Внесение минеральных удобрений оказывает значительное влияние на популяции вредных организмов, которые в неподвижном
(пропагулы фитопатогенов, семена сорняков) или малоподвижном
(нематоды, личинки фитофагов) состоянии
длительное время выживают, сохраняются или обитают в почве. Особенно широко в почвах представлены возбудители обыкновенных корневых гнилей (В. sorokiniana,
виды p. Fusarium
). Название вызываемых ими заболеваний - "обыкновенные" гнили - подчеркивает широту ареалов на сотнях растений-хозяев. Кроме того, они относятся к разным экологическим группам почвенных фитопатогенов: В. sorokiniana
- к временным обитателям почвы, а виды рода Fusarium
- к постоянным. Это делает их удобными объектами для выяснения закономерностей, характерных для группы почвенных, или корневых, инфекций в целом.
Под влиянием минеральных удобрений агрохимические свойства пахотных почв существенно меняются по сравнению с их аналогами на целинных и залежных участках. Это оказывает большое влияние на выживаемость, жизнеспособность, а следовательно, и численность фитопатогенов в почве. Покажем это на примере В. sorokiniana
(табл. 39).
Приведенные данные свидетельствуют, что воздействие агрохимических свойств почвы на плотность популяции В. sorokiniana является более значительным в агроэкосистемах зерновых культур, чем в естественных экосистемах (целинные почвы): индекс детерминации, свидетельствующий о доле влияния рассматриваемых факторов, составляет соответственно 58 и 38 %. Чрезвычайно важно, что самыми значимыми экологическими факторами, изменяющими плотность популяции возбудителя в почве, являются в агроэкосистемах - азот (NO3) и калий (K2O), а в естественных экосистемах - гумус. В агроэкосистемах возростает зависимость плотности популяции гриба от pH почвы, а также содержания подвижных форм фосфора (P2O5).
Рассмотрим более подробно влияние отдельных видов минеральных удобрений на жизненный цикл почвенных вредных организмов.
Азотные удобрения.
Азот относится к основным элементам, необходимым для жизнедеятельности как растений-хозяев, так и вредных организмов. Он входит в состав четырех элементов (Н, О, N, С), из которых на 99 % состоят ткани всех живых организмов. Азот как седьмой элемент таблицы Менделеева, имеющий во втором ряду 5 электронов, может достраивать их до 8 или терять, замещаясь кислородом. Благодаря этому образуются устойчивые связи с другими макро- и микроэлементами.
Азот является составной частью белков, из которых создаются все их основные структуры и которые обусловливают активность генов, включая систему растения-хозяева - вредные организмы. Азот входит в состав нуклеиновых кислот (рибонуклеиновой РНК и дезоксирибонуклеиновой ДНК), обусловливающих хранение и передачу наследственной информации об эволюционно-экологических взаимоотношениях вообще и между растениями и вредными организмами в экосистемах, в частности. Поэтому внесение азотных удобрений служит мощным фактором как стабилизации фитосанитарного состояния агроэкосистем, так и его дестабилизации. Это положение получило подтверждение при массовой химизации сельского хозяйства.
Растения, обеспеченные азотным питанием, отличаются лучшим развитием надземной массы, кустистостью, площадью листовой по-верности, содержанием хлорофилла в листьях, белковостью зерна и содержанием в нем клейковины.
Главными источниками питания азотом как растений так и вредных организмов являются соли азотной кислоты и соли аммония.
Под влиянием азота изменяется главная жизненная функция вредных организмов - интенсивность размножения, а следовательно и роль возделываемых растений в агроэкосистемах как источников воспроизводства вредных организмов. Возбудители корневых гнилей временно увеличивают свою популяцию в отсутствии растений-хозяев, используя минеральный азот, вносимый в виде удобрений, для непосредственного потребления (рис. 18).
В отличие от минерального азота, действие органики на возбудителей болезней происходит через микробное разложение органического вещества. Поэтому увеличение органического азота в почве коррелирует с ростом популяции почвенной микрофлоры, среди которой существенную долю составляют антагонисты. Обнаружена высокая зависимость численности популяции гельминтоспориозной гнили в агроэкосистемах от содержания минерального азота, а в естественных, где преобладает органический азот - от содержания гумуса. Тем самым условия азотного питания растений-хозяев и возбудителей корневых гнилей в агро- и естественных экосистемах различаются: они более благоприятны в агроэкосистемах при обилии азота в минеральной форме, и менее - в естественных экосистемах, где минеральный азот присутствует в меньшем количестве. Связь численности популяции В. sorokiniana с азотом в естественных экосистемах тоже проявляется, но количественно менее выражена: доля влияния на популяцию составляет в почвах естественных экосистем Западной Сибири 45 % против 90 % в агроэкосистемах. Наоборот, доля влияния органического азота более весома в естественных экосистемах - соответственно 70 % против 20 %. Внесение азотных удобрений на черноземах значительнее стимулирует размножение В. sorokiniana в сравнении с фосфорным, фосфорно-калийным и полным удобрениями (см. рис. 18). Однако эффект стимуляции резко различается в зависимости от форм азотных удобрений, усваиваемых растениями: он был максимальным при внесении нитрата магния, натриевой селитры и минимальным - при использовании сульфата аммония.
По данным И. И. Черняевой, Г. С. Муромцева, Л. Н. Коробовой, В. А. Чулкиной и др., сульфат аммония на нейтральных и слабощелочных почвах достаточно эффективно подавляет прорастание пропагул фитопатогенов и снижает плотность популяций таких широко распространенных фитопатогенов как виды родов Fusarium, Helminthosporium, Ophiobolus и утрачивает это качество при совместном внесении с известью. Механизм подавления объясняется поглощением иона аммония корнями растений и выделением в ризосферу корней иона водорода. В результате этого в ризосфере растений повышается кислотность почвенного раствора. Прорастание спор фитопатогенов подавляется. Кроме того, аммоний - как менее подвижный элемент - обладает пролонгированным действием. Он поглощается почвенными коллоидами и постепенно высвобождается в почвенный раствор.
Аммонификация осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами (бактериями, актиномицетами, грибами) , среди которых выявлены активные антагонисты возбудителей корневых гнилей. Корреляционный анализ показывает, что между численностью В. sorokiniana в почвах и численностью аммонификаторов на черноземных почвах Западной Сибири существует обратная тесная зависимость: r = -0,839/-0,936.
Содержание азота в почве оказывает влияние на выживаемость фитопатогенов на(в) инфицированных растительных остатках. Так, выживаемость Ophiobolus graminis и Fusarium roseum была выше на соломе в почвах, богатых азотом, в то время как для В. sorokiniana , наоборот, - в почвах с низким его содержанием. При усилении минерализации растительных остатков под влиянием азотно-фосфорных удобрений происходит активное вытеснение В. sorokiniana: популяция возбудителя гнили на растительных остатках при внесение NP в 12 раз меньше, чем на растительных остатках без внесения удобрений.
Внесение азотных удобрений усиливает рост вегетативных органов растений, накопление в них небелкового азота (аминокислот), доступного для патогенов; растет обводненность тканей, уменьшается толщина кутикулы, клетки увеличиваются в объеме, оболочка их становится тоньше. Это облегчает проникновение возбудителей в ткани растений-хозяев, усиливает их восприимчивость к болезням. Чрезмерно высокие нормы внесений азотных удобрений вызывают дисбаланс в питании растений азотом и повышенное развитие болезней.
Е. П. Дурынина и Л. Л. Великанов отмечают, что высокая степень поражения растений при внесении азотных удобрений связана со значительным накоплением небелкового азота. Другие авторы связывают это явление с изменением количественного соотношения аминокислот при патогенезе болезней. Более сильное поражение ячменя В. sorokiniana отмечено в случае высокого содержания глутамина, треонина, валина и фенилаланина. Напротив, при высоком содержании аспарагина, пролина и аланина поражение было незначительным. Содержание серина и изолейцина повышается в растениях, выросших на нитратной форме азота, а глицина и цистеина - на аммонийной.
Установлено, что вертициллезная инфекция усиливается, когда в корневой зоне преобладает нитратный азот и, наоборот, ослабляется при замене его на аммонийную форму. Внесение под хлопчатник высоких доз азота (более 200 кг/га) в виде аммиачной воды, сжиженного аммиака, сульфата аммония, аммофоса, мочевины, цианамида кальция приводит к более значительному повышению урожая и существенному подавлению вертициллезной инфекции, чем при внесении аммиачной и чилийской селитры. Различия в действии нитратных и аммонийных форм азотных удобрений вызваны их различным влиянием на биологическую активность почвы. Соотношение С: N и отрицательное действие нитратов ослабевают на фоне внесения органических добавок.
Внесение азотных удобрений в аммонийный форме снижает процесс размножения овсяной цистообразующей нематоды и повышает физиологическую устойчивость к ней растений. Так, внесение сульфата аммония снижает численность нематоды на 78 %, а урожайность зерна увеличивается на 35,6 %. В то же время применение нитратных форм азотных удобрений, наоборот, способствует увеличению популяции овсяной нематоды в почве.
Азот лежит в основе всех ростовых процессов в растении. В связи с этим поражаемость растений болезнями и вредителями слабее при оптимальном питании растений. При повышении развития болезней на азотном фоне питания катастрофического снижения урожайности не происходит. Ho сохранность продукции при хранении значительно снижается. Благодаря интенсивности ростовых процессов соотношение между пораженной и здоровой тканью органов при внесении азотных удобрений изменяется в сторону здоровой. Так, при поражении зерновых культур корневыми гнилями на азотном фоне питания одновременно происходит рост вторичной корневой системы, в то время как при дефиците азота рост вторичных корней подавляется.
Таким образом, потребности растений и вредных организмов в азоте как элементе питания совпадают. Это приводит как к росту урожайности при внесении азотных удобрений, так и к размножению вредных организмов. Более того, в агроэкосистемах преобладают минеральные формы азота, особенно нитратная, которые непосредственно потребляются вредными организмами. В отличие от агроэкосистем, в естественных экосистемах преобладает органическая форма азота, потребляемая вредными организмами только при разложении органических остатков микрофлорой. Среди неё много антагонистов, подавляющих всех возбудителей корневых гнилей, но особенно специализированных, как В. sorokiniana. Это ограничивает размножение возбудителей корневых гнилей в естественных экосистемах, где их численность постоянно поддерживается на уровне ниже ПВ.
Дробные внесения азотных удобрений в сочетании с фосфорными, замена нитратной формы на аммонийную, стимулируют общую биологическую и антагонистическую активность почв, служат реальными предпосылками стабилизации и снижения численности вредных организмов в агроэкосистемах. К этому добавляется положительное действие азотных удобрений на повышение выносливости (адаптивности) к вредным организмам - энергично растущие растения обладают повышенными компенсаторными способностями в ответ на поражение и повреждения, наносимые им возбудителями болезней и вредителями.
Фосфорные удобрения.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, макроэргических соединений (АТФ), участвуя в синтезе белков, жиров, углеводов, аминокислот. Он принимает участие в фотосинтезе, дыхании, регуляции проницаемости мембран клеток, в образовании и переносе энергии, необходимой для жизнедеятельности растений и животных. Основная роль в энергетических процессах клеток, тканей и органов живых организмов принадлежит АТФ (аденозинтрифосфорной кислоте). Без АТФ не могут проходить ни процессы биосинтеза, ни распада метаболитов в клетках. Роль фосфора в биологическом переносе энергии уникальна: устойчивость АТФ в средах, где идет биосинтез, больше устойчивости других соединений. Это связано с тем, что богатая энергией связь защищена отрицательным зарядом фосфорила, отталкивающим молекулы воды и ионы ОН-. В противном случае АТФ легко подвергалась бы гидролизу и распаду.
При обеспечении растений фосфорным питанием в них усиливаются процессы синтеза, активизируется рост корней, ускоряется созревание сельскохозяйственных культур, возрастает засухоустойчивость, улучшается развитие генеративных органов.
Главным источником фосфора для растений в агроэкосистемах являются фосфорные удобрения. Растения поглощают фосфор в начальные фазы роста и очень чувствительны к его недостатку в этот период.
Внесение фосфорных удобрений оказывает значительное влияние на развитие корневых гнилей. Этот эффект достигается даже при внесении удобрений в небольших дозах, в рядки при посеве. Положительное действие фосфорных удобрений объясняется тем, что фосфор способствует усиленному росту корневой системы, утолщению механических тканей, а главное, определяет поглотительную (мета-болитическую) активность корневой системы.
Корневая система пространственно и функционально обеспечивает поглощение, транспорт и метаболизм фосфора. Причем значение корневой системы для поглощения фосфора неизмеримо выше, чем азота. В отличие от нитратов, анионы фосфора поглощаются почвой и остаются в нерастворенной форме. Растение может получить их только благодаря корням, непосредственно вступающим в контакт с анионами в толще почвы. Благодаря правильному фосфорному питанию снижается предрасположенность к возбудителям болезней со стороны корневой системы, особенно вторичной. Последнее совпадает с повышенной физиологической активностью вторичных корней в снабжении растения фосфором. Каждая единица объема вторичных корней получала (в опыте с мечеными атомами) в два раза больше фосфора в сравнении с зародышевыми корнями.
Внесение фосфорного удобрения замедляло развития обыкновенной корневой гнили во всех изученных зонах Сибири даже тогда, когда в “первом минимуме” в почве находится азот (северная лесостепь). Положительное действие фосфора сказывалось и при основном и при рядковом внесении в небольшой (Р15) дозе. Рядковое удобрение более целесообразно при ограниченном количестве удобрений.
Эффективность фосфорных удобрений для вегетативных органов растений различается: оздоровление подземных, особенно вторичных корней проявлялось во всех зонах, а надземных - только в увлажненных и умеренно увлажненных (подтайга, северная лесостепь). В пределах одной зоны эффект оздоровления от фосфорного удобрения на подземных органах был в 1,5-2,0 раза выше, чем на надземных. На почвозащитных фонах обработки в степной зоне особенно эффективны в оздоровлении почвы и вегетативных органов растений яровой пшеницы азотно-фосфорные удобрения в расчетной норме. Усиление ростовых процессов под влиянием минеральных удобрений приводило к повышению выносливости растений к обыкновенной корневой гнили. При этом ведущая роль принадлежала тому макроэлементу, содержание которого в почве минимально: в горно-степной зоне - фосфору, в северной лесостепи - азоту. В горно-степной зоне, например, выявлена корреляция между уровнем развития корневых гнилей (%) по годам и величиной урожайности зерна (ц/га):
Корреляция имеет обратный характер: чем слабее развитие корневых гнилей, тем выше урожайность зерна, и наоборот.
Аналогичные результаты получены в южной лесостепи Западной Сибири, где обеспеченность почвы подвижными формами P2O5 была средней. Недобор зерна от обыкновенной корневой гнили самым высоким оказался в аарианте без применения удобрений. Так, в среднем за 3 года он составил по ячменю сорта Омский 13709 32,9 % против 15,6-17,6 в случае внесения фосфорного, фосфорно-азотного и полного минерального удобрений, или почти в 2 раза выше. Внесение азотного удобрения, даже если азот находился в почве в “первом минимуме”, сказывалось главным образом на повышении выносливости растений к болезни. В результате этого, в отличие от фосфорного фона, корреляция между развитием болезни и урожайностью зерна по азоту статистически не доказана.
Многолетние исследования, проведенные на Ротамстедской опытной станции (Англия), свидетельствуют о том, что биологическая эффективность фосфорных удобрений против корневых гнилей (возбудитель Ophiobolus graminis ) зависит от плодородия почв и предшественников, изменяясь от 58 % до 6-и кратного положительного эффекта. Максимальная эффективность достигалась при комплексном применении фосфорных удобрений с азотными.
По данным исследований, проведенных на каштановых почвах Республики Алтай, существенное снижение популяции В. sorokiniana в почве достигается там, где фосфор содержится в почве а первом минимуме (см. рис. 18). Добавление а этих условиях азотных удобрений в норме N45 и даже калийных в норме К45 фитосанитарное состояние почв практически не улучшает. Биологическая эффективность фосфорного удобрения в дозе Р45 составила 35,5 %, а полного удобрения - 41,4% по сравнению с фоном, без применения удобрений. При этом существенно возрастает количество конидий с признаками деградации (разложения).
Повышение устойчивости растений под влиянием фосфорного удобрения ограничивает вредоносность проволочников, нематод, сокращая критический период в результате интенсификации ростовых процессов на начальных фазах.
Внесение фосфорно-калийных удобрений оказывает прямое токсическое действие на фитофагов. Так, при внесении фосфорно-калийных удобрений снижается численность проволочников в 4-5 раз, а при добавлении к ним азотных удобрений - в 6-7 раз по сравнению с их исходной численностью, и в 3-5 раз по сравнению с контрольными данными без применения удобрений. Особенно резко снижается популяция посевного щелкуна. Действие минеральных удобрений на снижение численности проволочников объясняется тем, что покровы вредителей обладают избирательной проницаемостью к солям, содержащимся в минеральных удобрениях. Быстрее других проникают и наиболее токсичны для проволочников катионы аммония (NH4+), затем катионы калия и натрия. Наименее токсичны катионы кальция. Анионы солей удобрений можно расположить в следующем убывающем порядке по их токсическому действию на проволочников: Cl-, N-NO3-, PO4-.
Токсическое действие минеральных удобрений на проволочников изменяется в зависимости от гумусности почв, их механического состава и величины pH. Чем меньше органического вещества содержится в почве, ниже pH и легче механический состав почвы, тем выше токсическое действие минеральных, в том числе фосфорных удобрений на насекомых.
Калийные удобрения.
Находясь в клеточном соке, калий сохраняет легкую подвижность, удерживаясь митохондриями в протоплазме растений днем и частично выделяется через корневую систему ночью, а днем вновь поглощается. Дожди вымывают калий, особенно из старых листьев.
Калий способствует нормальному течению фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинок листьев в другие органы, синтез и накопление витаминов (тиамина, рибофлавина и др.). Под влиянием калия растения приобретают способность удерживать воду и легче переносить кратковременную засуху. У растений утолщается клеточная оболочка, повышается прочность механических тканей. Эти процессы способствуют повышению физиологической устойчивости растений к вредным организмам и неблагоприятным абиотическим факторам внешней среды.
По данным Международного института калийных удобрений (750 полевых экспериментов) калий снижал поражаемость растений грибными болезнями в 526 случаях (71,1 %), был неэффективным в 80 (10,8%) и увеличивал поражаемость в 134 (18,1 %) случаях. Он особенно эффективен в оздоровлении растений в увлажненных прохладных условиях даже при высоком содержании его в почве. В пределах Западно-Сибирской низменности калий стабильно производил положительный эффект оздоровления почв в зонах подтайги (табл. 40).
Внесение калийных удобрений даже при высоком содержании калия в почвах всех трех зон существенно снижало заселенность почв В. sorokiniana. Биологическая эффективность калия составляла 30-58 % против 29-47 % фосфорного и при неустойчивой эффективности азотного удобрения: в подтайге и северной лесостепи положительна (18-21 %), в горно-степной зоне - отрицательна (- 64 %).
Общая микробиологическая активность почвы и концентрация в ней K2O оказывают решающее воздействие на выживаемость Rhizoctonia solani. Калий способен повышать приток углеводов в корневую систему растений. Поэтому наиболее активно формирование микоризы пшеницы идет при внесении калийных удобрений. Микоризообразование снижается при внесении азота из-за расхода углеводов на синтез азотсодержащих органических соединений. Влияние фосфорного удобрения было в этом случае несущественным.
Кроме влияния на интенсивность размножения возбудителей и выживаемость их в почве, минеральные удобрения воздействуют на физиологическую устойчивость растений к инфекции. При этом калийные удобрения усиливают в растениях процессы, задерживающие распад органических веществ, повышают активность каталазы и пероксидазы, снижают интенсивность дыхания и потери сухих веществ.
Микроэлементы.
Микроэлементы составляют обширную группу катионов и анионов, которые оказывают многогранное воздействие на интенсивность и характер спороношения возбудителей болезней, а также устойчивость к ним растений-хозяев. Важнейшей особенностью действия микроэлементов является их относительно малые дозы, необходимые для ослабления вредоносности многих заболеваний.
С целью снижения вредоносности болезней рекомендуется применять следующие микроэлементы:
- гельминтоспориоз зерновых культур - марганец;
- вертициллез хлопчатника - бор, медь;
- корневая гниль хлопчатника - марганец;
- фузариозное увядание хлопчатника - цинк;
- корнеед свеклы - железо, цинк;
- ризоктониоз картофеля - медь, марганец,
- рак картофеля - медь, бор, молибден, марганец;
- черная ножка картофеля - медь, марганец;
- вертициллез картофеля - кадмий, кобальт;
- черная ножка и кила капусты - марганец, бор;
- фомоз моркови - бор;
- черный рак яблони - бор, марганец, магний;
- серая гниль клубники - марганец.
Механизм действия микроэлементов на разных возбудителей болезней различен.
В ходе патогенеза корневых гнилей на ячмене, например, нарушаются физиолого-биохимические процессы и разбалансируется элементный состав растений. В фазе кущения снижается содержание К, Cl, Р, Mn, Cu, Zn и растет концентрация Fe, Si, Mg и Ca. Подкормка растений микроэлементами, в которых растение испытывает дефицит, стабилизирует метаболитические процессы в растениях. Тем самым возрастает их физиологическая устойчивость к возбудителям.
Различные возбудители нуждаются в различных микроэлементах. На примере возбудителя техасской корневой гнили (возбудитель Phymatotrichum omnivorum ) показано, что только Zn, Mg, Fe увеличивают биомассу мицелия возбудителя, в то время Ca, Co, Cu, Al угнетают этот процесс. Поглощение Zn начинается со стадии прорастания конидий. У Fusarium graminearum Zn влияет на образование желтых пигментов. Большинство грибов требуют наличия в субстрате Fe, В, Mn, Zn, хотя и в разных концентрациях.
Бор (В), воздействуя на проницаемость клеточных мембран растений и транспорт углеводов, изменяет их физиологическую устойчивость к фитопатогенам.
Выбор оптимальных доз микроудобрений, например, при внесении Mn и Co на хлопчатнике, снижает развитие вилта на 10-40 %. Применение микроэлементов является одним из эффективных способов оздоровления картофеля от парши обыкновенной. По данным известного немецкого фитопатолога Г. Бразда (G. Brazda), марганец снижает развитие парши обыкновенной на 70-80 %. Условия, способствующие поражению клубней картофеля паршой, совпадают с факторами марганцевого голодания. Есть прямая зависимость между развитием парши обыкновенной и содержанием марганца в кожуре клубней картофеля. При недостатке марганца кожура становится шершавой и трескается (см. рис. 4). Возникают благоприятные условия для заражения клубней. По данным ВНИИ льна, при недостатке бора в почве у льна нарушается транспорт углеводов, способствующий нормальному развитию ризосферных и почвенных микроорганизмов. Внесение бора в почву уменьшает агрессивность возбудителя фузариоза льна в два раза при росте урожайности семян на 30 %.
Влияние микроудобрений на развитие фитофагов и других почвенных вредных организмов изучено недостаточно. Они в большей степени применяются для оздоровления посевов от наземно-воздушных, или листо-стеблевых, вредных организмов.
Микроэлементы применяются при обработке посевного и посадочного материала. Они вносятся в почву вместе с NPK, либо при опрыскивании растений или при поливе. Во всех случаях эффективность микроудобрений в защите растений от почвенных вредных организмов, особенно фитопатогенов, возрастает при внести их на фоне полного минерального удобрения.
Полное минеральное удобрение. Внесение полного минерального удобрения на основе агрохимических картограмм и нормативного метода оказывает наиболее благоприятное влияние на фитосанитарное состояние почв и посевов в отношении почвенных, или корне клубневых, инфекций, оздоравливая почву и корнеклубнеплоды, которые используются на продовольствие и на семена.
Оздоровление почв с помощью полного минерального удобрения под яровую пшеницу и ячмень происходит практически во всех почвенно-климатических зонах (табл. 41).
Биологическая эффективность полного минерального удобрения изменялась по зонам от 14 до 62 %: более высокой она была в относительно увлажненных зонах, чем в засушливой (Кулундинская степь), а в пределах зоны - в бессменных посевах, где отмечалась худшая фитосанитарная ситуация.
Роль минеральных удобрений в оздоровлении почв снижается, когда высеваются семена, зараженные фитопатогенами. Зараженные семена создают микроочаги возбудителя инфекции в почвы и вдобавок возбудитель, находившийся на(в) семенах, первым занимает экологическую нишу на пораженных органах растений.
Все минеральные удобрения, снижающие pH на дерново-подзолистой почве, негативно влияют на выживаемость пропагул В. sorokiniana в почве (r = -0,737). Так, калийные удобрения, подкисляя почву, снижают численность популяции фитопатогена, особенно в недостаточно влажной почве.
Повышение физиологической устойчивости растений к болезням приводит к оздоровлению подземных и надземных вегетативных органов. Еще Д. Н. Прянишников отмечал, что у голодающих растений пропорциональное развитие вегетативных органов нарушается. В зонах достаточного (тайга, подтайга, предгорья) и умеренного (лесостепь) увлажнения в Западной Сибири под влиянием полного минерального удобрения существенно возрастает оздоровление как подземных (первичные, вторичные корни, эпикотиль), так и надземных (прикорневые листья, основание стебля) вегетативных органов. В то же время в засушливых условиях (Кулундинская степь) увеличивается количество здоровых корней, особенно вторичных. Оздоровление вегетативных органов растений на удобренном фоне связано преимущественно с улучшением фитосанитарного состояния почвы (r = 0,732 + 0,886), а также с повышением физиологической устойчивости вегетативных органов к фузариозно-гельминтоспориозным заболеваниям, преобладанием в них процессов синтеза над гидролизом.
Для повышения физиологической устойчивости к возбудителям болезней важен баланс питательных веществ, особенно в отношении N-NO3, P2O5, K2O, который различается по культурам. Так, для повышения физиологической устойчивости растений картофеля к болезням отношение N: P: К рекомендуется 1: 1: 1,5 или 1: 1,5: 1,5 (преобладают фосфор и калий), а для повышения физиологической устойчивости хлопчатника к вилту на полях, заселенных пропагула-ми возбудителя выше ПВ, выдерживают N: P: К как 1: 0,8: 0,5 (преобладает азот).
Полное минеральное удобрение влияет на популяции фитофагов, обитающих в почве. Как общая закономерность отмечено снижение численности фитофагов при отсутствии заметного отрицательного влияния на энтомофагов. Так, смертность проволочников зависит от концентрации солей в почве, состава катионов и анионов, осмотического давления жидкостей в теле проволочников и наружном почвенном растворе. С повышением интенсивности обмена веществ у насекомых растет проницаемость их покровов для солей. Особенно проволочники чувствительны к минеральным удобрениям весной и летом.
Действие минеральных удобрений на проволочников зависит также от содержания гумуса в почве, ее механического состава и величин pH. Чем меньше в ней органического вещества, тем выше токсическое действие минеральных удобрений на насекомых. Биологическая эффективность NK и NPK на дерново-подзолистых почвах Белоруссии, внесенных под ячмень в звене севооборота ячмень - овес - гречиха, достигает в снижении численности проволочников соответственно 77 и 85 %. В то же время численность энтомофагов (жужелиц, стафилинид) в процентном отношении к вредителям не уменьшается, а в ряде случаев даже возрастает.
Систематическое применение полного минерального удобрения на полях ОПХ НИИСХ ЦЧП им. В. В. Докучаева способствует снижению численности и вредоносности проволочников до уровня ЭПВ. Вследствие этого в хозяйстве не требуется применения инсектицидов против этих вредителей.
Минеральные удобрения существенно ограничивают интенсивность размножения почвенных, или корне-клубневых, вредных организмов, снижают численность и длительность выживания их в почве и на(в) растительных остатках из-за повышения биологической и антагонистической активности почвы, роста устойчивости и выносливости (адаптивности) растений к вредным организмам. Внесение азотных удобрений повышает преимущественно выносливость (компенсаторные механизмы) растений к вредным организмам, а внесение фосфорных и калийных - физиологическую устойчивость к ним. Полное минеральное удобрение совмещает оба механизма положительного действия.
Устойчивый фитосанитарный эффект минеральных удобрений достигается дифференцированным подходом по зонам и культурам при определении доз и баланса питательных веществ макро- и микроудобрений на основе агрохимических картограмм и нормативного метода расчета. Однако с помощью минеральных удобрений кардинальное оздоровление почв от возбудителей корневых инфекций не достигается. Отдача зерна от возрастающих доз минеральных удобрений в условиях химизации земледелия снижается, если сельскохозяйственные культуры возделываются на почвах, инфицированных выше порога вредоносности. Это обстоятельство требует совместного применения фитосанитарных предшественников в севообороте, минеральных, органических удобрений и биологических препаратов для обогащения ризосферы растений антагонистами и снижения инфекционного потенциала возбудителей в почвах ниже ПВ. Для этого составляются почвенные фитосанитарные картограммы (ФПК) и на их основе разрабатываются мероприятия по оздоровлению почв.
Оздоровление почв является на современном этапе развития сельского хозяйства фундаментальной предпосылкой для повышения устойчивости и адаптивности агроэкосистем при переходе к адаптивно-ландшафтному земледелию и адаптивному растениеводству.
Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. Более устойчивые зоны с повышенной концентрацией загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенное загрязнение отличается разнообразием видов и многочисленностью источников.
Главными причинами загрязнения природной среды удобрениями, их потерями и непроизводительного использования являются:
1) несовершенство технологии транспортировки, хранения, смешивания и внесения удобрений;
2) нарушение технологии их применения в севообороте и под отдельные культуры;
3) водная и ветровая эрозия почв;
4) несовершенство химических, физических и механических свойств минеральных удобрений;
5) интенсивное использование различных промышленных, городских и бытовых отходов в качестве удобрений без систематического и тщательного контроля их химического состава.
От применения минеральных удобрений загрязнение атмосферы незначительно, особенно с переходом на использование гранулированных и жидких удобрений, но оно имеет место. После применения удобрений в атмосфере обнаруживаются соединения, содержащие преимущественно азот, фосфор и калий.
Существенное загрязнение атмосферы происходит также и при производстве минеральных удобрений. Так, пылегазовые отходы калийного производства включают выбросы дымовых газов сушильных отделений компонентами которых являются пыль концентратов (КCl), хлористый водород, пары флотриагентов и антислеживателей (аминов). По влиянию на окружающую среду первостепенное значение имеет азот.
Органические вещества, как солома и сырые листья сахарной свеклы, снижали газообразные потери аммиака. Это можно объяснить содержанием в компосте СаО, обладающего щелочными свойствами, и токсических свойств, способных подавлять деятельность нитрификаторов.
Потери его из удобрений бывают довольно значительными. Он усваивается в полевых условиях примерно на 40%, в отдельных случаях на 50-70%, иммобилизируется в почве на20-30%.
Существует мнение, что более серьезным источником потерь азота, нежели вымывание, является улетучивание его из почвы и внесенных в нее удобрений в форме газообразных соединений(15-25%). Например, в земледелии Европы 2/3 потерь азота приходится на зимний период и 1/3 на летний.
Фосфор как биогенный элемент меньше теряется в окружающую среду вследствие малой его подвижности в почве и не представляет такой экологической опасности, как азот.
Потери фосфатов чаще всего происходят в процессе эрозии почвы. В результате поверхностного смыва почвы с каждого гектара уносится до 10 кг фосфора.
Атмосфера самоочищается от загрязнений в результате осаждения твердых частиц, вымывания их из воздуха осадками, растворения в каплях дождя и тумана, растворения в воде морей, океанов, рек и других водоемов, рассеивания в пространстве. Но, как известно эти процессы происходят очень медленно.
1.3.3 Влияние минеральных удобрений на водные экосистемы
В последнее время происходит стремительный рост производства минеральных удобрений и поступление биогенных веществ в воды суши, создавший в качестве самостоятельной проблему антропогенного эвтрофирования поверхностных вод. Эти обстоятельства, несомненно, имеют закономерную взаимосвязь.
В водоемы поступают стоки, содержащие много соединений азота и фосфора. Это связано со смывом в водоемы удобрений с окрестных полей. В результате и происходит антропогенная эвтрофикация таких водоемов, повышается их неполезная продуктивность, происходит усиленное развитие фитопланктона прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне накапливается сероводород, аммиак, усиливаются анаэробные процессы. Нарушаются окислительно-восстановительные процессы и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растительности, вода становится непригодной не только для питья, но даже для купания. Такой эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение. Поэтому борьба за чистую воду одна из важнейших задач всего комплекса проблемы по охране природы.
Естественные эвтрофированные системы хорошо сбалансированы. Искусственное же внесение биогенных элементов в результате антропогеннй деятельности нарушает нормальное функционирование сообщества и создает в экосистеме гибельную для организмов неустойчивость. Если в такие водоемы прекратится поступление посторонних веществ, они смогут вернуться в свое первоначальное состояние.
Оптимальный рост водных растительных организмов и водорослей наблюдается при концентрации фосфора 0,09-1,8 мг/л и нитратного азота 0,9-3,5 мг/л. Более низкие концентрации этих элементов ограничивают рост водорослей. На 1 кг поступившего в водоем фосфора образуется 100 кг фитопланктона. Цветение воды за счет водорослей возникает только в тех случаях, когда концентрация фосфора в воде превышает 0,01 мг/л.
Значительная часть биогенных элементов, попадая в реки и озера со стоковыми водами, хотя и в большинстве случаев смыв элементов поверхностными водами значительно меньший, чем в результате миграции по профилю почвы, особенно в районах с промывным режимом. Загрязнение природных вод биогенными элементами за счет удобрений и их эвтрофикация возникают, прежде всего, в тех случаях, когда нарушается агрономическая технология применения удобрений и не выполняется комплекс агротехнических мероприятий, в целом культура земледелия находится на низком уровне.
При применении фосфорных минеральных удобрений происходит увеличение выноса фосфора с жидким стоком примерно в 2 раза, тогда как с твердым стоком увеличение выноса фосфора не происходит или даже происходит незначительное его снижение.
С жидким стоком с пахотных земель выносится 0,0001-0,9кг фосфора с гектара. Со всей территории, занятой в мире пашней, что составляет около 1,4 млрд га, за счет применения минеральных удобрений в современных условиях выносится порядка 230 тыс.т фосфора дополнительно.
Неорганический фосфор находится в водах суши преимущественно в виде производных ортофосфорной кислоты. Формы существования фосфора в воде не безразличны для развития водной растительности. Наиболее доступен фосфор растворенных фосфатов, которые при интенсивном развитии растений используются ими практически полностью. Аппатитный фосфор, осаждаясь в донных отложениях, практически не доступен для водных растений и слабо ими используется.
Миграция калия по профилю почв, имеющих средний или тяжелый механический состав, значительно затруднена в связи с поглощением почвенными коллоидами и переходом в обменное и необменное состояние.
Поверхностным стоком смывается преимущественно почвенный калий. Это находит соответствующее выражение в величинах содержания калия в природных водах и отсутствии связи между ними и дозами калийных удобрений.
Что касается азотных удобрений минеральных удобрений, то количество азота в стоке составляет 10-25% его общего поступления с удобрениями.
Доминирующими формами азота в воде(исключая молекулярный), являются NO 3 ,NH 4 ,NO 2 , растворимый органический азот и азот взвешенных частиц. В озерных водоема концентрация может изменяться от 0 до 4 мг/л.
Однако, по мнению ряда исследователей, оценка вклада азота в загрязнение поверхностных и грунтовых вод является, по-видимому, завышенной.
Азотные удобрения при достаточном количестве других питательных элементов в большинстве случаев способствуют интенсивному вегетативному росту растений, развитию корневой системы и поглощению нитратов из почвы. Увеличивается площадь листьев и в связи с этим возрастает коэффициент транспирации, повышается расход воды растением, снижается влажность почвы. Все это снижает возможность промывания нитратов в нижние горизонты почвенного профиля и оттуда в грунтовые воды.
Максимальная концентрация азота отмечается в поверхностных водах в период половодья. Количество азота, вымываемого в течение периода половодья с водосборных площадей, в значительной степени определяется аккумуляцией соединений азота в снежном покрове.
Можно отметить, что вынос как общего азота, так и отдельных его форм в период половодья выше, чем запасы азота в снежном покрове. Это может быть связано с размывом верхнего слоя почвы и вымыванием азота с твердым стоком.
http://biofile.ru/bio/4234.html
К негативным последствиям применения удобрений следует отнести и увеличение подвижности некоторых микроэлементов, содержащихся в почве. Они более активно вовлекаются в геохимическую миграцию. Это ведет к возникновению в пахотном слое дефицита В, Zn, Сu, Мn . Ограниченное поступление микроэлементов в растения неблагоприятно влияет на процессы фотосинтеза и передвижение ассимилятов, снижает их устойчивость к заболеваниям, недостаточному и избыточному увлажнению, высоким и низким температурам . Основной причиной нарушений в обмене веществ растений при недостатке микроэлементов является снижение активности ферментных систем.
Недостаток микроэлементов в почве вынуждает применять микроудобрения. Так, в США их использование в период с 1969 по 1979 г.г. возросло с 34,8 до 65,4 тыс. т действующего вещества .
В связи с глубокими изменениями в агрохимических свойствах почв, происходящими в результате применения удобрений, возникла необходимость изучения их влияния на физические характеристики пахотного слоя. Основными показателями физических свойств почвы являются агрегатный состав и водопрочность почвенных частиц. Анализ результатов ограниченного количества исследований, проведенных с целью изучения влияния минеральных удобрений на физические свойства почвы, не позволяет сделать определенных выводов. В некоторых опытах наблюдалось ухудшение физических свойств . При повторной культуре картофеля доля почвенных агрегатов более 1 мм в варианте с внесением азота, фосфора и калия, по сравнению с неудобренным участком, снижалась с 82 до 77%. В других исследованиях при внесении полного минерального удобрения на протяжении пяти лет содержание в черноземе агрономически ценных агрегатов уменьшилось с 70 до 60%, а водопрочных - с 49 до 36% .
Чаще всего отрицательное влияние минеральных удобрений на агрофизические свойства почвы обнаруживается при изучении ее микроструктуры.
Микроморфологические исследования показали, что даже небольшие дозы минеральных удобрений (30-45 кг/га) оказывают отрицательное влияние на микроструктуру почвы, сохраняющееся на протяжении 1-2 лет после их внесения. Возрастает плотность упаковки микроагрегатов, снижается видимая порозность, уменьшается доля зернистых агрегатов . Продолжительное внесение минеральных удобрений ведет к снижению доли частиц губчатого микросложения и к увеличению на 11% неагрегатированного материала . Одной из причин ухудшения структуры является обеднение пахотного слоя экскрементами почвенных животных .
Вероятно, агрохимические и агрофизические свойства почв тесно связаны между собой, и поэтому увеличивающаяся кислотность, обеднение пахотного горизонта основаниями, уменьшение содержания гумуса, ухудшение биологических свойств должны закономерно сопровождаться ухудшением агрофизических свойств.
В целях предотвращения отрицательного влияния минеральных удобрений на свойства почвы следует периодически проводить известкование. К 1966 г. ежегодная площадь известкования в бывшем СССР превысила 8 млн. га, а объем вносимой извести составил 45,5 млн. т. Однако это не компенсировало потерь кальция и магния. Поэтому доля земель, подлежащих известкованию, в ряде регионов не уменьшилась, а даже несколько увеличилась. Для того, чтобы не допустить увеличения площади кислых земель, предполагалось удвоить поставки сельскому хозяйству известковых удобрений и довести их к 1990 г. до 100 млн.т .
Известкование, понижая кислотность почвы, одновременно вызывает повышение газообразных потерь азота. При проведении этого приема они возрастают в 1,5-2 раза . Такая реакция почв на внесение мелиорантов является результатом изменений в направленности микробиологических процессов, что может стать причиной нарушения геохимических круговоротов. В связи с этим высказывались сомнения в целесообразности использования известкования . Кроме того, известкование усугубляет и другую проблему – загрязнения почв токсическими элементами.
Минеральные удобрения являются основным источником загрязнения почв тяжелыми металлами (ТМ) и токсичными элементами. Это связано с содержанием в сырье, используемом для производства минеральных удобрений, стронция, урана, цинка, свинца, ванадия, кадмия, лантаноидов и других химических элементов. Их полное извлечение или не предусматривается вообще, или осложняется технологическими факторами . Возможное содержание сопутствующих элементов в суперфосфатах и в других видах минеральных удобрений, широко применяемых в современном земледелии, приведено в таблицах 1 и 2.
В больших количествах элементы-загрязнители обнаруживаются в извести. Ее внесение в количестве 5 т/га может изменить природные уровни кадмия в почве на 8,9% от валового содержания .
Таблица 1. Содержание примесей в суперфосфатах, мг/кг
При внесении минеральных удобрений в дозе 109 кг/га NPK в почву поступает примерно 7,87 г меди, 10,25 – цинка, 0,21 – кадмия, 3,36 – свинца, 4,22 – никеля, 4,77 – хрома . По данным ЦИНАО, за весь период использования фосфорных удобрений в почвы бывшего СССР внесено 3200 т кадмия, 16633 – свинца, 553 – ртути . Большая часть химических элементов, попавших в почву, находится в слабоподвижном состоянии. Период полувыведения кадмия составляет 110 лет, цинка – 510, меди – 1500, свинца – несколько тысяч лет .
Таблица 2. Содержание тяжелых металлов в удобрениях и извести, мг/кг
Загрязнение почвы тяжелыми и токсичными металлами ведет к накоплению их в растениях. Так, в Швеции концентрация кадмия в пшенице за текущее столетие увеличилась вдвое. Там же при применении суперфосфата в суммарной дозе 1680 кг/га, внесенной частями за 5 лет, наблюдали повышение содержания кадмия в зерне пшеницы в 3,5 раза . По данным некоторых авторов, при загрязнении почвы стронцием происходило трехкратное увеличение его содержания в клубнях картофеля . В России пока еще не уделяется достаточного внимания загрязнению растениеводческой продукции химическими элементами.
Использование загрязненных растений в качестве продуктов питания или кормов является причиной возникновения у человека и сельскохозяйственных животных различных заболеваний. К наиболее опасным тяжелым металлам относят ртуть, свинец и кадмий. Попадание в организм человека свинца ведет к нарушениям сна, общей слабости, ухудшению настроения, нарушению памяти и снижению устойчивости к бактериальным инфекциям . Накопление в продуктах питания кадмия, токсичность которого в 10 раз выше свинца, вызывает разрушение эритроцитов крови, нарушение работы почек, кишечника, размягчение костной ткани . Парные и тройные сочетания тяжелых металлов усиливают их токсический эффект .
Экспертным комитетом ВОЗ разработаны нормативы поступления в человеческий организм тяжелых металлов. Предусматривается, что каждую неделю здоровый человек массой 70 кг может получать с пищевыми продуктами, без вреда для своего здоровья, не более 3,5 мг свинца, 0,625 мг кадмия и 0,35 мг ртути .
В связи с возрастанием загрязнения продуктов питания были приняты нормативы содержания ТМ и ряда химических элементов в продукции растениеводства (табл. 3).
Таблица 3. Предельно допустимые концентрации химических элементов, мг/кг сырого продукта
| Элемент | Хлебные продукты и зерно | Овощи | Фрукты | Молочные продукты |
| Ртуть | 0,01 | 0,02 | 0,01 | 0,005 |
| Кадмий | 0,02 | 0,03 | 0,03 | 0,01 |
| Свинец | 0,2 | 0,5 | 0,4 | 0,05 |
| Мышьяк | 0,2 | 0,2 | 0,2 | 0,05 |
| Медь | 0,5 | |||
| Цинк | 5,0 | |||
| Железо | 3,0 | |||
| Олово | - | 100,0 | ||
| Сурьма | 0,1 | 0,3 | 0,3 | 0,05 |
| Никель | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,1 |
| Селен | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 |
| Хром | 0,2 | 0,2 | 0,1 | 0,1 |
| Алюминий | 1,0 | |||
| Фтор | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Йод | 0,3 |
Загрязнение растениеводческой продукции ТМ и химическими элементами опасно для человека не только при непосредственном ее употреблении, но и при использовании на кормовые цели. Например, скармливание коровам растений, выращенных на загрязненных почвах, привело к увеличению концентрации кадмия в молоке до 17-30 мг/л , в то время как допустимый уровень составляет 0,01 мг/л.
Для предотвращения накопления химических элементов в молоке, мясе, исключения возможности отрицательного их влияния на состояние сельскохозяйственных животных во многих странах принимаются предельно допустимые концентрации (ПДК) для химических элементов, содержащихся в кормовых растениях. По стандартам ЕЭС безопасное содержание свинца в фураже составляет 10 мг/кг сухого вещества. В Нидерландах допустимый уровень содержания кадмия в зеленых кормах равен 0,1 мг/кг сухой массы .
Фоновое содержание химических элементов в почвах приведено в таблице 4. При накоплении ТМ в почве и последующем поступлении их в растения они концентрируются, в основном, в вегетативных органах, что объясняется защитной реакцией растений . Исключение составляет кадмий, который легко проникает как в листья и стебли, так и в генеративные части . Для правильной оценки степени накопления в растениях различных элементов необходимо знать их обычное содержание при выращивании сельскохозяйственных культур на незагрязненных почвах. Сведения по этому вопросу довольно разноречивы. Это объясняется большими различиями в химическом составе почв. Фоновое содержание свинца в почвах равно примерно 30, а кадмия - 0,5 мг/кг . Концентрация свинца в растениях, выращиваемых на чистых грунтах, составляет 0,009-0,045, а кадмия – 0,011-0,67 мг/кг сырого вещества .
Таблица 4. Содержание некоторых элементов в пахотных почвах, мг/кг
| Элемент | Обычное содержание | ПДК | Элемент | Обычное содержание | пдк |
| As | 0,1-20 | Ni | 2-50 | ||
| В | 5-20 | Pb | 0,1-20 | ||
| Be | 0,1-5 | Sb | 0,01-0,5 | ||
| Вг | 1-10 | Se | 0,01-5 | ||
| Cd | 0,01-1 | Sn | 1-20 | ||
| Со | 1-10 | Tl | 0,01-0,5 | ||
| Сг | 2-50 | Ti | 10-5000 | ||
| Сu | 1-20 | U | 0,01-1 | ||
| F | 50-200 | V | 10-100 | ||
| Ga | 0,1-10 | Zn | 3-50 | ||
| Hg | 0,01-1 | Mo | 0,2-5 |
Установление жестких норм по загрязнению растений объясняется тем, что при выращивании их на загрязненных почвах содержание отдельных элементов может увеличиваться в десятки раз. В то же время некоторые химические элементы становятся токсичными при трех- и даже двукратном увеличении их концентрации. Например, содержание меди в растениях обычно составляет примерно 5-10 мг/кг в расчете на сухую массу. При концентрации 20 мг/кг растения становятся токсичными для овец, а при 15 мг/кг - для ягнят .
Глава 2 http://selo-delo.ru/8-zemelnie-resursi?start=16
В связи с уменьшением объема применения минеральных удобрений значимость органических удобрений как источника питательных элементов возрасла. Они являются наиболее полноценными по содержанию питательных элементов, необходимых растениям. В 1 т подстилочного навоза содержится 5 кг N, 2,5 кг P 2 O 5 , 6 кг К 2 О; 3 - 5 г В, 25 г Zn; 3,9 г Cu, 0,5 Мо и 50 г Mn. Следует иметь в виду, что себестоимость 1 кг питательных элементов, внесенных с твердым навозом, на 24 - 37 % ниже, чем в эквивалентном количестве минеральных удобрений. В повышении плодородия почв и урожайности сельскохозяйственных культур важная роль отводится органическим удобрениям.
Внесение органических удобрений оказывает положительное влияние на баланс гумуса в почве, улучшает воздушный и водный режим почвы, усиливает микробиологическую активность почвы. Из 1 т органических удобрений на суглинистых почвах образуется 50 кг/га гумуса, на супесчаных - 40 и песчаных - 35.
В настоящее время в мире на 1 га пашни вносят около 15 т/га органических удобрений. В США применяется около 14 т/га, Англии - 25, Нидерландах - 70 т/га. В Беларуси применение органических удобрений достигло в 1991 г. 83 млн. тонн, или 14,5 т/га.
В последние годы в Республике Беларусь ввиду систематического сокращения поголовья скота и резкого сокращения объемов заготовок торфа значительно снизилось применение органических удобрений, что привело к снижению темпов накопления гумуса, а в некоторых районах произошло уменьшение содержания гумуса. В 1995 г. применение органических удобрений снизилось в республике до 9,5, а в 1999 г. – до 8,2 т/га.
Одним из мероприятий, позволяющим снизить применение органических удобрений, является обоснование оптимальных размеров посевов многолетних трав и повышение их урожайности. В настоящее время на 1 га пропашных культур приходится 3 га многолетних трав. Даже при уменьшении объемов применения органических удобрений в последние годы за счет увеличения доли растительных остатков в общем объеме поступающего в почву органического вещества с 46 до 55% удалось в целом на пахотных почвах поддержать достигнутый уровень содержания гумуса в почве. Для поддержания бездефицитного баланса гумуса в республике необходимо обеспечить применение органических удобрений на уровне 50 млн. т/га, или 9 - 10 т/га. Предполагается, что в связи с возрастанием поголовья скота внесение органических удобрений может возрасти до 52,8 млн. тонн. Потребность в торфе республики составляет около 3 млн тонн.
При правильном применении окупаемость 1 т органических удобрений составляет: у зерновых - 20 кг, картофеля – 90, кормовых корнеплодов – 200, кукурузы (зеленая масса) – 150 кг.
В сельском хозяйстве применяются следующие виды органических удобрений:
1. Органические удобрения на основе отходов животноводства и птицеводства:
а) подстилочный навоз;
б) бесподстилочный навоз;
в) навозная жижа;
г) птичий помет;
2. Удобрения из природного органического сырья:
б) компосты;
3. Зеленое удобрение и использование побочной продукции растениеводства:
а) солома;
б) зеленое удобрение;
4. Органические удобрения на основе коммунальных и промышленных отходов:
а) промышленные и бытовые отходы;
б) осадки сточных вод;
в) гидролизный лигнин.
Подстилочный навоз - смесь жидких и твердых экскрементов животных с подстилкой. Жидкие экскременты животных относятся к калийно-азотному удобрению, а твердые - к азотно-фосфорному (табл. 5.1).
Качество навоза, его химический состав зависят: 1) от типа кормления; например, при содержании в рационе концентратов навоз содержит больше питательных веществ, чем при кормлении грубыми кормами; 2) вида животных (табл.5.2); 3) количества и вида подстилки; 4) способа хранения (табл. 5.3; 5.4)
В различном подстилочном материале содержится следующее количество питательных элементов:
При рыхлом, или горячем способе хранения, когда навоз не уплотняется, создаются аэробные условия, развиваются термофильные бактерии, температура внутри бурта достигает 50 - 60 0 С. Идет бурное разложение органического вещества, азот улетучивается в виде NН 3 , наблюдаются потери Р 2 О 5 и К 2 О. Потери азота при рыхлом хранении – около 30%.
Т а б л и ц а 5.1. Содержание сухого вещества, азота и зольных элементов в экскрементах животных, % http://www.derev-grad.ru/himicheskaya-zaschita-rastenii/udobreniya.html
При горячепрессованном, или рыхло-плотном, способе хранения (способ Кранца) навоз рыхлой укладки после разогревания до 50 - 60 0 С уплотняется. Сначала создаются аэробные условия, затем - анаэробные. Потери азота и органического вещества уменьшаются.
Существует также холодный, или плотный, способ хранения, когда создаются анаэробные условия. Навоз в буртах сразу уплотняется. Это лучший способ хранения с точки зрения сохранения в нем питательных веществ. В этом случае в буртах сохраняется постоянная температура (15 - 35 0 С). Потери азота небольшие, так как навоз все время находится в плотном и влажном состоянии. В такой навоз доступ воздуха ограничен, а свободные от воды поры заняты углекислотой, что замедляет микробиологическую деятельность.
В зависимости от степени разложения навоз на соломенной подстилке подразделяют на свежий, полуперепревший и перегной.
В свежем слаборазложившемся навозе солома незначительно изменяет цвет и прочность. В полуперепревшем она приобретает темно-коричневый цвет, становится менее прочной и легко разрывается. В этой стадии разложения навоз теряет 10 - 30% первоначальной массы и такое же количество органического вещества. Невыгодно доводить навоз до стадии перегноя, так как в этом случае около 35% органического вещества теряется.
Слаборазложившийся навоз в первый год может оказать слабое действие, а в последействии на второй и третий годы могут быть сравнительно высокие прибавки урожая. При наличии в хозяйстве разной степени разложения навоза более разложившийся навоз в районах достаточного увлажнения можно внести весной под пропашные культуры, а менее разложившийся - летом после уборки однолетних трав под озимые хлеба.
Т а б л и ц а 5.2.Химический состав свежего навоза, %
| Навоз на соломенной подстилке | Навоз на торфяной подстилке | |||||
| Составные части | КРС | конский | овечий | свиной | КРС | конский |
| Вода | 77,3 | 71,3 | 64,4 | 72,4 | 77,5 | 67,0 |
| Орган. вещество | 20,3 | 25,4 | 31,8 | 25,0 | - | - |
| Азот: общий | 0,45 | 0,58 | 0,83 | 0,45 | 0,60 | 0,80 |
| аммиачный | 0,14 | 0,19 | - | 0,20 | 0,18 | 0,28 |
| Фосфор | 0,23 | 0,28 | 0,23 | 0,19 | 0,22 | 0,25 |
| Калий | 0,50 | 0,63 | 0,67 | 0,60 | 0,48 | 0,53 |
Подстилочный навоз нерационально вносить в почву в свежем виде, поскольку может произойти мобилизация подвижных форм азота микроорганизмами, а растения в начале вегетации его не получат в достаточном количестве. Кроме того, свежий навоз содержит семена сорняков. Поэтому в хозяйствах следует использовать вызревший, полуперепревший навоз. При заготовке органических удобрений в зимний период необходимо продлевать сроки их компостирования и хранения, а внесение производить в летне-осенний период. Это позволит получать высококачественный навоз, свободный от сорняков и патогенной микрофлоры.
Та б л и ц а 5.3. Влияние способов хранения подстилочного навоза на потери органического вещества и азота, %
Т а б л и ц а 5.4. Содержание элементов питания в навозе на соломенной подстилке в зависимости от степени его разложения, %
Для получения навоза хорошего качества его хранят в навозахранилищах или в полевых штабелях.
Навозохранилища. При укладке штабелей стремятся к тому, чтобы навоз различной степени разложения не был перемешан, а находился в отдельных частях навозохранилища. Укладка навоза в штабеля шириной 2 - 3 м начинается вдоль той стороны хранилища, которая прилегает к жижесборнику. Навоз укладывают небольшими участками, уплотняя каждый метровый слой навоза, а затем доводят до полной высоты (1,5 - 2 м). После того, как первый штабель будет полностью уложен, вдоль него, по мере поступления навоза, укладывают таким же образом второй штабель, затем третий и т.д. до заполнения навозохранилища. Штабеля должны плотно примыкать друг к другу. При таком порядке закладки на одной стороне навозохранилища будет находиться более разложившейся навоз, а на другой - менее разложившийся, что позволит использовать навоз нужного качества
3) Глава 4 Примения органо-минеральных комплексов для повышения плодородия почв
Органоминеральные удобрения http://biohim-bel.com/organomineralnye-udobreniya
Почва не может быть постоянно плодородной, если ее не удобрять. Для улучшения свойств почвы применяются различные вещества, как правило, минеральные или органические. Эти виды отличаются друг от друга насыщенностью питательными веществами. У каждого из этих типов есть свои достоинства и свои недостатки. Так, например, органические удобрения не всегда содержат полный комплекс веществ, необходимых для обеспечения максимально комфортных условий для растения. В таком случае органические удобрения дополняют минеральными. В качестве примера можно привести перегной или золу, которые содержат очень маленькое количество азота. Чтобы сделать почву более плодородной, эти средства используются в сочетании с минеральными азотными средствами. Кроме того, использование непроверенных органических удобрений может способствовать заражению растения какой-либо инфекцией.
В наше время разведение овощных и плодо - ягодных культур без минеральных удобрений тяжело представить. Ведь все они оказывают положительное влияние на растения, без которых трудно представить себе их нормальный рост. Даже ярые противники минеральных удобрений, признают, что они оказывают оптимальное воздействие на на саженцы и не вредят почве.
Конечно, если минудобрения высыпать на малый участок большими биг - бэгами, никакого разговора об их пользе идти не может, но если соблюдать все правила и технологии то обязательно все получится. В этой статье Вы узнаете о влиянии некоторых минеральных соединений на растения, ведь каждое из них применятся в разных случаях.
Начнем с влияния азотных удобрений на растения. Во - первых азот является одни из главных элементов, которые влияют на рост саженца. Их советуют использовать, внося непосредственно в грунт при весенней вспашке в виде мочевины (карбамида) или аммиачной кислоты. Отметим, что азотные удобрения в большом количестве перевозят в специальных биг - бэгах.
Когда же нужно применять азотные удобрения?
Они применяются тогда, когда имеется недостаток азота в растениях. Определить недостаток азота очень просто. Листья растений стают желтыми или бледно - зелеными.
Главные преимущества азотных удобрений:
1) Их можно эксплуатировать на разных почвах;
2) Они удобрения создают условия для быстрого роста растения;
3) Они удобрения улучшают качество плодов.
Теперь мы расскажем о воздействии соединений калия на саженцы. Калий является элементом, который влияет на урожайность, на стойкость к засухе и на стойкость к низким температурам. Узнать, что растению не хватает калия, также просто как узнать, что растению не хватает азота. Признаком того, что растению не хватает калия, являются белые каемки по краю листочка, низкая упругость листочка. При использовании калийных удобрений растения быстро оживляются и растут.
При использовании калийных солей нужно помнить о правилах и технологиях их применения и не допускать злоупотребления, ведь минеральные удобрения нужно вносить только тогда, когда нужно. Также не стоит забывать о том, что почве нужно давать отдохнуть.
Если Вам интересны познавательные статьи, и Вы хотите быть в курсе последних событий в мире агрономии переходите на наш сайт: https://forosgroup.com.ua .
Также читайте нас в телеграмме: https://t.me/forosgroup
Разные биогенные элементы, попадая в почву с удобрениями, претерпевают существенные превращения. Одновременно они оказывают значительное влияние на плодородие почвы.
Да и свойства почвы, в свою очередь, могут оказывать на вносимые удобрения как позитивное, так и негативное влияние. Эта взаимосвязь удобрений и почвы является весьма сложной и требует глубоких и обстоятельных исследований. С превращениями удобрений в почве связаны и различные источники их потерь. Эта проблема представляет собой одну из основных задач агрохимической науки. Р. Kundler et al. (1970) в общем виде показывают следующие возможные превращения различных химических соединений и связанные с ними потери питательных элементов путем вымывания, улетучивания в газообразной форме и закрепления в почве.
Вполне понятно, что это лишь некоторые показатели превращения различных форм удобрений и питательных элементов в почве, они еще далеко не охватывают многочисленные пути превращения различных минеральных удобрений в зависимости от типа и свойств почвы.
Поскольку почва является важным звеном биосферы, она прежде всего подвергается сложному комплексному воздействию вносимых удобрений, которые могут оказывать следующее влияние на почву: вызывать подкисление или подщелачивание среды; улучшать или ухудшать агрохимические и физические свойства почвы; способствовать обменному поглощению ионов или вытеснять их в почвенный раствор; способствовать пли препятствовать химическому поглощению катионов (биогенных и токсических элементов); способствовать минерализации или синтезу гумуса почвы; усиливать или ослаблять действие других питательных элементов почвы или удобрений; мобилизовать или иммобилизовать питательные элементы почвы; вызывать антагонизм или синергизм питательных элементов и, следовательно, существенно влиять на их поглощение и метаболизм в растениях.
В почве может быть сложное прямое или косвенное взаимовлияние между биогенными токсичными элементами, макро — и микроэлементами, а это оказывает значительное влияние на свойства почвы, рост растений, их продуктивность и качество урожая.
Так, систематическое применение физиологически кислых минеральных удобрений на кислых дерново-подзолистых почвах повышает их кислотность и ускоряет вымывание из пахотного слоя кальция и магния и, следовательно, увеличивает степень ненасыщенности основаниями, снижая почвенное плодородие. Поэтому на таких ненасыщенных почвах применение физиологически кислых удобрений необходимо сочетать с известкованием почвы и нейтрализацией вносимых минеральных удобрений.
Двадцатилетнее применение удобрений в Баварии на иловатой, плохо дренированной почве в сочетании с известкованием под травы привело к повышению pH с 4,0 до 6,7. В поглощаемом комплексе почвы обменный алюминий заменился кальцием, что привело к значительному улучшению свойств почвы. Потери же кальция в результате выщелачивания составили 60-95% (0,8-3,8 ц/га в год). Как показали расчеты, ежегодная потребность в кальции составила 1,8-4 ц/га. В этих опытах урожай сельскохозяйственных растений хорошо коррелировал со степенью насыщенности почвы основаниями. Авторы пришли к выводу, что для получения высокого урожая необходимы pH почвы >5,5 и высокая степень насыщенности основаниями (V = 100%); при этом удаляется обменный алюминий из зоны наибольшего размещения корневой системы растений.
Во Франции выявлено большое значение кальция и магния в повышении плодородия почв и улучшении их свойств. Установлено, что выщелачивание приводит к обеднению запаса кальция и магния
в почве. В среднем ежегодные потери кальция составляют 300 кг/га (200 кг на кислой почве и 600 кг на карбонатной), а магния - 30 кг/га (на песчаных почвах они достигали 100 кг/га). Кроме того, некоторые культуры севооборота (бобовые, технические и др.) выносят значительные количества кальция и магния из почвы, поэтому следующие за ними зерновые культуры часто обнаруживают симптомы недостаточности этих элементов. Не нужно забывать также, что кальций и магний выполняют роль физико-химических мелиорантов, оказывая благоприятное влияние на физические и химические свойства почвы, а также на ее микробиологическую деятельность. Это косвенно влияет на условия минерального питания растений другими макро — и микроэлементами. Для поддержания плодородия почвы необходимо восстановление уровня содержания кальция и магния, потерянных в результате выщелачивания и выноса из почвы сельскохозяйственными культурами; для этого ежегодно следует вносить 300-350 кг CaO и 50-60 кг MgO на 1 га.
Задача заключается не только в восполнении потерь этих элементов вследствие выщелачивания и выноса сельскохозяйственными культурами, но и в восстановлении плодородия почвы. В этом случае нормы внесения кальция и магния зависят от первоначального значения pH, содержания в почве MgO и фиксирующей способности почвы, т. е. прежде всего от содержания в ней физической глины и органического вещества. Подсчитано, что для повышения pH почвы на одну единицу нужно внести извести от 1,5 до 5 т/га, в зависимости от содержания физической глины (<10% - >30%), Чтобы повысить содержание магния в пахотном слое почвы на 0,05%, нужно внести 200 кг MgO/га.
Очень важно установить правильные дозы извести в конкретных условиях ее применения. Этот вопрос не настолько прост, как часто его представляют. Обычно дозы извести устанавливают в зависимости от степени кислотности почвы и насыщенности ее основаниями, а также разновидности почвы. Эти вопросы требуют дальнейшего, более глубокого изучения в каждом конкретном случае. Важен вопрос о периодичности внесения извести, дробности внесения в севообороте, сочетании известкования с фосфоритованием и внесением других удобрений. Установлена необходимость в опережающем известковании как условии для повышения эффективности минеральных удобрений на кислых почвах таежно-лесной и лесостепной зон. Известкование существенно влияет на подвижность макро — и микроэлементов внесенных удобрений и самой почвы. А это сказывается на продуктивности сельскохозяйственных растений, качестве продуктов питания и кормов, а следовательно, на здоровье человека и животных.
М. Р. Sheriff (1979) считает, что о возможном переизвестковании почв можно судить по двум уровням: 1) когда продуктивность пастбищ и животных не повышается при дополнительном внесении извести (это автор называет максимальным экономическим уровнем) и 2) когда известкование нарушает баланс питательных веществ в почве, и это отрицательно сказывается на продуктивности растений и здоровье животных. Первый уровень на большей части почв наблюдается при pH около 6,2. На торфяных почвах максимальный экономический уровень отмечается при pH 5,5. Некоторые пастбища на легких вулканических почвах не обнаруживают каких-либо признаков отзывчивости на известь при их природной величине pH 5,6.
Необходимо строго учитывать требования возделываемых культур. Так, чайный куст предпочитает кислые красноземы и желтоземно-подзолистые почвы, известкование угнетает эту культуру. Внесение извести отрицательно влияет на лен, картофель (подробности ) и другие растения. Наиболее хорошо отзываются на известь бобовые культуры, которые угнетаются на кислых почвах.
Проблема же продуктивности растений и здоровья животных (второй уровень) чаще всего возникает при рН = 7 и более. Кроме того, почвы различаются по скорости и степени отзывчивости на известь. Например, согласно М. Р. Sheriff (1979), чтобы изменить pH с 5 до 6 для легких почв, ее требуется около 5 т/га, а для тяжелой глинистой почвы в 2 раза большее количество. Важно учитывать также содержание карбоната кальция в известковом материале, а также рыхлость породы, тонину ее помола и т. д. С агрохимической точки зрения весьма важно учитывать мобилизацию и иммобилизацию макро — и микроэлементов в почве под действием известкования. Установлено, что известь мобилизует молибден, который в избыточных количествах может отрицательно влиять на рост растений и здоровье животных, но одновременно наблюдаются симптомы недостаточности меди у растений и скота.
Применение удобрений может не только мобилизовывать отдельные питательные элементы почвы, но и связывать их, превращая в недоступную для растений форму. Исследования, проведенные в нашей стране и за рубежом, показывают, что одностороннее использование высоких доз фосфорных удобрений часто значительно снижает содержание подвижного цинка в почве, вызывая цинковое голодание растений, что отрицательно сказывается на количестве и качестве урожая. Поэтому применение высоких доз фосфорных удобрений часто вызывает необходимость внесения цинкового удобрения. Больше того, внесение одного фосфорного или цинкового удобрения может не дать эффекта, а совместное их применение привести к значительному положительному их взаимодействию.
Можно привести немало примеров, свидетельствующих о положительном и отрицательном взаимодействии макро- и микроэлементов. Во Всесоюзном научно-исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии изучали влияние минеральных удобрений и известкования почвы доломитом на поступления радионуклида стронция (90 Sr) в растения. Содержание 90 Sr в урожае ржи, пшеницы и картофеля под влиянием полного минерального удобрения снижалось в 1,5-2 раза по сравнению с неудобренной почвой. Наименьшее содержание 90 Sr в урожае пшеницы было в вариантах с высокими дозами фосфорных и калийных удобрений (N 100 P 240 K 240), а в клубнях картофеля - при внесении высоких доз калийных удобрений (N 100 P 80 K 240). Внесение доломита снизило накопление 90 Sr в урожае пшеницы в 3-3,2 раза. Внесение полного удобрения N 100 P 80 K 80 на фоне известкования доломитом уменьшало накопление радиостронция в зерне и соломе пшеницы в 4,4-5 раз, а при дозе N 100 P 240 K 240 - в 8 раз по сравнению с содержанием без известкования.
Ф. А. Тихомиров (1980) указывает на четыре фактора, влияющие на размеры выноса радионуклидов из почв урожаем растений: биогеохимические свойства техногенных радионуклидов, свойства почвы, биологические особенности растений и агрометеорологические условия. Например, из пахотного слоя типичных почв европейской части СССР выводится в результате миграционных процессов 1-5% содержащегося в нем 90 Sr и до 1 % 137 Cs; на легких почвах скорость удаления радионуклидов из верхних горизонтов существенно выше, чем на тяжелых. Лучшая обеспеченность растений питательными элементами и их оптимальное соотношение снижают поступление радионуклидов в растения. Культуры с глубоко проникающими корневыми системами (люцерна) меньше накапливают радионуклидов, чем с поверхностными корневыми системами (райграс).
На основе экспериментальных данных в лаборатории радиоэкологии МГУ научно обоснована система агромероприятий, реализация которых существенно снижает поступление радионуклидов (стронция, цезия и др.) в продукцию растениеводства. Эти мероприятия включают: разбавление поступающих в почву радионуклидов в виде практически невесомых примесей их химическими аналогами (кальций, калий и др.); уменьшение степени доступности радионуклидов в почве внесением веществ, переводящих их в менее доступные формы (органическое вещество, фосфаты, карбонаты, глинистые минералы); заделка загрязненного слоя почвы в подпахотный горизонт за пределы зоны распространения корневых систем (на глубину 50-70 см); подбор культур и сортов, накапливающих минимальные количества радионуклидов; размещение на загрязненных почвах технических культур, использование этих почв под семенные участки.
Эти мероприятия могут быть использованы и для снижения загрязнения сельскохозяйственной продукции и токсическими веществами нерадиоактивной природы.
Исследованиями Е. В. Юдинцевой и др. (1980) также установлено, что известковые материалы снижают накопление 90 Sr из дерново-подзолистой супесчаной почвы в зерне ячменя примерно в 3 раза. Внесение повышенных доз фосфора на фоне доменных шлаков снижало содержание 90 Sr в соломе ячменя в 5-7 раз, в зерне - в 4 раза.
Под влиянием известковых материалов содержание цезия (137 Cs) в урожае ячменя снижалось в 2,3-2,5 раза по сравнению с контролем. При совместном внесении высоких доз калийных удобрений и доменных шлаков содержание 137 Cs в соломе и зерне снижалось в 5-7 раз по сравнению с контролем. Действие извести и шлаков на уменьшение накопления радионуклидов в растениях более резко выражено на дерново-подзолистой почве, чем на серой лесной.
Исследованиями ученых США установлено, что при использовании для известкования Ca(OH) 2 токсичность кадмия снижалась в результате связывания его ионов, применение же для известкования CaCO 3 было неэффективным.
В Австралии изучали влияние двуокиси марганца (MnO 2) на поглощение свинца, кобальта, меди, цинка и никеля растениями клевера. Установлено, что при добавлении в почву двуокиси марганца сильнее снижалось поглощение свинца и кобальта и в меньшей степени никеля; на поглощение же меди и цинка MnO 2 оказывала незначительное влияние.
В США также были проведены исследования по влиянию различного содержания свинца и кадмия в почве на поглощение кукурузой кальция, магния, калия и фосфора, а также на сухую массу растений.
Из данных таблицы видно, что кадмий оказывал негативное влияние на поступление всех элементов в 24-дневные растения кукурузы, а свинец замедлял поступление магния, калия и фосфора. Кадмий также отрицательно влиял на поступление всех элементов в 31-дневные растения кукурузы, а свинец оказывал положительное действие на концентрацию кальция и калия и отрицательное - на содержание магния.
Эти вопросы имеют важное теоретическое и практическое значение, особенно для земледелия в индустриально развитых районах, где увеличивается накопление ряда микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов. В то же время возникает необходимость в более глубоком изучении механизма взаимодействия различных элементов на поступление их в растение, на формирование урожая и качество продукции.
В университете штата Иллинойс (США) также изучали влияние взаимодействия свинца и кадмия на поглощение их растениями кукурузы.
У растений отмечена определенная тенденция повышать поглощение кадмия в присутствии свинца; почвенный кадмий, наоборот, снижал поглощение свинца в присутствии кадмия. Оба металла в испытанных концентрациях подавляли вегетативный рост кукурузы.
Представляют интерес выполненные в ФРГ исследования по влиянию хрома, никеля, меди, цинка, кадмия, ртути и свинца на поглощение фосфора и калия яровым ячменем и перемещение этих питательных элементов в растении. В исследованиях были использованы меченые атомы 32 Р и 42 К. Тяжелые металлы в питательный раствор добавляли в концентрации от 10 -6 до 10 -4 мол/л. Установлено значительное поступление тяжелых металлов в растение с повышением их концентрации в питательном растворе. Все металлы оказывали (в разной мере) ингибирующее действие как на поступление фосфора и калия в растения, так и на перемещение их в растении. Ингибирующее действие на поступление калия проявлялось в большей мере, чем фосфора. Кроме того, перемещение обоих питательных элементов в стебли подавлялось сильнее, чем поступление в корни. Сравнительное действие металлов на растение происходит в следующем нисходящем порядке: ртуть → свинец → медь → кобальт → хром → никель → цинк. Этот порядок соответствует электрохимическому ряду напряжений элементов. Если действие ртути в растворе отчетливо проявлялось уже при концентрации 4∙10 -7 мол/л (= 0,08 мг/л), то действие цинка - только при концентрации выше 10 -4 мол/л (=6,5 мг/л).
Как уже отмечалось, в индустриально развитых районах происходит накопление в почве различных элементов, в том числе тяжелых металлов. Вблизи крупных автострад Европы и Северной Америки весьма ощутимо влияние на растения соединений свинца, поступающих в воздух и почву с выхлопными газами. Часть соединений свинца попадает через листья в ткани растений. Многочисленными исследованиями установлено повышенное содержание свинца в растениях и почве на расстоянии до 50 м в сторону от автострад. Отмечены случаи отравления растений в местах особенно интенсивного воздействия выхлопных газов, например елей на расстоянии до 8 км от крупного Мюнхенского аэропорта, где производится около 230 вылетов самолетов в день. В хвое ели содержалось свинца в 8-10 раз больше, чем в хвое в незагрязненных районах.
Соединения других металлов (меди, цинка, кобальта, никеля, кадмия и др.) заметно влияют на растения вблизи металлургических предприятий, поступая как из воздуха, так и из почвы через корни. В таких случаях особенно важно изучение и внедрение приемов, предотвращающих избыточные поступления токсических элементов в растения. Так, в Финляндии определяли содержание свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, марганца, ванадия и мышьяка в почве, а также салате, шпинате и моркови, выращиваемых вблизи промышленных объектов и автострад и на чистых участках. Исследовали также дикорастущие ягоды, грибы и луговые травы. Установлено, что в зоне действия промышленных предприятий содержание свинца в салате колебалось от 5,5 до 199 мг/кг сухой массы (фон 0,15-3,58 мг/кг), в шпинате - от 3,6 до 52,6 мг/кг сухой массы (фон 0,75-2,19), в моркови - 0,25-0,65 мг/кг. Содержание свинца в почве составило 187-1000 мг/кг (фон 2,5-8,9). Содержание свинца в грибах достигало 150 мг/кг. По мере удаления от автострад содержание свинца в растениях снижалось, например, в моркови с 0,39 мг/кг на расстоянии 5 м до 0,15 мг/кг на расстоянии 150 м. Содержание кадмия в почве менялось в пределах 0,01-0,69 мг/кг, цинка - 8,4-1301 мг/кг (фоновые концентрации соответственно были 0,01-0,05 и 21,3-40,2 мг/кг). Интересно заметить, что известкование загрязненной почвы снижало содержание кадмия в салате с 0,42 до 0,08 мг/кг; калийные же и магниевые удобрения не оказывали на него заметного влияния.
В зонах сильного загрязнения содержание цинка в травах было высокое - 23,7-212 мг/кг сухой массы; содержание мышьяка в почве 0,47-10,8 мг/кг, в салате - 0,11-2,68, шпинате - 0,95-1,74, моркови - 0,09-2,9, лесных ягодах - 0,15-0,61, грибах - 0,20-0,95 мг/кг сухого вещества. Содержание ртути в окультуренных почвах было 0,03-0,86 мг/кг, в лесных почвах - 0,04-0,09 мг/кг. Заметных различий в содержании ртути в разных овощах не обнаружено.
Отмечается действие известкования и затопления полей на снижение поступления кадмия в растения. Например, содержание кадмия в верхнем слое почвы рисовых полей в Японии составляет 0,45 мг/кг, а его содержание в рисе, пшенице и ячмене на незагрязненной почве соответственно 0,06 мг/кг, 0,05 и 0,05 мг/кг. Наибольшей чувствительностью к кадмию отличается соя, у которой снижение роста и массы зерен происходит при содержании в почве кадмия 10 мг/кг. Накопление же кадмия в растениях риса в количестве 10-20 мг/кг вызывает подавление их роста. В Японии ПДК кадмия в зерне риса - 1 мг/кг.
В Индии существует проблема токсичности меди вследствие большого накопления ее в почвах, расположенных около медных рудников в Бихаре. Токсичный уровень цитрат ЭДТА-Си > 50 мг/кг почвы. Ученые Индии изучали также влияние известкования на содержание меди в дренажной воде. Нормы извести были 0,5, 1 и 3 от требуемой для известкования. Исследования показали, что известкование не решает проблему токсичности меди, поскольку 50-80% выпавшей в осадок меди оставалось в доступной для растений форме. Содержание доступной меди в почвах зависело от нормы известкования, первоначального содержания меди в дренажной воде и свойств почвы.
Исследованиями установлено, что типичные симптомы недостаточности цинка наблюдались у растений, выращиваемых в питательной среде, содержащей этого элемента 0,005 мг/кг. Это приводило к подавлению роста растений. В то же время цинковая недостаточность у растений способствовала значительному увеличению адсорбции и транспорта кадмия. С повышением концентрации цинка в питательной среде поступление кадмия в растения резко снижалось.
Большой интерес представляет изучение взаимодействия отдельных макро — и микроэлементов в почве и в процессе питания растений. Так, в Италии изучали влияние никеля на поступление фосфора (32 Р) в нуклеиновые кислоты молодых листьев кукурузы. Опыты показали, что низкая концентрация никеля стимулировала, а высокая подавляла рост и развитие растений. В листьях растений, выращиваемых при концентрации никеля 1 мкг/л, поступление 32 Р во все фракции нуклеиновых кислот было более интенсивное, чем на контроле. При концентрации никеля 10 мкг/л поступление 32 Р в нуклеиновые кислоты заметно снижалось.
Из многочисленных данных исследований можно сделать вывод, что для предотвращения отрицательного влияния удобрений на плодородие и свойства почвы научно обоснованная система удобрения должна предусматривать недопущение или ослабление возможных негативных явлений: подкисления или подщелачивания почвы, ухудшения агрохимических ее свойств, необменного поглощения биогенных элементов, химического поглощения катионов, чрезмерной минерализации гумуса почвы, мобилизации повышенного количества элементов, приводящей к токсическому их действию и т. д.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .