Влияние фосфорных удобрений на почвенные свойства и водные объекты
5 мин чтения
Поведение фосфора в почве и риски для водоемов
Фосфор из минеральных удобрений прочно закрепляется в месте внесения почвенными коллоидами и практически не вымывается вглубь профиля. При внесении Р35–100 содержание подвижной формы элемента в почве увеличивается на 1 мг на 100 г. Вертикальное перемещение фосфора ничтожно мало, поэтому даже поверхностное распределение удобрения не приводит к его глубокому вымыванию.
- Скорость перемещения в почве — 0,2–0,5 мм в год
- Вынос с фильтрационными водами — 0,05–0,5 кг/га
- Вымывание при поверхностном внесении — до 1% от нормы
- Накопление остаточных фосфатов — в среднем 22,6%
Несмотря на низкую подвижность в почвенном растворе, фосфор может загрязнять окружающую среду при водной и ветровой эрозии. Он сносится с полей вместе с твердыми почвенными частицами со сбросными и фильтрационными водами, вызывая эвтрофикацию водоемов. Этот процесс идет даже активнее, чем под влиянием азота. Бурное развитие водорослей и цветение воды начинается, когда концентрация фосфора превышает 0,1 мг/л.
Подвижность тяжелых металлов и балластные примеси
Систематическое применение простого и двойного суперфосфата меняет химический баланс почвы. Остатки неорганических кислот, фтор и фосфат-ионы растворяют труднодоступные соединения, резко повышая подвижность тяжелых металлов. В результате растения начинают активнее поглощать марганец, цинк, свинец и другие элементы. Присутствие полифосфатов в воде смещает динамическое равновесие, увеличивая растворимость фосфорсодержащих соединений и препятствуя их естественному осаждению.
| Элемент | Без удобрений (контроль), мг/кг | Простой суперфосфат, мг/кг | Двойной суперфосфат, мг/кг |
|---|---|---|---|
| Кальций | 150000 | 80000 | 81000 |
| Марганец | 300 | 670 | 760 |
| Железо | 17000 | 3800 | 3900 |
| Цинк | 83 | 220 | 320 |
| Барий | 22 | 24 | 30 |
| Ванадий | 43 | 76 | 64 |
| Свинец | 37 | 51 | 66 |
| Медь | 16 | 28 | 20 |
Вместе с фосфорными удобрениями в почву попадают примеси, содержащиеся в исходном сырье. К потенциальным источникам загрязнения относятся радиоактивные и токсичные элементы, количество которых необходимо строго контролировать. В суперфосфатах содержатся следующие балластные элементы:
- мышьяк;
- кадмий;
- свинец;
- фтор;
- уран;
- радий;
- селен;
- торий;
- стронций.
| Элемент | Содержание, мг/кг | Элемент | Содержание, мг/кг |
|---|---|---|---|
| Мышьяк | 1,2–2,2 | Свинец | 7–92 |
| Кадмий | 50–170 | Никель | 7–32 |
| Хром | 66–243 | Селен | 0–4,5 |
| Кобальт | 0–9 | Ванадий | 20–180 |
| Медь | 4–79 | Цинк | 50–1430 |
Особую опасность представляет фтор: в 1 т суперфосфата содержится около 15 кг этого элемента в растворимой форме. Накапливаясь в растениях, фтор угнетает дыхание, фотосинтез и рост побегов. Потребители продукции также находятся в зоне риска. Избыток фосфора нарушает баланс Ca:P в организме человека (норма составляет 1:1–1,5), а повышенное содержание фтора в питьевой воде разрушает эмаль зубов и вызывает флюороз костей.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) фтора в почве составляет 3 мг/кг. При концентрации этого элемента в питьевой воде на уровне 2 мг/л у человека повреждается эмаль зубов. Кроме того, фосфор в почве вступает в антагонизм с микроэлементами, прочно связывая цинк, медь и кобальт в недоступные для растений соединения.
Калийные удобрения также требуют осторожного обращения, хотя калий быстро поглощается почвенными коллоидами и не оказывает выраженного негативного воздействия на окружающую среду.
- калиево-натриевое и сульфатно-хлоридное засоление и подкисление почвы;
- нарушение физиологической уравновешенности почвенного раствора;
- нарушение баланса таких элементов, как кальций, магний, натрий и бор.
Неправильное использование концентрированных калийных удобрений может вызвать натриймагний-кальциевое голодание растений, выщелачивание кальция и деструкцию почвы. Кроме того, внесение калийных удобрений может оказывать косвенное влияние на процесс нитрификации, изменяя поглощение почвой аммония.
Удобрения – главный источник загрязнения водоемов калием. Размеры потерь этого элемента с фильтрационными водами составляют 10–20 кг/га, а средние величины вымывания калия из почвы – 20–25 кг/га. 1042
Калий не вызывает эвтрофикации водоемов. Однако практически все калийные удобрения, применяемые в сельском хозяйстве, являются хлорсодержащими, а присутствие большого количества хлора в почве нежелательно изза возможного образования хлорорганических соединений. Одновременно с внесением хлористого калия из расчета К45–60 в почву поступает 30–35 кг/га хлора. По данным многолетнего опыта Д.Н. Прянишникова, величина вымывания хлора, внесенного с хлористым калием, при ежегодной норме этого удобрения 100 кг/га д.в. составляет 60 кг/га. При внесении в почву 60 кг/га д.в. хлористого калия растения поглощают примерно 10 кг/га хлора, а остальное его количество вымывается в дренажные воды. Вместе с тем, ПДК этого элемента в местах водоснабжения установлена на уровне 0,25–0,5 мг/л. Кроме того, избыточное внесение калийных удобрений нарушает баланс и В в почве, что, в свою очередь, может отрицательно сказаться на питании растений риса этими элементами.
