10.19. Ширим прирусловых лесяых насаждений в водоохранных зонах малых рек, м

10...18 13...16 - 16.20

Примечание. Числитель — при крутизне более 3^е, знаменатель — менее 3^е.

	Состояние русловых берегов
Часть реки, ее длина, км	устойчивые	размываемые в ниж­ней части	размываемые по всему профилю	намываемые
Истоковая, до 10	6...10 4...6	6...10 4...6	6.. .10 4..5	6..Л0 4...6
Верхняя, до 25	6...11 6...7	11...13 7...8	13...15 8...10	10...11 4...6
Средняя, 25...50	12...14 8...9	14..Л7 9...11	17,20 П...13	12„.14 8...9
Нижняя, свыше 50	15..20 10...18	22..2А 13...16	24...30 - 16.20	12...14 6. J

234

В пределах прибрежных полос до- (или прибровочных участках лощин и

полнительно запрещаются распашка балок) точечных источников биогенов

земель, выпас и организация летних (животноводчеекие комплексы и др.)

лагерей для скота, применение ядохи- проводят дополнительные мероприя-

микатов и удобрений, строительство тия по ограничению выноса потоков

баз отдыха и палаточных городков и биогенных элементов по гидрографи-

т. п. ческой сети и поступления их в вод-

При наличии в водоохранных "зонах ные объекты.

Глава 11 экологические проблемы химизации

11.1. ПРИМЕНЕНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ побочной продукции) 17..67 кг азота,

УДОБРЕНИЙ* 1...27 фосфора и 2...114 кг калия (Цего-

дюк, 1988, обобщенные данные), по-

По классификации ФАО к современ- этому очевидна необходимость посто-

ным агрохимикатам относятся средства янной эквивалентной . компенсации

химизации сельского хозяйства, оказы- потерь питательных элементов. Йс-

вающие большое влияние на агроцено- пользование удобрений (особенно

зы и их продуктивность. К ним относят- органических) позволяет возвращать и

ся минеральныеодобрения, химические вовлекать в круговорот питательные

средства защиты растений, регуляторы вещества взамен изъятых иэГ агроцено-

роста растений, искусственные структу- зов с основной и побочной продукци-

рообразователи почвы И т. п. ей, обеспечивая таким образом опреде-

Применение органических и мине- ленную устойчивость продукционных

ральных удобрений— одно из основ- процессов.

ных условий повышения урожайности Проблема компенсации элементов

сельскохозяйственных культур, а также питания в настоящее время чрезвычай-

важное звено технологий их выращива- но актуальна для России. По государ-

ния. Это и неудивительно, поскольку ственным и ведомственным статисти-

само функционирование агроценозов ческим данным, реальный баланс пита-

основывается на систематическом от- тельных веществ в земледелии Россий-

чуждении больишх количеств биоген- ской Федерации (кг/га NPK за год)

ных элементов. Так, с урожаями различ- выглядит следующим образом (Земле-

ных сельскохозяйственных культур из делие и рациональное землепользова-

почвы выносится (в расчете на 1т ос- ние / Под ред. В. П. Зволинского и

новной и соответствующее количество Д.М. Хомякова. —М., 1998):

Годы	1986-1990	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997
Всего внесено под урожай	147	110	70	53	25	24	23	22
В том числе:
с минеральными удобрениями	100	78	43	29	11	12	13	14
с органическими удобрениями	47	32	27	24	14	12	10	8
Всего вынесено	138	123	135	139	130	116	118	126
В том числе:
с урожаем	113	90	ПО	106	90	74	72	78
с сорняками	25	33	25	33	40	42	44	46
Баланс ±	+ 9	-13	-65	-86	-105	-92	-95	-104

* Все данные по агрохимикатам, если это не оговорено особо, даны в расчете на действующее вещество. — Прим. ред.

235

Удобрение полей применяют с дав­них времен. Еще в I в. н. э. этому мероп­риятию уделяли большое внимание. Так, в Древнем Риме были установлены нормы вывоза на поля навоза с учетом рельефа местности, в соответствии с ко­торыми на 1/4 га ровного поля следова­ло вносить около 18 возов удобрений, а на холм — 24 воза.

Представляют интерес оценки спе­циалистов США, согласно которым влияние различных факторов на уро­жайность сельсшжйяйственных куль­тур ранжируется следующим образом

Удобрения	41
Гербициды	15...20
Благоприятная почва	15
Гибридные семена	8
Орошение	5
Прочие факторы	11...16

Статистические данные свидетель­ствуют о том, что в настоящее время за счет продукции, получаемой с помо­щью удобрений, обеспечивается пищей каждый четвертый житель нашей пла­неты. Неслучайно академик Д. Н. Пря­нишников сравнивал прирост продук­ции, получаемой благодаря внесению удобрений, с открытием новых земле­дельческих континентов.

В начале 60-х годов профессор Фриц Бааде определил среднюю для всей пла­неты норму минеральных удобрений на 2000-й год. По его оценкам, она соста­вит по 40 кг азота, фосфора и калия на 1га. Йо прогнозам ФАО, мировая по­требность в минеральных удобрениях достигнет в 2000 г. 300 млн т, в том чис­ле 170 млн т азотных, 70 млн т фосфор­ных и 60 млн т калийных.

За 1986—1990 гг. в земледелии Рос­сии в среднем потреблялось 13 млн т минеральных удобрений. По оценкам Д. М. Хомякова (1998), для надежного обеспечения населения нашей страны продовольствием необходимо следую­щее количество растениеводческой продукции, млн т: зерна 95, сахарной свеклы 27, подсолнечника 3,5, картофе­ля 38, овощей 11,5. При этом потреб­ность в минеральных удобрениях соста­вит 10 млн т, в пестицидах —8,5 тыс. т, в известьсодержащих материалах — 35,5 млн т. В целом для обеспечения

стабильного функционирования АПК и расширенного воспроизводства по­чвенного плодородия России, по экс­пертным оценкам Минсельхозпрода, требуется 16,5 млн т минеральных удоб­рений.

Внесение под сельскохозяйственные культуры значительных дш? минераль­ных и органических удобрений, а также мелиорантов — ключевое условие даль­нейшего развития российского земледе­лия (табл. 11.1).

Между тем, по данным Д. М. Хомя­кова (1998), в 1996-1997 гг. объемы внесения минеральных удобрений в России не превысили 1,4... 1,7 млн т (т. е. примерно 14 кг на 1 га пашни, что более чем в Ш;раз меньше научно обо­снованной потребности). В настоящее время каждый гектар посевной площа­ди в среднем недополучает порядка 100 кг питательных элементов. Нынеш­ние объемы применения удобрений вдвое ниже, чем в Германии в начале века. Две трети субъектов Федерации из-за нехватки средств не смогли при­обрести удобрения к весеннему севу 1995 г., а в остальных их закупили толь­ко отдельные хозяйства. Осенью закуп­ки удобрений под урожай 1996 г. факти­чески не производились. Для проведе­ния весенних полевых работ в 1996 г. хозяйства получили 275 тыс. т мине­ральных удобрений из запланирован­ных 3,0 млн т, в 1997 г. — 325 тые* т вме­сто требуемых 3,6...3,5млнт. Из необ­ходимых к весне 30...40 тыс. т химичес­ких средств защиты растений поступило менее 2 тыс. т.

С 1994 г. установилась достаточно порочная практика: все посевы озимых производят без обязательной осенней заправки почвы минеральными удобре­ниями. Почти на 40 млн га зерновые культуры при посеве не получают фос­форные удобрения даже в стартовых до­зах. В результате снижается устойчи­вость агроценозов к неблагоприятным метеорологическим условиям и повы­шается недобор урожая. При проведе­нии весенних и осенних полевых работ 1997 г. у агропромышленного комплек­са не оказалось финансовых ресурсов для проведения подкормки озимых по­севов и припосевного внесения удобре­ний под яровые и озимые культуры.

236

11.1. Эффективность применения минеральных удобрений (в зерновых единицах) под зерновые культуры,

картофель, сахарную свеклу и лен-долгунец в зависимости от почвенно-климатических условий России

(Земледелие и рациональное природопользование/Под ред. В. П. Зволинского и Д. М. Хомякова. — М., 1998)

Природ­ные зоны	Основные почвы	Годовое коли­чество осадков, мм	Период с температурой свыше 10 °С		Уро­жай­ность без удо­бре­ний, т/га	При­бавка урожая от удобре­ний, т/га	Сред­няя оплата 1 кг д.в. удобре­ний при­бавкой уро­жая, кг	Сред­нее до­левое участие удобре­ний в форми­ровании урожая, %	Среднее до­левое учас­тие N, Р, К в формирова­нии прибав­ки урожая от полного удо­брения, %
			ГТК	Сумма ак­тивных тем­ператур/С					N	Р	К
Южно-	Дерново-под-	500...700 1,3.1,6 1600...2400			2,0...2,4 1,0...1,5		5...7	34...38 49 28 23
таежно-	золистая
лесная Лесо-	Серые лесные,	400...600 1,1...1,4 2000...2800			2,0...3,1 0,8...1,1		4...5	24...28 41 36 23
степная	выщелоченные
Степная	черноземы Обыкновен­ные и южные	300...400 0,6...1,1 2400...3300			2,7...2,9 0,5...0,7		4...5	14...18 31 57 12
Сухо-степная	черноземы Каштановые Бурые В среднем по России	250...350	<0,5	2500...3600	1,5...1,8 2,2...2,7	0,2...0,4 0,7...0,9	3...4 4...6	13...17 20...27	30 41	60 39	10 20

Примечание. Для зональных систем земледелия агроэкологически оправданные средние ежегод­ные дозы минеральных удобрений составляют, кг/га: в южно-таежно-лесной зоне — N^ ^qP^ ^K^ ₈₀, в степной - N_{40 60}Р_{40 60}К_{20 305} в сухостепной - N₁₅...₃₀^рзо...45^К1о...2о-

Средства химизации земледелия приме­няются менее чем на 20 % всей пахот­ной площади России.

Для осознания глубины пропасти, в которую скатывается сельское хозяй­ство России, уместно сравнить выше­приведенные цифры с нижеследующи­ми. Как известно, в США 125 млн га уборочных площадей, т. е. примерно столько же, сколько в России. При этом в 1995—1997 гг. там ежегодно произво­дили более 26 млн т минеральных удоб­рений, т. е. 208 кг на 1 га пашни. В зем­леделии использовалось свыше 10 млн т азотных, 4 — фосфорных и около 5 млн т калийных удобрений, что обеспечива­ло положительный баланс питательных веществ («Аграрный сектор США в кон­це XX века», 1997). В ФРГ в 1991— 1993 гг. в среднем за год на 1 га сельско­хозяйственных угодий вносилось 192,3 кг минеральных удобрений, в том числе: 108,7 кг/га азотных, 34,3 —фос­форных и 49,3 кг/га калийных, а сред­негодовое производство продукции, вы­раженное в зерновых единицах с 1 га сельскохозяйственных угодий, состави­ло 6,94т (Шпаар, 1996).

Заслуживает внимания динамика производства и потребления минераль­ных удобрений за последние годы, млн т в год:

Производство:	1986	-1990 гг.	1993	-1997 гг
азотные		7,8		4,6
фосфорные		4,7		1,8
калийные		4,5		2,8
всего		17,0		9,2
Поставка в АПК		13,0		2,0
Доля от производ-		76		22
ства, %
Разность между про-		4,0		7,2
изводством и по-
треблением

Примечание. При расчетах использова­ны материалы Д. М. Хомякова (1998).

На основании приведенных выше данных можно констатировать, что при падении производства удобрений в среднем в 1,85 раза поставка их агро­промышленному комплексу сократи­лась в 6,5 раза (с 76 до 22 % от произве­денного количества). Одновременно на­блюдается весьма существенный рост вывоза удобрений. За этими грустными цифрами стоят более 130 организаций России, торгующих удобрениями с за-

237

нельзя не отметить, что те же самые хи­мические средства при неправильном их использовании могут оказывать и оказывают негативное воздействие на окружающую среду. Именно неграмот­ное использование средств химизации, нарушение существующих регламентов служат источником наблюдающихся от­рицательных последствий.

Основными причинами загрязнения окружающей среды удобрениями счита­ют несовершенство организационных форм, а также технологий транспорти­ровки, хранения, тукосмешения и при­менения удобрений, нарушение агроно­мической технологии их внесения в се­вообороте и под отдельные культуры (в том числе неумеренное или несбаланси­рованное), несовершенство самих удоб­рений, их химических, физических и механических свойств.

Д. Н. Дурманов и Л.Л.Шишов (1988) обращают, в частности, внима­ние на настоятельную необходимость качественного развития химизации и совершенствования диагностики струк­туры питания возделываемых растений, что позволит исключить или хотя бы минимизировать вероятность возник­новения экологических конфликтов. Основным показателем следует считать прибавку урожая или повышение содер­жания того или иного элемента в почве, а не количество удобрений, внесенных на 1 га поля. Это требование объективно диктует закон предельной урожайности (Рамад, 1981), в соответствии с которым повышение урожайности имеет тенден­цию к замедлению, по мере того как ра­стет количество вносимого удобрения (рис. 11.1).

Дополняя сказанное, думается, не­лишне процитировать ученика Н. В. Ти­мофеева-Ресовского, видного специа­листа по проблемам биосферы, профес­сора А. Н. Тюрюканова (1988): «...Кто подменил слова «минеральные соли» и «ядохимикаты» «удобрениями» и «агро-химикатами» — непонятно. Но эта безо­бидная замена слов чревата опасностью. Классики агрохимии говорили о мине­ральных солях. Кто подменил это слово словом «удобрения»? Непонятно, но зато выглядит добренько... Классики аг­рохимии, и особенно Д. Н. Прянишни­ков, говорили, что удобрять надо расте-

Количество внесенного озото, кг /га

Рис. 11.1. Урожайность орошаемой кукурузы в штате Вашингтон в зависимости от количества азо­та, внесенного в почвы (Pratt, 1965)

ния, а не почву. У нас удобряют почвы. А это ведет к резко завышенным дозам вносимых удобрений и наносит вред ка­честву биопродукции...».

Неблагоприятное влияние удобре­ний на окружающую природную среду, те или иные компоненты агроценозов может быть самое различное (загрязне­ние почв, поверхностных и грунтовых вод, усиление эвтрофирования водо­емов, уплотнение почв; нарушение кру­говорота и баланса питательных ве­ществ, ухудшение агрохимических свойств и плодородия почвы; ухудше­ние фитосанитарного состояния посе­вов и развитие болезней растений, сни­жение продуктивности сельскохозяй­ственных культур и качества получае­мой продукции и т. д.).

Большинство минеральных удобре­ний характеризуется физиологической кислотностью, поэтому их применение в избыточных количествах обусловлива­ет развитие процессов подкисления почв. Об этом можно косвенно судить, в частности, по дозам извести, используе­мой в качестве нейтрализатора (СаС0₃, тна 1 т удобрений):

Аммиак жидкий	1,47
Аммония хлорид	1,39
Аммония сульфат	1,13
Аммония-натрия сульфат	0,90
Мочевина (карбамид)	0,83
Селитра аммиачная	0,74
Аммофос	0,65
Аммиак водный	0,36
Суперфосфат	0,10
Кроме того, это приводит к	сниже-

239

нию суммы поглощенных оснований, усилению минерализационных процес­сов, нарушению соотношения подвиж­ных форм макро- и микроэлементов в почве и элементного состава растений. Так, внесение высоких доз азотных удобрений под капусту приводит к на­рушению обмена и поступления серы в растения, что отрицательно сказывается на качестве урожая. В результате под-кисления почвенного раствора фосфаты фиксируются почвой, что ухудшает фосфорное питание растений; кроме того, при этом высвобождаются ионы алюминия, которые токсичны для по­чвенной биоты и растений.

Избыток минеральных удобрений вызывает нарушения в биологической компоненте почвы, вследствие чего на-

рушаются процессы трансформации органического вещества. Кроме того, увеличивается доля микроскопических грибов (среди которых много патоге­нов) в структуре микробного ценоза. Это грозит опасностью образования ми-котоксинов в почве, продуктах питания и т. д. Схема, приведенная на рисунке 11.2, позволяет убедиться, насколько важное значение имеет обеспечение ра­стений оптимальными дозами мине­ральных удобрений.

Азотные удобрения. Азот, как извест­но, — основной элемент питания расте­ний, поэтому вполне закономерно, что азотные удобрения относятся к базис­ным компонентам химизации земледе­лия. Однако при несбалансированности элементов питания, нарушении водного

Рис. 11.2. Схема некоторых последствий недостаточного или избыточного внесения азотных удобрений 240

режима, недостаточной освещенности и других неблагоприятных условиях вы­сокие дозы азотных удобрений могут привести к снижению почвенного пло­дородия и загрязнению продуктов пита­ния нитратами. По данным Б. Коммо-нера (автора знаменитых «четырех зако­нов экологии»), в США растения погло­щают в среднем примерно половину азота, вносимого с удобрениями. Ос­тальное его количество улетучивается в атмосферу, сбрасывается в водоемы и накапливается в почве, вызывая загряз­нение окружающей природной среды.

Азотные удобрения относятся к наи­более энергозатратным среди мине­ральных туков. Так, в США энергозат­раты на производство и использование азотных удобрений составляют около 35 % от общего объема энергопотребле­ния в сельском хозяйстве, а в странах Западной Европы достигают 42 %.

Азотные минеральные удобрения выпускают и применяют в твердом и жидком видах.

По форме азота твердые азотные удобрения подразделяют на:

аммонийные (NH₄): сульфат аммо­ния, хлорид аммония;

аммонийно-нитратные (NH₄N0₃): аммиачная селитра, сульфат-нитрат ам­мония;

нитратные (N0₃): нитрат натрия (на­триевая селитра), нитрат кальция (каль­циевая селитра);

амидные (NH₂): карбамид (мочеви­на), цианамид кальция.

Из жидких азотных удобрений доста­точно широко применяют аммиачные (NH₃), в которых весь азот находится в виде аммиака (водного или безводного).

Важным источником накопления нитратов в почве является нитрифика­ция. Под воздействием микроорганиз-мов-нитрификаторов, присутствующих в любой почве, происходит минерализа­ция органического вещества (гумуса) и внесенных органических удобрений (навоза, торфа, перегноя), в результате образуются нитраты. Еще один источ­ник — азотные удобрения. Под воздей­ствием тех же нитрифицирующих мик­роорганизмов аммонийный и амидный азот в почве постепенно переходит в нитратный. При условиях, благоприят­ствующих нитрификации, весь внесен-

ный в почву азот может в течение двух-трех дней полностью превратиться в нитратный. Поэтому при внесении вы­соких доз азотных удобрений, даже не содержащих нитратного азота, в почве может накапливаться большое количе­ство нитратов. Это естественный физи­ологический процесс. Нитратный азот в почве очень подвижен и при обильных поливах или в дождливую погоду легко вымывается за пределы корнеобитаемо-го слоя, особенно на легких почвах.

Наряду с аммонийным азотом нитра­ты являются основным источником азотного питания растений.

В последние годы отчетливо просле­живается тенденция увеличения произ­водства сельскохозяйственной продук­ции (особенно овощной) с повышен­ным содержанием нитратов. Сам факт наличия нитратов в сельскохозяйствен­ной продукции не вызывает опасения, поскольку они представляют одну из форм существования азота — естествен­ного составного элемента биосферы, присутствовавшего в ней еще до появ­ления человека. Важно другое — в каких количествах присутствуют эти соедине­ния.

Накопление нитратов в растениях происходит в результате того, что по­глощенный азот не полностью расходу­ется на синтез аминокислот и белков (т. е. не все поглощенные нитраты вос­станавливаются до аммиака). В наруше­нии физиологичности этого процесса важную роль играют ферменты азотного обмена — нитрат- и нитритредуктазы, а также углеводное питание растений.

Причиной нарушения процессов ас­симиляции нитратов в растении могут служить до 20 факторов, среди них та­кие, как сроки, формы и дозы внесения удобрений, метеорологические условия, сортовые различия, сроки посадки и гу­стота стояния растений, качество извес­ткования, наличие и соотношение раз­личных питательных веществ и т. д. На­пример, в шпинате, выращенном при освещенности 5...6 тыс. лк, содержалось на 60...80 % больше нитратов, чем при освещенности 6...7 тыс. лк. При увели­чении густоты стояния моркови с 491 до 923 растений на 1 м² содержание нит­ратов возрастало на 43 %. Недостаток магния и серы в растении, молибдена и

241

марганца в почве, а также снижение температуры воздуха, которое приводит к падению активности нитратредукта-зы, также способствуют накоплению нитратов.

Как уже отмечалось, избыточное на­копление нитратов в растениях обус­ловлено комплексом факторов. При этом наиболее важную роль играют дозы вносимых удобрений. Об этом свидетельствуют приведенные ниже данные по содержанию нитратов в овощной продукции в зависимости от применяемых доз азотных удобрений (Пругар, Пругарова, 1990):

Доза азотных удобрений, кг/га

Содержание нитратов в продукции, мг/кг (среднее за 3 года)

Шпинат

Кресс-салат

(степень сельскохозяйственного ис­пользования территории, применяемые системы земледелия, дозы удобрений и т.д.). Например, из-за технологических нарушений в процессе хранения, подго­товки и применения азотных удобрений от 3 до 20 % (а возможно, и больше) вносимых количеств попадает в водные объекты, что приводит к тем или иным негативным последствиям.

Процесс вымывания нитратов из по­чвы ускоряют распашка лугов, увеличе­ние доли зерновых и пропашных куль­тур в севообороте, полный или частич­ный отказ от выращивания промежу­точных культур (табл. 11.2).