – Воздействие минеральных удобрений на животных и человека
| Виды удобрений | Основные воздействия |
| Азотные - нитратные формы | Нитраты (ПДК для воды 10 мг/л, для пищевых продуктов – 500 мг/день на человека) восстанавливаются в организме до нитритов, вызывающих нарушение обмена веществ, отравления, ухудшение иммунологического статуса, метгемоглобинию (кислородное голодание тканей). При взаимодействии с аминами (в желудке) образуют нитрозамины – опаснейшие канцерогены. У детей могут вызывать тахикардию, цианоз, потерю ресниц, разрыв альвеол. В животноводстве: авитаминозы, уменьшение продук-тивности, накопления мочевины в молоке, повышение забо-леваемости, снижение плодовитости. |
| Фосфорные - суперфосфат | Действуют в основном через фтор. Избыток его в питьевой воде (более 2 мг/л) вызывает повреждение эмали зубов у человека, потерю эластичности кровеносных сосудов. При содержании более 8 мг/л – остеохондрозные явления. |
| Хлорсодержащие удобрения - хлористый калий - хлористый аммоний | Потребление воды с содержанием хлора более 50 мг/л вызывает отравления (токсикозы) человека и животных. |
Сохранение и воспроизводство плодородия почв является задачей исключительной важности. Особую значимость это приобретает в современных условиях ведения сельского хозяйства при дефиците удобрений и их высокой стоимости. Применение органических и минеральных удобрений является наиболее существенным фактором, способствующим сохранению и повышению плодородия почв наряду с воздействием на общий уровень урожайности сельскохозяйственных культур .
Важнейший показатель почвенного плодородия - содержание в почве органического вещества, или гумуса.
Гумус влияет на тепловые, водные, воздушные свойства почвы, её поглотительную способность и биологическую активность, он в значительной мере определяет агрофизические, физико-химические, агрохимические свойства почвы, а так же служит запасным источником элементов питания для растений. От запасов гумуса в почве зависит урожайность сельскохозяйственных культур.
При недостаточном внесении удобрений урожай сельскохозяйственных культур формируется в основном за счёт почвенных запасов питательных веществ, прежде всего азота, освобождаемых при минерализации гумуса.
Для поддержания бездефицитного баланса гумуса применение навоза (или других органических удобрений в эквивалентных количествах в зависимости от степени гумификации) должно составлять 7?15 т/га в год.
Результаты многолетних исследований в полевых опытах на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава показывает, что при выращивании сельскохозяйственных культур без внесения удобрений наблюдаются значительное снижение органического вещества в почвах по сравнению с исходным уровнем и, как следствие, существенный недобор урожая. Систематическое применение сбалансированных по питательным веществам систем удобрения, к которым прежде всего относятся комплексные, органо-минеральные системы, способствует восполнению запасов гумуса в почвах, улучшению их фосфатного и калийного режимов, что сопровождается ростом продуктивности выращиваемых культур и севооборотов в целом. Органические (биологические) системы удобрения в условиях Нечерноземной зоны России уступают органо-минеральным по продуктивности сельскохозяйственных культур и не имеют значимых различий по качеству растительной продукции.
Известкование и внесение органических удобрений ограничивают поступление в растения и накопление в товарной продукции сельскохозяйственных культур ряда тяжёлых металлов, подвижность которых снижается при нейтрализации почв и вследствие сорбции органическим веществом и образования с ним металлоорганических комплексов .
Одним из методов повышения плодородия почвы является комплексное агрохимическое окультуривание полей, которое было внедрено в сельское хозяйство в 80-е годы прошлого столетия. Этот метод предусматривает в кротчайшие сроки, путём комплексного внесения минеральных и органических удобрений, мелиорантов и средств защиты растений повысить до оптимального уровня плодородия почв и обеспечить получение запланированной урожайности сельскохозяйственных культур в севообороте .
Применение минеральных и органических удобрений на почвах ЦЧЗ пополняет запасы доступных форм азота, фосфора и калия, повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Об этом свидетельствуют многочисленные данные, полученные в научно-исследовательских учреждениях .
В условиях чернозёмного типа почвообразования фосфор всегда остаётся лимитирующим элементом в формировании продуктивности зерновых культур, а в условиях серых лесных почв таковыми являются одновременно фосфор и калий. Это означает, что калий - лимитирующий элемент не только для серых лесных почв, но и для дерново-подзолистых, формирующихся в более влажных условиях .
Результаты мониторинга плодородия почв, проводимого агрохимической службой, показывают уменьшение в почве органического вещества и основных питательных элементов, что негативно отражается на продуктивности и экономической эффективности сельскохозяйственного производства. В настоящее время 31 % пахотных земель имеют повышенную кислотность, 52 % ? низкое содержание гумуса, 22 % ? недостаток фосфора и 9 % ? недостаток калия .
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.
Удобрения пополняют запасы элементов питания в почве в доступной форме и снабжают ими растения. Вместе с этим они оказывают большое влияние на свойства почвы и тем самым влияют на урожай еще и косвенно. Повышая урожай растений и массу корней, удобрения усиливают положительное действие растений на почву, способствуют увеличению в ней гумуса, улучшению ее химических, водно-воздушных и биологических свойств. Большое непосредственное положительное действие на все эти свойства почвы оказывают органические удобрения (навоз, компосты, зеленое удобрение).
Кислые минеральные удобрения, если они систематически применяются без органических удобрений (а на кислых почвах без извести), могут оказывать отрицательное влияние на свойства почвы (табл. 123). Длительное применение их на кислых неизвесткованных почвах приводит к снижению насыщенности почвы основаниями, повышает содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов, ухудшает водно-физические свойства почвы, увеличивает объемный вес (плотность), уменьшает порозность почвы, ее аэрацию и водопроницаемость. В результате ухудшения свойств почвы снижаются прибавки урожаев от удобрений, проявляется «скрыто отрицательное действие» кислых удобрений на урожай.
Отрицательное влияние кислых минеральных удобрений на свойства кислых почв связано не только со свободной кислотностью удобрений, но и с действием их оснований на поглощающий комплекс почвы. Вытесняя обменный водород и алюминий, они превращают обменную кислотность почвы в активную и при этом сильно подкисляют почвенный раствор, диспергируя скрепляющие структуру коллоиды и снижая ее прочность. Поэтому при внесении больших доз минеральных удобрений должна учитываться не только кислотность самих удобрений, но и величина обменной кислотности почвы.
Известь нейтрализует кислотность почвы, улучшает ее агрохимические свойства и устраняет отрицательное действие кислых минеральных удобрений. Даже небольшие дозы извести (от 0,5 до 2 т/га) увеличивают насыщенность почвы основаниями, понижают кислотность и резко уменьшают количество токсичного алюминия, который в кислых подзолистых почвах оказывает исключительно сильное отрицательное действие на рост и урожай растений.
В длительных опытах с использованием кислых минеральных удобрений на черноземах тоже отмечается небольшое увеличение кислотности почвы и снижение количества обменных оснований (табл. 124), что может быть устранено внесением небольших количеств извести.
Большое и всегда положительное влияние на все почвы оказывают органические удобрения. Под влиянием органических удобрений - навоза, торфяных компостов, сидератов - повышается содержание гумуса, увеличивается насыщенность почвы основаниями, в том числе кальцием, улучшаются биологические и физические свойства почвы (порозность, влагоемкость, водопроницаемость), а в почвах с кислой реакцией снижаются кислотность, содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов. Однако существенное увеличение содержания гумуса в почве и улучшение физических свойств ее отмечаются только при систематическом внесении больших доз органических удобрений. Однократное внесение их в кислые почвы совместно с известью улучшает качественный групповой состав гумуса, но не приводит к заметному увеличению процентного содержания его в почве.
Точно так же торф, внесенный в почву без предварительного компостирования, не оказывает заметного положительного влияния на свойства почвы. Влияние его на почву резко возрастает, если он предварительно компостируется с навозом, навозной жижей, фекалиями или минеральными удобрениями, особенно щелочными, так как сам по себе торф разлагается очень медленно и в кислых почвах образует много высокодисперсных фульвокислот, поддерживающих кислую реакцию среды.
Большое положительное влияние на почву оказывает совместное внесение органических удобрений с минеральными. При этом особенно резко возрастают численность и активность нитрифицирующих бактерий и бактерий, фиксирующих атмосферный азот, - олигонитрофилов, свободноживущих азотфиксаторов и др. В кислых подзолистых почвах при этом снижается количество микроорганизмов на среде Аристовской, которые, по ее мнению, продуцируют большое количество сильных кислот, оподзоливающих почву.