Значение и экологическая роль удобрений и пестицидов

Министерство  образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра биологии и экологии растений

 

 

 

 

ЗНАЧЕНИЕ И  ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УДОБРЕНИЙ                           И ПЕСТИЦИДОВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила__________________________________________

Факультет биологический

Специальность 020803 Биоэкология

 

 

 

 

Краснодар 2012 

СОДЕРЖАНИЕ:

1 Введение…………………………………………………………………………3

2 Содержание питательных веществ в почвах………………………………….4

3 Пестициды……………………………………………………………………….6

3. 1 Понятие пестицидов и история открытия…………………………………..6

3. 2 Классификация пестицидов………………………………………………….7

3. 3 Химические и физические свойства пестицидов……………………...…...9

3. 4 Применение………………………………………………………………….11

3. 5 Экологическая опасность: действие на окружающую среду и организм человека. Меры предосторожности…………………………………………….12

3. 6 Исторические факты использования пестицидов………………….....…..15

4 Удобрения……………………………………………………………………..17

4. 1 Минеральные удобрения…………………………………………………...18

4. 2 Органические удобрения.…………………………………………………..22

4. 3 Бактериальные удобрения………………………………………………….25

4.4 Экологические аспекты применения удобрений…………………..………27

5 Эколого-гигиеническая оценка сельскохозяйственной продукции, полученной с использованием пестицидов и минеральных удобрений…..…32

6 Список литературы……………………………………………………………36

 

 

 

1 Введение

 

Питание - это основа жизни  любого живого организма, в том числе  и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста  и развития. С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является прежде всего применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.

Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и трудно растворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений.

В настоящее время в  сельском хозяйстве остро стоят  проблемы улучшения состояния почв, возможных путей повышения ее биологической активности, сохранения и улучшения ее плодородия. Анализ литературы показывает, что повсеместно происходит изменение физико-химических свойств, приводящих к разрушению структуры почвы, нарушению ее водно-воздушного и органического состава. В числе главных причин, вызывающих снижение гумуса в почвах, можно назвать усиленную минерализацию органических компонентов почвы, вследствие интенсивной обработки, применения минеральных удобрений и пестицидов.    

 

 

 

2 Содержание питательных веществ в почвах.

 

Запасы питательных веществ  в почвах во много раз превышают  потребность в них растений. Однако большая часть из них представлена недоступными для растений соединениями. Валовое содержание питательных веществ в пахотном слое различных почв неодинаково.

Содержание азота (N) колеблется от 0,07 % до 0:5 %. Почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме. На долю минерального азота приходится только 1 - 2 % его общего количества. Под влиянием микробиологических процессов органические формы азота переводятся в доступные для растений минеральные формы.

Содержание фосфора (Р₂О₅) во многих почвах составляет 0,03 - 0,25 %. Около половины его находится в минеральной форме, а другая половина  - в форме органических соединений. В слабоокультуренных торфяных почвах на фосфор в органической форме приходится до 70 %. Некоторое количество его содержится в поглощенном почвенными коллоидами состоянии. Значительная часть минеральных форм фосфора в кислых подзолистых почвах и красноземах находится в труднодоступных для растений фосфатах железа и алюминия. В нейтральных почвах, например в черноземах, минеральный фосфор представлен более доступными для растений фосфатами кальция и магния.

На долю калия (К₂О) в почве приходится 0,6 – 3 % массы почвы. Больше калия содержится в глинистых и суглинистых почвах, а в почвах легкого механического состава (песчаных и супесчаных) его значительно меньше. Количество обменного калия в пахотном слое составляет, кг/га: в подзолистых почвах – 150 - 300, черноземах – 400 - 900, сероземах – 600 -1500. В отличие от азота и фосфора калий не образует в растениях прочные органические комплексы. Поэтому количество его в органическом веществе почвы незначительно.

Кальция (СаО) в почвах около 0,2 – 2 % и более от их массы. Он представлен силикатами, карбонатами, гипсом, фосфатами и другими соединениями. Часть кальция находится в поглощенном состоянии. Наиболее богаты обменным кальцием черноземы (около 40 мэкв). Наименьшее количество его встречается в подзолистых почвах (5-8 мэкв), что связано с их кислотностью. Известкованием не только смещается реакция почвы, но и улучшается питание растений кальцием.

Содержание магния (MgO) составляет 0,4 – 4 % и более от массы почвы и зависит от состава материнской породы. В почвах, образовавшихся на суглинках и глинах, больше магния, чем в почвах, возникших на песках.

Около 90 - 95% магния в почве входит в состав различных минералов, главным образом силикатов и алюмосиликатов, которые трудно растворяются в воде, поэтому содержащийся в них магний не может быть непосредственно использован растениями. Около 5 – 10 % магния находится в поглощенном (обменном) состоянии. Обменный магний. Как и обменный калий, играет важнейшую роль в питании растений, пополняя количество магния в почвенном растворе по мере потребления его растениями. Незначительная часть магния в почве встречается в форме органических веществ, после разложения которых, он становится доступным для растений.

Наиболее богаты магнием  черноземы, каштановые почвы и сероземы. Меньше магния в песчаных, супесчаных и некоторых торфяных почвах.

Содержание серы (SO₃) колеблется от 0,1 до 0,5 % массы почвы. Сера в почве представлена органическими соединениями (80 – 90 %), где она находится в восстановленной форме, и минеральными соединениями с кальцием, железом, калием, натрием (10 - 20), являющимися источником питания растений. Процесс окисления серы, входящей в состав гумуса и органических остатков, происходит под влиянием аэробных бактерий (сульфофикация). В большинстве почв количество серы достаточно для растений, однако в малогумусных подзолистых песчаных почвах ее немного, поэтому сульфатные формы удобрений здесь более эффективны, чем хлоридные. Серу в почву вносят также с органическими удобрениями, с простым суперфосфатом.

Содержание железа (Fe₂O₃) в почвах колеблется от 1 - 11 %. В легких под механическому составу почвах его меньше, чем в тяжелых. Железо в почве находится в форме ферроалюмосиликатов, окиси и закиси железа и их гидратов. Недостаток железа для растений чаще всего проявляется на карбонатных или сильноизвесткованных  почвах, где оно находится в труднодоступном состоянии.

 

3 Пестициды.

 

3.1 Понятие пестицидов и история открытия

 

Пестициды (от лат. pestis — зараза и caedo — убиваю), химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, сорняками, вредителями зерна и зернопродуктов, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. В группу пестициды включают также дефолианты и десиканты, облегчающие механизированную уборку урожая некоторых культур, регуляторы роста растений (ауксины, гиббереллины, ретарданты), добавки к краскам против обрастания морских судов.

Бесспорно, пестициды –  это не новейшее достижение человечества, поскольку их использовали и ранее. С возникновением острой необходимости  защитить культуры от набегов вредителей и резкого снижения урожайности, ученые стали думать над созданием  искусственного препарата, позволяющего избежать данных проблем. Так и появились  известные нам пестициды. Вначале  они претерпевали критику и многочисленные тестирования, в том числе на вредность  здоровью человека, культурным растениям  и самой почве. Вскоре специалисты  смогли убедить, что защита растений во многом зависит от применения таких  химических препаратов, как пестициды.

Сегодня известны многие пестициды. Все они имеют свою классификацию  и относятся к различным группам  в зависимости от назначения (классификацию и назначение см. ниже).

В последние годы во всем мире использовалось свыше 1000 химических соединений (пестицидов) в целях  защиты животных и растений от вредителей. Каждый год в мире появляется около 50 новых пестицидов. Сегодня в мире на 1 га наносится 300 кг химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве и медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отмечается снижение их эффективности в результате развития резистентных рас вредителей и распространения “новых” вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

Непомерное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество окружающей среды, а особенно почвы.

Т.к. пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно  вносится человеком в окружающую среду, проблема подобного загрязнения  требует тщательного изучения и  контроля со стороны человека.

Широкое использование пестицидов характерно для второй половины ХХ столетия. Регулируя при их помощи биотические факторы, удалось уменьшить на 35 % потери урожая, в т.ч. от вредных животных и насекомых на 14 %, от болезней на 12 %, от сорных растений на 9 %. Однако лишь через много лет интенсивного использования пестицидов оказалось, что их эффективность в борьбе с вредителями сопровождается целой цепочкой отрицательных последствий, среди которых,главным является введение в биогеохимический кругооборот высокотоксических веществ.

Даже в такой развитой стране как США, из общего количества используемых пестицидов, только 10 % проверенно на мутагенную активность, 30 % на концерогенную и 40 % на тератогенную. Кроме высокой токсичности пестициды отличаются стойкостью.

Обследование, выполненное  в 1990 году в Украине, свидетельствует, что в ряде регионов пестициды проникли до грунтовых вод на глубину почти 220 метров, а всего в подземных водах выявлено 40 видов остаточных количеств пестицидов и их метаболитов, в т.ч. ДДТ, использование которого запрещено почти 30 лет.

Как биологически активные вещества, пестициды и их комплексы  с питательной среды часто  бывают компонентами метаболизма растений и таким образом поступают  в пищевую цепочку животных и  людей. Не удивительно, что в мире ежегодно регистрируется более 3 млн. отравлений и 20 тыс. смертельных случаев от пестицидов.

На сегодняшний день не достаточно изучены биохимические  действия пестицидов в растениях  на клеточном уровне. Не вызывает сомнений лишь то, что их молекулы совсем не балластные вещества живых клеток и не инертные компоненты химических реакций в  природе.

 

3.2 Классификация пестицидов

 

Пестициды делят на следующие  основные классы, в зависимости от того, против каких вредных организмов используют:

1) антифидинги — вещества, отпугивающие насекомых от растений, которыми они питаются;

2) инсектициды — средства, уничтожающие вредных насекомых;

3) гербициды — препараты  для борьбы с нежелательной растительностью;

4) зооциды — яды, уничтожающие  вредных позвоночных (вещества  для борьбы с грызунами называются  родентицидами, а только с крысами — раттицидами);

5) бактерициды – для борьбы с бактериями;

6) вирусоциды – убивают вирусы;

7) фунгициды — средства  для борьбы с возбудителями  бактериальных, вирусных и грибковых болезней растений;

8) нематоциды — препараты, убивающие круглых червей — возбудителей нематодных болезней растений;

9) акарициды — вещества  для борьбы с клещами; 

10) моллюскоциды — вещества, уничтожающие вредных моллюсков (яды для борьбы с голыми слизнями называются лимацидами).

Пестициды включают также  протравители семян, репелленты — средства, отпугивающие вредных насекомых, клещей, млекопитающих и птиц, аттрактанты  — вещества для привлечения членистоногих  с тем, чтобы их затем уничтожить или выявить локализацию или  начало лета вредителей, хемостерилизаторы — препараты, которые не убивают насекомых, грызунов, клещей, но вызывают у них бесплодие.

Имеются пестициды комплексного действия. Например, протравители семян  содержат одновременно фунгицид, бактерицид, инсектицид и т.д. Использование таких пестицидов позволяет сократить затраты труда на обработку.

В некоторых случаях пестициды  объединяют в группы в зависимости  от фазы развития вредного организма, против которого они применяются. Например, овициды — яды, убивающие яйца насекомых, клещей, ларвициды — уничтожающие личинок и т.д.