Сельскохозяйственное загрязнение почв

Возрастание масштабов применения пестицидов, в частности гербицидов, во всем мире ставит перед исследователями  ответственную задачу детального и  всестороннего изучения и прогнозирования  всевозможных изменений, возникающих  в биосфере, и необходимость разработки эффективных мероприятий по предупреждению нежелательных последствий интенсивной  химизации, либо по управлению функционированием  экосистем в условиях загрязнения.

Вредное действие инсектицидов заключается в уничтожении полезных или хозяйственно-нейтральных видов  и обеднений экосистемы, также  они служат причиной появления устойчивых популяций вредителей, от которых  становятся все труднее избавляться; они накапливаются в экосистемах  и могут сохраняться в них  в течение нескольких лет,

В настоящее время в  результате интоксикации хлорорганическими  препаратами сильно сократилась  численность птиц, особенно хищных. Особенно токсичны инсектициды для  плотоядных животных, так как они  постепенно концентрируются в их организмах по мере продвижения к  конечным звеньям пищевых цепей. Опасность заключается также  в том, что повторное введение мелких доз влечет развитие скрытой  хронической интоксикации, которая  с трудом поддается диагностике.

Охрана почв от загрязнения пестицидами

Таким образом, пестициды являются загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. В результате химических обработок погибают не только вредные организмы, но и много полезных видов. А исчезновение их из агроэкосистемы может привести к значительным изменениям в характере функционирования экосистемы в целом. Под воздействием пестицидов, может изменяться состав вредных насекомых и клещей, при этом на смену одних вредных организмов приходят другие.

  Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.), отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая, таким образом, его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека.

Поэтому в некоторых странах (США, Франция, Германия) начинают уменьшать  дозы применения пестицидов или полностью  от них отказываться. В последние  годы разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых  организмов или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.(4)

В то же время, как показывает многолетняя практика, применение пестицидов, в мире является составной частью современной технологии выращивания  сельскохозяйственных культур, без  применения которых нельзя получить необходимые для населения продукты питания. В связи с этим многие исследователи и практики высказываются  против сокращения или полного отказа от использования химических средств  защиты растений.

           Невзирая на это, нужно помнить, что систематическое применение пестицидов в земледелии приводит к тому, что они становятся постоянным экологическим фактором, который изменяет и формирует макро- и микроценозы.

В процессе решения вопроса  эффективного и безопасного для  окружающей среды применения пестицидов реализуются разные подходы. Постоянно  совершенствуется ассортимент пестицидов за счет включения к ним менее  токсичных и персистентных препаратов, разрабатывают и внедряют в практику новые технологии и мероприятия, которые позволяют снизить содержание в объектах окружающей среды остатков недостаточно "экологических" за своими характеристиками пестицидов и  их негативное влияние на агрофитоценозы, животных и людей.

Важную роль в снижении и предотвращении негативных последствий  интенсивного применения пестицидов в  земледелии играет контроль за содержимым их остатков в объектах окружающей среды, растениеводческой продукции, кормах и продуктах питания растительного  происхождения. Учет результатов контроля над остатками пестицидов позволяет  существенно снизить или устранить  полностью негативные последствия  применения пестицидов.

Одним из путей решения  проблемы загрязнения почвы пестицидами  является усовершенствование их ассортимента. Наиболее перспективными пестицидами  в этом отношении могут быть органические соединения фосфора, производные алифатических  карбоновых кислот, производные карбаминовой и тиокарбаминовой кислот.

Для предотвращения нагромождения  стойких пестицидов в почвах необходимо шире чередовать пестициды с учетом их персистентности дифференцирования  для различных грунтово-климатических  зон.

Для защиты почвы от загрязнения  совершенствуют способы применения пестицидов. В последние годы значительно  сократилось использование порохообразных препаратов, и увеличился ассортимент  в виде эмульсии и смачиваемых  порошков, которые применяются путем  опрыскивания, а также препаратов, в виде гранул.

Снизить фитотоксичность  остатков гербицидов могут также  внесенные в почву разные вещества, которые влияют на гербициды. Такое  влияние, в частности, имеет активированный уголь. Использование его в дозе от 150 до 600 кг/гектара существенно  снижает или полностью устраняет  фитотоксичное действие остатков гербицидов на картофеле, сахарной свекле и тому подобное. [3]

1.3.2.Загрязнение  почв минеральными удобрениями и охрана почв от загрязнения минеральными удобрениями

Кроме истощения запасов  элементов питания растений, деградация пахотных почв и их плодородия бывают связаны с неправильным, часто  односторонним использованием минеральных  удобрений (2.с.266)

Современное земледелие базируется на широком использовании минеральных  удобрений как основного средства повышения плодородия почвы и  получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Минеральные удобрения вносятся для пополнения запаса питательных  веществ в почве, таких как  фосфор (P), калий (К), азот (N). Если эти  удобрения вносятся отдельно — их называют простыми (аммиачная селитра (N), суперфосфат (P), хлористый калий (K)). При внесении могут использоватьсясмеси удобрений, но это значительно усложняет подготовку к внесению и ухудшает качество их распределения по полю. Поэтому широкое распространение получили сложные удобрения (нитрофоски (фосфор, азот и калий) и аммофоски (фосфор и азот) (4)

Длительное систематическое  применение неусредненных кислых минеральных  удобрений даже на почвах, насыщенных основаниями, таких, как чернозем, подкисляет почву, приводит к замене обменного  кальция на водородный ион, уменьшает  емкость поглощения и отрицательно сказывается на биологических свойствах  почвы и ее структуре. На слабоокультуренных подзолистых почвах сильное ухудшение  их свойств наблюдается уже в  первые годы после внесения средних  доз кислых минеральных удобрений. В результате этого прибавки урожаев от удобрений с каждым годом уменьшаются и со временем урожаи культур по фону удобрений становятся ниже, чем на контроле без удобрений. Известны случаи на легких малобуферных почвах, где применение кислых форм минеральных удобрений в течение 10 лет привело к полному выпадению посевов и образованию «мертвых» пятен. Обязательное внесение извести является средством предупреждения этой антропогенной кислотности. На известкованной и хорошо окультуренной почве отрицательное действие минеральных удобрений не проявляется и они повышают урожай культур. Их эффективность повышается при совместном внесении с органическими удобрениями. (2, с.266)

В последние годы повсеместно, как в нашей стране, так и  за рубежом, наблюдается рост концентрации нитратов в продуктах питания, воде и т.д. Одна из причин этого явления  – резко возросшее применение азотных удобрений.Переудобрение приводит к высоким содержаниям нитратов в питьевой воде и некоторых культурах (корнеплодах и листовых овощах). Однако бактерии, обитающие в организме человека, могут превращать их в гораздо более токсичные нитриты. Последние способны реагировать в желудке с аминами (например из сыра), образуя весьма канцерогенные нитрозоамины. Фосфорные удобрения менее опасные. Ион фосфата подвижен, прочно закрепляется в почве и практически не токсичен для человека и животных. Специфическая опасность заключается в том, что применение их в больших дозах приводит к накоплению в почве других нежелательных элементов: стабильного стронция, фтора, естественных радиоактивных соединений урана, радия, тория. Фтор и его соединения находят широкое применение в атомной, нефтяной, химической и др. видах промышленности, а также он попадает в почву с привнесением в нее сельским хозяйством суперфосфата и некоторых других инсектицидов. Загрязняя почву, фтор вызывает снижение урожая не только благодаря прямому токсическому действию, но и изменяя соотношение питательных веществ в почве. Наибольшая адсорбция фтора происходит в почвах с хорошо развитым почвенным поглощающим комплексом. Растворимые фтористые соединения перемещаются по почвенному профилю с нисходящим током почвенных растворов и могут попадать в грунтовые воды. Загрязнение почвы фтористыми соединениями разрушает почвенную структуру и снижает водопроницаемость почв.

Минеральные удобрения  растворимы в воде, поэтому они  вымываются обильными дождями, попадая в грунтовые и поверхностные воды. Однако часто удобрения вносят в количествах, не сбалансированных с потреблением сельскохозяйственными растениями, поэтому они становятся мощными источниками загрязнения почв, сельскохозяйственной продукции, почвенных грунтовых вод, а также естественных водоемов, рек, атмосферы. Применение избыточных минеральных удобрений может иметь следующие негативные последствия: изменение свойств почв при длительном внесении удобрений; внесение больших количеств азотных удобрений приводит к загрязнению почв, сельскохозяйственной продукции и пресных вод нитратами, минеральные удобрения служат источником загрязнения почв тяжелыми металлами.

Таким образом, неумеренное использование минеральных удобрений нарушает биогеохимические круговороты азота, фосфора, серы и некоторых других элементов,способствует повышенному выделению в атмосферу парниковых газов (закиси азота, метана),приводит к снижению содержания кислорода в почве, вызывает нежелательное подкисление почвы

Охрана почв от загрязнения минеральными удобрениями

Для охраны почвы нужен четкий контроль над правильным использованиемминеральных удобрений. Например, применение удобрений можно регламентировать агротехническими и санитарно-гигиеническими нормативами, нормой удобрений на единицу площади, соотношением питательных элементов для отдельных культур, сроками и способами внесения, и тому подобное.

Одновременно рекомендуется  сбалансировать азотные удобрения  фосфорными и калийными, а в отдельных  случаях и микроэлементами.

Для предотвращения нагромождения  нитратов в растениях азотные  минеральные удобрения нужно  вносить частями в строгом  соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур за основными этапами  органогенеза на основании данных грунтово-растениеводческой  диагностики.

Значительно уменьшить избыток  нитратов в почве и растениях  можно за счет соединенного внесения органических и минеральных удобрений, соломы, сидерации. [3]

Загрязнение почвы предопределено не только количеством внесенных  минеральных удобрений, но и низкой культурой химизации земледелия, использованием несовершенных технологий выращивания сельскохозяйственных культур, а также применением  примитивных машин.

1.3.3. Загрязнение  почв органическими удобрениямии охрана грунта от загрязнения экскрементами животных

Органические удобрения — удобрения, содержащие элементы питания растений преимущественно в форме органических соединений. Органические удобрения содержат азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы питания растений, а также органическое вещество, которое положительно влияет на свойства почвы.

Органические удобрения  состоят из веществ животного  и растительного происхождения, которые, разлагаясь, образуют минеральные  вещества, при этом в приземный  слой выделяется диоксид углерода, необходимый для фотосинтеза растений. Кроме того, органические удобрения благотворно влияют на водное и воздушное питание растений, способствуют развитию почвенных бактерий и микроорганизмов, которые живут в симбиозе с корнями овощных культур и помогают им получить доступные питательные элементы. К ним относят навоз, компосты, торф, солому, зелёное удобрение, ил (сапропель), и др. (4)

Экскременты животных и птицы  благодаря высокому содержанию органического  вещества, а также питательных  элементов (фосфор, калий, микроэлементы) издавна считаются ценным удобрением. Однако внесение их в избыточных количествах, то есть в дозах, которые превышают  потребности растений, ведет к  нарушению механизма преобразования и может ухудшить свойства грунта (водопроницаемость, влагоемкость, содержимое кислорода, и др.), а, следовательно, и плодородие почвы. Исследования показывают, что внесение в почву экскрементов животных в дозах, которые превышают оптимальную (45 т/га на год), негативно отражается на плодородии почв и жизнедеятельности микроорганизмов и растений. (5). Например, в грунте появляется избыток растворимых солей, которые могут задерживать рост, или вымываются в грунтовые воды. Органические удобрения снабжают растения необходимыми питательными веществами, разрыхляют почву, улучшают ее структуру и повышают плодородие. С фитосанитарной точки зрения органические удобрения - ценный питательный субстрат для сапрофагов, антагонистически действующих на почво-обитающие вредные организмы почвенной микрофлоры и, тем самым, определяющих антифитопатогенный потенциал почвы. Микробиологическая активность почвы при поступлении в нее легкоразлагаемой органической массы повышается. За счет фунгистатического действия развитие постоянных форм вредных организмов в почве замедляется тем больше, чем выше микробиологический антагонизм.

Лучшим органическим удобрением является перепревший навоз. При внесении вразброс под осеннюю или весеннюю перепашку его средняя норма составляет 30 - 40 т/га, максимальная - 60 - 80 т/га. (5).

Внесение свежего навоза приводит к неконтролируемой передозировке почвы азотом, вызывающим избыточный рост растений. В результате создаются благоприятные микроклиматические условия для развития фигофтороза, ризокгониоза. Одновременно с основными питательными элементами (азотом, фосфором и калием), которые содержатся в экскрементах животных, в почву попадают и могут накапливаться в токсичных концентрациях и другие соединения, которые негативно влияют на грунт и растения.(5).