111_agroekolog

Порушення цих принципів не лише знижує віддачу від вкладення ресурсів, а й приводить до забруднення середовища. Особливо це стосується технологій вирощування овочевих культур, які інтенсивно можуть накопичувати нітрати й інші залишкові хімічні сполуки.

Найбільш надійний спосіб визначення доз удобрення - використання даних польового досліду, тобто експериментальний метод. Для цього в нашій країні організована географічна мережа дослідів по вивченню доз внесення добрив у різних ґрунтово– кліматичних зонах України. Визначені на основі даних польових дослідів дози мінеральних добрив під окремі сільськогосподарські культури для різних ґрунтово–кліматичних умов наведені у відповідних зональних і обласних рекомендаціях.

Рекомендовані дози мінеральних добрив під культури є середніми для кожного типу ґрунту в межах того чи іншого регіону. Для конкретного поля їх необхідно корегувати відповідно до агрохімічних та агротехнічних показників цього поля. Насамперед вводять поправки на вміст рухомих форм поживних речовин у ґрунті, попередник і удобрення його органічними та мінеральними добривами. Для визначення рівня забезпеченості ґрунтів основними елементами живлення (азотом, фосфором і калієм), а також кислотності ґрунтового розчину агрохімічна служба раз у п’ять років проводить обстеження орних земель. У відібраних з орного шару зразках визначають загальноприйнятими методами вміст рухомих форм азоту, фосфору і калію.

Використання добрив, визначення необхідних доз внесення обов’язково повинно враховувати місцеві умови та стан ґрунтів. Наприклад, на еродованих ґрунтах треба передбачати ретельне закладення добрив, екологічне обґрунтування їх доз, скорочення стоку. Поряд з ландшафтними факторами, варто враховувати особливості агротехніки при внесенні добрив. Азотні добрива в значній мірі збільшують ефективність мінімальних обробітків ґрунту, використання соломи як мульчі, скорочення частки чистого пару у сівозмінах, поглиблення їх спеціалізації. Без використання фосфорних добрив різко знижується ефективність чистого пару, збільшуються втрати мінерального азоту в ґрунті через його неповне використання, бо рослинам не вистачає фосфору.

91

2.3. Екологічні проблеми при використанні мінеральних і органічних добрив

Азотні добрива. Азот – це головний елемент живлення рослин, тому цілком закономірно, що азотні добрива відносяться до базисних компонентів хімізації землеробства.

Переважно азот знаходиться у ґрунті у вигляді органічних речовин. Його вміст головним чином визначається запасами гумусу в ґрунті. Загальний колообіг азоту – це перехід його вільної газоподібної форми з атмосфери у фіксовану форму в ґрунті та навпаки – повернення в атмосферу через процес денітрифікації.

Рослини виявляють значно більшу потребу в азоті, ніж в інших елементах живлення. Азотні сполуки пересуваються в період вегетації із старих листків у молодші, потім у репродуктивні органи і накопичуються в насінні у вигляді білків. Недостатнє забезпечення азотом викликає затримку в рості, зменшення врожаю, погіршення його якості.

Якщо у ґрунті спостерігається надлишок азоту, це викликає надмірний ріст рослин, знижує їх стійкість до хвороб, затримує розвиток і достигання врожаю (через накопичення нітратів).

Внаслідок незбалансованого внесення елементів живлення, порушення водного режиму та інших несприятливих умов високі дози азотних добрив призводять до зниження родючості ґрунтів та забруднення продуктів нітратами. За даними Б. Комонера у США рослини в середньому засвоюють приблизно половину азоту, який вносять з добривами. Решта вивітрюється в атмосферу, вимивається у водойми та ін.

Процес, внаслідок якого у ґрунті утворюються нітрати, на-

зивається нітрифікація.

Під впливом організмів - нітрифікаторів, що присутні в будь-якому ґрунті, відбувається мінералізація органічних речовин, внесених органічних добрив (гною, торфу, перегною) і мінеральних азотних добрив (сульфат амонію, нітрат амонію та ін.). За умов, що сприяють нітрифікації, весь внесений у ґрунт азот протягом двох – трьох днів може перетворитися в нітратний. Це природний фізіологічний процес. Нітратний азот у ґрунті дуже рухливий і за умов зрошення або у дощову погоду легко вимивається за межі орного шару, особливо на легких ґрунтах.

92

Останніми роками простежується тенденція до збільшення виробництва сільськогосподарської продукції (особливо овочів) з підвищеним вмістом нітратів. Сам факт наявності в продуктах нітратів не викликає побоювання, бо вони є однією із форм існування азоту – звичайного елементу біосфери. Важливо інше: в якій кількості присутні сполуки в рослинах. Накопичення нітратів у рослинах відбувається внаслідок того, що вбирний азот неповністю витрачається на синтез амінокислот і білку.

Причин порушення процесів асиміляції досить багато: строки, форми і дози внесення добрив; метеорологічні умови, сортові відмінності, строки і способи сівби, якість вапнування та ін. Так, наприклад, це може відбуватися внаслідок нестачі марганцю і молібдену в ґрунті; зниження температури повітря чи рівня освітленості (які викликають зниження активності нітроредуктази і сприяють накопиченню нітратів).

Збільшення доз азотних добрив спричинює зниження вмісту вітаміну С в одержаній продукції, цукрів та інших сполук, внаслідок чого знижується її біологічна цінність. Втрачається стійкість овочів і фруктів до хвороб, до тривалого зберігання.

Накопичення нітратів відрізняється залежно від органів рослини. Так, у корені, в стеблах, черешках листя нітратів значно більше, ніж у листовій пластинці. У генеративних органах нітрати накопичуються в істотно меншій кількості, ніж у вегетативних.

Вплив азотних добрив на довкілля проявляється передусім у забрудненні водойм. Інтенсивність цього забруднення залежить як від антропогенних факторів (ступінь сільськогосподарського використання території, система землеробства, що використовується, дози добрив та ін.), так і природних (клімат, погодні умови, рельєф та інше), які посилюють чи стримують процес.

Підвищений вміст нітратів у сільськогосподарській продукції та воді призводить до виникнення захворювань у людей: серцевої недостатності, хвороб крові, злоякісних пухлин та ін.

Добове споживання нітратів з їжею не повинно перевищувати 5 мг / кг ваги людини. У питній воді обмежується вміст ніт- рат-іонів на рівні 50 мг/л та 3,0 мг/л нітрит-іонів. При нормуванні вмісту нітратів у кормах виходять з того, що допустима добова доза для великої рогатої худоби становить 40 - 60 мг / кг живої маси, свиней і птиці – 30 – 40 мг/кг.

93

Щоб звести до мінімуму втрати азоту і знизити забруднення нітратами продуктів харчування та водойм, необхідно чітко дотримуватися існуючих регламентів по транспортуванню, зберіганню та застосуванню мінеральних і органічних добрив.

Суттєвий недолік багатьох мінеральних добрив, особливо азотних – їх фізіологічна кислотність. Інтенсивне використання таких добрив приводить до суттєвого підкислення ґрунтів і відповідно до погіршення їх властивостей. При цьому підвищується рухомість радіонуклідів і важких металів. Внесенню добрив повинно передувати вапнування ґрунтів, яке знижує кислотність і активізує процеси відновлення нітратів. Важливу роль відіграють строки проведення підживлення: не рекомендується підживлювати рослини у період масового достигання плодів. Урахування агрометеорологічних умов підвищує ефективність внесення азотних добрив.

Виключно важливим заходом зниження нітратного забруднення є внесення повноцінних органічних добрив.

Регулювати азотне забруднення поверхневих і підземних вод необхідно, враховуючи наступні особливості використання мінеральних добрив:

встановити періоди, в які внесення добрив у ґрунт є небажаним;

обмежити внесення добрив у ґрунт на полях, розташованих на крутих схилах;

обмежувати внесення добрив у ґрунт на перезволожених, підтоплених, затоплених, замерзлих чи вкритих снігом полях;

обмежити внесення добрив у ґрунт поблизу водотоків;

встановити об’єми і умови будівництва резервуарів для

зберігання гною і рослинних матеріалів (наприклад, силосу) з метою попередження фільтрації рідин у ґрунтові та поверхневі води. При цьому об’єм резервуарів повинен перевищувати необхідний для зберігання протягом усього найдовшого періоду, під час якого внесення гною у ґрунт в уразливих зонах забороняється;

забезпечити нормоване та рівномірне внесення мінеральних добрив та гною;

регулювати азотний баланс за допомогою сівозмін;

94

використовувати посіви багаторічних трав, особливо ефективні під час дощових періодів;

розробити плани внесення добрив для кожного господарства з урахуванням місцевих особливостей, характеристик ґрунту, кліматичних умов, типу землекористування.

Щоб зменшити негативну дію азотних добрив на ефектив-

ність гуміфікації, необхідно:

дотримуватись науково-обґрунтованих норм, строків і форм внесення добрив;

максимально наближувати строки внесення добрив до періоду інтенсивного поглинання азоту рослинами;

вносити водний технічний та рідкий синтетичний аміак лише на високобуферних ґрунтах і в дозах не більш як 120 – 150 кг/га азоту;

вносити азотні добрива максимально рівномірно.

Необхідно забезпечити баланс між прогнозованою потребою сільськогосподарських культур в азоті і його вмістом у ґрунті на момент, коли рослина починає його активно використовувати (нереалізована кількість наприкінці зими).

Максимально можливим вважається внесення в ґрунт до 170 кг/га азоту. Локальне збільшення норм внесення може бути встановлене у випадку довгих періодів дозрівання, вирощування культур, що потребують підвищених кількостей азоту, за умов великої кількості опадів і на ґрунтах з надзвичайно високими денитрифікаційними властивостями.

Перспективною альтернативою мінеральному азоту є біологічний азот, який постачають рослинам мікроорганізми – азотофіксатори. За допомогою генної інженерії ведеться пошук найбільш продуктивних штамів.

Фосфорні добрива. Запаси та форми фосфору залежать від типу ґрунтів. В Україні баланс фосфору в ґрунті є позитивним. Рослини можуть використовувати тільки незначну частину фосфору, який знаходиться у розчинній формі.

Обробіток ґрунтів і вирощування рослин з глибокою кореневою системою підвищує засвоюваність ґрунтових фосфатів (люпин, гірчиця, гречка, люцерна, конюшина та ін.)

95

Фосфор відіграє важливу роль у метаболічних процесах рослин. Він бере участь в обміні речовин, утворенні ядер, входить до складу аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). При його нестачі пригнічується ріст вегетативних органів, знижується стійкість рослин до посухи та ін. Основна кількість фосфору споживається в перші половині життя рослини. В сільському господарстві фосфорні добрива представлені, в основному, водорозчинними сполуками: суперфосфатом простим і подвійним; а також складними добривами – амофосом, нітроамофосом та ін.

Фосфор відноситься до найважливіших біогенних елементів. Незважаючи на те, що потреба організмів у фосфорі в 10 разів менша, ніж в азоті, він відіграє головну роль у процесах енергообміну, розмноженні та ін.

Для створення умов, які сприяють одержанню високих врожаїв, необхідна наявність у ґрунті достатньої кількості фосфору. Особливо це стосується підзолистих та дерново – підзолистих ґрунтів з низьким рівнем родючістю.

Якщо дефіцит азоту можна компенсувати внесенням органічних добрив або фіксацією атмосферного азоту, то нестачу фосфору можна компенсувати лише внесенням мінеральних добрив. Тому треба звернути увагу на екологічні проблеми, пов’язані з фосфорним живленням.

З фосфорними добривами в ґрунт потрапляють токсичні елементи, малорухомі в ґрунті (Аs, Ni, Сu, Сd, Pb, Сr, Zn). До того ж фосфорні добрива містять токсичні сполуки фтору. Наскільки високі ризики для людини такого забруднення – питання до сих пір дискусійне. Наприклад, з промислових мінеральних добрив суперфосфат відрізняється найвищим вмістом важких металів, зокрема кадмію. Але, виявляється, що надходження кадмію з суперфосфатом і винесення його з ґрунту під час вегетації рослинами та зі стоком, практично однакове. Тобто, якщо немає додаткового забруднення промислового походження, то небезпека практично відсутня.

Надходження у ґрунт кадмію й інших важких металів збільшується при використанні як добрив фосфоритного борошна.

У природних фосфатах можуть міститись радіоактивні елементи: уран, радій, стронцій. А після переробки природної фосфорної сировини, більша частина фтору, весь стронцій залишаються в добривах і з ними потрапляють у ґрунт.

96

Внесення суперфосфату, в якому міститься 1,5% фтору, призводить до швидкого накопичення у ґрунті доступної для рослин форми цього елементу. В результаті, фтор сповільнює активність ряду ферментів, що негативно відображується на процесах фотосинтезу і біосинтезу білків.

Агрохімічні методи — вапнування і внесення органічних добрив — істотно знижують можливість потрапляння важких металів у рослини. Завдяки вапнуванню вдається в кілька разів зменшити вміст свинцю в сільськогосподарських культурах, вирощуваних на забруднених ґрунтах. Вапно є найкращим засобом для захисту рослин, на ґрунтах, забруднених кадмієм.

Правильний вибір доз, термінів і способів внесення добрив, співвідношення поживних елементів не тільки забезпечить отримання високого врожаю, але й дозволить виключити забруднення ґрунтів і продукції токсичними елементами і сполуками, а також підтримувати природну родючість ґрунтів на необхідному рівні.

Фосфор також може бути причиною порушення стану водойм. Ці процеси можуть відбуватися внаслідок:

втрати при транспортуванні і зберіганні добрив;

поверхневого стоку і вимивання з ґрунту через ерозійні процеси;

органічних забруднень у комунальному господарстві і зниження рівня утилізації органічних відходів у тваринництві.

Збільшення вмісту фосфору підвищує біологічну продуктивність рослинних угруповань, що призводить до евтрофікації водойм: біомаса водоростей в озерах і водосховищах перевищує валову сільськогосподарську біомасу в тих же регіонах. На 1 кг фосфору, який потрапив до водойм, утворюється 100 кг фітопланктону. Коли концентрація фосфору у воді перевищує 0,01 мг/л, починається цвітіння води внаслідок масового розмноження водоростей. Це явище призводить до підвищення рН, росту у воді вмісту органічної речовини у розчинній формі, зменшується кількість кисню у воді. Вода в таких водоймах є непридатною для риборозведення, суттєво відрізняється за смаком і запахом.

Додатковим джерелом сполук фосфору у водоймах є використання у побуті фосфоровмісних миючих засобів.

Враховуючи відмінності в тривалості природного відновлення вод (300 років – для підземних вод, 3,5 роки – для озер; 0,5

97

місяця – для річок), а також можливість надходження різних домішок, які містяться у фосфорних добривах, у харчові ланцюги, необхідно суворо дотримуватись рекомендацій щодо внесення фосфорних добрив та обов’язково враховувати наступні фактори:

вміст домішок у добривах;

гранично допустимі рівні забруднення ґрунтів важкими металами, радіонуклідами та іншими токсичними елементами, які містяться у добривах;

умови, необхідні для внесення у ґрунт фосфорних добрив (строки внесення, місцезнаходження поля, яке удобрюють та ін.).

Калійні добрива. Калій – один з основних елементів міне-

рального живлення рослин. Калій у рослинах підтримує осмотичний тиск всередині клітин; підсилює гідратацію колоїдів, завдяки цьому рослини стають більш стійкими до екстремальних ситуацій (нестачі або надлишку вологи, до коливань температур, концентрації солей у ґрунтовому розчині), підвищує стійкість рослин до хвороб і шкідників (особливо іржі кореневих гнилей, фітофторозу та ін.).

Калій концентрується в молодих частинах рослини та може пересуватися зі старіших частин організмів у молоді. При достиганні врожаю значну частину калію рослини можуть виділяти у ґрунт.

Найбільше накопичується калій у стеблах та листі, а особливо в коренях і бульбоплодах.

У порівнянні з азотом і фосфором ґрунти України вигідно відрізняються запасами калію в орному шарі (від 24 до 51 тони на гектар, що у 10-12 разів перевищує показники азоту і фосфору.)

Сприятливий калійний режим досягається на фоні високого рівня агротехніки, оптимальних умов водного режиму ґрунтів, а також при регулюванні співвідношення з іншими елементами (особливо кальцієм і фосфором).

При нестачі калію в ґрунті послаблюється фотосинтез та дихання, затримується формування білків, рослини частіше вражаються хворобами, шкідниками, а продукція погано зберігається. Тому внесення калійних добрив суттєво поліпшує стан рослин. Але при переробці калійної сировини на калійні добрива утворюються гаметові відвали, глинисто–сольові шлами, а також пило-газові викиди. Сольові відвали займають значні площі і є

98

джерелом засолення ґрунтів та підземних вод. Глинисто–сольові шлами викликають заболочування і засолення ґрунтів. Баластні елементи (Cl, Na) при систематичному застосуванні великих доз добрив накопичуються у ґрунті, знижують його родючість, потрапляючи в ґрунтові води, підвищують у них концентрацію солей.

Великий ризик становлять важкі метали (Сd, Hg, Pb, Al), які містяться в калійних добривах. Значна кількість добрив представлена хлоридами, при цьому спостерігається негативний вплив іонів хлору, які погіршують ріст і розвиток рослин. А вміст натрію погіршує фізичні і хімічні властивості ґрунтів, особливо чорноземних, каштанових і солонців.

Органічні добрива. У системі удобрення важливе значення мають органічні добрива. Але і систематичне застосування органічних добрив не забезпечує оптимального співвідношення елементів живлення в конкретні періоди росту і розвитку, бо всі культури на перших фазах розвитку потребують обов’язкової наявності фосфору, озимі – весняного підживлення азотними добривами, багаторічні трави – післяукісного добрива та ін. Дія органічних і мінеральних добрив на рослини і ґрунт відрізняються. Азотні і частково калійні добрива максимально використовуються рослинами майже відразу після їх внесення, а із органічних поживні елементи засвоюються поступово, протягом тривалої мінералізації органічної речовини. Тому лише використання орга- но–мінеральної системи добрив у поєднанні з іншими агротехнічними і біологічними засобами може створити надійну основу для підвищення родючості ґрунтів, росту урожайності сільськогосподарських культур, регулювання якості продукції і мінімізації негативного впливу на навколишнього середовище.

Гній у буртах перед використанням повинен пройти правильну технологію приготування. Перш за все, за період зберігання його необхідно звільнити від життєздатного насіння бур’янів. До напівперепрілого стану гній зберігається близько 6 місяців. Одна тонна якісного гною дає утворення 50 - 60 кг гумусу.

Найкращим заходом є періодичне внесення органіки, через 3-4 роки в значних дозах до 40 т/га (для врахування післядії). Пожнивні рештки також є засобом удобрення, їх варто подрібнювати і задисковувати в ґрунт разом з азотними добривами.

Значну небезпеку для довкілля становить надмірне накопичення відходів тваринництва, які не здатні засвоюватись рос-

99

линами на прилеглих до ферм сільськогосподарських угіддях. Тому розміщення тваринницьких ферм повинно ув’язуватись з розміщенням поряд кормових угідь. Багаторічні трави значно інтенсивніше засвоюють азот з органічних решток. Суттєвою екологічною і економічною проблемою є нерівномірність внесення мінеральних та органічних добрив. При цьому спостерігається строкатість хлібостою, нерівномірність дозрівання, знижується якість продукції, підвищується вимивання поживних речовин. Втрати за рахунок вимивання посилюються при збільшенні доз добрив.

Оцінюючи екологізацію внесення добрив, необхідно відмітити, що більшість зольних елементів краще засвоюються рослинами з рослинних решток чи органічних добрив. Так, фосфор з кореневих решток конюшини використовується озимою пшеницею приблизно на 60% за одну вегетацію, в той час як в аналогічних умовах фосфор суперфосфату використовується не більш як на 20%. Аналогічна картина спостерігалася і для кальцію, цинку, інших елементів [3].

Підвищене використання поживних речовин з рослинних решток пояснюється тим, що вони знаходяться в тій зоні, де розміщена основна частина коренів рослин. У цих зонах нема високих концентрацій розчинних солей чи баластних речовин (наприклад, хлоридів), як біля гранули мінеральних добрив. А також у зонах з органічними рештками проявляється більш сприятлива мікробіологічна активність. Тому ефективнішим є локальне внесення добрив у прикореневу зону рослин.

Також органічні добрива можуть бути помітним джерелом кадмію і інших важких металів. У стійловому гної міститься в середньому 0,4 мг кадмію і 6,6 мг свинцю на 1 кг сухої речовини. При нормі внесення до 5 т сухої речовини на 1 га із гноєм вноситься щорічно 1 - 4 г кадмію на 1 га, тобто така ж кількість, як під час внесення суперфосфату [3].

У зв’язку з пропагандою органічного землеробства може ставитись питання про внесення сапропелю (річкового мулу) як органічного добрива. З ним також може спостерігатись надлишкове надходження у ґрунт важких металів, токсичних сполук і навіть радіонуклідів, якщо мова йде про території, що зазнали ураження після аварії на ЧАЕС. Це протирічить позиції прихи-

100