Минералдық тыңайтқыштар, олардың топырақ құнарлылығына әсері

Қазіргі ғылыми техниканың өрлеу заманында аграрлық экожүйелерді минералдық тыңайтқыштар қолданбай тиімді ауыл шаруашылық өнімін алу мүмкін емес. Бірақ минералдық тыңайтқыштарды ұзақ мерзімде және оларды шамадан тыс көп мөлшерде қолдану агроценоздың табиғи көрінісін өзгертіп, топырақ құнарлылығын күрт төмендетті. Бұл жағдай қазіргі таңда, экология саласының проблемалары шеңберінен шығып, табиғи ресурстарды және табиғатты қорғаудың ауқымды мәселесіне айналып отыр.

Қазіргі таңда ауыл шаруашылығы қажеттілігі үшін әлемдік өндіріс жылына 125 млн. тонна минералдық тыңайтқыш түрлерін өндіреді. Минералдық тыңайтқыштардағы негізгі қоректік элементтер — азот, фосфор, калий элементтері.

Минералдық тыңайтқыштардың сіңірілу тиімділігі қоректік элементтердің арақатынасымен және өсімдіктер сортының биологиялық ерекшеліктерімен анықталады. Азот тыңайтқыш-тарының нитраттары өсімдіктерге тез әсер ететін азот көзі болып табылады. Осыған байланысты нитраттар түріндегі азот тыңайтқыштарын біркелкі пайдаланбаған жағдайда азық түлік құрамына нитраттардың артық мөлшері жинақталып, оның сапасын нашарлатады. Нитраттарды тиімді пайдалану үшін әрбір өсімдік түрінің азотқа қажеттілігінің, оның топырақтағы қорын, климаттық факторларын ескере отырып, ЭЕМ-да дәл есептеулер жасау арқылы жүргізу керек. Алюминий тыңайтқыштарынан нитраттың топырақтарға және өсімдіктерге түсуі топырақтағы микроорганизмдер белсенділігі мен ауа райы жағдайларына байланысты.

Азот тыңайтқыштарының суда ерігіштігіне жауын-шашын мөлшері және суару нормасы біршама әсер етеді. Ылғалдылық жоғары болған жағдайда нитраттар тамырдан тыс аймақтарға таратылып, өсімдіктегі мөлшері азаяды. Құрғақ климат жағдайларында ылғалдылық аз болуынан топырақтың беткі қабаты кеуіп, нитрат-тардың жоғарғы қабатына көтерілуіне және өсімдіктерде оның концентрациясының көбеюіне мүмкіндік туады.

Топырақ пен өсімдіктерде нитраттардың жинақталуына топырақ, климаттық жағдайлар және пайдаланылған тыңайтқыштар түрі мен мөлшері әсер етеді. Қүрғақшылық кезде қоректік өсімдіктердегі нитраттар мөлшері азот алмасу процестерінің ферменттерінің активтілігі төмендейтіндіктен артады. Бұл ферменттердің активтілігі сол сияқты топырақта K,Mо,S элементтері жетіспеген жағдайда да төмендейді.

Жер бетілік және жер астылық сулардың нитраттармен ластануы тазартылмаған тұрмыстық және өндірістік сулармен, табиғи органикалық заттардың минералдануы, сол сияқты азот тыңайтқыштарын шамадан тыс пайдаланған жағдайда байқалады. Отандас және шетелдік ғалымдар мен практиктердің еңбектері нәтижесінде азот тыңайтқыштарын интенсивті пайдалану ауыл шаруашылық өнімдерінің сапасы мен қоршаған ортаға зиянды әсерін тигізетіні дәлелденді.

Ауыл шаруашылық өсімдіктері сіңірген нитраттардың белгілі мөлшері өнім түзілуге жұмсалатыны белгілі. Бірақ, кейбір экологиялық факторлар әсері күшті жағдайларда (жарық жеткіліксіз, су режимі бұзылған, т.б.) өсімдіктер топырақтан алған азоттың барлығын сіңірмей, оның артық мөлшері адам мен жануарлар үшін зиянды әсерін тигізеді. Жануарлар жемі рационындағы нитраттың артық мөлшері сүттің азаюына себеп болады. Жалпы алғанда, нитраттар барлық тамақ өнімдері мен мал жемі үшін ең қажетті қосылыстар, бірақ оның артық мөлшері адам мен жануарлар организмін улайды, организмдегі зат алмасу процестерін бұзып, оның иммунологиялық қасиеттерін төмендетеді, т.б. Адам организмі үшін әсіресе құрамында нитраттардың жоғарғы мөлшері жинақталған көкөніс, бақша дақылдары қауіпті болып саналады.

Азот тыңайтқыштарының жоғарғы нормаларын пайдаланған жағдайда көкөністерде нитраттардың жинақталуын қатаң бақылап, олардың мөлшерін төмендету жолдарын іздестіру қажет. Нитраттардың өнім құрамында артық мөлшері жинақталмайтындай жағдайда пайдалану бұл процеске әсер ететін экологиялық факторларды есепке ала отырып жүргізілуі қажет. Өсімдіктер мен ауыл шаруашылық дақылдарында нитраттардың жинақталуына әсер ететін негізгі факторлар - азот тыңайтқыштарын шамадан тыс пайдалану, жарық пен ылғалдылық. Жарық көп болғанда нитраттар амин қышқылдарына айналады. Сондықтан, қысты күні жылыжайларда өсірілген көкөністерде ашық топырақта өскен өсімдіктерге қарағанда нитраттар көп жинақталады. Сол сияқты топырақта ылғал жетіспеген жағдайда да өсімдіктердегі нитрат мөлшері көбейеді. Сондықтан қазіргі кезде көкөніс өнімдеріндегі нитраттар мөлшерін төмендету жолдары қарастырылуда.

Азот тыңайтқыштары табиғи суларды ластайды, әсіресе адам мен жануарлар үшін ең зиянды - нитрат иондары. Бүкіл әлемдік денсаулық сақтау ұйымының ұсынуы бойынша ауыз судағы нитрат иондарының шектеулі концентрациясы 11,3 мг/л.

Азот табиғи суларға негізінен, ауыл шаруашылық егістіктерінің ағызынды суларымен бірге келіп түседі. Жауын-шашын мол болған жылдары азот тыңайтқыштарын көп пайдаланған жағдайларда азот топырақтың 10 м-ге дейінгі тереңдігіне өтіп, грунт суларына жетеді. Ал құрғақшылық болған жылдары нитраттар грунт суларына жетпейді.

Су объектілерін нитраттармен ластанудан қорғаудың негізгі әдістері - тыңайтқышты қолайлы кезеңдерде бірнеше рет және дақылдың қоректік элементтерді сіңіру динамикасын ескере отырып беру. Егіске минералды тыңайтқыштар беру кезінде жергілікті жердің климаттық жағдайлары, агротехника түрлері, топырақтың қасиеті, суғару тәртібі, сорттар мен гибридтердің биологиялық ерекшеліктері, тыңайтқыш беру тәсілдері, т.б. факторлар ескерілуі қажет.

Өсімдіктерге фосфор тыңайтқыштары да өте қажет. Фосфордың азоттан айырмашылығы қозғалғыш емес, топырақта түгелдей сақталады. Фосфор тыңайтқыштарын жүйелі түрде қолдану нәтижесінде топырақта тыңайтқыш құрамындағы фосфордың 22,4 % дейін мөлшері жиналады.

Су объектілеріндегі топырақтың миграциясы суармалы топырақтарда өсімдіктердің вегетациялық кезеңінде күшейеді. Топырақ эрозиясы және оның нәтижесінде болатын шаңды дауылдардан соң топырақ фосфордың 10% дейін жоғалтады. Ауыз суындағы фосфордың ең жоғарғы шектеулі нормасы 10 мг/л-ден аспауы керек.

Ауыл шаруашылық дақылдарына қажетті деңгейден көп мөлшерде топыраққа түскен минералдық тыңайтқыштар топырақтың қышқылдануына әкеліп, нәтижесінде қарашіріктің қарқынды ыдырауына және топырақтағы органикалық қосылыстардың азотының минералдану процестерінің белсенділігі артуына жағдай жасады /1-3/.

Минералдық тыңайтқыштарды кең көлемде қолданудың осындай негативті әсері, көптеген елдердің (АҚШ,Канада, Ұлыбритания, Ресей, ФРГ) ғалымдарын ойландырып, олар соңғы кезде жиі айтылып жүрген биологиялық егіншілік жүйесіне көшудің жолдарын іздестіруде /4-10/.

Олар ұсынған биологиялық егін шаруашылығының негізгі жақтары: минералдық тыңайтқыштардың оптимальды мөлшерін қатаң түрде қолдану немесе оларды және өсімдік қорғаудың химиялық жолын пайдалануды мүлдем тоқтату, топырақты минимальды механикалық өңдеу, топырақта жүретін микробиологиялық процестерді ынталандыру болып табылады.

Әрине, осы аталған биологиялық егін шарушылығының теориялық негізін жасағанда агрохимия, топырақтану және микробиология сияқты ғылымдардың жетістіктерін пайдаланумен қатар экология ғылымын да қамти білу қажет. Өйткені, агроценозға антропогендік қысым (минералдық тыңайтқыштардың жоғары мөлшерін қолдану, пестицидтермен ластану, т.с.с.) түскенде, ол, біріншіден топырақтың микрофлорасының сапалық және сандық құрамын өзгертіп, нәтижесінде топырақ қабатында жүретін қарашіріктену және минералдану процестерінің бағытын өзгертіп, топырақтың тиімді және потенциалды құнарлылығының деңгейіне әсер етеді.

Топырақтағы қарашіріктің мөлшері оның су-ауа режимін қамтамасыз етеді, ал ол, топырақтағы ең маңызды физико-химиялық көрсеткіштерін, катиондық алмасудың сиымдылығын, топырақтың қышқыл-сілтілік аралығын (буферлігін), және топрыақта үздіксіз жүріп жататын тотығу-тотықсыздану процестерінің дамуын көрсетеді. Осы айтылған көрсеткіштер бірігіп, агроценоздардағы дақылдардың өнімін анықтап, топрыақ құнарлылығының қандай жағдайда екендігін білдіреді /26/.

Қазіргі таңда, топрыақтағы қарашірік қорының мөлшерін сақтау және молайту әлемдік табиғи ресурстарды қорғау проблемасына айналып отыр. Өйткені, планетамыздағы топырақ ресурстарының құнарлы бөлігі жылдан жылға азайып бара жатыр /27-31/.

Топырақтағы қарашірік қорының азаюының көптеген себептері бар. Олардың ішіндегі ең негізгісі – егістік топырағын үздіксіз минералдық тыңайтқыштармен жеке өңдеу, әсіресе, азот және фосфор тыңайтқыштарын жоғары деңгейде өолдану болып табылады.

Н.П.Силкина /36/ топырақ құнарына жоғары мөлшердегі азот тыңайтқыштарының әсерін зерттей келіп, төмендегі қорытындыға келген :

- жоғары мөлшердегі азот тыңайтқыштарын қолдану дақылдың вегетациясының алғашқы кезеңінде топырақтың органикалық заттарының минералдануына жағдай жасайды;

- аммонийлі тыңайтқыштардың жоғары мөлшері нитратты тыңайтқыштарға қарағанда қарашіріктің минералдануын жылдамдатады;

- азот тыңайтқыштардың жоғары мөлшері әсерінен топырақтың органикалық заттарының минералдануы фульво қышқылының жылжымалы және кальциймен байланысқан фракциясы негізінен болады;

- жоғары мөлшердегі азотты тыңайтқыштармен өңделген топырақтарда, дақылдың вегетациясының соңғы кезеңінде, өсімдіктердің тіршілігі нәтижесінде көміртектің органикалық қосылыстары топырақта шоғырланады және қарашірік азотының мөлшері азая бастайды.

Егін шаруашылығының ғылымға негізделмеген жүйелеріндегі қарашіріктің минералдануы оның топырақтағы теріс балансын құрайды /40/.

Ғалымдардың есептеулері бойынша, қарашіріктің су мен жел эрозиясы арқылы болатын шығыны, оның ауыл шаруашылығында азот тыңайтқыштарын көп мөлшерде пайдалану нәтижесінде болған қарашіріктің минералдануымен тең. Соңғы жағдайға байланысты, қарашіріктің топрыақтан жоғалуы елімізде жылына шамамен, 160-190 млн тонна немесе топырақтың өңдеу қабатындағы қарашірік қорының 0,8-1,0 пайызын құрайды.

Қарашірік қорын сақтау және оны оптимальды деңгейде ұстап тұру интенсивті егін шаруашылығының ең маңызды да күрделі міндеті болып саналады. Топыақтағы қарашіріктің мөлшері 1,5 пайыздан төмен болғанда, минералдық тыңайтқыштардың қоректік заттардан шайылудан құтқара алмайды. Сондықтан, минералдық тыңайтқыштардың жоғары мөлшерін бір жақты және үздіксіз қолдану өнімнің төменгі төлеуіне байланысты экономикалық тұрғыдан пайдалы емес /37/.

Д.С.Орлов және т.б. ғалымдардың еңбектерінде /43/ Ресей Федерациясының шығыс бөлігіндегі қара топрыақтарда соңғы 100 жыл ішінде қарашіріктің топрыақтан жоғалуы өте қарқынды болған. Волга мен Орал өңіріндегі қарашіріктің төмендеуі, 13-16% дан 7-10%-ға және 10-13%-дан 4-7%-ға, ал орталық аймақтарда 10-19%-дан 7-10%-ға дейін жеткен. Топырақтың өңдеу қабатындағы (0-30 см) қарашіріктің 100 жыл ішінде азаюы 90 тоннадан 50-70 тоннаға жеткен /44-45/.