Химические средства защиты растений в настоящее время являются неотъемлемой частью технологий возделывания сельскохозяйственных культур во всем мире. Они широко применяются также в процессе хранения и транспортировки готовой продукции, при дезинсекции и дезинфекции помещений. Все разнообразие химических и микробиологических средств защиты растений объединено под единым названием — пестициды, от лат. pest (чума, зараза) и cidos (убивать).
Питание — это основа жизни любого живого организма, в том числе и растений. Вне питания нельзя понять сущность процессов роста и развития.
С точки зрения практического растениеводства важнейшим средством улучшения питания сельскохозяйственных культур является прежде всего применение органических и минеральных удобрений. Рост растительной продукции определяется множеством факторов, среди которых ведущая роль все же принадлежит удобрениям и особенно минеральным, производство которых наращивает высокие темпы.
Почва является основным источником обеспечения сельскохозяйственных культур питательными веществами. Однако в современных условиях непрерывной интенсификации сельскохозяйственного производства для ежегодного выращивания высоких урожаев с продукцией хорошего качества довольно часто оказывается недостаточным то количество питательных веществ, которое поступает в растения из органического вещества и труднорастворимых минеральных соединений почвы в результате деятельности микроорганизмов и корневой системы растений. Для этого и нужны удобрения и пестициды.
1. История применения минеральных удобрений и пестицидов
Широкое применение минеральных удобрений началось со второй половины XIX столетия в странах с развитым сельским хозяйством, что позволило увеличить урожайность зерновых культур с 10-15 до 30-45 ц/га.
Сегодня во всех развитых странах 50-60% прироста сельхозпродукции обусловлено применением минеральных удобрений. Следует учитывать, что минеральные удобрения в первую очередь поддерживают определенный уровень плодородия земель, с целью, что бы сельскохозяйственные культуры не истощали почву. Питательные вещества теряются вследствие вымывания, превращения на нерастворимые соединения, закрепленные в грунтовом комплексе.
Повышение плодородия глинистой почвы, применение удобрений в полевом севообороте
... повышают биологическую активность почв и осуществляют другие полезные функции в почве. В общем, удобрения являются ведущим фактором внешней среды, оказывающим влияние на качество урожая. Минеральное питание растений улучшается при внесении ... Поголовье скота на 100 га сельскохозяйственных угодий а) лошади 1,7 б) крупный рогатый скот 39,0 в) свиньи 46,0 1.3 Чередование культур в севообороте Таблица 1. ...
Так 100 лет назад гумус в грунтах Украины составлял 10-12%, а в наше время лишь 2,5-6%. Таким образом, каждый год теряется около 24 млн. тонн гумуса. Поэтому, вместе с традиционными агрохимическими приемами, необходимо совершенствовать теорию и практику питания растений, создание условий по предотвращению поступления в них токсичных элементов. Необходимо перейти от упрощенного понимания про питание растений катионами и анионами минеральных соединений к приоритетным механизмам усвоения биокомплексов с учетом их взаимодействия в живой природе. Это позволит значительно ускорить метаболические процессы при одновременном уменьшении энергетических и сырьевых затрат на формирование урожая.
В сухом веществе растения можно отыскать атомы 25-35 химических элементов в соотношениях, которые свидетельствуют об их разном вкладе в процессы жизнедеятельности.
Важно понимать, что катионы и анионы минеральных удобрений идентичны ионам почвы и органических удобрений. Они не чужеродные живой природе и одинаково усваиваются растениями в процессе вегетации. Известно, что с удобрений внесенных в грунт, лишь часть питательных веществ используется растениями. В среднем для большинства сельскохозяйственных культур коэффициент использования удобрений составляет: азотных — 40-50, фосфорных — 10-25, калийных — 50-60%. Как правило, неиспользованные растениями удобрения, накопляются в воде и почве. Для азотных удобрений повышение дозы их внесения обусловлено их высокой мобильностью в почвенном растворе. При этом питательные соединения азота в почве, под воздействием бактерий превращаются в ядовитые вещества — нитриты.
Расширение использования фосфорных и комплексных удобрений приводит к накоплению в почве не только фосфатов, а и соединений стронция, кадмия, свинца, фтора и др.
Внесение излишнего количества удобрений не только загрязняет почву, но и изменяет ее физико-химические и биотические свойства.
Так, амиачные удобрения подкисливают грунт, что отрицательно влияет на корневую систему растений, нарушает питание калием, кальцием. Использование в качестве удобрений нитратов, сульфатов и хлоридов способствует потерям кальция и магния, усиливают засоление почвы. Химические удобрения, внесенные в грунт, могут вызывать сложные взаимодействия между биогенными и токсичными элементами, макро и микроэлементами, химическими веществами и биотой, что существенно изменяет свойства и плодородие почв, а главное рост и продуктивность растений, их качество.
Химические соединения, имеющие токсические свойства по отношению к живым организмам, называют пестицидами.
Широкое использование пестицидов характерно для второй половины ХХ столетия. Регулируя при их помощи биотические факторы, удалось уменьшить на 35% потери урожая, в т.ч. от вредных животных и насекомых на 14%, от болезней на 12%, от сорных растений на 9%. Однако лишь через много лет интенсивного использования пестицидов оказалось, что их эффективность в борьбе с вредителями сопровождается целой цепочкой отрицательных последствий, среди которых главным является введение в биогеохимический кругооборот высокотоксических веществ. Мировой ассортимент пестицидов насчитывает около 900 основных типов. Постоянно используется около 500 препаратов, что составляет почти 4 млн. тонн ежегодного поступления высокотоксичных веществ в окружающую среду. Минеральных удобрений вносится около 500 млн. тонн физической массы.
Производство минеральных удобрений
... при подкормках. Фосфорные удобрения. Ускоренными темпами развивается производство более концентрированного фосфорного удобрения - двойного суперфосфата ... постепенно переходит в доступное для растений состояние и оказывает действие в ... является нитрофоска (12: 12: 12). Около 60% фосфора в нитрофоске содержится ... слоя почвы. Одни калийные удобрения применяют лишь на некоторых разновидностях торфяных ...
На сегодняшний день в Украине зарегистрировано более 243 видов ядохимикатов, часть из которых неизвестного происхождения и клинического действия. Так, на протяжении 90-х годов заводами Украины производилось 4 инсектицида, 12 фунгицидов, 14 гербицидов и 2 протравителя семян. На сегодняшний день их отечественное производство значительно уменьшилось, а перечень подобных препаратов за счет импорта возрос: инсектицидов до 47, фунгицидов до 72 и гербицидов до 97.
Даже в такой развитой стране как США, из общего количества используемых пестицидов, только 10% проверенно на мутагенную активность, 30% на концерогенную и 40% на тератогенную. Кроме высокой токсичности пестициды отличаются стойкостью.
Обследование, выполненное в 1990 году в Украине, свидетельствует, что в ряде регионов пестициды проникли до грунтовых вод на глубину почти 220 метров, а всего в подземных водах выявлено 40 видов остаточных количеств пестицидов и их метаболитов, в т.ч. ДДТ, использование которого запрещено почти 30 лет. Обследования продукции растениеводства в Украине показало, что 25% ее содержит остаточное количество пестицидов, в том числе в 5,1% превышено максимально допустимый уровень. Наибольшая частота выявления в почве остатков таких пестицидов, как ТХАН, ПХК, симазин, алирокс, атразин, агелон, 2,4-Д, ДДТ, диален, ленацил, прометрин, протразин, трефлан, эптан, эрадикан, а у растительной продукции — ПХК, ленацил, атразин, симазин, алирокс, ситрин, ТХАН.
Как биологически активные вещества, пестициды и их комплексы с питательной среды часто бывают компонентами метаболизма растений и таким образом поступают в пищевую цепочку животных и людей. Не удивительно, что в мире ежегодно регистрируется более 3 млн. отравлений и 20 тыс. смертельных случаев от пестицидов.
На сегодняшний день не достаточно изучены биохимические действия пестицидов в растениях на клеточном уровне. Не вызывает сомнений лишь то, что их молекулы совсем не балластные вещества живых клеток и не инертные компоненты химических реакций в природе.
2. Общая характеристика пестицидов
Пестициды (ядохимикаты) — химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.п. Пестициды в зависимости от объекта подразделяются на:
- Гербициды — для уничтожения сорной растительности;
- Инсектициды — против вредных насекомых;
- Зооциды — для борьба с грызунами;
- Фунгициды — с возбудителями грибковых заболеваний;
- Дефолианты — для удаления листьев;
- Дефлоранты — для удаления цветков.
За последние десятилетия число различных типов пестицидов сильно возросло, только в США их количество достигло 900. По данным А.В. Яблокова (1988), в нашей стране в 1986г. было применено пестицидов в среднем около 2 кг на 1 га (примерно на 87% пашни) или около 1,4 кг на душу населения, а в США 1,6 кг на 1 га (на 61% пашни) или 1,5 кг на душу населения.
Пестициды распространяются на большие пространства, весьма удаленные от мест их применения. Многие из них могут сохраняться в почвах достаточно долго (период полураспада ДДТ в воде оценивается в 10 лет, а для диэлдрина он превышает 20 лет).
По химическим средствам защиты растений
... защите растений. Создание методов и средств, предотвращающих или снижающих нежелательные действия пестицидов на культурные растения, осуществляется благодаря совершенствованию технологий применения пестицидов, ... спецсредств. Рациональное использование химических, биологических и других методов защиты растений при этом ... выделения субсидий и дотаций на пестициды, удобрения и семена, поставок машин ...
При использовании даже наименее летучих компонентов более 50% активных веществ в момент воздействия переходят прямо в атмосферу, а для таких пестицидов, как ДДТ и диэлдрин, характерна дистилляция с парами воды на земной поверхности. Эта часть пестицидов, не достигших растений, подхватывается ветром и осаждается в районах суши или океана, весьма удаленных от зон применения вещества. Они в конечном итоге попадают в различные экосистемы, включая океан, пресноводные водоемы, наземные биомы и др., в значительных количествах накапливаются в почвах и увеличивают свои концентрации при движении по трофическим цепям.
Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Пестициды поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность фитоценозов, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, а в конечном итоге представляют опасность и для самого человека. Пестициды, содержащие хлор (ДДТ, гексахлоран, диоксин, дибензфуран и др.), отличаются не только высокой токсичностью, но и чрезвычайной биологической активностью и способностью накапливаться в различных звеньях пищевой цепи. Даже в ничтожных концентрациях пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая таким образом его чувствительность к инфекционным заболеваниям. В более высоких концентрациях эти примеси оказывают мутагенное и канцерогенное действие на организм человека.
Поэтому в некоторых странах (США, Франция, Германия) начинают уменьшать дозы применения пестицидов или полностью от них отказываться. В последние годы в СГА разработаны гербициды, не представляющие явной опасности для живых организмов или быстро разрушающиеся в окружающей среде. Широкое применение биологических методов защиты растений позволит уменьшить степень загрязнения среды пестицидами.
3. Меры безопасности при использовании пестицидов
Юридические и физические лица при использовании химических веществ в сельском хозяйстве обязаны принимать меры по предупреждению их негативного воздействия и ликвидации вредных последствий для обеспечения качества окружающей среды, устойчивого функционирования естественных экологических систем и сохранения природных ландшафтов. Не допускается применение пестицидов, которые не внесены в Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Украины.
Хранение пестицидов. Запрещается бестарное хранение пестицидов. В складах пестицидов не должны храниться минеральные удобрения, химические консерванты кормов, кормовые добавки, краски, лаки и другие продукты и материалы. Места складирования пришедших в негодность пестицидов должны обозначаться указателем «Выбракованные пестициды». Размещение пестицидов в складе должно осуществляться с учетом их токсичности, препаративной формы, пожаро- и взрывоопасности, химической совместимости (нейтральности).
Пестициды должны храниться в крытых складах, имеющих санитарный паспорт и оборудованных средствах пожаротушения. Склад должен обеспечивать защиту пестицида от прямых солнечных лучей, увлажнения, загрязнения и механического повреждения. При нарушении целостности тары пестициды немедленно перезатариваются в специально отведенных местах, снабженных местной вытяжной вентиляцией. Пестициды отпускаются потребителям в количествах, соответствующих планам работы на один день.
Транспортировка пестицидов допускается только в специально оборудованных транспортных средствах или в контейнерах, исключающих возможность негативного воздействия на здоровье людей и окружающую природную среду. Контейнеры для транспортировки должны быть выполнены из влагонепроницаемых и прочных материалов, чтобы противостоять ударам во время падения, наполнения их и опорожнения. Не допускается совместное транспортирование различных пестицидов, химическое взаимодействие которых при нарушении упаковки приводит к воспламенению. пестицид удобрение безопасность окружающий
Доставку пестицидов к месту работы и заправку опрыскивателей следует осуществлять с помощью специальных заправщиков.
Внесение пестицидов в почву разрешается только с помощью специальной аппаратуры. Движение агрегатов должно осуществляться против ветра, а лица, работающие с ранцевой аппаратурой, не должны находиться относительно друг друга с подветренной стороны, с целью исключения попадания их в зону опрыскивания. Рабочие растворы готовятся на специальных растворных узлах и заправочных площадках, имеющих твердое покрытие, и непосредственно в емкостях. При заполнении емкостей необходимо находиться с наветренной стороны. Количество препаратов, находящихся на площадке, не должно превышать норму однодневного использования. Запрещается авиационная обработка пестицидами участков, расположенных ближе 2 км от населенных пунктов, территорий государственных заповедников, природных (национальных) парков, заказников, рыбохозяйственных водоемов и источников хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Требования при применении пестицидов. Использовать пестициды только в случае крайней необходимости, рассматривать по возможности другие альтернативные решения, содействовать режимам и технологиям, снижающим или исключающим использование пестицидов. Избегать излишнего расходования пестицидов точным расчетом необходимого количества и подготовить для распыления минимально требуемое количество. Применять пестициды на посевных угодьях и на природных пастбищах только в исключительных случаях и с разрешения специальных надзорных органов. Запрещается распылять при скорости ветра более 5 м/с или при температуре выше 25*С и когда существует риск их растекания по поверхности. Содержать защитные зоны для предупреждения попадания пестицидов в водоемы, не применять пестициды вблизи от водных источников или водоемов. При наземной обработке растений пестицидами санитарно-защитная зона должна быть не менее 300 м., а при авиационной — 1000 м. Необходим жесткий контроль распыления пестицидов с воздуха. Утилизация и уничтожение пестицидов. Уничтожение пестицидов партиями до 10 кг осуществляется в случаях:
- пестициды пришли в негодность в результате их длительного или неправильного хранения или загрязнения посторонними примесями и не могут быть использованы для переработки;
- оставшиеся неиспользованные пестициды находятся в виде рабочих растворов, которые в дальнейшем не могут быть применены по назначению.
4. Химические удобрения
Удобрения — это неорганические и органические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов. Они бывают: минеральные (или химические), органические и бактериальные (искусственное внесение микроорганизмов с целью повышения плодородия почв).
Минеральные удобрения
Минеральные удобрения подразделяют на простые (одинарные, односторонние, однокомпонентные) и комплексные.
Простые минеральные удобрения содержат только одни из главных элементов питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроудобрения. Комплексные удобрения содержат не менее двух главных питательных элементов. В свою очередь, комплексные минеральные удобрения делят на сложные, сложно-смешанные и смешанные.
Азотные удобрения.
По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы — аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.
Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры.
Фосфорные удобрения. Фосфор — один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты — только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора — фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности — томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения — аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них — суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице №2 См. приложение №2.
По степени растворимости эти удобрения подразделяют на следующие группы:
1. Растворимые в воде, легкодоступные для растений — суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный;
2. Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимые в слабых кислотах), они не могут непосредственно использоваться растениями — это фосфоритная и костная мука.
Калийные удобрения
Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.
Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.
На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почве восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солоннах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства. Калий легко растворяется в воде и при внесении поглощается коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.
Калийные удобрения подразделяются на три группы:
1. Концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд — хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия);
2. Сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды — каинит, сильвинит;
3. Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием — 30-ти и 40%-ные калийные соли.
Калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.
Наиболее распространенные калийные удобрения и их свойства приведены в таблице №3 См. приложение №3.
Комплексные удобрения
Сложные и сложно-смешанные удобрения характеризуются высокой концентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобрений обеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку, смешивание, хранение и внесение.
К числу недостатков комплексных удобрений относится то, что пропорции в содержании NPK в них варьируют в нешироких пределах. Поэтому при внесении, например, необходимого количества азота, других питательных элементов вносится меньше или больше, чем требуется.
В небольшом количестве применяют и многофункциональные удобрения, содержащие, кроме основных питательных элементов, микроэлементы и биостимуляторы, оказывающие специфическое влияние на почву и растения.
Заключение
Поиски максимальной продуктивности сельскохозяйственных земель во многих развитых странах уже привели к пресыщению почв химическими удобрениями, что угрожает не только здоровью человека, но подвергает опасности и стабильность агроэкосистем.
Нарушение круговорота органических веществ на обрабатываемых площадях ставит под угрозу сохранение плодородия земель на длительный период. Внося в почву удобрения, человек перестал во имя «рентабельности» или в связи с дефицитом возвращать в культивируемые земли гумус в виде органических удобрений, который обеспечивал их плодородие. Недостаток гумуса нарушает структуру почв, поскольку при этом наносится невосполнимый ущерб поглощающему глинисто-перегнойному комплексу, благодаря которому питательные элементы становятся доступными для растений. Современная цивилизация в результате применения удобрений способствовала нарушению биогеохимических круговоротов, в том числе круговорота азота и фосфора. Осознание этого явления приводит к логическому выводу о необходимости крайне ограниченного использования химических удобрений на лесных землях.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/proizvodstvo-pestitsidov/
1. Штефан В.К. — «Жизнь растений и удобрений» — Москва, 1981г.
2. Артюшин А.М., Державин Л.М. — «Краткий словарь по удобрениям» — 2-е изд., Москва, 1984г.
3. Под редакцией Никляева В.С. — «Основы земледелия и растениеводства» — 3-е изд., Москва, 1990г.
4. Вронский В.А. — «Прикладная экология» — Ростов-на-Дону, 1996г.
Приложение 1
Таблица №1. Данные о составе и основных свойствах азотных удобрений
|
Удобрение |
Химический состав |
Содержание азота, % |
Форма азота |
Воздействие на почву |
Гигроскопичность |
|
|
Натриевая селитра |
NaNO3 |
Не менее 16 |
Нитратная |
Подщелачивает |
Слабая |
|
|
Аммиачная селитра |
NH4NO3 |
34 |
Нитратная и аммонийная |
Подкисляет |
Очень сильная |
|
|
Кальциевая селитра |
Ca(NO3)2 |
Не менее 17,5 |
Нитратная |
Подщелачивает |
Очень сильная |
|
|
Аммиак жидкий |
NH3 |
82 |
Аммонийная |
Подкисляет |
Очень сильная |
|
Приложение 2
Таблица №2. Характеристика фосфорных удобрений.
|
Удобрение |
Химический состав |
Форма фосфорной кислоты |
Воздействие на почву |
|
|
Суперфосфат простой гранулированный |
Ca(H2PO4)2+ +2CaSO4+H2O |
Водорастворяемая |
Подкисляет |
|
|
Суперфосфат двойной гранулированный |
Ca(H2PO4)2+ +H2O |
Водорастворяемая |
Подкисляет |
|
|
Преципитат |
CaHPO4x2H2O |
Растворяемая в лимонно-кислом аммонии |
Слабо нейтрализует кислотность |
|
Приложение 3
Таблица №3. Свойства наиболее распространенных калийных удобрений.
|
Удобрение |
Химический состав |
Гигроскопичность |
Воздействие на почву |
|
|
Калий хлористый |
KC1 с NaC1 |
Малогигроскопичность |
Подкисляет |
|
|
Калий сернокислый (сульфат калия) |
К2SO4 |
Негигроскопичен |
Подкисляет |
|
