Гулиева С.А., Аскерова С.И.
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ *
Аннотация:
в статье приведены результаты исследований по определению влияния применения минеральных и органических удобрений на почву. Важность подобных исследований обусловлена экологическими проблемами, а именно опасностью химического заражения как сельскохозяйственных площадей, так и окружающей среды в целом. Из всех доступных средств восстановления плодородности почв наиболее приемлемым является – самоочистка. В связи с этим большое значение имеет использование вермикомпоста. Получение органических удобрений можно организовать в лабораторных условиях с помощью микроорганизмов (калифорнийский дождевой червь). Технологический процесс вермикомпостирования можно проводить вблизи населённых пунктов, что позволяет избежать дополнительных затрат.
Ключевые слова:
вермикомпост, вермикомпостирование, удобрение, биогумус
DOI 10.24412/2712-8849-2023-1269-1031-1041
Увеличение населения на земле требует увеличения производства продуктов питания. Поскольку, несмотря на рост населения, площадь земельных угодий (посевов) не увеличивается, обилие урожая должно быть создано за счёт правильного использования минеральных и органических удобрений. В настоящее время 50-60% производимой сельскохозяйственной продукции приходится на минеральные удобрения.Если из числа минеральных удобрений азотные и фосфорные удобрения (аммиачная селитра, карбамид, аммофос, калийная селитра) не вносятся в соответствии с вегетационным периодом и потребностями растений, в сельскохозяйственной продукции возникает нитратная проблема. При попадании в организм с пищей большого количества нитратов они в результате окислительно-восстановительных процессов превращаются в нитриты и нитрозамины, являющиеся канцерогенными (вызывающими рак) веществами. Кроме того, аммиачная селитра, будучи высокотоксичной, при попадании в почву уничтожает почвенные организмы: дождевых червей и почвообразующие микробы. Затем образовавшиеся мутагенные микробы расщепляют это удобрение на оксид азота (N2O) и воду. Образующийся N2O в срок до шести месяцев достигает озонового слоя, последовательно разрушая его и вызывая экологическую напряжённость. Мочевина, широко используемая в качестве азотистого удобрения, после усвоения её почвенными организмами в теле этих организмов превращается в нашатырный спирт:(CO(NH2)2 + 3H2O -> CO2 + 2NH4OH).Образующийся спирт уничтожает почвенные организмы.Концентрацией нитратов, которая может выделяться безвредно для организма человека, считается 5 мг/кг, то есть, если у человека весом 70 кг в организме имеется 350 мг, – это безвредная доза.Смертельная (убийственная) доза нитратов для животных составляет 0,2%, то есть при всасывании 0,13 г нитратов в 1 кг живой массы гемоглобин в организме животного превращается в метгемоглобин, что приводит к гибели этого животного.Накопление нитратов в растениях зависит от дозировки и времени внесения азотных удобрений, от количества и продолжительности солнечных дней и даже густоты посадки растений. Как правило, растения, содержащие микроэлемент молибдена из почвы и посаженные редко, не имеют проблем с нитратами. В целом, чтобы уменьшить потери азотных удобрений, рекомендуется вносить эти удобрения в почву в период вегетации растения. Внесение азотных удобрений, особенно нитратов, в вегетационный период предотвращает эвтрофикацию водоёмов и способствует разложению оксида азота (N2O), вызывающего экологическую напряжённость.Установлено, что при использовании стабильного изотопа N15, 20-25% азота, поступившего в почву в виде удобрений, теряется, поэтому азотных удобрений вносят на 20% больше необходимой нормы. Так как азотистые удобрения легко растворяются в воде, под действием обильного количества воды они переходят в нижние слои почвы, поэтому растения с глубокими корнями поглощают большую часть азотистых удобрений. Свежий навоз и моча крупного рогатого скота и овец, а также птичий помёт содержат большое количество пахучих азотистых соединений, разрушающих почвенные организмы. По этой причине на место посадки необходимо вносить хорошо перебродивший влажный навоз с большим количеством дождевых червей, выдержанный помёт крупного рогатого скота и птиц. Вредное воздействие фосфорных удобрений и моющих средств на окружающую среду более обширно, поскольку соединения фосфора образуют лиганды с тяжёлыми металлами и активируют их, после чего те попадают в водотоки и загрязняют природные воды. Токсичность фосфора для человека зависит от его соотношения с кальцием. Так, если соотношение CaO:P2О5 составляет 1:1 или 1:15, то это соотношение не вредно для человека, но увеличение фосфора в этом соотношении вредно для живых существ.Годовое производство фосфорных удобрений в мире в пересчёте на действующее вещество составляет 30 млн. тонн. Поскольку в апатитах и фосфоритах, являющихся сырьём для этих удобрений, содержится 2-3% фтора, в почву ежегодно поступает приблизительно 2 млн. тонн соединений фтора. Увеличение количества фтора в почве приводит к ослаблению фотосинтеза, ухудшению воздухообмена и плохому росту растений. Много фтора накапливается в листьях петрушки, лука, щавеля. Помимо этого, суперфосфатные удобрения содержат 20 мг/кг меди, 100 мг/кг цинка, 300 мг/кг мышьяка и 2 мг/кг кадмия. При наличии в питьевой воде 2 мг/л фтора нарушается эмаль зубов человека, что приводит к флюорозу. Вместе с фосфорными удобрениями в почву поступает также значительное количество ванадия Бикарбонат кальция (CaHCO3)2, присутствующий в больших количествах в паводковых водах, реагирует с простым и двойным суперфосфатом, превращая его в водонерастворимый фосфат кальция, который становится отходами:Ca(H2PO4)2 + 2CaHCO3 -> Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O.Учитывая это, суперфосфатные удобрения следует хранить в сухом виде и вносить под посевы в течение вегетационного периода.Одним из источников поступления соединений фосфора в водоёмы является дождевая вода, которая смывает фосфаты, растворённые в результате водной и ветровой эрозии почв. Предотвратить попадание соединений фосфора в водоёмы можно путём принятия мер против эрозии почвы. Водоёмы менее загрязнены калийными удобрениями, но относительно вредны для водоёмов ионы хлора в хлоридно-калийных удобрениях и сульфат-ион в сульфате калия. Если ион хлора в остатке этого удобрения слишком сильно усваивается растением, это влияет на качество урожая некоторых растений. При внесении в картофель большого количества удобрений KCl урожай картофеля быстро портится, а количество воды в картофеле увеличивается. В связи с численным увеличением и ростом промышленности и городов идёт процесс загрязнения почв с распространением тяжёлых металлов вокруг и на сельскохозяйственных полях. Как правило, овощи (капуста, картофель, свёкла и др.) усваивают тяжёлые металлы в большем количестве, чем зерновые и технические растения. Капуста, имеющая мощную корневую систему, поглощает тяжёлые металлы активней, чем другие растения. По сравнению с однодольными растениями двудольные больше поглощают тяжёлые металлы. Если никель и кадмий легко усваиваются растениями и накапливаются в вегетативной массе, то ртуть усваивается растениями плохо. Ртуть и другие тяжёлые металлы (кадмий, никель) накапливаются в грибах в большом количестве, поэтому часты случаи отравления грибами. Распространённые в природе тяжёлые металлы (железо, марганец, цинк, медь, молибден, ванадий, кобальт) в небольших количествах полезны для растений и всего живого, а в больших количествах вредны, в том числе и для человека. Причина широкого распространения ионов меди из тяжёлых металлов на сельскохозяйственных полях связана с бордосской жидкостью, которую широко используют для защиты растений от заболевания фитофторой.В то время как калий, цинк и кадмий легко и широко усваиваются растениями, свинец, хром и ртуть усваиваются хуже. Тетраэтилсвинец, который до сих пор широко используется для повышения октанового числа бензина, в результате его применения в двигателях внутреннего сгорания стал причиной распространения сотен тысяч тонн свинца (в форме хлорида или бромида), особенно вдоль дорог. Таким образом, в 80-х годах прошлого века на дорогах ежегодно было разбросано в среднем более 250 тысяч тонн свинца. Опыты показали, что даже при увеличении количества ртути в почве в 10 раз этот тяжёлый металл хуже усваивается растением. Маломолекулярный сернистый белок метионин, обнаруженный в организме растений, связывает тяжёлые металлы (кадмий, цинк, ртуть) с собой и не пропускает их в репродуктивный орган (ткань) и плоды. Растения также удаляют тяжёлые металлы, испаряя их с водой посредством транспирации.Известкование почвы позволяет предотвратить поглощение растениями тяжёлых металлов. Последние не полностью усваиваются растением при известковании посевных площадей, особенно богатых кадмием и свинцом.Известно, что органические соединения в почве (торф, перегной) образуют с тяжёлыми металлами нереакционноспособные комплексные соединения — хелаты, что препятствует усвоению тяжёлых металлов растениями. Органические вещества в почве, по сравнению с неорганическими соединениями, образуют комплекс с тяжёлыми металлами, препятствуя их поступлению в растение. Металлоёмкость перегноя в 4 раза выше, чем у глины.Из написанного видно, что подвижность тяжёлых металлов можно уменьшить известкованием почвы и внесением органических удобрений. Свиной навоз содержит больше меди и цинка, чем тяжёлых металлов, поскольку в их кормах содержатся соединения меди и цинка. Отравление часто происходит, когда овцы пасутся на пастбищах, удобрённых свиным навозом. Растения, растущие вокруг дороги (дорожная трава, мачеха), накапливают много токсичного свинца, поэтому использовать их в пищу или как лекарство некорректно.Учитывая вышеизложенное, важно подчеркнуть, что при использовании органических и минеральных удобрений с целью повышения продуктивности сельского хозяйства, экологические проблемы и охрана окружающей среды всегда должны находиться в центре внимания. Этого требует диалектическое и устойчивое развитие общества.Одной из главных проблем, стоящих перед человечеством в эпоху стремительного развития цивилизации, является сохранение жизни на нашей планете для будущих поколений. Начиная с 20 века человечество стало больше вмешиваться в окружающую среду. В последние годы широкое распространение получило использование в качестве органических удобрений отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды. Самый успешный способ очистки почвы от химических загрязнений – самоочистка. Самоочищение и восстановление почвы – чудо природы. Это чудо – дождевые черви и выделяемый ими биогумус. Биогумус является продуктом жизнедеятельности дождевых червей и оказывает положительное влияние на физические, химические свойства и биологическую активность почвы. В связи с этим большое значение имеет использование вермикомпоста.Вермикомпост – это органическое удобрение, богатое питательными веществами. Вермикомпостирование получило распространение во всем мире как экологически чистый технологический процесс, повышающий плодородие почвы. В этом технологическом процессе используются дождевые черви. Поскольку вермикомпосты не выделяют неприятного запаха в окружающую среду, данный технологический процесс можно проводить вблизи населённых пунктов, что позволяет избежать дополнительных затрат.Вермикомпостирование – это безотходный, экологически чистый, экономически эффективный процесс, который может использоваться во всех крупных и мелких хозяйствах, включая фермерские хозяйства. В результате получается биогумус, который является экологически чистым, богатым питательными веществами удобрением. Биогумус очищает почву от химических загрязнителей, повышает плодородие почвы, образует питательные вещества, усваиваемые растениями. Вермикомпостирование – это простой биотехнологический процесс компостирования, в котором используются определённые виды червей. Вермикомпост, то есть биогумус, образуется в результате переработки органических отходов червями. Это высокомолекулярное органическое соединение. Биогумус содержит 3,2% общего азота, 2,2% общего фосфора, 2% общего калия и другие необходимые растениям макро- и микроэлементы.Биогумус, смешанный с 15-20% почвы, ускоряет созревание урожая на 7-10 дней, повышает урожайность в 1,5-2 раза. В этот период в овощных растениях увеличивается количество сухого вещества, сахара, витаминов и соответственно снижается количество нитратов [3].С 1995 по 2000 год была проведена серия экспериментов по изучению особенностей красного калифорнийского дождевого червя. С этой целью были использованы 13 видов местных органических отходов, в том числе: бытовые отходы, сухие остатки сточных вод, засохшие листья, солома, отходы переработки фруктов и овощей, остатки, оставшиеся на поле после уборки овощей, торф, бумажные и картонные отходы, отходы обработки древесины и мебели. Использовались также опилки, конский навоз, навоз крупного рогатого скота, птичий помет, свиной навоз. После отбора 10 кг каждого вида вышеуказанных отходов, в них были добавлены по 100 дождевых червей одинакового размера (всего в полном опыте использовались 6500 червей). Червей взвешивали в начале и в конце эксперимента. Результаты эксперимента доказывают, что кормление дождевых червей органическими отходами положительно влияет на их рост и развитие.Интенсивность переработки различных органических отходов в биогумус составила 90-125 дней. Из каждых 10 кг отходов было получено 5,0-6,3 кг биогумуса, а количество дождевых червей увеличилось со 100 до 360 соответственно.Вермикомпост – это натуральное гранулированное органическое удобрение с высоким содержанием гумуса. При внесении в почву даже в небольших дозах ускоряет созревание урожая, ускоряет цветение, положительно влияет на рост и продуктивность растений. Также использование биогумусов приводит к уничтожению болезнетворных микроорганизмов, повреждающих растения.Состав биогумуса условно можно обозначить следующим образом: органика – 40-60%, гумус – 10-12%, pH – 6,6-7,2, азот общий – 0,9-3,0%, фосфор (P2O5) –1,3-2,5%. , калий (К2О) –1,3-2,5%, кальций – 4,5-8,0%, магний – 0,5-2,3%, железо – 0,5-2,5%, медь –3,5-5,1 мг/кг [2].Дождевые черви играют важную роль в переработке азота. Ограниченные исследования биогумуса показывают, что он увеличивает пористость почвы на 50–500 мкм, увеличивая дренаж почвы. Одной из основных особенностей, отличающих биогумус от обычного компоста, является то, что это удобрение содержит антибактериальные вещества и феромоны, отпугивающие вредителей [3].В последние годы широкое распространение получило использование отходов, вызывающих загрязнение окружающей среды, в качестве органических удобрений. В связи с этим большое значение имеет использование биогумусов. Вермикомпост – органическое удобрение, достаточно обеспеченное питательными веществами. Вермикомпостирование получило распространение во всем мире как экологически чистый технологический процесс, повышающий плодородие почвы.Даже в наименее плодородных подзолистых почвах, где систематически вносятся органические удобрения, постепенно увеличивается запас гумуса, в составе гумусовых кислот повышается содержание гуминовых кислот. Улучшаются также водно-физические свойства почвы, что создаёт благоприятные условия для развития полезной микрофлоры.Сельскохозяйственное использование земель вызывает существенные изменения в естественных почвенных процессах, режимах и свойствах. Эти изменения связаны с обработкой почвы, внесением удобрений, различными мелиоративными и иными мероприятиями. Развитие почвы и почвенного покрова, а также формирование его плодородия очень тесно связано с сочетанием природных факторов почвообразования и различных воздействий человеческого общества, с развитием его производительных сил, экономических и социальных условий. [1]. В наше время почвы загрязняются и разрушаются. В процессе использования почвы подвергаются механическому, физическому, химическому и биологическому загрязнению. Каждое из этих загрязнений считается опасным на своём уровне. Однако более опасными считаются химические отходы, попадающие в почву в результате отходов производства промышленных предприятий. Использование пестицидов в течение длительного времени привело к их переносу из почвы в живые организмы, что привело к возникновению различных заболеваний. Поскольку недостаток питательных веществ в почве не даёт высокого урожая даже при нормальных условиях орошения, считается необходимым проведение мелиоративных мероприятий, связанных с внесением удобрений.[2] .Некоторые из элементов тяжёлых металлов называются микроэлементами, что связано не с их малым количеством, а с малой концентрацией, полезной для живых организмов. Следовательно, под микроэлементами и тяжёлыми металлами при различии смыслов понимаются те элементы, влияние которых на биоэкосистемы определяется их концентрацией в почве, различных удобрениях, продуктах растениеводства и животноводства. Поэтому термин «тяжёлый металл» правильнее было бы использовать в тех случаях, когда концентрация элементов с относительной атомной массой более 40 может быть опасна для живых организмов.Для повышения биологической активности почвы считается целесообразным вносить в первую очередь органические удобрения (биогумус, вермикомпост). Органические удобрения получают в лабораторных условиях с помощью микроорганизмов (калифорнийский дождевой червь). С упомянутыми эффективными микроорганизмами (ЭМ) связано повышение плодородия почв со слабой биологической активностью и высокой степенью усвоения минеральных (N, P, K) органических удобрений. При скармливании этим микроорганизмам (калифорнийскому дождевому червю) органических отходов (пищевых отходов), они быстро размножаются в течение 4 месяцев. В результате воздействия дождевых червей поток воздуха в почве ускоряется, что считается основным фактором уплотнения почвы. Для повышения биологической активности выбраны растения: свёкла, сосна и пихта. Плюсы этих растений в том, что они содержат много витаминов С, Е и К.[3]Проведённые исследования показали, что в результате агротехнических мероприятий внесённые под растения в разных вариантах на серо-бурой почве удобрения положительно повлияли на количественные показатели микроорганизмов. Постепенно на обрабатываемых землях загрязнённых территорий стало увеличиваться количество микроорганизмов.
Номер журнала Вестник науки №12 (69) том 1
Ссылка для цитирования:
Гулиева С.А., Аскерова С.И. ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ // Вестник науки №12 (69) том 1. С. 1031 - 1041. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/11339 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+