Рис. 1. Потреба і фактичне використання мінеральних добрив в Україні, тис т (В. В. Медведєв, М. П. Лісовий, 2000 p.):
1.– потреба;2.– фактичне використання
Промисловість часто пропонує в якості добрив побічні продукти виробництва, обґрунтовуючи це певною кількістю елементів живлення. Дефіцит мінеральних добрив останніми роками і невисока собівартість таких відходів сприяє їхньому активному використанню у сільськогосподарському виробництві. Інший шлях розв'язання проблеми – імпорт сировини. Так, для виробництва фосфорних добрив 1995 р. було запропоновано імпортувати туніські, алжирські, марокканські, ізраїльські фосфорити, ціни на які були у 1,5 раза нижчими за російські, але з неприпустимо високим вмістом токсичних домішок, зокрема кадмію.
Нестача мінеральних добрив з одного боку, і використання неякісних високобаластних видів, з іншого, потребують розв'язання комплексної проблеми: забезпечити сільське господарство України достатньою кількістю мінеральних добрив і попередити можливі негативні наслідки їхнього застосування забороною використання низькоякісних видів.
Вплив мінеральних добрив на кислотно-основні властивості ґрунту.
В основі негативного впливу мінеральних добрив на кислотно-основні властивості ґрунту лежить процес біологічного окислення азоту й утворення кислот (у прикладі з сульфатом амонію – HNO3 і H2SO4). У ґрунті кислоти нейтралізуються, вступаючи у взаємодію з бікарбонатами ґрунтового розчину і катіонами вбирного комплексу:
Са2+ + 2HN03 -> Н2+ + СаС12
Са2+ + H2SO4 -> Н2+ + CaSO4
Через деякий час у ґрунтовому вбирному комплексі, крім Н+ з'являється обмінний Аl3+, кількість якого з часом збільшується доки не сягне рівня обмінної кислотності. Це явище пов'язано з процесами трансформації поверхневих шарів кристалічної решітки алюмосилікатів – найрозповсюдженіших мінералів, які становлять близько 85% маси земної кори. На сколі кристалу (наприклад каолініту) утворюються надлишкові від'ємні заряди, що утримують обмінні катіони. Під дією на таку часточку кислих водних розчинів, катіони основ Ме+ витісняються і заміщаються на іони Н+. Однак, іони Н+ мають доволі малий радіус і порівняно легко мігрують у внутрішні шари решітки, де вони можуть реагувати з групами ОН, утворюючи молекули Н2О, або з киснем, що призводить до появи стійкої групи ОН-. У результаті таких реакцій іон А13+, що займав центральне місце в алюмогідроксильному октаедрі, перетворюється на іон А1(ОН)2+ (або А1(ОН)2+), зв'язаний з решіткою лише електростатичними силами, тобто іонним зв'язком, хоча просторово і займає ще попереднє положення. Подальша дія катіонів іншого роду витісняє іон алюмінію у розчин.
Підвищений вміст рухомих сполук алюмінію має для рослин істотне значення: за їхньої наявності утворюються важкорозчинні фосфати алюмінію, фосфор яких при старінні і кристалізації осадів стає малодоступним рослинам. Крім того, алюміній токсичний для багатьох рослин; вже при концентрації у розчині 2 мг/л А1 спостерігають різке погіршення розвитку кореневої системи, порушується вуглецевий, азотний, фосфатний обмін у рослинах. Вищі концентрації алюмінію призводять до різкого зниження врожаю зернових культур і навіть їхньої загибелі.
Різні види рослин і навіть різні сорти одного виду можуть значно вирізнятися за здатністю вбирати й реагувати на алюміній. У більшості рослин початкові симптоми токсичної дії алюмінію виявляються у кореневій системі. Вважають, що алюміній гальмує надходження поживних речовин до рослин і порушує співвідношення між катіонами та аніонами. Надлишок його негативно впливає на поділ клітин, змінює властивості цитоплазми та клітинних стінок, осаджує нуклеїнові кислоти. Токсична дія алюмінію часто пов'язана з надлишком ВМ, доступних рослинам на кислих ґрунтах. На думку Ф. Топольного і О. Ге-левера (2001 p.), токсичність алюмінію щодо рослин проявляється лише за умови нестачі у ґрунтовому розчині заліза. Такі умови можуть складатися, коли залізо переходить у недоступну рослинам двовалентну форму, і тоді рослини за аналогією поглинають алюміній, що й призводить до їхнього пригнічення. С. Зони, А. Травлєєв (1992 р.) вказують, що рухомий алюміній може інгібувати не лише розвиток рослин, а й діяльність мікрофлори ґрунту. При цьому алюміній особливо токсичний для бульбочкових бактерій Rhizobium.
У кислих ґрунтах (рН<6,5) рухомість таких елементів як Zn, Mn, Cu, Fe, Co, В та ін. значно збільшується. Вплив мінеральних добрив на геохімічні властивості ґрунтів проявляється не стільки у привнесенні низки елементів-забруднювачів, скільки у зміні особливостей міграції окремих груп ВМ, що зумовлює їхню рухомість. Мінеральні добрива істотно змінювали фізико-хімічні властивості ґрунту – кислотність, вміст рухомих фракцій гумусу, рухомих алюмінію і заліза, які контролюють рухомість металів, а не їхній вміст.
Змінюючи реакцію ґрунтового розчину, мінеральні добрива призводять до підвищення рухомості токсичних елементів і опосередковано діють на процеси переходу їх у рослини: зниження рН водної витяжки з 6,5 до 4,0 підвищує забруднення рослин токсичними елементами з 4 до 20 разів. Найактивніше надходження ВМ із ґрунту в рослини відбувається за кислої реакції ґрунтового розчину, що підтверджується результатами досліджень, проведених у тривалих дослідах з Cd, Pb, Ni, Cr, на різних ґрунтових відмінностях. Вапнування і внесення у ґрунт інших природних сорбентів дає змогу активно впливати на ці процеси. Але підвищення рН з метою зниження вмісту ВМ (зокрема кадмію) у продукції рослинництва ефективне не для всіх видів рослин. Ю. Алексєєвим і Н. Вялушкіною (2002 р.) було встановлено, що вапнування призводило до надходження кадмію у рослини ячменю і бобових культур.
Серед традиційних мінеральних добрив, які можуть активно впливати на кислотно-основні властивості ґрунту, найбільшою активністю характеризуються азотні, серед яких ті, що зміщують рівновагу ґрунтового розчину в бік: підкислення – аміачна селітра NH4NO3, аміак рідкий NH3, аміак водний NH4OH, сульфат амонію (NH4)2SO4, сульфат амонію-натрію (NH4)2SO4+Na2SO4, хлористий амоній NH4C1, сечовина (карбамід) CO(NH2)2; підлуження – натрієва селітра NaNO3 (16% N), кальцієва селітра Ca(NO3)2-3H2O (17,5% N).
На кислотно-основні властивості ґрунту, хоча і меншою мірою, впливають також калійні і фосфорні добрива. Серед калійних добрив на першому місці калімагнезія K2SO4 MgSO4; на другому – K2SО4 і на третьому – КС1. Калійні добрива, де присутній іон SO42~, спричиняють збільшення розчинності алюмінію й обмінна кислотність зумовлена саме його вмістом. Фосфорні добрива здебільшого мало впливають на зміну кислотно-основних властивостей ґрунтів – вони здатні спричиняти лише слабке підкислення (суперфосфати), або дещо знижувати кислотність грунту (преципітат, мартенівський шлам, знефторений фосфат, фосфоритне борошно).
Зміст