Яка частка врожаю рослин забезпечується добривами: 30%, 50%, 60%
8. Що означає коефіцієнт засвоєння .мінеральних добрив рослиною.
9. Що потрібно враховувати при внесенні добрив?
10. 3 яких джерел рослина черпає мінеральні добрива?
11. Що таке норма добрива?
12. Які умови необхідні для отримання запланованого врожаю?
Практичне заняття № 9
Тема. Використання добрив і охорона навколишнього середовища
Мета: ознайомитись із основними чинниками антропогенного забруднення ґрунтів за їх сільськогосподарського використання, методикою проведення еколого-агрохімічної оцінки ґрунту і складання його екологічного паспорту.
Основні терміни
Забруднення – це будь-які зміни складу повітря, вод, грунтів і харчових продуктів, що створюють ризик хронічного чи гострого отруєння, або спричинюють небажаний довготривалий вплив на здоров’я та діяльність людини.
Природний геохімічний фон – це середня величина природної варіації вмісту хімічних елементів у компонентах довкілля, яка сформована до того часу, коли це довкілля зазнало антропогенного забруднення.
Кларк елемента – це число (у % або г/кг), що виражає середній його вміст у літосфері (чи гідросфері) по відношенню до загальної її маси.
Сільськогосподарський техногенний фон – це фон який змінюється залежно від ступеня хімізації та інтенсивності використання земель.
Теоретичні відомості
Інтенсифікуючи виробництво с.-г продукції з метою задоволення зростаючих потреб населення, виробники все більше використовують сировинні та енергетичні ресурси землі. При цьому зростають кількість відходів і забруднення навколишнього середовища. Тому його охорона є однією з найактуальніших проблем сучасності. У зв’язку з інтенсивною хімізацією землеробства та переведення з сільського господарства на промислову основу сільськогосподарське забруднення стало істотнішим.
Це пов’язано з більшим, ніж раніше, надходженням в екосистеми пестицидів, мінеральних і органічних добрив, особливо безпідстилкового гною, та з більшими втратами агрохімікатів під час їх зберігання і використання.
Забруднення навколишнього середовища відбувається на всіх технологічних ланках виробництва, транспортування і використання агрохімікатів та органічних добрив. Численні експериментальні дані свідчать про те, що внесення невеликих норм добрив істотно не впливає на екосистеми. Проте систематичне використання добрив у високих нормах може спричинити серйозні порушення в біогеохімічному циклі поживних речовин у природному середовищі. Агрохімічна наука розробила науково обґрунтовані рекомендації по застосуванню добрив, для всіх сільськогосподарських культур на найпоширеніших типах грунтів встановлені оптимальні дози і співвідношення елементів живлення,
Таблиця 1
Поділ мінеральних добрив за особливостями впливу на агроекосистеми
| Мінеральні добрива | |
| Директивної дії (містять у своєму складі токсичні домішки: Cd,Pb,AS,F, CL, радіонукліди та ін.). | Індирективної дії (є фізіологічно кислими/лужними) |
| Забруднення верхніх шарів грунту | Зміна реакції грунтового середовища |
| Вплив на наземну екосистему (якість рослинної продукції, біоакумуляція у трофічних ланцюгах, вплив на наземну біоту) | Активізація рухомості біогенів та токсикантів |
| Вертикальна та горизонтальна міграція токсикантів і міогенів | Вплив на грунтові екосистеми: зміна ферментативної та мікробіологічної активності, вплив на грунтову біоту, зміна напрямленості процесів ґрунтоутворення та ін. |
| Якість грунтових і поверхневих вод |
розроблені ефективні строки та способи внесення добрив.
З метою найбільш ефективного використання мінеральних добрив у кризових умовах пропонується слідуюча концепція їх застосування.
1. Мінеральні добрива використовуються тільки під пріоритетні культури, які забезпечують найбільшу їх агрономічну й економічну ефективність.
2. Дози добрив оптимізуються залежно від агрохімічних показників грунтів (від рівня забезпеченості рухомими поживними речовинами по відповідних фазах вегетації с.-г. культур).
3. Добрива в грунт вносяться найефективнішим способом, переважно для локального (рядкового) внесення, що забезпечує найвищу окупність одиниці діючої речовини приростом урожаю.
4. Дози, строки і способи внесення добрив оптимізуються залежно від рівня удобреності попередника (насамперед від строків та нрм внесення органічних добрив у сівозміні).
5. В першу чергу мінеральні добрива вносять на меліорованих землях (зрошуваних та осушених, вапнованих і гіпсованих).
6. Найвищу ефективність добрив досягається на посівах, захищених застосуванням гербіцидів та отрутохімікатів від бур'янів, шкідників і хвороб.
Азотні добрива.З усіх видів мінеральних добрив азотні, крім калієвої, натрієвої і кальцієвої селітри, за дією на грунт є найагресивнішими. Уже під час розчинення амонійних і амонійно-нітратних добрив у результаті їх гідролізу в грунт виділяється кислота. Виділена кислота та меншою мірою залишковий амоній добрив зумовлюють декальцинацію, де гуміфікацію і, як наслідок, деструктуризацію та загальне погіршення агрофізичних властивостей грунту.
Азотні добрива за надмірного, некваліфікованого і недбалого використання можуть призвести до значного забруднення грунту нітратами, нітритами, нітрозамінами та незначною мірою важкими металами.
Для максимального можливого зменшення руйнівної дії азотних добрив на грунт необхідно:
-суворо дотримуватись науково обґрунтованих норм, строків, способів і форм внесення добрив;
- максимально наблизити строки внесення добрив до періоду інтенсивного поглинання азоту рослинами;
- здійснювати контроль за вмістом азоту в грунті та рослині, за рН грунтового розчину і проводити відповідні коригування до норм та строків внесення азотних добрив і вапна:
- вносити аміак водний технічний та аміак рідкий синтетичний лише на високо буферних грунтах і в дозах не більше яе 120-150 кг азоту на гектар;
- забезпечувати якомога вищу рівномірність внесення азотних добрив;
- збільшувати надходження в грунт свіжих органічних речовин, бідних на азот, і насамперед кореневих і поживних решток.
Забрудненння нітратами пов’язане насамперед з упровадженням високо-інтенсивних сортів зернових культур, тобто зі зменшенням надходження в грунт бідних на азот кореневих і поживних решток, після гуміфікації яких відбувається вбирання азоту мінеральних сполук грунту. Основні заходи для зменшення нагромадження нітратів слідуючі:
-максимальне збільшення надходження в грунт кореневих і пожнивних решток рослин;
- критичний підхід до осіннього внесення азотних добрив взагалі і постерні в тому числі, оскільки воно може змістити співвідношення С:N< 25 і замість гуміфікації відбуватиметься мінералізація з появою додаткової кількості мінеральних сполук азоту в грунт;
- впровадження суворого контролю-регламентації за нормами, строками і способами внесення азотних добрив, максимальне наближення строків внесення до періоду інтенсивного поглинання азоту посівами;
- проведення контролю за вмістом азоту мінеральних сполук у метровому шарі грунту і коригування норм азотних добрив;
- оптимізація всіх чинників життєдіяльності рослин у посівах, у тому числі співвідношення NРК та мікроелементів у грунті;
- впровадження пожнивних і поукісних посівів;
- використання інгібіторів нітрифікації;
- виробництво та використання пролонгованих, повільно розчинних азотних добрив.
Незважаючи на значну актуальність нітратного забруднення грунту, не менш гострим і проблематичним є забруднення його важкими металами. За ступенем забруднення важкими металами і токсичними іонами грунти поділяють на три класи (Табл. 2).
У таблиці 2 наведено середньозважений вміст важких металів і токсичних іонів, а також гранично допустимі їх кількості в грунтах. Значення цих показників не є абсолютними, вони певною мірою умовні. Як кларкові значення, так і ГДК важких металів об’єктивно повинні мати неоднакові значення в різних грунтово-кліматичних умовах.
Таблиця 2
Класифікація грунтів за ступенем забрудненості важкими
металами і токсичними іонами
| Номер класу | Ступінь забрудненості грунтів | Рівень вмісту важкого металу чи іона, кларків* в 1 кг грунту |
| 1. | Слабозабруднені | 2-10 |
| 2. | Середньозабруднені | 11-30 |
| 3. | Сильнозабруднені | >30 |
*Середньозважений вміст важкого металу чи іона в незабрудненій частині біосфери.
Крім того, токсичність важких металів зумовлюється не загальним їх вмістом, а вмістом їх рухомих форм, який дуже динамічний і залежить від багатьох чинників, насамперед від реакції середовища, вмісту гумусу, фізичної глини, та інших показників.
Два значення ГДК для деяких елементів свідчать про відсутність на час видання підручника єдиного підходу до рівня ГДК.
Фосфатні добрива. За ступенем розчинності фосфорні добрива поділяють на три групи: 1 – водорозчинні, легкозасвоювані рослинами – суперфосфати; 2 – нерозчинні у воді, але розчинні в лужному цитратному розчині або слабких кислотах – фосфатшлаки, знефторений фосфат; 3 –важкорозчинні, майже не розчинні в слабких кислотах – фосфоритне і кісткове борошно. Водорозчинні фосфати становлять близько ¾ загального обсягу виробництва фосфорних добрив.
Основним компонентом фосфатних руд є трикальційфосфат із складу мінералів апатитової групи. Природні фосфатні руди мають домішки інших мінералів, в яких в певній кількості у вихідній сировині є домішки фтору, стронцію, кадмію та інших важких металів, які внаслідок переробки можуть потрапити в готову продукцію.
З 1 т фосфатної сировини в навколишнє середовище надходить від 80 до 100 кг фтору, 30-40- стронцію, 20-25 кг окисів урану, торію та інших рідкоземельних елементів. Різні види фосфорних добрив мають і різний вміст елементів. При надмірному внесенні фосфорних добрив відмічено підвищення вмісту у грунті кадмію, урану, радію. Лише при використанні оптимальних доз фосфорних добрив не існує небезпеки підвищення гранично допустимих концентрацій кадмію, урану і радію в грунтах.
Калійні добривавиготовляють з гірських порід, що складаються з хлоридів, сульфатів і силікатів з домішками глинисто-карбонатних порід, що містять бром, йод, рубідій, мідь, цинк тощо. Основна речовина – сильвініт, механічна суміш сильвіну і галіту.
Калійні добрива поділяють на три групи: 1- сирі калійні добрива – каїніт, сильвініт; 2 - калійні солі, що одержують змішуванням сирих калійних солей з хлористим калієм – 30-40%-ні калійні солі; 3 – концентровані добрива, що є продуктом заводської переробки – хлористий калій, сульфат клію і магнію. Ряд домішок – натрій, магній і сірка – є корисними компонентами, що при помірних кількостях сприяють формуванню врожаю і поліпшенню його якості.
На відміну від фосфорних калійні добрива набагато менше забруднюють навколишнє середовище, їх внесення сприяє калійно-натрієвому і сульфатно-хлоридному засоленню грунту. Особливо багато з калійними добривами надходить у грунт хлору і натрію.
Таблиця 3
Надходження в грунт з калійними добривами хлору і натрію
| Добриво | Надходження в грунт | |
| хлору | натрію | |
| Калійна сіль | 1,4-2,0 | 0,2-0,5 |
| Хлорид калію | 0,9-1,0 | 0,1 |
| Каїніт | 3,0-3,5 | 1,5-1,7 |
| Сильвініт | 4,0-5,0 | 2,0-2,5 |
| Калімагнезія | 0,1 | 0,4 |
Калійні добрива характеризуються значною кількістю й інших супутніх елементів, які при інтенсивному застосуванні добрив і навіть при їх виробництві стають забруднювачами навколишнього середовища. Крім основного поживного елемента, калійні добрива містять різні домішки. В сортименті калійних добрив основну роль відводять хлористому калію (до 60% К2О), значно меншу – без хлорним формам (до 48% К2О) і 40% -м калійним солям (40% К2О). Компоненти калійних добрив – сірка і магній – часто позитивно впливають на врожай і якість сільськогосподарської продукції.
У ряді випадків так звані баластні елементи – хлор, натрій – бувають корисними для росту і розвитку рослин. Але при систематичному внесенні підвищених доз добрив вони можуть нагромаджуватися у грунті в значній кількості й негативно впливати на його властивості – родючість, величину і якість урожаю.
Важкі метали. В останні роки все більше уваги приділяють захисту НС від забруднення важкими металами, серед яких мікроелементи Zn,Mn,Cu, Со і токсичні метали – кадмій, ртуть, свинець, які в тій чи іншій кількості можуть бути наявними в калійних добривах. Загроза забруднення грунтів металами при внесенні калійних добрив невелика.
Радикальних агротехнічних заході для зменшення надходження в грунт важких металів і токсичних іонів практично не існує, оскільки надходження їх пов’язане насамперед із загальним станом у країні охорони навколишнього середовища
Таблиця 4
Концентрації елементів живлення в грунтах, мг/кг
| Елемент | Параметри вмісту елемента | Кларк елемента | ГДК елемента |
| Арсен (As) | 1-50 | 20; 50 | |
| Берилій (Be) | 0,1-10 | ||
| Бор (B) | 2-100 | 25; 100 | |
| Ванадій (V) | 10-100 | 50;150 | |
| Кадмій (Cd) | 0,001-1 | 0,13 | 3;5 |
| Кобальт (Co) | 1-50 | ||
| Манган (Mn) | 200-1000 | ||
| Мідь (Cu) | 2-100 | ||
| Молібден (Mo) | 0,2-10 | 5;10 | |
| Нікель (Ni) | 1-100 | ||
| Олово (Sn) | 1-20 | ||
| Ртуть (Hg) | 0,01-1 | 0,08 | 2,1;5,0 |
| Свинець (Pb) | 0,1-10 | 36; 100 | |
| Селен (Se) | 0,1-10 | ||
| Стибій (Se) | 0,01-1 | 0,5 | |
| Стронцій (Sr) | 100-800 | - | |
| Фтор (F) | 100-500 | 200;500 | |
| Фтор (F_) | 0,1-2,5 | ||
| Хром (Cr 3+) | 1-100 | ||
| Хром (Cr 6+) | 0,005-0,02 | 0,01 | 0,05 |
| Цинк (Zn) | 10-300 | 300; 500 | |
| Манган +Ванадій | - | - | 1000+100 |
Токсичність важких металів, яка активно виявляється на легких, бідних на гумус грунтах з кислою реакцією середовища, може істотно зменшена або усунута в результаті таких агротехнічних заходів:
- внесення флоталю (Н4F (SО4)2 .12Н2О) або глоталію, які витісняють важкі метали, з наступним їх вимиванням у нижчі шари грунту;
- вирощування толерантних рослин, які поглинають велику кількість важких металів, з наступним вивезенням біомаси з поля та її знищенням;
- глинування легких грунтів для зменшення рухомості і залучення в біологічний коло обіг важких металів, оскільки глинисті мінерали їх інтенсивно поглинають;
- застосування органічних речовин, сорбентів важких металів, з якими вони утворюють різної міцності органо-мінеральні комплекси. Тому внесення органічних добрив є одним з ефективних методів боротьби з активністю важких металів та їх вбирання рослинами;
- вапнування грунтів різко зменшує рухомість і біологічне поглинання важких металів, оскільки гідроксиди важких металів – нерозчинні у воді сполуки;
- зняття та видалення верхнього забрудненого шару грунту або проведення глибокої плантажної оранки;
- вирощування технічних культур, насінників і зернових культур.
Література
1. Бомба М. Я. Землеробство з основами ґрунтознавства, агрохімії та агроекології: Навч. посіб. /М.Я. Бомба, Г.Т. Періг, С. М. Рижук [та ін.]. – К.: Урожай., 2003. – 400 с.
2. Гладюк М. М. Основи агрохімії. Хімія в сільському господарстві /М. М. Гладюк. – К.; Ірпінь: Перун, 2003. – 288 с.
3. Лопушняк В. І. Агрохімічне обслуговування сільськогосподарських формувань: навчальний посібник /В. І. Лупушняк, І. О. Корчинський, М. М. Вислободська [та ін.]. – Львів: «Новий Світ – 2000», 2011. – 288 с.
Питання для самоконтролю
1. Який негативний вплив мають добрив на літосферу?
2. Опишіть, які заходи потрібно вжити, щоб зменшити руйнівну дію азотних добрив ?
3.Які важкі метали спричиняють забруднення грунту ?
4. Назвіть заходи для зменшення токсичності й надходження в грунт важких металів?
Практична робота № 10