Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Отечественный и зарубежный опыт свидетельствует о том, что не менее 50% прироста урожаев получают за счет внесения удобрений, в том числе азотных. Азотные удобрения не только повышают урожай, но и влияют на его качество: в растениях возрастает содержание белка, клейковины, улучшается витаминная ценность продукции, увеличивается содержание витаминов. Важность применения азотных удобрений объясняется тем, что почвенный азот находится в основном в недоступной для растений органической форме, на долю минерального азота приходится лишь около 1% его общего количества. Общее содержание азота в почвах составляет 1,6*10⁹ т. Оно зависит от содержания гумуса и изменяется в широких пределах — от 0,5% от веса почвы в мощных черноземах до 0,03% в бедных песчаных почвах.

Данные о содержании азота в почвах дают представление о его резервах, которые постепенно мобилизуются и превращаются в усвояемые формы. Зная запасы азота в метровом слое различных почв, можно рассчитывать, на сколько лет их хватит для получения, например, урожая пшеницы 25 ц с 1 га (по 125 кг азота в год). На черноземах природные запасы азота могут обеспечивать такие урожаи еще в течение приблизительно 200, а на мощных черноземах 275 лет. Другие типы почв могут обеспечивать азотом подобные урожаи и в течение менее продолжительного времени: каштановые—120 лет, серые лесные — 90, сероземы — 60, а подзолистые — всего 45 лет. Наиболее дефицитными в отношении баланса азота являются подзолистые почвы, занимающие около 35% почвенного покрова Западной Европы, 20% — в Северной Америке и более половины почвенного покрова — в нашей стране.

В связи с тем, что в культурных ценозах характер биологического круговорота минеральных веществ отличается от его характера под естественной растительностью, направленное изменение растительного покрова может изменить количество вовлекаемых и круговорот минеральных веществ, в том числе и азота.

Несмотря на важность внесения азотных удобрений, они вносятся неравномерно на всю используемую в сельском хозяйстве площадь.

Достаточно высокие дозы вносимых минеральных удобрений, практически полностью покрывающие вынос азота урожаем из почвы, используются лишь в государствах с малой земельной площадью и большой плотностью населения (Голландия, Япония). В этих странах используются не только минеральные удобрения, но и органические. Это позволяет поддерживать азотный баланс положительным.

В странах с довольно большой земельной площадью (Франция, Канада, США и т. д.) минеральный азот в качестве удобрений применяется в относительно меньших количествах, не обеспечивающих покрытие его выноса с урожаем, так как производство минерального азота относительно дорого и его использование не всегда окупается прибавкой урожая сельскохозяйственных культур. Поэтому азот в достаточно больших дозах вносят лишь под ценные продовольственные и технические культуры. Вместе с тем в некоторых государствах (Великобритания) внесение и вынос азота сбалансированы. В значительной мере это удается сделать благодаря использованию навоза и культивированию бобовых растений — азотнакопителей.

Растения в первый год непосредственно используют обычно не более 40—50% внесенного минерального азота. В вегетационных опытах коэффициент использования растениями азота удобрений несколько выше и достигает 50—60%, иногда и более, в производственных условиях азот минеральных удобрений используется слабее.

Коэффициенты использования азота различными культурами не превышают 33—53%. Не используемый растениями азот частично теряется либо путем улетучивания газообразных продуктов, образующихся при трансформации азота удобрений, либо в результате вымывания в глубокие слои почвы. Размеры этих потерь зависят от свойств почвы и способов применения азотных удобрений.

Потери путем вымывания наиболее значительны на песчаных и супесчаных почвах, а также на полях, не занятых растительностью. Газообразные потери увеличиваются в соответствии с развитием денитрификации и химических процессов превращения нитратного азота в низшие окислы азота и элементарный азот.

Значительная доля не используемого растениями азота остается в почве (за вычетом потерь она составляет примерно 30—40% от количества минерального азота, внесенного в почву). Часть этого остатка, если азот вносился в аммонийной форме, фиксируется почвенными минералами в необменном состоянии, часть входит в поглощающий комплекс почвы; обменно-поглощенный аммоний является важным источником азотного питания растений. Значительное же количество не использованного растениями и оставшегося в почве азота входит в малый биологический круговорот: поглощается различного рода микроорганизмами, входит в состав гумусовых соединений и т. д. Само собой разумеется, что эти процессы обратимы, и биологически связанный азот удобрений в зависимости от процессов, происходящих в почве, может постепенно минерализоваться.

Сочетание процессов минерализации (переход в минеральную воднорастворимую форму) и мобилизации (переход в органические соединения или в нерастворимые в воде поглощенные минеральные формы) — характерная черта круговорота азота в почве. Отсюда следует, что не использованный растениями в первый год и остающийся в почве азот не может считаться потерянным для питания растений в последующем.

Все изложенное в полной мере относится и к органическим удобрениям, трансформация которых усложняется тем, что промежуточные продукты разложения сложных органических веществ могут непосредственно использоваться микроорганизмами и входить в состав гумусовых соединений. Таким образом, обычно используется растениями меньше половины внесенного азота, остальной претерпевает сложные превращения, связанные преимущественно с жизнедеятельностью микроорганизмов, а также с разными физико-химическими процессами в почве, и только после этого постепенно используется растениями.

При недостаточном применении органических и минеральных азотных удобрений, а также при отсутствии бобовых растений в севообороте происходит постоянная убыль азота из почвы и связанного с ним органического углерода (гумуса), что сопровождается общим ухудшением физических свойств и питательного режима почвы и ее плодородия.

Интенсивное использование азотных удобрений может привести к тому, что количество азота, доступного для наземных растений, может значительно превышать количество свободного азота, возвращаемого в атмосферу в процессе денитрификации.

Промышленная фиксация азота в процессе производства удобрений — пример активного вмешательства человека в природные процессы круговорота вещества. В связи с массовым производством искусственных азотных удобрений может возникнуть дисбаланс между количеством газообразного азота, образующегося из органических соединений азота и возвращающегося в атмосферу, и азота, поступающего из атмосферы в процессе естественной фиксации. Отмечается постепенный переход вещества из техногенных миграционных потоков в природные. Накопление азота в различных объектах природной среды (водах, растениях, почве) может вызвать целый ряд неблагоприятных последствий.

Существует тесная связь между ростом сельскохозяйственной активности (в частности, применением удобрений) и прогрессирующим загрязнением природной среды.

В среднем 36% азота, введенного с удобрениями, появляется в сточных водах. Исследования показали, что изменение содержания азота в водоемах в 99% случаев пропорционально изменениям количества применяемых азотных удобрений.

Стоки с сельскохозяйственных угодий, несущие значительные количества нитратного азота, вызывают в водоемах повышение уровня продукционно-биологических процессов и ускорение развития эвтрофикации. Например, озеро Эри, являющееся классическим примером эвтрофицированного водоема, получает ежегодно с окружающих полей 35 тыс. т. азота, что примерно равно половине городских стоков, составляющих 70 тыс. т. в год.

Эвтрофикация (загрязнение водоемов водорослями) озер — пожалуй, самая неприятная экологическая проблема, связанная с азотом. Азот удобряет озерные водоросли, и они разрастаются, вытесняя все другие формы жизни в этом озере, поскольку, когда водоросли погибают, на их разложение расходуется почти весь растворенный в воде кислород. Увеличивается численность планктона, появляются виды, характерные для эвтрофных озер, уменьшается прозрачность воды, изменяется кислородный режим, нарастают явления стагнации и происходит ряд других изменений.[3]

Эвтрофикация, или эвтрофирование, - процесс обогащения водоемов питательными веществами, особенно азотом и фосфором, главным образом биогенного происхождения. В результате происходит постепенное зарастание озера и превращение его в болото, заполненное илом и разлагающимися растительными остатками, которое, в конце концов, полностью высыхает.[2]

Одним из источников загрязнения поверхностного стока и грунтовых вод являются стоки с животноводческих ферм и неправильное внесение навоза: внесение на мерзлую землю, избыточные количества, внесение без заделки в почву.

Специфической причиной загрязнения водоемов азотом является аммиачное загрязнение воздуха, наблюдающееся на расстоянии до 2—3 км от животноводческих ферм и приводящее к интенсивному поглощению аммиака поверхностью близлежащих водоемов.

В целях предотвращения загрязнения грунтовых вод и водоемов используются пруды, расположенные террасовидно на склоне ниже откормочной площадки, кроме того, размещение откормочных площадок производится при строгом учете высоты зеркала грунтовых вод.

Одним из последствий нарушения азотного баланса в результате применения удобрений является увеличение содержания нитратов в пищевых продуктах. Сельскохозяйственные культуры, выращиваемые на удобряемых полях, могут содержать высокие, иногда токсичные концентрации нитратного азота.

При определенных условиях (под действием бактерий, при неправильной транспортировке) нитраты в пищевых продуктах превращаются в нитриты. Попадая в организмы животных и людей, нитриты в комбинации с гемоглобином крови образуют соединения, нарушающие питание крови кислородом (метгемоглобинемия), что может приводить к серьезным заболеваниям. За последние 5 лет европейские специалисты-педиатры указывают на многочисленные случаи метгемоглобинемии у детей, связанные с повышением содержания в пище соединений азота. Это свидетельствует о важности изучения «добавок» азота, поступающих в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности, и в частности при применении азотных удобрений.

Одной из техногенных составляющих поступления соединений азота в природную среду являются окислы азота, поступающие при сжигании газа, жидкого топлива, бензина автотранспортом, реактивного топлива турбовинтовыми самолетами, а также за счет выбросов таких отраслей химической промышленности, как производство азотной кислоты и др. Общее количество азота, поступающего из этих «техногенных» источников, составляет 37 млн. т.

Около 90% мирового количества таких выбросов окислов азота, поступающих на поверхность Земли с атмосферными осадками, сосредоточено в Северном полушарии, причем на долю капиталистических стран Западной Европы и Северной Америки приходится более 76%.

Окись азота сама по себе относительно безвредна, но в нормальных атмосферных условиях она окисляется озоном до двуокиси азота, которая при высокой концентрации в воздухе (более 25 частей на миллион) вызывает тяжелые заболевания.

Окись азота «живет» в атмосфере около 3 дней; такое сокращение срока пребывания окиси азота в атмосфере объясняется тем, что около 10% N0₂ взаимодействует с водяным паром атмосферы и преобразуется в азотную кислоту, поступающую с осадками. Окислы азота, поступающие в атмосферу, представляют опасность своим участием в фотохимических реакциях и в образовании фотохимического смога.

Изучение круговорота азота с учетом изменений, вызываемых антропогенным фактором, очень важно, так как азот является одним из основных элементов, обеспечивающих существование жизни на Земле. Следует отметить, что при современном уровне знаний при составлении схемы круговорота азота возникают большие трудности, так как некоторые звенья его изучены слабо, а отдельные — практически совсем не изучены. Некоторые оценки разных авторов расходятся в десятки раз, что связано с несовершенством применяемых методик. Поэтому отдельные количественные оценки (содержание в отдельных резервуарах, а также количества, перетекающие из одного резервуара в другой) не могут претендовать на большую точность и являются ориентировочными.[3]

Список литературы

1. Азимов «Мир азота». М:.1971

2. Данилов – Данильян, Арский, Вяхирев, Залиханов «Экологический энциклопедический словарь». М:.1999

3. Рябчиков, Солнцев «Круговорот вещества в природе и его изменение хозяйственной деятельностью человека». М:.1980

Размещено на Allbest.ru

Характеристики

Список файлов реферата