Удобрения пополняют запасы элементов питания в почве в доступной форме и снабжают ими растения. Вместе с этим они оказывают большое влияние на свойства почвы и тем самым влияют на урожай еще и косвенно. Повышая урожай растений и массу корней, удобрения усиливают положительное действие растений на почву, способствуют увеличению в ней гумуса, улучшению ее химических, водно-воздушных и биологических свойств. Большое непосредственное положительное действие на все эти свойства почвы оказывают органические удобрения (навоз, компосты, зеленое удобрение).
Кислые минеральные удобрения, если они систематически применяются без органических удобрений (а на кислых почвах без извести), могут оказывать отрицательное влияние на свойства почвы (табл. 123). Длительное применение их на кислых неизвесткованных почвах приводит к снижению насыщенности почвы основаниями, повышает содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов, ухудшает водно-физические свойства почвы, увеличивает объемный вес (плотность), уменьшает порозность почвы, ее аэрацию и водопроницаемость. В результате ухудшения свойств почвы снижаются прибавки урожаев от удобрений, проявляется «скрыто отрицательное действие» кислых удобрений на урожай.
Отрицательное влияние кислых минеральных удобрений на свойства кислых почв связано не только со свободной кислотностью удобрений, но и с действием их оснований на поглощающий комплекс почвы. Вытесняя обменный водород и алюминий, они превращают обменную кислотность почвы в активную и при этом сильно подкисляют почвенный раствор, диспергируя скрепляющие структуру коллоиды и снижая ее прочность. Поэтому при внесении больших доз минеральных удобрений должна учитываться не только кислотность самих удобрений, но и величина обменной кислотности почвы.
Известь нейтрализует кислотность почвы, улучшает ее агрохимические свойства и устраняет отрицательное действие кислых минеральных удобрений. Даже небольшие дозы извести (от 0,5 до 2 т/га) увеличивают насыщенность почвы основаниями, понижают кислотность и резко уменьшают количество токсичного алюминия, который в кислых подзолистых почвах оказывает исключительно сильное отрицательное действие на рост и урожай растений.
В длительных опытах с использованием кислых минеральных удобрений на черноземах тоже отмечается небольшое увеличение кислотности почвы и снижение количества обменных оснований (табл. 124), что может быть устранено внесением небольших количеств извести.
Большое и всегда положительное влияние на все почвы оказывают органические удобрения. Под влиянием органических удобрений - навоза, торфяных компостов, сидератов - повышается содержание гумуса, увеличивается насыщенность почвы основаниями, в том числе кальцием, улучшаются биологические и физические свойства почвы (порозность, влагоемкость, водопроницаемость), а в почвах с кислой реакцией снижаются кислотность, содержание токсичных соединений алюминия и токсичных микроорганизмов. Однако существенное увеличение содержания гумуса в почве и улучшение физических свойств ее отмечаются только при систематическом внесении больших доз органических удобрений. Однократное внесение их в кислые почвы совместно с известью улучшает качественный групповой состав гумуса, но не приводит к заметному увеличению процентного содержания его в почве.
Точно так же торф, внесенный в почву без предварительного компостирования, не оказывает заметного положительного влияния на свойства почвы. Влияние его на почву резко возрастает, если он предварительно компостируется с навозом, навозной жижей, фекалиями или минеральными удобрениями, особенно щелочными, так как сам по себе торф разлагается очень медленно и в кислых почвах образует много высокодисперсных фульвокислот, поддерживающих кислую реакцию среды.
Большое положительное влияние на почву оказывает совместное внесение органических удобрений с минеральными. При этом особенно резко возрастают численность и активность нитрифицирующих бактерий и бактерий, фиксирующих атмосферный азот, - олигонитрофилов, свободноживущих азотфиксаторов и др. В кислых подзолистых почвах при этом снижается количество микроорганизмов на среде Аристовской, которые, по ее мнению, продуцируют большое количество сильных кислот, оподзоливающих почву.
Все минеральные удобрения в зависимости от содержания главных питательных веществ подразделяются на фосфорные, азотные и калийные. Кроме того, производятся сложные минеральные удобрения, содержащие комплекс питательных веществ. Исходным сырьем для получения наиболее распространенных минеральных удобрений (суперфосфат, селитра, сильвинит, азотнотуковые и др.) служат природные (апатиты и фосфориты), калийные соли, минеральные кислоты, аммиак, и др. Технологические процессы получения минеральных удобрений разнообразны, чаще используют способ разложения фосфор-содержащего сырья минеральными кислотами.
Основными при производстве минеральных удобрений являются высокая запыленность воздуха и загрязнение его газами. Пыль и газы содержат и его соединения, фосфорную кислоту, соли азотной кислоты и другие химические соединения, являющиеся промышленными ядами (см. Яды промышленные).
Из всех веществ, входящих в состав минеральных удобрений, наиболее токсичными являются соединения фтора (см.), (см.) и азота (см.). Вдыхание пыли, содержащей минеральные удобрения, приводит к развитию катаров верхних дыхательных путей, ларингитов, бронхитов, (см.). При длительном контакте с пылью минеральных удобрений возможны хронические интоксикации организма, преимущественно в результате влияния фтора и его соединений (см. ). Группа азотных и сложных минеральных удобрений может оказывать вредное влияние на организм в связи с метгемоглобинообразованием (см. Метгемоглобинемия). Мероприятия по профилактике и улучшению условий труда в производстве минеральных удобрений заключаются в герметизации пыльных процессов, устройстве рациональной системы вентиляции (общей и местной), механизации и автоматизации наиболее трудоемких этапов производства.
Большое гигиеническое значение имеют меры личной профилактики. Все работающие на предприятиях по производству минеральных удобрений должны обеспечиваться спецодеждой. При работах, сопровождающихся большим выделением пыли, используются комбинезоны (ГОСТ 6027-61 и ГОСТ 6811 - 61). Обязательным является обеспыливание и обезвреживание спецодежды.
Важным мероприятием является использование противопылевых респираторов («Лепесток», У-2К и др.) и защитных очков. Для предохранения кожных покровов следует использовать защитные мази, (ИЭР-2, Чумакова, Селисского и др.) и индифферентные кремы и мази (силиконовый крем, ланолин, вазелин и др.). Меры личной профилактики включают также ежедневное мытье в душе, тщательное мытье рук и перед едой.
Работающие в производстве минеральных удобрений должны не реже двух раз в год проходить с участием терапевта, невропатолога, отоларинголога и обязательное рентгенологическое обследование костной системы.
Минеральные удобрения - химические вещества, вносимые в почву с целью получения высоких и устойчивых урожаев. В зависимости от содержания главных питательных веществ (азот, фосфор и калий) подразделяются на азотные, фосфорные и калийные удобрения.
Сырьем для получения минеральных удобрений служат фосфаты (апатиты и фосфориты), калийные соли, минеральные кислоты (серная, азотная, фосфорная), окислы азота, аммиак и т. п. Основной вредностью как при производстве, так и при транспортировке и применении минеральных удобрений в сельском хозяйстве является пыль. Характер воздействия этой пыли на организм, степень ее опасности зависят от химического состава удобрений и их агрегатного состояния. Работа с жидкими минеральными удобрениями (жидкий аммиак, аммиачная вода, аммиакаты и др.) связана, кроме того, с выделением вредных газов.
Токсическое действие пыли фосфатного сырья и готового продукта зависит от вида минеральных удобрений и определяется входящими в их состав соединениями фтора (см.) в виде солей фтористоводородной и кремнефтористо-водородной кислот, соединениями фосфора (см.) в виде нейтральных солей фосфорной кислоты, соединениями азота (см.) в виде солей азотной и азотистой кислот, соединениями кремния (см.) в виде двуокиси кремния в связанном состоянии. Наибольшую опасность представляют соединения фтора, которых в разных видах фосфатного сырья и минеральных удобрений содержится от 1,5 до 3,2%. Воздействие пыли фосфатного сырья и минеральных удобрений может вызывать у работающих катары верхних дыхательных путей, риниты, ларингиты, бронхиты, пневмокониозы и др., обусловливаемые главным образом раздражающим действием пыли. Местное раздражающее действие пыли зависит преимущественно от наличия в ней солей щелочных металлов. При длительном контакте с пылью минеральных удобрений возможны хронические интоксикации организма, преимущественно от воздействия соединений фтора (см. Флюороз). Наряду с флюорозогенным действием группа азотных и сложных минеральных удобрений обладает и метгемоглобинобразующим эффектом (см. Метгемоглобинемия), который обусловлен наличием в их составе солей азотной и азотистой кислот.
При производстве, транспортировке и применении минеральных удобрений в сельском хозяйстве необходимо соблюдать меры предосторожности. В производстве минеральных удобрений осуществляют систему противопылевых мероприятий: а) герметизацию и аспирацию пылящего оборудования; б) беспылевую уборку помещений; в) очистку от пыли воздуха, извлекаемого механической вентиляцией, перед выбросом его в атмосферу. Промышленность производит минеральные удобрения в гранулированном виде, в контейнерах, мешках и др. Это также препятствует интенсивному пылеобразованию при применении удобрений. Для защиты органов дыхания от пыли применяют респираторы (см.), спецодежду (см. Одежда, Очки). Целесообразно применение защитных мазей, наст (Селисского, ИЭР-2, Чумакова и др.) и индифферентных кремов (ланолин, вазелин и др.), предохраняющих кожные покровы работающих. Во время работы рекомендуется не курить, перед приемом пищи и воды следует тщательно прополаскивать рот. После работы необходимо принять душ. В пищевом рационе должно быть достаточно витаминов.
Работающие должны не реже двух раз в год проходить медосмотр с обязательной рентгенографией костной системы и грудной клетки.
Из отдельных элементов питания на формирование генеративных органов зимующих глазков винограда и на повышение морозоустойчивости растений положительное влияние оказывают калийные и фосфорные удобрения, которые способствуют более раннему созреванию винограда и быстрому завершению периода вегетации. При недостатке калия в растении наблюдается накопление растворимых форм азота, а синтез белковых веществ и накопление углеводов замедляются. Такое изменение в процессе обмена веществ у растений приводит к снижению их морозоустойчивости.
Следовательно, большое значение для повышения морозоустойчивости виноградного растения имеет режим почвенного питания. Морозоустойчивость растений повышается при обеспеченности всеми необходимыми элементами питания, в противном случае она снижается. Из-за недостатка или избытка отдельных элементов питания нарушается нормальный ход развития растений. При недостатке любого из элементов питания растения плохо ассимилируют и вследствие этого не откладывают на зиму необходимых запасов пластических веществ. Закаливание таких растений осенью проходит неудовлетворительно. Поэтому удобрение виноградников надо рассматривать как необходимый агротехнический прием, улучшающий их морозоустойчивость.
В повышении морозоустойчивости виноградных кустов большое значение имеют и другие агротехнические мероприятия: нагрузка кустов, зеленые операции, подвязка побегов и т. д. Перегрузка кустов урожаем на низком агротехническом фоне ослабляет рост побегов, ухудшает их вызревание, что также снижает их морозоустойчивость. У недостаточно нагруженных кустов рост может оказаться чрезмерно сильным и продолжительным, в результате чего общая задержка вегетации может также привести к невызреванию лозы и, следовательно, к снижению устойчивости растений к низким температурам. Таким образом, низкими температурами особенно повреждаются те растения, которые по той или иной причине оказались недостаточно подготовленными к зиме.
Исследования по влиянию режима минерального питания на морозоустойчивость виноградного растения, проведенные в условиях Армении на сорте Воскеат, показали, что кусты, которые удобряли смесью NPK, во время зимних морозов сохранились лучше, чем кусты, которые получали лишь азотное или неполное удобрение (табл. 10).
Органические и минеральные удобрения оказывают огромное влияние на почву. По сути, такая агротехническая функция как удобрение почвы является более интенсивно выраженной имитацией сложных природных процессов, происходящих в экосистеме на протяжении длительных периодов.
Человек меняет естественные принципы взаимодействия растений, животных и почвы, адаптируя технологии к максимально эффективным результатам при выращивании сельскохозяйственных культур.
Влияние удобрений на почву может быть различным — как положительным, так и отрицательным. Для того чтобы не нанести вред почве, растениям и полезным микроорганизмам, нужно соблюдать агротехнические и экологические нормы, разработанные для различных сельскохозяйственных видов удобрений.
Наиболее полезными для грунта являются натуральные удобрения. В первую очередь, это пресноводный ил. Можно вносить его в чистом виде или разбавлять компостом, либо смешивать с иными видами удобрений.
Ацидофильные растительные культуры предпочитают кислую почву. Каким образом можно изменить pH почвы в кислую сторону? Для этой цели хорошо подходит такой вид натурального удобрения как хвоя. Внесение хвои в землю может дать хороший эффект для ацидофильных растений, но отрицательно отразится на других видах, для произрастания которых требуется нейтральная или щелочная среда почвы.Многие фруктовые деревья (в первую очередь яблони и груши) в период созревания нуждаются в железе. Таким образом, обработка фруктовых деревьев железным купоросом будет способствовать обеспечению их железом, что благоприятно отразится на урожайности, размерах и яркой окраске плодов.
Азотные удобрения следует вносить в почву с осторожностью. Дело в том, что в результате накопления нитратных солей (нитратов) в почве, многие сельскохозяйственные культуры аккумулируют в себе нитраты и становятся ядовитыми для человека и животных. Особенно актуально это для бахчевых культур.
Применение йодистых удобрений для подкормки вне корневой системы дает хороший эффект на овощных культурах и плодово-ягодных растениях (прибавляет до 40% урожайности).
Некоторые растения предпочитают щелочную почву. Кроме того, нередко возникает ситуация, когда происходит значительное загрязнение растений и почвы выхлопами автомобилей и другими отходами промышленного производства.
Это приводит к накоплению в почве тяжелых металлов, что с высокой степенью вероятности приводит к заболеваниям человека и животных. Для нейтрализации тяжелых металлов и изменении pHпочвы к щелочному можно применять известь или золу. Щелочь связывает тяжелые металлы, превращая их в соли.
Существуют и другие виды удобрений, позволяющие менять структуру, кислотность, плодородность, соленость и прочие показатели почвы. Главное — чтобы при использовании удобрений не нарушались агротехнические и экологические нормы.
Внесение в почву удобрений не только улучшает питание растений, но изменяет и условия существования почвенных микроорганизмов, которые также нуждаются в минеральных элементах. При благоприятных климатических условиях численность микроорганизмов и их активность после удобрения почвы значительно возрастают.
Стимуляциониый эффект минеральных удобрений на почвенную микрофлору, а в еще большей степени навоза весьма наглядно демонстрирует опыт, проведенный на дерново-подзолистой почве Сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева (Е.Н. Мишустии, Е.3. Теппер). Более 50 лет назад по инициативе Д.Н. Прянишникова был заложен стационарный длительный опыт по изучению влияния разных удобрений на почву. Для микробиологического исследования брались образцы со следующих делянок.
Бессменный пар: 1) неудобрявшаяся почва; 2) почва, ежегодно получавшая минеральное удобрение; 3) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом.
Бессменная рожь: 1) неудобрявшаяся почва; 2) почва, ежегодно получавшая NРК; 3) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом.
Семипольный севооборот с клевером: 1) неудобрявшаяся почва (пар); 2) почва, ежегодно удобрявшаяся навозом (пар).
В среднем почвы, удобрявшиеся минеральными удобрениями, за год получали на 1 га 32 кг азота, 32 кг фосфора (Р 2 0 5) и 45 кг калия (К 2 0). Навоз вносили в количестве 20 т на 1 га ежегодно.
Таблица 1
|
Внесенные удобрения |
Общее число микроорганизмов, тыс на 1 га |
Число актиномицетов, тыс на 1 г |
Актиномицеты, % |
Общее число грибов, (тыс на 1 га) |
|
|
Бессменный пар неудобренный NPK Бессменная рожь Неудобренная 7 - Польный севооборот Неудобренный пар Навоз,пар |
Как следует из данных табл.1, почвы, длительное время бывшие под паром, сильно обеднились микроорганизмами, так как в них не поступали свежие растительные остатки. Выше всего численность микроорганизмов была в почве, находившейся под бессменной рожью, куда поступали в значительных количествах растительные остатки.
Внесение минеральных удобрений в почву, находившуюся все время в состоянии пара, заметно увеличило общую биогенность. Существенного влияния на численность микронаселения почвы под бессменной рожью применение минеральных удобрений не оказало.
В большинстве случаев минеральные удобрения несколько снизили относительную численность актиномицетов и увеличили содержание грибов. Это явилось результатом некоторого подкисления почвы, которое отрицательно влияет на первую группу почвенного микронаселения и усиливает размножение второй. Навоз во всех случаях резко стимулировал размножение микроорганизмов, так как с навозом в почву вносится богатый комплекс минеральных и органических веществ»
Различия, имевшиеся в системе удобрений, резко сказались на свойствах почвы и ее урожайности. Почва, находившаяся 50 лет в парующем состоянии, потеряла около половины запаса перегноя. Внесение минеральных удобрений существенно уменьшило эту потерю. Удобрения стимулировали образование микробами перегноя.
Средний урожай за период опыта приводится в табл. 2, составленной на основании данных В. Е. Егорова.
Таблица 2
Влияние разных удобрений, внесенных в дерново-подзолистую почву, на урожай сельскохозяйственных культур (в ц/га)
В севообороте урожаи были значительно выше, чем при бессменных культурах. Во всех случаях, однако, удобрения существенно повышали урожай. Более эффективным было полное органическое удобрение, т. е. навоз.
Минеральные удобрения обычно обладают «Физиологической» кислотностью. При использовании их растениями накапливаются кислоты, подкисляющие почву. Перегноя и илистые фракции почвы могут нейтрализовать кислые вещества. В таких случаях говорят о «буферных» свойствах почвы. В разобранном нами примере почва обладала хорошо выраженными буферными свойствами и длительное применение удобрений не привело к существенному снижению величины рН. В результате деятельность микроорганизмов не была угнетена. Не отмечалось и вредного последействия удобрений на растения.
В легких песчаных почвах буферность слабо выражена. Длительное применение на них минеральных удобрений может привести к сильному подкислению, в результате которого в раствор переходят токсические соединения алюминия. Вследствие этого биологические процессы в почве подавляются, а урожайность падает.
Подобное неблагоприятное действие минеральных удобрений наблюдалось на легких супесчаных почвах Соликамской сельскохозяйственной станции (Е. Н. Мишустин и В. Н. Прокошев). Для опыта был взят трехпольный севооборот со следующим чередованием культур: картофель, брюква, яровая пшеница. В почву ежегодно вносили N и Р 2 0 5 по 90 кг/га, а К 2 0 -- 120 кг/га. Навоз давали два раза в три года по 20 т/га. Известь вносили из расчета на полную гидролитическую кислотность -- 4,8 т/га. Перед микробиологическим исследованием почвы прошли четыре ротации. В табл. 3 даются материалы, характеризующие состояние отдельных групп микроорганизмов в исследованных почвах.
Таблица 3
Влияние разных удобрений на микрофлору подзолистой песчаной почвы Соликамской сельскохозяйственной станции
Из данных таблицы следует вывод, что применение NРК в течение ряда лет существенно снизило численность микроорганизмов в почве. Не пострадали лишь грибы. Это произошло вследствие значительного подкисления почвы. Внесение извести, навоза и их смесей стабилизовало почвенную кислотность и благоприятно сказалось на микронаселении почвы. Заметно изменился состав целлюлозных микроорганизмов в связи с удобрением почвы. На более кислых почвах преобладали грибы. Все типы удобрений способствовали размножению миксобактерий. Внесение навоза усилило размножение Суtорhаgа.
Интересны данные, иллюстрирующие величины урожая сельскохозяйственных культур на различно удобрявшихся почвах Соликамской сельскохозяйственной станции (табл. 4).
Таблица 4
Влияние удобрений, внесенных в песчаную почву, на урожай сельскохозяйственных культур (в ц/га)
Цифры таблицы показывают, что минеральные удобрения постепенно снижали урожай, причем пшеница начала страдать раньше, чем картофель. Навоз оказал положительное влияние. В общем микробное население реагировало на изменение почвенного фона примерно так же, как и растительность.
На нейтральных буферных почвах минеральные удобрения даже при длительном их применении положительно действуют на почвенную микрофлору и растения. В табл. 5 приводятся результаты опыта, в котором черноземные почвы Воронежской области удобрялись разными минеральными туками. Азот вносили из расчета 20 кг/га, Р 2 0 5 --60 кг/га, К 2 О -- 30 кг/га. Развитие почвенного микронаселения усилилось. Однако высокие дозы удобрений, используемые длительное время, тоже могут снизить рН и подавить рост микрофлоры и раcтений. Поэтому при интенсивной химизации следует учитывать физиологическую кислотность удобрений. Вокруг кусочков минеральных или органических удобрений в почве создаются радиальные микрозоны, содержащие различную концентрацию питательных веществ и имеющие различное значение рН.
Таблица 5
Влияние минеральных удобрений на численность микрофлоры черноземной почвы (в тыс/г)
В каждой из подобных зон развивается своеобразная группировка микроорганизмов, характер которого определяется составом удобрений, их растворимостью и т. д. Таким образом, было бы ошибочно думать, что удобренные почвы во всех точках имеют однотипную микрофлору. Микрозональность, впрочем, свойственна и неудобренной почве, о чем упоминалось ранее.
Усиление размножения микроорганизмов в удобренных почвах сказывается на активизации процессов, протекающих в почве. Так, заметно усиливается выделение почвой С0 2 («дыхание» почвы), что является следствием более энергичного разрушения органических соединений и перегноя. Понятно, почему в удобренных почвах растения наряду с внесенными элементами используют большие количества питательных веществ из почвенных запасов. Особенно наглядно это проявляется в отношении азотных соединений почвы. Опыты с минеральными азотными удобрениями, меченными N 15 , показали, что размер мобилизации азота почвы под их влиянием зависит от типа почвы, а также дозировок и форм использованных соединений.
Усилившаяся деятельность микроорганизмов в удобренных почвах одновременно приводит к биологическому закреплению части внесенных минеральных элементов. Некоторая часть минеральных азотсодержащих веществ, например соединения аммония, может закрепляться в почве и в силу физико-химических и химических процессов. В условиях вегетационного опыта в почве связывается до 10--30% дисперсно внесенных азотных удобрений, а в полевых условиях -- до 30--40% (А.М. Смирнов). После отмирания микроорганизмов азот их плазмы частично минерализуется, но частично переходит в форму перегнойных соединений. До 10% закрепленного в почве азота может быть использовано растениями в следующем году. Примерно в таком же темпе освобождается остальной азот.
Особенности микробиологической активности в разных почвах влияют на превращение азотных удобрений. На них существенно влияет техника внесения минеральных туков. Гранулирование, например, уменьшает контакт удобрений с почвой, а следовательно, и микроорганизмами. Это существенно повышает коэффициент использования удобрений. Все сказанное в значительной мере относится и к фосфорным удобрениям. Поэтому делается понятным значение учета микробиологической деятельности почвы при разработке вопросов рационального использования удобрений. Биологическое закрепление калия в почве происходит в относительно небольших количествах.
Если азотные удобрения наряду с другими минеральными соединениями активизируют деятельность сапрофитной микрофлоры, то фосфорные, а также калийные соединения усиливают активность свободноживущих и симбиотических азотофиксаторов.
