Проблемы применения химическх средств защиты растений

Недостаток магния и серы в растениях, недостаток молибдена и марганца в почве, снижение температуры воздуха, которое приводит к падению активности нитратредуктазы, также способствуют накоплению нитратов.

Увеличение доз азотных удобрений приводит не только к повышению содержания нитратов в произведенной продукции, но и к снижению в ней содержания витамина С, сахаров и других веществ, а следовательно, и ее биологической ценности. Теряется устойчивость овощей и фруктов к длительному хранению.

Содержание нитратов различается в зависимости от органов растений. Их больше там, где превалируют ткани, в клетках которых хорошо развиты вакуоли, т.е. в частях, по которым осуществляется транспорт питательных веществ в растениях. Так, в корне, стебле и черешках листьев нитратов значительно больше, чем в листовой пластинке. В генеративных органах нитраты отсутствуют или содержатся в гораздо меньших количества, чем в вегетативных.

Азотные удобрения загрязняют природные воды. Вынос азота в водные объекты определяется как природными факторами (климат и погода, гидрология и рельеф), так и антропогенными (степень сельскохозяйственного использования территории, применяемые системы земледелия, дозы удобрений и т.д.). Например, из-за технологических нарушений в процессе хранения, подготовки и применения азотных удобрений от 3 до 20% (а возможно и больше) вносимых количеств попадает в водные объекты, что приводит к тем или иным негативным последствиям. Процесс вымывания нитратов из почвы ускоряет распашка лугов, увеличение доли зерновых и пропашных культур в севообороте, полный или частичный отказ от выращивания промежуточных культур. В районах интенсивного производства овощей, плодово-ягодных культур и винограда наблюдается загрязнение нитратами грунтовых вод.

Повышенное содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции и питьевой воде приводит сразу к нескольким отрицательным последствиям. При попадании нитратов в организм человека происходит их восстановление до нитрит-ионов, которые переводят гемоглобин в метгемоглобин. Возникает болезнь под названием метгемоглобинемия. отравление 20% гемоглобина приводит к сердечной недостаточности, а 80% – к смерти. В кислой среде нитриты реагируют с вторичными аминами, образуя нитрозоамины, многие из которых канцерогенны для органов пищеварения и выделения. Канцерогенное действие нитрозоаминов обнаружено в 1956г. Сейчас ежегодно публикуется около 1500 сообщений по раковым заболеваниям, индуцированным нитрозоаминами. Считается, что не менее 5% злокачественных опухолей из-за повышенного содержания нитратов в пище. Роме того, азотные удобрения стимулируют образование в продукции сельского хозяйства микотоксинов, которые также могут приводить к раковым заболеваниям.

Суточное потребление нитратов с пищей не должно превышать 200мг, а нитритов – 10мг. В питьевой воде не должно содержаться более 45 мг/л нитрат-ионов и 3,0 мг/л нитрит-ионов.

Для сведения к минимуму непроизводительных потерь азота, предотвращения и снижения загрязнения нитратами овощеводческой продукции и водоемов необходимо четко соблюдать существующие регламенты по транспортировке, хранению и применению минеральных и органических удобрений.

Внесению удобрений должно предшествовать известкование почв, которое снижает почвенную кислотность и активизирует процесс восстановления нитратов.

Сроки проведения подкормок также играют важную роль в накоплении нитратов. Не рекомендуется применять подкормки в период массового созревания корнеплодов и кочанов.

Исключительно важным приемом снижения (предотвращения) нитратного загрязнения сельскохозяйственной продукции является внесение достаточного количества полноценногоорганического удобрения. Как свидетельствует опыт ряда стран органические удобрения целесообразно вносить в соотношении 4:1.

Перспективной альтернативой минеральному азоту в питании растений являетсябиологический азот, поставляемый растениям микроорганизмами-азотфиксаторами, как симбионтами, так и свободноживущими. С помощью методов генной инженерии ведутся поиски наиболее продуктивных штаммов. Исследуется возможность использования ассоциативных азотфиксирующих бактерий, микоризы, а также различных комбинаций этих микроорганизмов, что зачастую оказывается более эффективным, чем применение любого из них в отдельности.

Эффективность подкормок посевов возделываемых культур в немалой степени зависит от особенностей агрометеорологических условий. Учет этих особенностей позволяет повысить целесообразность и эффективность использования азотных удобрений.

Фосфорные удобрения. Используемые в сельском хозяйстве фосфорные удобрения представлены в основном наиболее легко усваиваемыми растениями водорастворимыми соединениями: суперфосфатом (смесь Ca₃(PO₄)₂, CaHPO₄, Ca(H₂PO₄)₂ и CaSO₄) и двойным суперфосфатом Ca(H₂PO₄)₂ , а также сложными удобрениями аммофосом (смесь (NH₄)₂HPO₄ и NH₄H₂PO₄), нитроаммофосом (смесь (NH₄)₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, CaHPO₄, NH₄NO₃, KNO₃ и KCl) и др.

Фосфор относится к важнейшим биогенным элементам. Хотя потребность организмов в фосфоре в 10 раз меньше, чем в азот, он не только является важным источником питания растений, но и играет основную роль в процессах массо- и энергообмена, а также в процессе размножения. Для создания условий, благоприятствующих получению высокого урожая, необходимо наличие в почве достаточного количества доступного фосфора. Однако примерно 1/3 посевных площадей России характеризуется низким и очень низким содержанием этого элемента. Наиболее остро эта проблема стоит в Нечерноземной зоне, поскольку здесь преимущественно распространены подзолистые и дерново-подзолистые почвы, отличающиеся низким плодородием. Если дефицит азота можно компенсировать внесением органических удобрений или фиксацией атмосферного азота, недостаток фосфора можно устранить только внесением минеральных удобрений. Обеспечение высокой потребности в фосфорных удобрениях является объективной необходимостью. При этом, однако, нельзя упускать из виду экологические проблемы фосфорного питания.

С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде (As, Ni, Cu, Cd, Pb, Cr, Zn,). Кроме того, в фосфорных удобрениях содержатся токсичные соединения фтора. В природных фосфатах содержатся радиоактивные элементы – уран, радий, стронций. По существующим кислотным способам переработки природного фосфатного сырья основная часть фтора, а также весь стронций остаются в удобрениях и попадают вместе с ними в почву. Длительное внесение суперфосфата, который обычно содержит 1,5% фтора, приводит к быстрому накоплению в почве доступной для растений формы этого элемента. Фтор ингибирует активность ряда ферментов, что отрицательно сказывается на процессах фотосинтеза и биосинтеза белков.

Значительная часть фосфора используемого в земледелии накапливается в водных объектах, в которые он поступает:

– в результате потерь при транспортировке и хранении удобрений (34% всех поступлений);

– из-за поверхностного стока и вымывания из почвы в растворенном виде и с продуктами эрозии (21% всех поступлений);

– вследствие «выпадения» фосфора из аграрного круговорота, обусловленного почти отсутствием утилизации органических веществ в коммунальном хозяйстве и снижением уровня утилизации органических веществ в животноводстве (45% все поступлений).

Увеличение содержания фосфора в природных объектах привело к эвтрофированию водных объектов: биомасса водорослей в ряде озер и водохранилищ в настоящее время превосходит валовую сельскохозяйственную продукцию в тех же регионах. Установлено, что на 1 кг поступившего в водоем фосфора образуется 100 кг фитопланктона. Когда концентрация фосфора в воде превысит 0,01 мг/л, начинается цветение воды, обусловленное массовым развитием водорослей, которое достигает оптимума при его содержании 0,9-3,5 мг/л.

Цветение воды приводит не только к ухудшению условий непосредственного водопотребления, но и к увеличению содержания в ней органического вещества в растворимой форме, а также к увеличению рН. Вода в цветущих водоемах существенно отличается по вкусу и по запаху. Эвтрофирование водоемов удорожает очистку воды.

Учитывая различия в длительности естественного возобновления вод в природе (300лет – для подземных вод, 3,5года – для проточных озер, 0,5 мес. – для речных вод), а также возможность поступления различных примесей, содержащихся в фосфорных удобрениях в пищевые цепи, необходимо строго соблюдать рекомендации по внесению фосфорных удобрений и принимать во внимание следующие факторы:

– наличие примесей в удобрениях;

– предельно допустимые уровни загрязнения почв тяжелыми металлами, радионуклидами и другими токсичными элементами (соединениями), содержащимися в удобрениях;

– необходимые для внесения фосфорных удобрений в почву условия (сроки проведения работ, месторасположение удобряемых площадей и т.д.).

Химические средства защиты растений (ХСЗР) играют важную роль в борьбе с возбудителями болезней, насекомыми-вредителями и сорной растительностью. Необходимость такой борьбы очевидна, поскольку вызываемые ими потери урожая в мировом земледелии, по разным оценкам, составляют от 24 до 46%. Подсчитано, что если в США прекратить применение ХСЗР, то для сохранения валового сбора зерна на прежнем уровне потребуется дополнительно распахать 52 млн. га. При этом стоимость продукции растениеводства возрастет (из-за снижения производительности труда) на 50-70%.

Общепринятое собирательное название ХСЗР – «пестициды» (лат pestis – зараза и caedo – убиваю). По разным оценкам, в последние годы в мире насчитывается более 1000 химических соединений, на основе которых выпускают десятки тысяч препаративных форм пестицидов. Обычно пестициды классифицируют по их целевому назначению. Наиболее часто применяют следующие из них: гербициды – для борьбы с сорными растениями; инсектициды – с вредными насекомыми; фунгициды – с грибными болезнями растений и различными грибами; зооциды – с вредными позвоночными; родентициды – с грызунами; бактерициды – с бактериями и бактериальными болезнями растений; альгициды – для уничтожения водорослей и сорной растительности в водоемах; дефолианты – для удаления листьев и ботвы и др.

Пестициды можно классифицировать по составу и химическим свойствам. Наиболее распространены: хлорорганические пестициды – галогенпроизводные полициклических и ароматических углеводородов, углеводородов алифатического ряда; фосфорорганические пестициды – сложные эфиры фосфорных кислот; карбаматы – производные карбаминовой кислоты, тио- и дитиокарбаминовой кислот; азотсодержащие пестициды- производные мочевины, гуанидина, фенола.

Пестициды классифицируют по стойкости в ОС или по способности к бионакоплению. Эти свойства обусловлены химической структурой и физико-химическими особенностями препаратов. Наиболее стойкими и одновременно обладающими выраженными кумулятивными свойствами являются хлорорганические пестициды, для которых характерно концентрирование в последующих звеньях пищевых цепей. По устойчивости к разложению в почве пестициды делят на очень стойкие (время разложения на нетоксичные компоненты составляет более двух лет); стойкие (от полугода до двух лет); умеренно стойкие (до полугода); малостойкие (1месяц). Например, ДДТ за 17 лет разлагается на 61%.

БОЛЬШИНСТВО ПЕСТИЦИДОВ ЯВЛЯЮТСЯ КСЕНОБИОТИКАМИ.

Эти вещества до сравнительно недавнего времени отсутствовали на планете, что осложняет процесс их детоксикации. При возрастающих объемах применения пестицидов их остатки или продукты метаболизма могут накапливаться в объектах ОС, мигрировать по пищевым цепями и вызывать нежелательные последствия, негативно влияя на качество питьевой воды и т.д. (рис.).