Контрольні питання до теми 5

1. Що розуміють під ерозією і внаслідок чого вона виникає?

2. Які наслідки вітрової та водної ерозії?

3. Які протиерозійні заходи ви знаєте?

4. Що являє собою контурно-меліоративне землеробство?

5. Що розуміють під іригаційною ерозією ґрунту?

6. Які наслідки іригаційної ерозії ґрунту?

7. Як можна запобігти іригаційній ерозії ґрунту?

8. Які прийоми меліоративного поліпшення солонцевих ґрунтів ви знаєте?

9. Що таке вторинне засолення ґрунтів?

10. Що є причиною переущільнення ґрунтів?

11. Які заходи потрібно проводити для зменшення переущільнення ґрунтів?

12. Що таке рекультивація ґрунтів?

13. Які агротехнічні прийоми проводять на рекультивованих землях?

Тема 6. Екологічні проблеми при використанні мінеральних добрив

6.1. Основні фактори негативного впливу мінеральних добрив на біосферу

Екологічні проблеми агрохімії як частина загальної проблеми збереження біосфери почали з'являтися у світі порівняно недавно, коли різко підвищилися темпи виробництва і використання мінеральних добрив у сільському господарстві і в зв'язку з широким розвитком будівництва великих тваринницьких комплексів. Однак вони мають глобальні обсяги і міжнародне значення.

Хімізацію землеробства важко переоцінити. Нині загальновизнано, що завдяки використанню добрив створюється близько половини приросту врожаю, активний баланс поживних речовин у землеробстві, поліпшується кругообіг біогенних елементів.

Однак очевидно й те, що зростаючі обсяги застосування мінеральних добрив можуть порушувати природні цикли кругообігу речовин, що призводить до евтрофікації водойм, загострення проблеми нітратів.

Несприятливий вплив добрив на навколишнє середовище може бути різним, але в основному внаслідок таких причин:

- надходження поживних елементів добрив з ґрунту в підґрунтові води з поверхневим стоком може призвести до посиленого розвитку водоростей і утворення планктону, тобто до евтрофікації природних вод,

- потрапляння азоту в атмосферу призводить до погіршення мікроклімату. Висловлюються також побоювання про можливе руйнування озонового екрану стратосфери внаслідок проникнення в неї окисів азоту, що утворюються при денітрифікації азотних сполук ґрунту і добрив;

- неправильне використання мінеральних добрив може погіршити кругообіг і баланс поживних речовин, агрохімічні властивості, родючість ґрунту. Відомо, що широке застосування. азотних добрив при вирощуванні сільськогосподарських культур підвищує кислотність ґрунту;

- порушення оптимального живлення рослин макро- і мікроелементами призводить до різних захворювань рослин, а часто сприяє розвитку фітопатогенних грибних хвороб, погіршує санітарний стан посівів;

- порушення технології застосування добрив, недосконалість якості і властивостей мінеральних добрив можуть зменшувати продуктивність сільськогосподарських культур і якість продукції та призводити до нагромадження в ній нітратів.

Шляхи і можливість негативного впливу добрив на навколишнє середовище розглянемо, використовуючи багаточисленні експерименталь-ні дані, одержані у нас і за кордоном.

Щодо забруднення біосфери окремими елементами внаслідок їх втрат із добрив є чимало експериментальних даних. За останні 20 – 30 років у водойми надходять стоки, що містять багато сполук азоту і фосфору. Це пов'язано із змивом з полів добрив. Внаслідок цього відбувається евтрофікація таких водойм, підвищується їх некорисна продуктивність, відбувається посилений розвиток фітопланктону, водоростів, „цвітіння” води тощо. В глибинній зоні посилюється анаеробний обмін, нагромаджується сірководень, аміак тощо. Порушуються окислювально-відновлювальні процеси і виникає дефіцит кисню. Це призводить до загибелі цінних видів риби і рослин, вода стає непридатною не тільки для пиття, але й для купання. Така евтрофікована водойма втрачає господарське і біогеоценотичне значення.

Вчені вважають, що незважаючи на порушення рівноваги, яка з'являється при антропогенній евтрофікації, такі водойми можуть повернутися у свій першопочатковий стан, якщо до них не будуть потрапляти сторонні речовини. Це пов'язано з періодом відновлення вод у природі. Відомо, що підземні води в товщі активного водоймища відновлюються через 300 років, води в проточних озерах – через 3,5 роки, підґрунтові води – 9 місяців, річкові – через півмісяця. При цьому слід відмітити, що 1 м³ промислово-побутових стоків забруднює 12 – 15 м³ чистої води. На 1 кг фосфору, що потрапив у водойму, утворюється 100 кг фітопланктону. Оптимальний ріст водяних організмів спостерігається при концентрації фосфору 0,09 – 1,8 мг/л і нітратного азоту 0,9 – 3,5 мг/л. Більш низький вміст цих елементів обмежує ріст водоростей.

Результати досліджень евтрофікації показують, що цвітіння води за рахунок водоростей з'являється тільки тоді, коли концентрація фосфору в воді перевищує 0,01 мг/л.

З точки зору охорони здоров'я людей дуже важливо, щоб вміст нітратів і токсичних речовин у воді не перевищував межі допустимої концентрації (МДК). Всесвітньою організацією охорони здоров'я (ВОЗ) встановлена межа допустимої концентрації для нітратного азоту в питній воді, яка для помірних широт становить 22, а для тропіків - 10 мг/л. Однак у районах інтенсивного застосування азотних добрив досить часто в питній воді вміст нітратного азоту більше МДК. Які ж причини нагромадження у водоймах підвищеної кількості біогенних елементів, насамперед азоту і фосфору. Вони можуть потрапляти з промисловими і побутовими стічними водами, із стоками з сільськогосподарських угідь, внаслідок біологічної фіксації азоту тощо.

В.Г. Мінеєв (1988) вважає, що існує неправильна думка, що в річки і водойми поживні речовини надходять в основному з добрив. Вітчизняні й зарубіжні дослідження свідчать, що втрат елементів живлення буває значно більше з ґрунту. Більшість з них потрапляють у водойми головним чином з твердими і рідкими стоками. Втрати добрив при неправильному застосуванні бувають значними, особливо при зимовому та ранньовесняному їх внесенні. Із стоковими водами на полях навіть з незначним уклоном виносяться 50 – 100 % аміачної селітри, 40 – 70 % калію, 30 – 40 % фосфору від внесеної кількості. В цілому ж основна частина біогенних елементів (80 – 90 % річного навантаження), потрапляє у воду весною з талими водами.

Симптомом рясного поверхневого стоку є наявність льодяної кірки на поверхні ґрунту. Для уникнення великих втрат поживних елементів з такими водами і для запобігання забрудненню річок і поверхневих водойм, на думку багатьох спеціалістів-агрохіміків, добрива краще вносити після танення ґрунту і скидання надмірної води з полів.

Дослідження, проведені у США, свідчать, що з підвищенням норм внесення азотних добрив зростає вміст нітратів у дренажних водах і підвищуються їх втрати. Однак забруднення природних вод біогенними елементами з удобрених земель значно менше порівняно з іншими джерелами. В цьому відношенні заслуговують на увагу джерела евтрофікації поверхневих вод у штаті Вісконсин: на частку стічних вод припадає 59 % стоку, з міських земель – 10, із сільських удобрених – 21, з інших орних – 3, неорних земель – 3, з інших джерел (підґрунтові води, атмосферні опади тощо) – 4 %. Отже, за рахунок рідкого стоку з окультурених ґрунтів у поверхневі водойми надходило більше 1/5 фосфору від сумарної евтрофікації. Основним же джерелом евтрофікації водойм фосфором у цьому штаті (59 %) є міські води, збагачені фосфором миючих засобів.

Негативні наслідки евтрофікації природних вод можуть бути досить значними, що підтверджується дослідженнями в нашій країні і за кордоном. У річкових водах заліснених областей помірного клімату вміст нітратів досягає 0,3 – 0,5, а аридного до 1,2 – 1,7 мг/л. У дренажних водах зрошувальних систем вміст NО₃ звичайно становить 5 – 6, але може досягати і 10 – 15 мг/л. У ґрунтових розчинах засолених зрошуваних ґрунтів концентрація NО₃ може становити 100 – 300 мг/л, а в річкових водах густозаселених районів іноді й до 20 – 30 мг/л. У підґрунтових водах іноді спостерігалася концентрація нітратів близько 10 – 15 і навіть 50 – 100 мг/л. Спостереження у Франції, Німеччині, Голландії, США показали, що вміст нітратів у природних водах близько 40 – 50 мг/л – часте явище. Нерідко у підґрунтових водах і колодязях вміст нітратів досягає 500 – 700 і навіть 1350 мг/л, що в десятки разів перевищує норму, рекомендовану Всесвітньою організацією охорони здоров'я.

Відомо, що захворювання метагемоглобінемією з'являється вже при вмісті нітратів у воді 40 – 50 мг/л, а якщо їх концентрація перевищує 95 мг/л, то ця хвороба стає дуже частим явищем (Ковда В. А., 1976, 1981).

За останні роки помітні екологічні зміни, тобто зниження чисельності живих водних організмів, відбулися на межі між Чорним морем і прісними річковими водами. Вважається, що головною причиною цих змін є значна зміна якісного складу річкового стоку, особливо концентрація біогенних елементів. Так, якщо в 50-ті роки вміст нітратів у стоку Дністра був 10 – 12 мг/м³, то нині на тому ж місці їх виявляється вже 130 – 140 мг/м³.

Вміст фосфатів підвищився у 2 – 2,5 раза. Також різко за ці роки забруднилися води Дунаю, який скидає ще більше евтрофікованих вод у Чорне море. Порівняно з цими річками стік Дніпра чистіший, бо водосховищами енергетичних вузлів перехоплюється значна частина біогенних елементів, що призводить до інтенсивного розвитку в них синьо-зелених водоростей і цвітіння води.

Проблеми евтрофікації природних вод дуже складні й потребують наукового аналізу. Адже відомо, що помірно евтрофіковані озера більш продуктивні й мають найкращі умови для рибного промислу. У практиці рибництва озера і ставки часто штучно удобрюють для підвищення рибної продуктивності. Тому, за думкою шведських учених, помірне збагачення водойм елементами живлення стимулює розвиток планктону і рибних ресурсів, а надмірна евтрофікація, навпаки, призводить до санітарного псування води і загибелі риби. Основним забруднювачем вод є нітратний азот, у водоймах виникає безперервний процес денітрифікації нітратів і біологічної фіксації азоту синьо-зеленими водоростями.

В останні роки у вітчизняній і закордонній пресі з’являються висловлювання про можливе забруднення атмосфери газоподібними сполуками азоту, які утворюються внаслідок виникаючих у грунті процесів амоніфікації, нітрифікації і денітрифікації. Відомо, що ці процеси призводять до утворення і втрат з ґрунту в атмосферу молекулярного азоту, аміаку, супероксиду і двоокису азоту.