Органические удобрения как фактор загрязнения сельскохозяйственной продукции нитратами

Макасеева Е.И.

Нарушение баланса питательных веществ в почве - наиболее распространенная экологическая проблема в агроэкосистемах. Вынос элементов минерального питания из почв обычно компенсируется применением удобрений - минеральных и органических. Преимуществом минеральных удобрений является быстрое достижение желаемого эффекта - прироста урожайности. Негативные стороны использования минеральных удобрений также общеизвестны.

В современном сельском хозяйстве одним из путей решения проблемы устранения дисбаланса питательных веществ в почве является биологическое земледелие. Его главной задачей является получение качественной, биологически чистой продукции растениеводства. Для уменьшения использования минеральных удобрений и пестицидов планируется увеличение количества внесения органических удобрений и использование биологических методов защиты растений [1] .

В Белгородской области развитие животноводства сталкивается с проблемой утилизации его отходов, которые скапливаются в значительных количествах. Например, на средней по мощности птицефабрике образуется до 110 тыс. т. помёта в год. Казалось бы, простое решение данной проблемы сопровождается транспортной логистикой, техническими, а также экологическими проблемами, на которых остановимся подробнее [2].

Органические удобрения улучшают свойства почвы, усиливают микробиологические процессы в ней и обогащают растения углекислотой. Это перегной, торф, навоз, навозная жижа, птичий помет, пищевые отходы, фекалии и компост.

Сроки, способы и периодичность внесения удобрений, а также качественный состав зависят от требований культуры, от механического состава почвы и самого типа удобрения. Например, свежий навоз нежелательно вносить в почву, так как неразложившиеся органические вещества содержат элементы питания в недоступной для растений форме; в процессе разложения свежего навоза в почве образуются ядовитые для корневой системы растений газы; кроме того, свежий навоз содержит большое количество всхожих семян сорных растений.

В настоящее время проблемой является нарушение правил внесения органических удобрений, которая обострилась с развитием животноводства в нашей области. Опасность заключается в накоплении нитратов в почве и грунтовых водах. Нитраты (соли азотной кислоты) - один из элементов питания растений. В организме человека под влиянием кишечной микрофлоры происходит восстановление нитратов в нитриты, при этом нитриты, образуя метгемоглобин, блокируют в крови гемоглобин и этим тормозят перенос кислорода к тканям. Опасность поступления нитратов и нитритов в организм в повышенных количествах связывается с их выраженным канцерогенным действием [3]. Очевидно, что накопление нитратов в продукции зависит как от вида удобрения, его дозы, культуры, типа почвы и других факторов.

Нами была поставлена задача выявления зависимости между количеством вносимых органических удобрений разных типов и концетрацией нитрат-ионов в почве и сельхозпродукции. В качестве объекта исследования выбрана капуста белокочанная, поздний сорт «Амагер».

Определение массовой концентрации нитрат-ионов в водной вытяжке из почвы и в капустном соке проводили потенциометрическим методом с использованием ионоселективных электродов типа «ЭК0М-К03» в комплекте с преобразователем ионометрическим «Экотест-2000».

Исследования проведены на приусадебном участке с однородными условиями произрастания, где были организованы опытные делянки в соответствии со схемой эксперимента на рис 1.

Условные обозначения

Пт-птичий помет

Кр-кроличий навоз

Кор-коровий навоз

- саженцы капусты

Рис 1 Схема опытной площадки

Размер опытной площадки составляет 10*10 м. Используются три типа органического удобрения: птичий помет, кроличий и коровий навоз. Каждому типу удобрения соответствует 6 опытных делянок, величиной 2*1,5 м. При этом по делянкам участка происходит следующее распределение типов удобрения в процентах от рекомендуемой дозы: 1 делянка - без внесения удобрения, вторая - 100 %, третья - 150 %, четвертая - 200 %, пятая - 250 %, шестая - 300 %. Оптимальная норма внесения птичьего помёта, также как и у кроличьего помёта равна 0,3-0,6 кг/м2, а коровьего навоза - 35 кг/м2. На каждую делянку высаживается по 10 саженцев. Высадка рассады произведена 10 мая 2012 г. После закладки опыта выращивание капусты производилось по единой агротехнике.

В середине вегетационного периода были отобраны пробы почв для анализа содержания нитратов. Результаты анализа представлены в табл. 1.

Повышение дозы удобрения, независимо от его вида приводит к повышению содержания нитратов в почве. Наиболее интенсивно этот рост происходит в варианте с птичьим помётом.

Таблица 1

Данные, полученные после измерения содержания нитратов в почве

Доза органических удобрений,	Варианты опыта
% от рекомендуемой	Коровий навоз	Кроличий помёт	Птичий помёт
0	92,85	95,24	95,63
100	94,53	96,71	104,31
150	94,64	96,83	142,33
200	131,01	135,97	-
250	219,08	219,43	232,03
300	223,44	228,84	237,72

Далее, после уборки урожая было произведено определение содержания нитратов в капустном соке, с пересчетом на сырую продукцию. Результаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Данные, полученные после измерения содержания нитратов в капусте «Амагер» на данной почве

Доза органических удобрений, % от рекомендуемой	Варианты опыта
Доза органических удобрений, % от рекомендуемой	Коровий навоз, мг/кг	Кроличий помёт, мг/кг	Птичий помёт, мг/кг
0	446,91	463,67	451,31
100	453,70	484,24	470,01
150	456,54	487,74	529,75
200	528,54	529,48	-
250	541,32	550,31	551,37
300	545,30	552,67	563,57

Выводы аналогичны сделанным при анализе содержания нитратов в почве. Повышение дозы удобрения, независимо от его вида приводит к повышению содержания нитратов в соке капусты. Наиболее интенсивно этот рост происходит в варианте с птичьим пометом.

Можно предположить наличие прямой зависимости содержания нитратов в капусте от содержания в почве. Эта зависимость наглядно иллюстрируется на графиках (рис. 2).

Сравнив коэффициенты регрессии полученных зависимостей, органические удобрения можно расположить в следующий ряд по эффективности: коровий навоз (0,82) < кроличий помёт (0,86) < птичий помет (0,87).

Рис. 2. Зависимость содержания нитратов в капусте от содержания в почве:

А - при внесении коровьего навоза; Б - кроличьего помёта; В - птичьего помёта

Использовав полученные уравнения регрессии, нашли расчетные дозы удобрений, при которых происходит превышение ПДК нитратов в почве и капусте. Данные представлены в табл. 3.

Данные таблицы позволяют утверждать, что в целом ПДК нитратов в почве достигается быстрее, нежели в соке капусты. Кроличий помёт показывает прямую зависимость между достижением ПДК нитратов в почве и в капусте, имея примерно одинаковые значения доз удобрений, превышающих ПДК. Наибольшую опасность загрязнения почв нитратами представляет птичий помёт, т. к. уже при незначительном превышении нормы внесения, происходит превышение ПДК нитрат-ионов.

Таблица 3

Дозы удобрений, на которых происходит превышение ПДК нитратов в почве и капусте

Удобрение	Доза удобрения, при	ПДК, мг/кг
	которой происходит
	превышение ПДК, % от
	нормы
В почве
Коровий навоз	141	130
Кроличий помёт	136
Птичий помёт	101
В соке капусты
Коровий навоз	178	500
Кроличий помёт	133
Птичий помёт	127

Таким образом, при существующем локальном избытке органических удобрений (что характерно для многих животноводческих комплексов Белгородской области) необходимо строго соблюдать рекомендуемые дозы. Это особенно важно при внесении птичьего помёта, т. к. его показатели загрязнения проявляются уже при незначительном превышении нормы внесения удобрения. Также заметим, что концентрации нитрат-ионов в почве быстрее достигают уровня ПДК, по сравнению с соком капусты. Избыточное количество нитрат-ионов в почве ведет к загрязнению грунтовых вод. Поэтому важно соблюдать гигиенические требования не только к сельхозпродукции, но и к почве.

Список литературы

Плаксина А. В. Экономические и экологические аспекты эффективности использования природных ресурсов региона// Вестник Адыгейского государственного университета. Серия 5: Экономика. 2010. №4. - Режимдоступа: http://cyberleninka.ru/article/n7ekonomicheskie-i-ekologicheskie-aspekty-effektivnosti-ispolzovaniya- prirodnyh-resursov-regiona.

Постановление Правительства Белгородской области от 8 июня 2009 г. № 183-пп // Белгород: Об утверждении концепции развития биоэнергетики и биотехнологий в Белгородской области на 2009-2012 годы. - Режим доступа: http://nauka.beluno.ru/index.php?id=137.

Гайлите М., Гайлитис М. Ещё раз о нитратах. Наука и мы, - 1990 г., - №6, - C.2.