СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО КАК ИСТОЧНИК ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ
 
Минеральные и органические удобрения
Продуктивность современного сельского хозяйства в значительной степени зависит от использования минеральных и органических удобрений. По оценке американских ученых, удельный вес минеральных удобрений в системе мер повышения урожаев достигает 41%, по данным немецких специалистов — 50, а по мнению французских исследователей—даже 50—70%. Мировое производство туков составляет в наши дни 120 млн. т в год.
В нашей стране производство минеральных удобрений в середине XX в. стало значительно расширяться. О росте применения удобрений и их роли в повышении урожайности сельскохозяйственных культур свидетельствует и зарубежный опыт. Необходимость применения минеральных удобрений одновременно с повышением урожайности вызывает загрязнение почв и поверхностных вод биогенными элементами и балластными веществами. Например, при внесении в почву калийного удобрения хлорида калия КС1 вместе с необходимым для растений калием вносится не только бесполезный, но и вредный хлор; при мелиорации солонцовых почв фосфогипсом в почву попадает некоторое количество стронция.
Если балластные соединения хорошо растворимы, они вымываются из почвы и поступают в поверхностные и подземные воды, загрязняя их. Если они малорастворимы, то аккумулируются в почве и при достижении определенной концентрации поступают в растения и далее по трофическим цепям в организмы животных и человека. Иногда содержание балластных веществ может достигать токсичных уровней и стать причиной нарушений здоровья человека. Токсичного уровня может достичь и содержание в почве биогенных элементов, чаще всего азота в форме нитратов, что уже неоднократно служило причиной отравления сельскохозяйственными продуктами.
 
Таблица 1. Поставка минеральных удобрений сельскому хозяйству и внесение ex под основные сельскохозяйственные культуры (по Панникову и Минееву)
Показатели
В среднем за годы


1970-1975
1976— 1980

  Поставка минеральных удобрений:
 
 
 
 

  всего, тыс. т
14034
18064

  питательных веществ на 1 га пашни, кг
62,1
80,90

Внесено под сельскохозяйственные культуры, кг/га:
 
 
 
 

  зерновые
38
61

  в том числе под пшеницу
34
39

  сахарную свеклу
305
460

  хлопчатник
365
409

  картофель
221
272

  Урожайность сельскохозяйственных куль- тур, кг/га:
 
 
 
 

  зерновых
14,7
16,0

  пшеницы
14,5
16,4

  озимой пшеницы
22,5
24,7

  хлопчатника
27,3
29,3

сахарной свеклы
217
237

  картофеля
113
117

 
 
 
 
 
Таблица 2. Применение минеральных удобрений, кг-га -1 пашни и многолетних насаждений, и урожайность важнейших сельскохозяйственных культур, ц/га -1 , в некоторых индустриально развитых странах (по Панникову и Минееву)
Страна
Показатели
Годы



1961—
1965
1966—
1970
1971—
1975
1976—
1980
1981—
1962

США
 
 
Внесено удобрений
53
76
94
106
107

 
 
 
Урожай зерновых
сахарной свеклы -
28,1
423
33,0
394
35,6
425
39,7
447
43,5
446

Канада
 
Внесено удобрений
12
19
25
38
45

 
 
Урожай зерновых
сахарной свеклы
10
314
20,6
314
20,5
293
22,0
360
24,3
418

Великобритания
 
 
Внесено удобрений
200
240
254
290
324

 
 
Урожай зерновых
 
34,4
37,7
38,3
44,7
51,7

 
 
сахарной свеклы
 
360
368
336
351
386

ФРГ
Внесено удобрений
315
345
393
430
433

 
 
Урожай: зерновых сахарной свеклы
30,5
  384
36,8
443
37,2
447
42,9
  468
46,5
514

Франция
Внесено удобрений
142
195
205
290
360

 
 
Урожай: зерновых сахарной свеклы
26,1
382
35,3
  427
28,1
431
43,9
461
47,7
487

Болгария
Внесено удобрений
53
140
148
173
221

 
 
Урожай: зерновых
19,2
25,0
32.7
35,5
40,6

 
 
сахарной свеклы
182
210
236
249
257

Венгрия
Внесено удобрений
56
97
198
278
267

 
 
Урожай: зерновых
20,5
26,0
35.1
42.8
47,0

 
 
сахарной свеклы
246
280
330
336
446

 
Основной причиной загрязнения биосферы являются грубые нарушения научно обоснованной технологии их транспортировки, хранения и внесения в почву. Чаще всего биогенные элементы, содержащиеся в удобрениях, поступают в окружающую среду:
при транспортировке от завода до поля;
за счет смыва удобрений с поверхности полей в реки, озера, моря и вымывания по профилю почвы до грунтовых вод;
в процессе водной и ветровой эрозии почвы;
за счет аккумуляции избыточного количества удобрений в почвенном профиле при передозировке или неравномерном внесении и бесконтрольном использовании в качестве минеральных удобрений отходов различных отраслей промышленности.
В практике земледелия бесполезно теряется до 30 — 50% всех вносимых минеральных удобрений. Из 23 млн. т азота удобрений, вносимых в пахотные земли в нашей стране, только 12 млн. т выносится с урожаем; остальное утрачивается, уходя в атмосферу за счет процессов денитрификации (7—8 млн. т), или смывается и поступает в поверхностные и подземные природные воды (до 2 млн. т). Выделение оксидов азота в атмосферу влечет за собой не только экономические потери, но и грозит нарушением озонового экрана планеты. В наши дни возникла угроза локального и регионального повышения содержания соединений азота до уровня, токсичного для человека. Данные по балансу азота, полученные с помощью изотопа    N , свидетельствуют о том, что в полевых условиях растениями усваивается лишь около 40%, в отдельных случаях — 60 — 70% действующего вещества азотных удобрений; 18 — 33% азота иммобилизуется в почве, а 10 — 30% его улетучивается в виде различных газообразных соединений. Потери азота зависят от дозы вносимых удобрений и соотношения содержания N с другими питательными элементами, сроков и способов внесения, формы азотных удобрений и особенностей технологии их применения, а также от почвенно-климатических условий местности. Сельское хозяйство является основным источником поступления в биосферу соединений фосфора.
Структура и ассортимент фосфатов постоянно изменяются в зависимости от требований сельского хозяйства. В общем объеме выпуска фосфорных удобрений постоянно возрастает доля концентрированных и комплексных форм.
От других биогенных элементов фосфор отличается практическим отсутствием газообразных соединений и тем, что большинство фосфатов плохо растворимы. Тем не менее большое количество соединений фосфора ежегодно поступает в природные воды вследствие смыва фосфорных удобрений с полей под воздействием орошения и эрозионных процессов; за счет возрастания производства различных фосфорсодержащих препаратов (ядохимикатов, детергентов и т. п.), используемых в сельском хозяйстве, быту, промышленности; вследствие вовлечения в биогеохимический круговорот фосфора, входящего в состав горных пород — фосфоритов и апатитов.
По мнению Ковды (1985), 14—17 млн. т фосфора ежегодно поступает с континентов планеты в Мировой океан с тенденцией к возрастанию. Постоянная миграция вызывает эвтрофикацию водоемов суши. Подсчитано, что только за счет поверхностного смыва с каждого гектара пашни ежегодно уносится до 10 кг фосфора. Наряду с удобрениями источником фосфорного загрязнения почв и вод являются фосфорсодержащие пестициды.
Кроме азотных и фосфорных в современном земледелии используется широкий ассортимент калийных удобрений, поставки которых достигают 12 млн. т в год. Калий играет важную и многообразную роль в жизнедеятельности растений, однако большинство калийных удобрений содержит балластные вещества, не только загрязняющие почву, но и в определенных количествах вредные для растений. Так, сильвинит ( n КС1+ nNaCl ), каинит (КС1* MgS 0 4 *ЗН 2 0), карналлит ( KCI * MgCb *6Н 2 0) содержат хлор и натрий в больших количествах, токсичны для растений, причем доля натрия и хлора составляет 75—80 и 50% соответственно. С фосфорными удобрениями в почву поступает также фтор.
Наряду с минеральными удобрениями в сельском хозяйстве широко используются органические, способствующие не только формированию высоких урожаев возделываемых культур, но и сохранению и повышению почвенного плодородия. Анализ структуры органических удобрений в нашей стране показывает, что основное место в ней принадлежит отходам животноводства. Для содержания животных нередко строятся крупные комплексы по откорму свиней, крупного рогатого скота, птицы. Скопление большого числа животных и птицы на сравнительно малых площадях, в свою очередь, приводит к производству больших масс навоза и птичьего помета, смешанных с подстилочными материалами или разбавленных водой, использующейся для смыва и удаления экскрементов.
Количество экскрементов, их химический состав, уровень разбавления зависят от вида, породы, числа животных, режима их кормления, технического состояния оборудования и качества их обслуживания. В среднем из комплекса по выращиваню коров (3 тыс. голов) ежедневно удаляется 210 — 215 м смеси экскрементов и сточной воды, из комплекса по откорму крупного рогатого скота (10 тыс. голов) — 450 — 675 м , а суточный выход экскрементов и сточных вод из комплек