1.3. С.-х. Угодья как основные источники поступления био­генных веществ в водные экосистемы

1.3.1 Влияние минеральных удобрений на почву

Минеральные удобрения оказывают сложное воздействие на почву. Они могут вызывать подкисление или подщелачивание среды, улучшать или ухудшать агрохимические и физические свойства почвы, вытеснять обменные ионы в почвенный раствор, способствовать или препятствовать химическому поглощению катионов (биогенных или токсических элементов), способствовать минерализации или синтезу гумуса почвы, усиливать или ослаблять действие других питательных элементов почвы или удобрений, мобилизовать или иммобилизовать питательные и токсические элементы почвы, вызывать антогонизм или синергизм питательных элементов, следовательно, влиять на их поглощение и метаболизм в растениях[8].

В минеральных удобрениях кроме основных элементов содержится много примесей – соли тяжелых металлов, органические соединения и радиоактивные вещества.

Тяжелые металлы – один из самых опасных загрязнителей окружающей среды. К ним относятся Cd, Hg, Pb,As, Ni, Cu, Zn, Cr и др. Такие металлы как Pb, Cd, Hg и некоторые другие, в разной степени, но хорошо адсорбируются пахотным слоем, особенно при высоком содержании гумуса и на тяжелых почвах[1].

Примесей тяжелых металлов, как по набору, так и по концентрации больше содержат фосфорные удобрения, а также удобрения, получаемые с использованием экстракционной ортофосфорной кислоты (аммофос, аммофоска, нитрофоска, двойной суперфосфат).

С минеральными удобрениями в почву могут поступать: As, в двойном суперфосфате его содержится до 320 мг/кг, простом – до 300 мг/кг, в комплексных азотно-фосфорных удобрениях- до 47, азотно-фосфорно-калийных – до 59 мг/кг; с 1 кг простого суперфосфата в почву вносится также 49 мг Pb, двойного – 38 мг, фосфоритной муки – до 20 мг, со сложными удобрениями – 140-150 мг. Двойной суперфосфат содержит 3,5 мг/кг, простой – 2,2 мг/кг Cd, аммиачная селитра – до 60 мг/кг.

Вместе с минеральными удобрениями в почву вносится фтор. Его содержат фосфорные и некоторые комплексные удобрения. С каждой тонной простого суперфосфата в почву попадает 6,2 кг, двойного – 4 кг фтора. В среднем на 10 единиц фосфора в почву вносится 1 единица фтора. Ежегодно в мире с фосфорными удобрениями в почву вносится ~ 3 млн. тонн фтора[19].

С калийными удобрениями в почву попадает хлор (КCl, калийная соль и др.). Большие его концентрации отрицательно влияют на урожай и качество картофеля, льна, гречихи, винограда и др. культур. При высоком содержании хлора угнетается или прекращается активность окислительных ферментов пироксидазы, полифенолоксидазы и цитохромоксидазы.

Высокие дозы азотных удобрений резко снижают продуктивность свободноживущих микроорганизмов. Депрессия длится 2-2,5 месяца после внесения удобрений, затем уровень азотфиксации восстанавливается. В почвах с высоким содержанием гумуса (больше 2,5%) депрессия не наблюдается.

Существенный недостаток многих минеральных удобрений, особенно азотных, их физиологическая кислотность, а также наличие остаточной кислоты вследствие несовершенства технологии производства. Интенсивное применение таких удобрений в севообороте приводит к заметному подкислению почв, созданию неблагоприятных условий для роста растений. При таких условиях ускоряется вымывание из пахотного слоя Ca и Mg, ненасыщенность почв основаниями, в целом снижается плодородие почвы.

Применение минеральных удобрений может не только мобилизировать питательные элементы, но и иммобилизировать, т.е. связывать их, превращая в недоступную для растений форму. Например, одностороннее использование фосфорных удобрений в высоких дозах часто значительно снижает содержание подвижного цинка в почве, вызывая цинковое голодание, что отрицатель сказывается на количестве и качестве урожая[2].

Оптимизация применения удобрений под различные культуры с учетом плодородия почвы существенно снижает поступление токсических элементов в растение.

При техногенном загрязнении почвы различными химическими элементами отмечено снижение ферментативной активности в почве. Уменьшается общее количество бактерий, резко сокращается число актиномицетов и увеличивается количество грибов, падает численность в почве насекомых (жужелиц, чернотелок и др) и дождевых червей. Мутагенная активность загрязненной почвы регистрируется в меристематических клетках корней растений, в 5-10 раз выше, чем в незагрязненной почве.

Таким образом, минеральные удобрения способны загрязнять почву химическими соединениями, оказывать влияние на течение биохимических процессов[13].