Если вы ознакомились с теми статьями, которые я выложил в предыдущих постах, вам теперь понятно, как работает симбиоз червей, растений и микрофлоры почвы.

Итак, подведем итоги.
Растения своими плодами и своим перегноем (листья,стебли, корни и прочее) привлекает микрофлору почвы себе к корням. Само растение не может напрямую брать все необходимые вещества из почвы. Они приглашают бактерии и грибки, которые с помощью своих ферментов переваривают всю органику, делая так называемый бульон, который они "кушают" сами и который "кушают" растения. Затем часть бактерий, которые сильно размножаются в процессе питания, поедаются земляными червями. Переваривая бактерий и остатки бульона, черви "производят" собственно гумус. А гумус - это хранилище целого комплекса веществ, которые делают почву плодородной. Гумус как бы аккумулирует эти вещества, не давая их вымыть из почвы водой и прочими природными факторами и привести к деградации почвы и ее эрозии.

Таким образом,становится понятно, что если каким-то образом повлиять на процесс создания гумуса, на процесс питания растений, на этот уникальный симбиоз микрофлоры,червей и растений, можно нарушить процесс выработки гумуса и процесс нормального питания растений.

Именно этим и занимается современное традиционное сельское хозяйство. Оно вносит в землю тонны химикатов, нарушая гармоничный баланс микрофлоры.

Теперь понятно, что плодородность почвы зависит от здоровья микрофлоры почвы.
Но гербициды и пестициды убивают эту микрофлору. Убивают полностью. Доказательством тому, наш знакомый фермер - он говорит, что там, где он не кладет минеральных удобрений, там у него вообще картофель не растет - кустики вырастают в высоту до 10 см и все, клубни вообще не хотят завязываться. И он считает, что выход один - класть больше минеральных удобрений. И с каждым годом все больше и больше....

Растения на минеральных удобрениях - это наркоманы. Эти растения "сидят на допинге", на наркотиках. Все бы хорошо, но только растения не могут напрямую переваривать эти удобрения, им все-равно необходима микрофлора. Но эта микрофлора с каждым годом все сильнее и сильнее уничтожается химикатами и самими же минеральными удобрениями. Вот цитата с сайта об огородничестве: " минеральные удобрения изменяют качественный состав микроорганизмов почвы, разрушают молекулы гуминовых кислот, нарушается или исчезает вовсе плодородие, поскольку нарушается структура почвы, часто, казавшиеся похожими на безжизненную пыль, почвы просто выводятся из использования"( http://www.7dach.ru/VeraTyukaeva/unikalnye-guminovye-kisloty-21195.html )

А вот вам еще статья про влияние минеральных удобрений на почву и человека:(по материалам с сайта http://sadisibiri.ru/mineralnie-udobrebiya-vred-polza.html)

Минеральные удобрения: польза и вред

Да, урожай от них растёт,

Но губится природа.

Нитратов кушает народ

Всё больше год от года.

Мировое производство минеральных удобрений стремительно растёт. Каждое десятилетие оно увеличивается примерно в 2 раза. Урожайность культур от их применения, конечно, растёт, но у этой проблемы много негативных сторон, и это беспокоит очень многих людей. Не зря в некоторых странах Запада правительство поддерживает овощеводов, выращивающих продукцию без применения минеральных удобрений – экологически чистую.

МИГРАЦИЯ АЗОТА И ФОСФОРА ИЗ ПОЧВЫ

Доказано, что из внесённого в почву азота растения усваивают около 40%, остальной азот вымывается из почвы дождём и улетучивается в виде газа. В меньшей степени, но вымывается из почвы и фосфор. Накопление азота и фосфора в грунтовых водах ведёт к загрязнению водоёмов, они быстро стареют и превращаются в болота, т.к. повышенное содержание удобрений в воде влечет за собой быстрый рост растительности. Отмирающий планктон и водоросли осаждаются на дно водоёмов, это ведёт к выделению метана, сероводорода и к сокращению запасов растворимого в воде кислорода, что является причиной замора рыбы. Сокращается и видовой состав ценных рыб. Рыба не стала вырастать до нормальных размеров, она раньше начала стареть, раньше погибать. Планктон в водоёмах накапливает нитраты, рыбы им питаются, и употребление в пищу таких рыб может привести к заболеваниям желудка. А накопление азота в атмосфере ведет к выпадению кислых дождей, подкисляющих почву и воду, разрушающих строительные материалы, окисляющих металлы. От всего этого страдают леса и обитающие в них животные и птицы, а в водоемах гибнут рыбы, моллюски. Есть сообщение, что на некоторых плантациях, где добывают мидии (это съедобные моллюски, они раньше очень ценились), они стали несъедобными, больше того, случались случаи отравления ими.

ВЛИЯНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ НА СВОЙСТВА ПОЧВЫ

Наблюдения показывают, что содержание гумуса в почвах постоянно уменьшается. Плодородные почвы, черноземы в начале века содержали до 8% гумуса. Сейчас таких почв почти не осталось. Подзолистые и дерновo-подзолистые почвы содержат 0,5-3% гумуса, серые лесные – 2-6%, луговые чернозёмы – больше 6%. Гумус служит хранилищем основных элементов питания растений, это коллоидное вещество, частички которого удерживают на своей поверхности элементы питания в доступной для растений форме. Образуется гумус при разложении микроорганизмами остатков растительного происхождения. Гумус не заменить никакими минеральными удобрениями, напротив, они ведут к активной минерализации гумуса, структура почвы ухудшается, из коллоидных комочков, удерживающих воду, воздух, питательные элементы, почва превращается в пылеобразное вещество. Из естественной почва превращается в искусственную. Минеральные удобрения провоцируют вымывание из почвы кальция, магния, цинка, меди, марганца и т.д., это влияет на процессы фотосинтеза, снижает устойчивость растений к заболеваниям. Применение минеральных удобрений ведёт к уплотнению почвы, снижению её пористости, к уменьшению доли зернистых агрегатов. Кроме того, подкисление почвы, неизбежно происходящее при внесении минеральных удобрений, требует всё большего внесения извести. В 1986 году в нашей стране было внесено в почву 45,5 млн. т извести, однако это не компенсировало потери кальция и магния.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ТЯЖЁЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ И ТОКСИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Сырьё, используемое для производства минеральных удобрений, содержит стронций, уран, цинк, свинец, кадмий и пр., извлечь которые технологически сложно. Как примеси эти элементы входят в суперфосфаты, в калийные удобрения. Наиболее опасны тяжёлые металлы: ртуть, свинец, кадмий. Последний разрушает эритроциты в крови, нарушает работу почек, кишечника, размягчает ткани. Здоровый человек весом 70 кг без вреда здоровью может получать с пищей за неделю до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути. Однако на сильно удобренных почвах растения могут накопить и большие концентрации этих металлов. Например, в молоке коров может быть до 17-30 мг кадмия в 1 литре. Присутствие в фосфорных удобрениях урана, радия, тория увеличивает уровень внутреннего облучения человека и животных при попадании растительной пищи в их организм. В состав суперфосфата входит также фтор в количестве 1-5%, и его концентрация может достигать 77,5 мг/кг, вызывая различные болезни.

МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ЖИВОЙ МИР ПОЧВЫ

Применение минеральных удобрений вызывает изменение видового состава микроорганизмов почвы. Сильно увеличивается численность бактерий, способных усваивать минеральные формы азота, но уменьшается число симбионтных микрогрибов в ризосфере растений (ризосфера - это 2-3-милиметровая область почвы, прилегающая к корневой системе). Уменьшается также число азотфиксирующих бактерий в почве - в них как бы отпадает необходимость. В результате этого корневая система растений уменьшает выделение органических соединений, а их объем составлял около половины массы надземной части, и фотосинтез растений снижается. Активизируются токсинообразующие микрогрибы, численность которых в естественных условиях контролируется полезными микроорганизмами. Внесение извести не спасает положение, а приводит иногда к увеличению заражённости почвы возбудителями корневой гнили.

Минеральные удобрения вызывают сильную депрессию почвенных животных: ногохвосток, круглых червей и фитофагов (они питаются растениями), а также снижение ферментативной активности почвы. А она формируется деятельностью всех почвенных растений и живых существ почвы, при этом ферменты попадают в почву в результате их выделения живыми организмами, отмирающими микроорганизмами, Установлено, что применение минеральных удобрений снижает активность почвенных ферментов более чем в два раза.

ПРОБЛЕМЫ ЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА

В организме человека нитраты, поступающие в пищу, всасываются в пищеварительный тракт, попадают в кровь, а с ней - в ткани. Около 65% нитратов превращаются в нитриты уже в полости рта. Нитриты окисляют гемоглобин до метагемоглобина, имеющую темную коричневую окраску; он не способен переносить кислород. Норма метагемоглобина в организме - 2%, а большее его количество вызывает различные заболевания. При 40% метагемоглобина в крови человек может умереть. У детей ферментативная система слабо развита, и поэтому нитраты для них более опасны. Нитраты и нитриты в организме превращаются в нитрозосоединения, являющиеся канцерогенами. В опытах на 22 видах животных было доказано, что эти нитрозосоединения обуславливают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Нитрозоамины, обладая гепатотоксическими свойствами, вызывают также заболевание печени, в частности гепатит. Нитриты ведут к хронической интоксикации организма, ослабляют иммунную систему, снижают умственную и физическую работоспособность, проявляют мутагенные и эмбринотоксические свойства.

Для овощей установлены предельные нормы содержания нитратов в мг/кг. Эти нормы постоянно корректируются в сторону увеличения. Уровень предельно допустимой концентрации нитратов, принятый сейчас в России, и оптимальная кислотность почвы для некоторых овощей даны в таблице (см. ниже).

Реальное содержание нитратов в овощах, как правило, превышает норму. Максимальная суточная доза нитратов, не оказывающая отрицательного влияния на организм человека, - 200-220 мг на 1 кг массы тела. Как правило, реально в организм поступают 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела. Повышая урожайность культур, минеральные удобрения влияют на их качество. В растениях уменьшается содержание углеводов и увеличивается количество сырого протеина. В картофеле уменьшается содержание крахмала, а в зерновых культурах изменяется аминокислотный состав, т.е. питательность белка снижается.

Применение минеральных удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур влияет также на хранение продуктов. Снижение сахара и сухого вещества в свекле и других овощах ведёт к ухудшению их лёжкости при хранении. У картофеля сильнее темнеет мякоть, при консервировании овощей нитраты вызывают коррозию металла банок. Известно, что нитратов больше в жилках листьев у салатов, шпинатов, в сердцевине моркови сосредотачивается до 90% нитратов, в верхней части свеклы - до 65%, их количество увеличивается при хранении сока и овощей при высокой температуре. Овощи с грядки лучше убирать зрелыми и во второй половине дня - тогда в них меньше нитратов. Откуда берутся нитраты, и когда эта проблема возникла? Нитраты в продуктах были всегда, просто их количество в последнее время растёт. Растение питается, берет из почвы азот, азот накапливается в тканях растения, это явление нормальное. Другое дело, когда этого азота в тканях имеется избыточное количество. Нитраты сами по себе не опасны. Часть из них выводится из организма, другая часть преобразуется в безвредное и даже полезные соединения. А избыточная часть нитратов превращается в соли азотистой кислоты - это и есть нитриты. Они и лишают красные кровяные тельца возможности питать кислородом клетки нашего организма. В результате нарушается обмен веществ, страдает ЦНС - центральная нервная система, снижается противодействие организма болезням. Среди овощей чемпион по накоплению нитратов - свекла. Меньше их в капусте, петрушке, луке.

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.

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. Более устойчивые зоны с повышенной концентрацией загрязнений возникают в местах активной жизнедеятельности человека. Антропогенное загрязнение отличается разнообразием видов и многочисленностью источников.

Главными причинами загрязнения природной среды удобрениями, их потерями и непроизводительного использования являются:

1) несовершенство технологии транспортировки, хранения, смешивания и внесения удобрений;

2) нарушение технологии их применения в севообороте и под отдельные культуры;

3) водная и ветровая эрозия почв;

4) несовершенство химических, физических и механических свойств минеральных удобрений;

5) интенсивное использование различных промышленных, городских и бытовых отходов в качестве удобрений без систематического и тщательного контроля их химического состава.

От применения минеральных удобрений загрязнение атмосферы незначительно, особенно с переходом на использование гранулированных и жидких удобрений, но оно имеет место. После применения удобрений в атмосфере обнаруживаются соединения, содержащие преимущественно азот, фосфор и калий.

Существенное загрязнение атмосферы происходит также и при производстве минеральных удобрений. Так, пылегазовые отходы калийного производства включают выбросы дымовых газов сушильных отделений компонентами которых являются пыль концентратов (КCl), хлористый водород, пары флотриагентов и антислеживателей (аминов). По влиянию на окружающую среду первостепенное значение имеет азот.

Органические вещества, как солома и сырые листья сахарной свеклы, снижали газообразные потери аммиака. Это можно объяснить содержанием в компосте СаО, обладающего щелочными свойствами, и токсических свойств, способных подавлять деятельность нитрификаторов.

Потери его из удобрений бывают довольно значительными. Он усваивается в полевых условиях примерно на 40%, в отдельных случаях на 50-70%, иммобилизируется в почве на20-30%.

Существует мнение, что более серьезным источником потерь азота, нежели вымывание, является улетучивание его из почвы и внесенных в нее удобрений в форме газообразных соединений(15-25%). Например, в земледелии Европы 2/3 потерь азота приходится на зимний период и 1/3 на летний.

Фосфор как биогенный элемент меньше теряется в окружающую среду вследствие малой его подвижности в почве и не представляет такой экологической опасности, как азот.

Потери фосфатов чаще всего происходят в процессе эрозии почвы. В результате поверхностного смыва почвы с каждого гектара уносится до 10 кг фосфора.

Атмосфера самоочищается от загрязнений в результате осаждения твердых частиц, вымывания их из воздуха осадками, растворения в каплях дождя и тумана, растворения в воде морей, океанов, рек и других водоемов, рассеивания в пространстве. Но, как известно эти процессы происходят очень медленно.

1.3.3 Влияние минеральных удобрений на водные экосистемы

В последнее время происходит стремительный рост производства минеральных удобрений и поступление биогенных веществ в воды суши, создавший в качестве самостоятельной проблему антропогенного эвтрофирования поверхностных вод. Эти обстоятельства, несомненно, имеют закономерную взаимосвязь.

В водоемы поступают стоки, содержащие много соединений азота и фосфора. Это связано со смывом в водоемы удобрений с окрестных полей. В результате и происходит антропогенная эвтрофикация таких водоемов, повышается их неполезная продуктивность, происходит усиленное развитие фитопланктона прибрежных зарослей, водорослей, «цветение воды» и др. В глубинной зоне накапливается сероводород, аммиак, усиливаются анаэробные процессы. Нарушаются окислительно-восстановительные процессы и возникает дефицит кислорода. Это приводит к гибели ценных рыб и растительности, вода становится непригодной не только для питья, но даже для купания. Такой эвтрофированный водоем утрачивает свое хозяйственное и биогеоценотическое значение. Поэтому борьба за чистую воду одна из важнейших задач всего комплекса проблемы по охране природы.

Естественные эвтрофированные системы хорошо сбалансированы. Искусственное же внесение биогенных элементов в результате антропогеннй деятельности нарушает нормальное функционирование сообщества и создает в экосистеме гибельную для организмов неустойчивость. Если в такие водоемы прекратится поступление посторонних веществ, они смогут вернуться в свое первоначальное состояние.

Оптимальный рост водных растительных организмов и водорослей наблюдается при концентрации фосфора 0,09-1,8 мг/л и нитратного азота 0,9-3,5 мг/л. Более низкие концентрации этих элементов ограничивают рост водорослей. На 1 кг поступившего в водоем фосфора образуется 100 кг фитопланктона. Цветение воды за счет водорослей возникает только в тех случаях, когда концентрация фосфора в воде превышает 0,01 мг/л.

Значительная часть биогенных элементов, попадая в реки и озера со стоковыми водами, хотя и в большинстве случаев смыв элементов поверхностными водами значительно меньший, чем в результате миграции по профилю почвы, особенно в районах с промывным режимом. Загрязнение природных вод биогенными элементами за счет удобрений и их эвтрофикация возникают, прежде всего, в тех случаях, когда нарушается агрономическая технология применения удобрений и не выполняется комплекс агротехнических мероприятий, в целом культура земледелия находится на низком уровне.

При применении фосфорных минеральных удобрений происходит увеличение выноса фосфора с жидким стоком примерно в 2 раза, тогда как с твердым стоком увеличение выноса фосфора не происходит или даже происходит незначительное его снижение.

С жидким стоком с пахотных земель выносится 0,0001-0,9кг фосфора с гектара. Со всей территории, занятой в мире пашней, что составляет около 1,4 млрд га, за счет применения минеральных удобрений в современных условиях выносится порядка 230 тыс.т фосфора дополнительно.

Неорганический фосфор находится в водах суши преимущественно в виде производных ортофосфорной кислоты. Формы существования фосфора в воде не безразличны для развития водной растительности. Наиболее доступен фосфор растворенных фосфатов, которые при интенсивном развитии растений используются ими практически полностью. Аппатитный фосфор, осаждаясь в донных отложениях, практически не доступен для водных растений и слабо ими используется.

Миграция калия по профилю почв, имеющих средний или тяжелый механический состав, значительно затруднена в связи с поглощением почвенными коллоидами и переходом в обменное и необменное состояние.

Поверхностным стоком смывается преимущественно почвенный калий. Это находит соответствующее выражение в величинах содержания калия в природных водах и отсутствии связи между ними и дозами калийных удобрений.

Что касается азотных удобрений минеральных удобрений, то количество азота в стоке составляет 10-25% его общего поступления с удобрениями.

Доминирующими формами азота в воде(исключая молекулярный), являются NO 3 ,NH 4 ,NO 2 , растворимый органический азот и азот взвешенных частиц. В озерных водоема концентрация может изменяться от 0 до 4 мг/л.

Однако, по мнению ряда исследователей, оценка вклада азота в загрязнение поверхностных и грунтовых вод является, по-видимому, завышенной.

Азотные удобрения при достаточном количестве других питательных элементов в большинстве случаев способствуют интенсивному вегетативному росту растений, развитию корневой системы и поглощению нитратов из почвы. Увеличивается площадь листьев и в связи с этим возрастает коэффициент транспирации, повышается расход воды растением, снижается влажность почвы. Все это снижает возможность промывания нитратов в нижние горизонты почвенного профиля и оттуда в грунтовые воды.

Максимальная концентрация азота отмечается в поверхностных водах в период половодья. Количество азота, вымываемого в течение периода половодья с водосборных площадей, в значительной степени определяется аккумуляцией соединений азота в снежном покрове.

Можно отметить, что вынос как общего азота, так и отдельных его форм в период половодья выше, чем запасы азота в снежном покрове. Это может быть связано с размывом верхнего слоя почвы и вымыванием азота с твердым стоком.

Применение минеральных удобрений (даже в высоких дозах) не всегда приводит к прогнозируемому увеличению урожая.
Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что погодные условия вегетационного периода оказывают настолько сильное влияние на развитие растений, что экстремально неблагоприятные погодные условия фактически нивелирует эффект повышения урожайности даже при высоких дозах внесения питательных веществ (Страпенянц и др., 1980; Федосеев, 1985). Коэффициенты использования питательных веществ из минеральных удобрений могут резко отличаться в зависимости от погодных условий вегетационного периода, снижаясь для всех культур в годы с недостаточным увлажнением (Юркин и др., 1978; Державин, 1992). В связи с этим, любые новые приемы повышения эффективности минеральных удобрений в районах неустойчивого земледелия заслуживают внимания.
Один из приемов увеличения эффективности использования питательных веществ из удобрений и почвы, укрепления иммунитета растений к неблагоприятным факторам среды и повышения качества получаемой продукции - использование гуминовых препаратов при возделывании сельскохозяйственных культур.
За последние 20 лет, значительно повысился интерес к гуминовым веществам, применяемым в сельском хозяйстве. Тема гуминовых удобрений не является новой ни для исследователей, ни для практиков-аграриев. Начиная с 50-х годов прошлого столетия изучалось влияние гуминовых препаратов на рост, развитие, урожай различных сельскохозяйственных культур. В настоящее время в связи с резким подорожанием минеральных удобрений гуминовые вещества широко применяются для увеличения эффективности использования питательных веществ из почвы и удобрений, повышения иммунитета растений к неблагоприятным факторам среды и повышения качества урожая получаемой продукции.
Разнообразно сырье для производства гуминовых препаратов. Это могут быть угли бурые и темные, торф, озерный и речной сапропель, вермикомпост, леонардит, а также различные органические удобрения и отходы.
Основным способом получения гуматов на сегодняшний день является технология высокотемпературного щелочного гидролиза сырья, в результате которой происходит высвобождение поверхностно-активных высокомолекулярных органических веществ различной массы, характеризующихся определенным пространственным строением и физико-химическими свойствами. Препаративная форма гуминовых удобрений может представлять собой порошок, пасту или жидкость с различными удельным весом и концентрацией действующего вещества.
Основным отличием для различных гуминовых препаратов является форма действующего компонента гуминовых и фульвокислот и (или) их солей – в водорастворимой, усвояемой или трудноусвояемой формах. Чем выше содержание органических кислот в гуминовом препарате, тем ценнее он как для индивидуального применения, так и особенно для получения комплексных удобрений с гуматами.
Различны способы применения гуминовых препаратов в растениеводстве: обработка посевного материала, некорневые подкормки, внесение водных растворов в почву.
Гуматы могут применяться как отдельно, так и в сочетании со средствами защиты растений, регуляторами роста, макро- и микроэлементами. Спектр их использования в растениеводстве чрезвычайно широк и включает практически все сельскохозяйственные культуры, производимые как в крупных аграрных предприятиях, так и в личных подсобных хозяйствах. В последнее время значительно выросло их использование на различных декоративных культурах.
Гуминовые вещества обладают комплексным действием, улучшающим состояние почвы и системы взаимодействия «почва – растения»:
- повышают подвижность усвояемого фосфора в почве и почвенных растворах, ингибируют иммобилизацию усвояемого фосфора и ретроградацию фосфора;
- кардинально улучшают баланс фосфора в почвах и фосфорное питание растений, выражающееся в увеличении доли фосфорорганических соединений, ответственных за перенос и трансформацию энергии, синтез нуклеиновых кислот;
- улучшают структуру почв, их газопроницаемость, водопроницаемость тяжелых почв;
- поддерживают органо-минеральный баланс почв, препятствуя их засолению, закислению и другим негативным процессам, приводящим к снижению или потере плодородия;
- сокращают вегетативный период за счет улучшения белкового обмена, концентрированной доставки питательных компонентов к плодовой части растений, насыщению их высокоэнергетическими соединениями (сахара, нуклеиновые кислоты и др. органические соединения), а также подавляют накопление нитратов в зеленой части растений;
- усиливают развитие корневой системы растения за счет полноценного питания и ускоренного деления клеток.
Особенно важными являются полезные свойства гуминовых компонентов для поддержания органо-минерального баланса почв при интенсивных технологиях. В статье Пола Фиксена «Концепция повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и эффективности использования элементов питания растениями» (Фиксен, 2010) приведена ссылка на системный анализ методов оценки эффективности использования элементов питания растениями. В качестве одного из значимых факторов, влияющих на эффективность использования элементов питания, указывается интенсивность технологий возделывания сельскохозяйственных культур и связанные с ними изменения структуры и состава почвы, в частности, иммобилизация элементов питания и минерализация органического вещества. Гуминовые компоненты в сочетании с ключевыми макроэлементами, прежде всего фосфором, поддерживают плодородие почв при интенсивных технологиях.
В работе Ивановой С.Е., Логиновой И.В.,Тиндалл Т. «Фосфор: механизмы потерь из почвы и способы их снижения» (Иванова и др., 2011) химическая фиксация фосфора в почвах отмечена как один из основных факторов низкой степени использования фосфора растениями (на уровне 5 - 25% от внесенного в 1-ый год количества фосфора). Повышение степени использования фосфора растениями в год внесения имеет выраженный экологический эффект – снижение попадания фосфора с поверхностным и подземным стоком в водоемы. Сочетание органической составляющей в виде гуминовых веществ с минеральной в удобрениях препятствует химической фиксации фосфора в малорастворимые фосфаты кальция, магния, железа и алюминия и сохраняют фосфор в доступной для растений форме.
По нашему мнению, очень перспективно применение гуминовых препаратов в составе минеральных макроудобрений.
В настоящее время существует несколько способов введения гуматов в сухие минеральные удобрения:
- поверхностная обработка гранулированных промышленных удобрений, которая широко применяется при приготовлении механических тукосмесей;
- механическое введение гуматов в порошок с последующей грануляцией при малотоннажном производстве минеральных удобрений.
- введение гуматов в плав при крупнотоннажном производстве минеральных удобрений (промышленное производство).
Очень широкое распространение в России и за рубежом получило применение гуминовых препаратов для производства жидких минеральных удобрений, используемых для листовых обработок посевов.
Цель настоящей публикации - показать сравнительную эффективность гуматизированных и обычных гранулированных минеральных удобрений на зерновых культурах (озимой и яровой пшенице, ячмене) и яровом рапсе в различных почвенно-климатических зонах России.
В качестве гуминового препарата для получения гарантированных высоких результатов по агрохимической эффективности был выбран гумат натрия «Сахалинский» со следующими показателями (табл. 1 ).

Производство гумата «Сахалинский» основано на использовании бурых углей Солнцевского месторождения о. Сахалин, имеющих очень высокую концентрацию гуминовых кислот в усвояемой форме (более 80%). Щелочная вытяжка из бурых углей этого месторождения представляет собой практически полностью растворимый в воде негигроскопичный и неслеживающийся порошок темно-коричневого цвета. В состав продукта переходят также микроэлементы и цеолиты, способствующие аккумуляции питательных веществ и регулированию обменного процесса.
Кроме указанных показателей гумата натрия «Сахалинский», важным фактором его выбора в качестве гуминовой добавки было производство концентрированных форм гуминовых препаратов в промышленных количествах, высокие агрохимические показатели индивидуального применения, содержание гуминовых веществ преимущественно в водорастворимой форме и наличие жидкой формы гумата для равномерного распределения в грануле при промышленном производстве, а также государственная регистрация в качестве агрохимиката.
В 2004 г. на ОАО «Аммофос» в г. Череповец была выпущена опытная партия нового вида удобрения – азофоски (нитроаммофоски) марки 13:19:19, с добавкой гумата натрия «Сахалинский» (щелочная вытяжка из леонардита) в пульпу по технологии, разработанной в ОАО «НИУИФ». Показатели качества гуматизированной аммофоски 13:19:19 приведены в табл. 2 .

Основной задачей при проведении промышленных испытаний было обоснование оптимального способа ввода гуматной добавки «Сахалинский» с сохранением водорастворимой формы гуматов в продукте. Известно, что гуминовые соединения в кислых средах (при pH<6) переходят в формы водорастворимых гуматов (H-гуматы) с потерей их эффективности.
Ввод порошкообразного гумата «Сахалинский» в ретур при производстве комплексных удобрений обеспечил отсутствие контакта гумата с кислой средой в жидкой фазе и его нежелательных химических трансформаций. Это подтвердил последующий анализ готовых удобрений с гуматами. Ввод гумата фактически на финальной стадии технологического процесса определил сохранение достигнутой производительности технологической системы, отсутствие возвратных потоков и дополнительных выбросов. Не отмечено и ухудшения физико-химических комплексных удобрений (слеживаемость, прочность гранул, пылимость) при наличии гуминовой составляющей. Аппаратурное оформление узла ввода гумата также не представляло сложностей.
В 2004 г. в ЗАО «Сет-Орел Инвест» (Орловская область) был проведен производственный опыт с внесением гуматизированной аммофоски под ячмень. Прибавка урожая ячменя на площади 4532 га от применения гуматизированного удобрения по сравнению со стандартной аммофоской марки 13:19:19 составила 0.33 т/га (11%), содержание белка в зерне повысилось с 11 до 12.6% (табл. 3 ), что дало хозяйству дополнительную прибыль в размере 924 руб/га.

В 2004 г. в ГФУП ОПХ «Орловское» ВНИИ зернобобовых и крупяных культур (Орловская область) проводились полевые опыты по изучению влияния гуматизированной и обычной аммофоски (13:19:19) на урожай и качество яровой и озимой пшеницы.

Схема опытов:

Опыты с озимой пшеницей (сорт Московская-39) проводились по двум предшественникам - черный и сидеральный пар. Анализ результатов опыта с озимой пшеницей показал, что гуматизированные удобрения оказывают положительное влияние на урожайность, а также содержание белка и клейковины в зерне по сравнению с традиционным удобрением. Максимальная урожайность (3.59 т/га) наблюдалась в варианте с внесением повышенной дозы гуматизированного удобрения (N39 P57 K57). В этом же варианте получено самое высокое содержание белка и клейковины в зерне (табл. 4 ).

В опыте с яровой пшеницей (сорт Смена) максимальная урожайность 2.78 т/га наблюдалась также при внесении повышенной дозы гуматизированного удобрения. В этом же варианте наблюдалось самое высокое содержание белка и клейковины в зерне. Как и в опыте с озимой пшеницей, внесение гуматизированного удобрения статистически значимо увеличивало урожайность и содержание белка и клейковины в зерне по сравнению с внесением такой же дозы стандартного минерального удобрения. Последний работает не только как индивидуальный компонент, но и улучшает усвояемость растениями фосфора и калия, уменьшает потери азота в азотном цикле питания и в целом улучшает обмен между почвой, почвенными растворами и растениями.
Значимое улучшение качества урожая и озимой и яровой пшеницы свидетельствует о повышении эффективности минерального питания продукционной части растения.
По результатам действия гуматную добавку можно сравнить с влиянием микрокомпонентов (бор, цинк, кобальт, медь, марганец и др.). При относительно небольшом содержании (от десятых долей до 1%) гуматные добавки и микроэлементы обеспечивают практически одинаковое повышение урожайности и качества сельскохозяйственной продукции. В работе (Аристархов, 2010) изучено влияние микроэлементов на урожайность и качество зерна зерновых и зернобобовых и показано увеличение белка и клейковины на примере озимой пшеницы при основном внесении на различных типах почв. Направленное влияние микроэлементов и гуматов на продуктивную часть культур сопоставимо по получаемым результатам.
Высокие агрохимические результаты производства при минимальной доработке аппаратурной схемы крупнотоннажного производства комплексных удобрений, полученные от применения гуматизированной аммофоски (13:19:19) с гуматом натрия «Сахалинский», позволили расширить спектр гуматизированных марок комплексных удобрений с включением нитратсодержащих марок.
В 2010 г. в ОАО «Минеральные удобрения» (г. Россошь, Воронежская область) была произведена партия гуматизированной азофоски 16:16:16 (N:P 2 О 5:K 2 О) с содержанием гумата (щелочная вытяжка из леонардита) – не менее 0.3% и влаги – не более 0.7%.
Азофоска с гуматами представляла собой гранулированное органоминеральное удобрение светло-серого цвета, отличающееся от стандартного только присутствием в нем гуминовых веществ, что придавало едва заметный светло-серый оттенок новому удобрению. Азофоска с гуматами была рекомендована в качестве органоминерального удобрения для основного и «припосевного» внесения в почву и для корневых подкормок под все культуры, где возможно применение обычной азофоски.
В 2010 и 2011 гг. на опытном поле ГНУ Московский НИИСХ «Немчиновка» проводили исследования с гуматизированной азофоской производства ОАО «Минеральные удобрения» в сравнении со стандартной, а также с калийными удобрениями (хлористый калий), содержащими гуминовые кислоты (КалиГум), в сравнении с традиционным калийным удобрением KCl.
Полевые опыты проводили по общепринятой методике (Доспехов, 1985) на опытном поле Московского НИИСХ «Немчиновка».
Отличительная особенность почв опытного участка - высокое содержание фосфора (порядка 150-250 мг/кг), и среднее калия (80-120 мг/кг). Это обусловило отказ от основного внесения фосфорных удобрений. Почва дерново-подзолистая среднесуглинистая. Агрохимическая характеристика почвы перед закладкой опыта: содержание органического вещества – 3.7%, рНсол.–5.2, NH 4 – – следы, NО 3 – – 8 мг/кг, Р 2 О 5 и К 2 О (по Кирсанову) – 156 и 88 мг/кг соответственно, СаО – 1589 мг/кг, MgO – 474 мг/кг.
В опыте с азофоской и рапсом размер опытной делянки составлял 56 м 2 (14м х 4м), повторность – четырехкратная. Предпосевная обработка почвы после основного внесения удобрений – культиватором и непосредственно перед посевом - РБК (ротационной бороной-культиватором). Посев – сеялкой Амазон в оптимальные агротехнические сроки, глубина заделки семян 4-5 см - для пшеницы и 1-3 см – для рапса. Нормы высева: пшеницы – 200 кг/га, рапса – 8 кг/га.
В опыте использовали яровую пшеницу сорт МИС и яровой рапс сорт Подмосковный. Сорт МИС - высокопродуктивный среднеспелый, позволяющий стабильно получать зерно, пригодное для производства макаронных изделий. Сорт устойчив к полеганию; значительно слабее стандарта поражается бурой ржавчиной, мучнистой росой и твердой головней.
Яровой рапс Подмосковный - среднеспелый, вегетационный период 98 дней. Экологически пластичен, отличается равномерным цветением и созреванием, устойчивостью к полеганию 4.5-4.8 балла. Низкое содержание глюкозинолатов в семенах позволяет использовать жмых и шроты в рационах животных и птицы в повышенных нормах.
Урожай пшеницы убирали в фазу полной спелости зерна. Рапс скашивали на зеленый корм в фазу цветения. Опыты для яровой пшеницы и рапса заложены по одной схеме.
Анализ почвы и растений проводили согласно стандартным и общепринятым в агрохимии методам.

Схема опытов с азофоской:

Агрохимическую эффективность комплексные удобрения с гуматами продемонстрировали и в экстремально засушливых условиях 2010 г., подтвердив ключевое значение гуматов для стрессоустойчивости культур за счет активации обменных процессов при водном голодании.
В годы проведения исследований погодные условия значительно отличались от средних многолетних для Нечерноземной зоны. В 2010 году май и июнь были благоприятными для развития сельскохозяйственных культур, и у растений были заложены генеративные органы с перспективой на будущий урожай зерна порядка 7 т/га у яровой пшеницы (как в 2009 году) и 3 т/га – у рапса. Однако, как и во всем Центральном регионе РФ, в Московской области с начала июля и до уборки урожая пшеницы в начале августа наблюдалась длительная засуха. Среднесуточные температуры в этот период были превышены на 7 о С, а дневные температуры в течение длительного времени были выше 35 о С. Отдельные кратковременные осадки выпадали в виде ливневых дождей и вода стекала с поверхностным стоком и испарялась, лишь частично впитываясь в почву. Насыщение почвы влагой в кратковременные периоды дождей не превышало глубины проникновения 2-4 см. В 2011 году в первой декаде мая после посева и во время всходов растений осадков выпало почти в 4 раза меньше (4 мм) средневзвешенной многолетней нормы (15 мм).
Среднесуточная температура воздуха в этот период (13.9 о С) была значительно выше среднесуточной многолетней температуры (10.6 о С). Количество осадков и температура воздуха во 2-ую и 3-ю декады мая значительно не отличались от количества средневзвешенных осадков и среднесуточных температур.
В июне осадков выпало значительно меньше средней многолетней нормы, температура воздуха превышала среднесуточные на 2-4 о С.
Жарким и сухим был июль. Всего за вегетационный период осадков выпало на 60 мм меньше нормы, а среднесуточная температура воздуха была примерно на 2 о С выше средней многолетней. Неблагоприятные погодные условия 2010 и 2011 годов не могли не сказаться на состоянии посевов. Засуха совпала с фазой налива зерна у пшеницы, что, в конечном итоге, привело к значительному снижению урожая.
Длительная воздушная и почвенная засуха в 2010 году не дали ожидаемого эффекта от возрастающих доз азофоски. Это проявилось как на пшенице, так и на рапсе.
Дефицит влаги оказался главным препятствием в реализации заложенного почвенного плодородия, при этом урожайность пшеницы в целом была в два раза ниже, чем в аналогичном опыте 2009 года (Гармаш и др., 2011). Прибавки урожая при внесении 200, 400 и 600 кг/га азофоски (физического веса) были практически одинаковы (табл. 5 ).

Низкая урожайность пшеницы обусловлена, в основном, щуплостью зерна. Масса 1000 зерен на всех вариантах опыта равнялась 27 – 28 грамм. Данные по структуре урожая на вариантах достоверно не различалась. В массе снопа зерно составляло около 30% (при нормальных погодных условия этот показатель составляет до 50%). Коэффициент кущения равен 1.1-1.2. Масса зерна в колосе составляла 0.7-0.8 грамм.
В то же время, в вариантах опыта с гуматизированной азофоской получена достоверная прибавка урожая при увеличении доз удобрений. Это обусловлено, прежде всего, лучшим общим состоянием растений и развитием более мощной корневой системы при применении гуматов на фоне общего стресса посевов от длительной и продолжительной засухи.
Значительный эффект от применения гуматизированной азофоски проявился на начальном этапе развития растений рапса. После посева семян рапса в результате кратковременного ливня с последующими высокими температурами воздуха на поверхности почвы образовалась плотная корка. Поэтому всходы на вариантах с внесением обычной азофоски были неравномерными и сильно изреженными по сравнению с вариантами с гуматизированной азофоской, что привело к значительным различиям в урожае зеленой массы (табл. 6 ).

В опыте с калийными удобрениями площадь опытной делянки составляла – 225 м 2 (15 м х 15 м), повторность опыта – четырехкратная, расположение делянок – рендомизированное. Площадь опыта – 3600 м 2 . Опыт проведен в звене севооборота озимые зерновые – яровые зерновые - занятый пар. Предшественник яровой пшеницы – озимое тритикале.
Удобрения вносили вручную из расчета: азота – 60, калия – 120 кг д.в. на га. В качестве азотных удобрений применяли аммиачную селитру, в качестве калийных – калий хлористый и новое удобрение КалиГум. В опыте выращивали яровую пшеницу сорт Злата, рекомендованный для возделывания в Центральном регионе. Сорт раннеспелый с потенциалом продуктивности до 6.5 т/га. Устойчив к полеганию, значительно слабее стандартного сорта поражается бурой ржавчиной и мучнистой росой, на уровне стандартного сорта – септориозом. Семена до посева обрабатывали протравителем «Винцит» в рекомендуемых производителем нормах. В фазе кущения проводили подкормку посевов пшеницы аммиачной селитрой из расчета 30 кг д.в. на 1 га.

Схема опытов с калийными удобрениями:

В опытах с калийными удобрениями отмечена тенденция увеличения урожая зерна пшеницы в варианте с испытуемым удобрением КалиГум по сравнению с традиционным хлористым калием. Содержание белка в зерне при внесении гуматизированного удобрения КалиГум было выше на 1.3% по сравнению с KCl. Самое высокое содержание белка наблюдалось на вариантах с минимальным урожаем – контроле и варианте с внесением азота (N60 + N30). Данные по структуре урожая на вариантах достоверно не различалась. Масса 1000 зерен и масса зерна в колосе по вариантам были практически одинаковы и составляли 38.1-38.6 г и 0.7-0.8 г соответственно (табл. 7 ).

Таким образом, полевыми опытами достоверно доказана агрохимическая эффективность комплексных удобрений с добавками гуматов, определяемые по прибавке урожайности и содержанию белка в зерновых культурах. Для обеспечения этих результатов необходим правильный выбор гуминового препарата с высокой долей водорастворимых гуматов, его формы и места ввода в технологический процесс на финальных стадиях. Это позволяет достигать относительно небольшого содержания гуматов (0.2 - 0.5% мас.) в гуматизированных удобрениях и обеспечивать равномерное распределение гуматов по грануле. При этом важным фактором является сохранение высокой доли водорастворимой формы гуматов в гуматизированных удобрениях.
Комплексные удобрения с гуматами повышают устойчивость сельскохозяйственных культур к негативным погодно-климатическим условиям в частности, к засухе, ухудшению структуры почв. Они могут быть рекомендованы как эффективные агрохимикаты в зонах рискованного земледелия, а также при использовании интенсивных методов земледелия со съемом нескольких урожаев в год для поддержания высокого плодородия почв в частности, в расширяющихся зонах с дефицитным водным балансом и аридных зонах. Высокая агрохимическая эффективность гуматизированной аммофоски (13:19:19) определяется комплексным действием минеральной и органической частей с усилением действия питательных компонентов, прежде всего фосфорного питания растений, улучшением обмена веществ между почвой и растениями, повышением стрессоустойчивости растений.

Левин Борис Владимирович – кандидат технических наук, заместитель ген. директора, директор по технической политике АО «ФосАгро-Череповец»; e-mail: [email protected] .

Озеров Сергей Александрович – начальник управления анализа рынка и планирования продаж АО «ФосАгро-Череповец»; e-mail: [email protected] .

Гармаш Григорий Александрович - заведующий лабораторией аналитических исследований ФГБНУ «Московский НИИСХ «Немчиновка», кандидат биологических наук; e-mail: [email protected] .

Гармаш Нина Юрьевна - ученый секретарь ФГБНУ «Московский НИИСХ «Немчиновка», доктор биологических наук; e-mail: [email protected] .

Латина Наталья Валерьевна - генеральный директор ООО «Биомир 2000», директор производства ГК Сахалинские Гумат; e-mail: [email protected] .

Литература

Пол И. Фиксен Концепция повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и эффективности использования элементов питания растениями // Питание растений: Вестник Международного института питания растений, 2010, №1. – с. 2-7.

Иванова С.Е., Логинова И.В., Танделл Т. Фосфор: механизмы потерь из почвы и способы их снижения // Питание растений: Вестник Международного института питания растений, 2011, №2. – с. 9-12.
Аристархов А.Н. и др. Действие микроудобрений на урожайность, сбор белка и качество продукции зерновых и зернобобовых культур // Агрохимия, 2010, №2. – с. 36-49.
Страпенянц Р.А., Новиков А.И., Стребков И.М., Шапиро Л.З., Кирикой Я.Т. Моделирование закономерностей действия минеральных удобрений на урожай // Вестник с.-х. науки, 1980, № 12. – с. 34-43.
Федосеев А.П. Погода и эффективность удобрений. Ленинград: Гидрометиздат, 1985. – 144 с.
Юркин С.Н., Пименов Е.А., Макаров Н.Б. Влияние почвенно-климатических условий и удобрений на расход основных элементов питания урожаем пшеницы // Агрохимия, 1978, № 8. – С. 150-158.
Державин Л.М. Применение минеральных удобрений в интенсивном земледелии. М.: Колос, 1992. – 271 с.
Гармаш Н.Ю., Гармаш Г.А., Берестов А.В., Морозова Г.Б. Микроэлементы в интенсивных технологиях производства зерновых культур //Агрохимический вестник, 2011, № 5. – С. 14-16.