Удобрения вредят почве: Минеральные удобрения: польза и вред

Удобрения и пестициды: когда продукты становятся ядом?

Все мы постоянно слышим про вред удобрений, нитратов, пестицидов и гербицидов. Но в чём конкретно выражается этот вред? И как меняется индустрия сельского хозяйства со временем? Давайте разбираться!

Классические технологии растениеводства предполагали применение навоза в качестве главного и практически единственного удобрения, а борьбу с сорняками вели методом механической прополки. Но при таких технологиях достичь современных урожаев было невозможно. И когда сельское хозяйство вышло на промышленный уровень, встал вопрос о повышении урожайности и скорости созревания выращиваемых культур. Эта гонка продолжается и сегодня. Крупнейшие корпорации вкладывают миллионы долларов в исследования и разработку новых химических средств, делающих процесс выращивания сельскохозяйственных культур проще, а риски потери урожая меньше.

Существует два основных вида таких веществ – минеральные удобрения и средства борьбы с вредителями и сорняками.

Минеральные удобрения

Наиболее распространённые азотные, фосфорные и калийные удобрения. Но это не значит, что список вносимых в почву минеральных веществ ограничивается только этими тремя. Кальций, йод и многие другие элементы таблицы Менделеева также могут входить в состав конкретных удобрений.

Растения быстро и эффективно поглощают эти вещества, благодаря чему растут быстрее своих «некормленых» собратьев и достигают больших размеров. Да только есть и вторая сторона – при избыточном насыщении почвы удобрениями происходит деградация почвенного слоя, в частности сокращение в нём доли гумуса. Гумус – универсальное и наиболее эффективное удобрение природного происхождения. Его нельзя полностью заменить никаким современным минеральным удобрением. Но под его воздействием происходит минерализация гумуса. А далее – вымывание минералов из почвы. То есть почва становится бедной и подверженной эрозии.

Вдобавок ко всему, одной из важнейших экологических проблем, связанных с применением минеральных удобрений, является загрязнение грунтовых вод. Это связано и с низкой степенью усвояемости азота и фосфора растениями. Только 40% азота поглощается ими, а оставшиеся 60% — из почвы переходят в воду и испаряются в атмосферу. Фосфор усваивается лучше, но также далеко не полностью. Последствия этого довольно серьёзны – в водоёмах начинается бурный рост растительности, что приводит к их заболачиванию. А отмершие растения в процессе гниения выделяют метан и сероводород и сокращают количество кислорода в воде. Это приводит к мору рыбы. Да и в целом рыба живёт меньше, растёт не достаточно крупной, а накапливая нитраты – становится опасной для человека. Употребление такой рыбы в пищу может приводить к серьёзным заболеваниям желудка.

Выделение азота в атмосферу приводит к кислотным дождям, вредным как для человека, так и для природы. Они приводят к гибели жителей лесов, болезням деревьев, окислению металлов и разрушению строительных материалов.

Проблема очистки

Несмотря на то, что в состав конкретного минерального удобрения входит несколько необходимых для питания растений веществ, помимо них в удобрениях содержится ещё множество примесей. И часто это совсем небезопасные вещества – стронций, уран, цинк, свинец, ртуть, кадмий. Попадая в организм человека, они поражают почки, печень, кишечник и негативно влияют на работу кровеносной системы. Нормы безопасного потребления некоторых из этих веществ таковы: до 3,5 мг свинца, 0,6 мг кадмия, 0,35 мг ртути за неделю (для человека весом 70 кг.). Такое количество в теории организм может вывести без серьёзных последствий. Но в идеале, конечно же, они и вовсе не должны попадать в наш организм. Да вот только в реальности всё очень далеко от идеала. Если коровы паслись на территориях с избытком удобрений, то концентрация кадмия в 1 литре молока может достигать 17-30 мг!

Живой мир почвы

Последствия применения минеральных удобрений не ограничиваются только эрозией почвы и загрязнением воды. В самой почве живёт множество микроорганизмов. И за миллионы лет эволюции природа создала необходимый баланс между видами. Кроме микроорганизмов существует множество почвенных животных. И даже механизмы фотосинтеза напрямую зависят от процессов, происходящих в почвах. При большом насыщении почвы минеральными удобрениями некоторые виды бактерий гибнут, зато плодятся другие, адаптированные к потреблению азота. Из-за возникшего дисбаланса нарушается ряд биологических процессов, деградирует корневая система деревьев и весь животный мир почвы. Зато это освобождает место для многих вредителей, которые не боятся минеральных удобрений, и уже не имеют в такой почве естественных врагов.

Нитраты и нитриты

Кроме того сами химические вещества, далеко небезвредные для человека, с растениями попадают в наш организм. Нитраты – продукты переработки удобрений, в организме человека превращаются в нитриты. А это высокотоксичный канцероген. Под его воздействием гемоглобин превращается в метагемоглобин. Данное вещество не в состоянии переносить кислород по крови, что нарушает важнейшие процессы в организме. Норма содержания метагемоглобина в крови не более 2%. Под воздействием нитрозосоединений в организме человека возникают злокачественные опухоли, нарушается работа иммунной системы и повышается риск мутаций эмбриона.

Норма содержания нитратов в организме человека составляет 200-220 мг на 1 кг массы тела. В реальности, согласно ряду исследований в среднем мы получаем 150-300 мг, а иногда до 500 мг на 1 кг массы тела. В воде содержание нитратов не должно превышать 10 мг/л. Нюанс в том, что эти нормы уже неоднократно пересматривались. И, как правило, в сторону их увеличения. То есть чем больше применяется удобрений, и чем более явной становится эта проблема, тем более мягкими допустимые нормы содержания нитратов.

Качество продуктов

Ускоренный рост и созревание продуктов под воздействием минеральных удобрений имеет и обратную сторону – ухудшение их качества. Проявляется это в снижении содержания углеводов и увеличении количества сырого протеина в овощах. В картофеле снижается содержание крахмала, а в зерновых культурах нарушается баланс аминокислот. Сокращается и срок хранения продуктов.

Как защититься от нитратов?

Нужно понимать, что в определённых количествах нитраты не вредны для организма и даже могут быть переработаны им в полезные соединения. Но избыток нитратов неминуемо превращается в нитриты со всеми вытекающими последствиями. Поэтому, не имея доступа к экологически чистым продуктам, нужно придерживаться правил, которые помогут минимизировать количество потребляемых нитратов.

Во-первых, нужно знать о распределении нитратов в самих растениях. Так, в салатах и шпинате их большая часть содержится в жилках листьев, в капусте – в кочерыжке, в огурцах и редисе – в корешке, в патиссонах – в верхней части, в кабачках – в кожице и хвостике, в арбузах и дынях – в незрелой мякоти, прилегающая к коркам, в моркови – в сердцевине (до 90%), в свекле – в верхней части (до 65%). Количество нитратов увеличивается, если хранить овощи и соки при высокой температуре. Собирать урожай овощей стоит только, когда он полностью созрел и желательно во второй половине дня. Такие временные колебания также влияют на содержание нитратов.

Если говорить о количестве нитратов в разных овощах и фруктах, то больше всего их накапливается в свекле. Меньше нитратов в капусте, петрушке и луке. А совсем нет в спелых помидорах, красной и чёрной смородине.

Отдельно стоит сказать о готовых салатах. Их нужно есть сразу после приготовления и заправлять желательно оливковым и подсолнечным маслом, потому что в сметане и майонезе активно размножаются бактерии, превращающие нитраты в нитриты. Влияет на этот процесс и перемена температуры – если вы много раз достаёте соки или салаты из холодильника на стол и через какое-то время убираете обратно. При приготовлении супа, из овощей нужно удалять все части с высоким содержанием нитратов. А потом овощи подержать в течение часа в 1% растворе соли. Также тушение овощей хорошо снижает количество нитратов в них. И в завершение приёма пищи полезно выпить зелёного чая или употребить аскорбиновую кислоту.

Все эти меры возможно и не позволят снизить концентрацию нитратов до минимума, но существенно обезопасят ваш организм от них.

Пестициды

До изобретения этих химических средств, методов борьбы с различными вредителями, заболеваниями и сорными растениями, в арсенале сельского хозяйства было весьма немного. С развитием химии уже в начале 20 века учёные начали создавать первые пестициды. На сегодняшний день их количество огромно – более 5000! Индустрия производства пестицидов прошла четыре поколения: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы и пиретроиды. Только последний класс считается безвредным для теплокровных, однако, по-прежнему весьма опасным для рыб. Поэтому его применение на полях вблизи водоёмов запрещено. Остальные классы пестицидов – токсичные химические вещества.

Существует множество классификаций пестицидов в зависимости от типа действия и направленности. Одни направлены на какой-то конкретный вид живых организмов, другие имеют более широкий спектр действия. У разных пестицидов разная степень системного воздействия на организм.

На сегодняшний день существует ряд пестицидов отнесённых к классу стойких органических загрязнителей (СОЗ). Среди них хлорорганические и ртутьсодержащие вещества, а также производные фурана. Самые распространённые альдрин, дильдрин, эндрин, мирекс, хлордан, гептахлор, гексахлорбензол, ДДТ и токсафен. То, что их применение запрещено законодательством многих стран не значит, что они нигде не применяются. Даже печально известный высокотоксичный ДДТ до сих пор применяется во многих странах мира. В частности он является эффективным средством борьбы с малярийными комарами.

Важно понимать, что распространение пестицидов может охватывать очень большие территории. К примеру, в 1960-е годы во время активного применения ДДТ, этот пестицид находили даже в организме пингвинов в Антарктиде! Это лишний раз показывает, что влияние пестицидов на окружающую среду может быть не только локальным, но и достигать планетарного масштаба. Как в случае с минеральными удобрениями они негативно влияют на почвы, воду, атмосферу и живые организмы. Но в отличие от минеральных удобрений, большинство пестицидов являются ядами в чистом виде. То есть даже незначительное их поступление в организм может привести к серьёзным негативным последствиям!

Вред пестицидов

Пестициды попадают в организм человека непосредственно с овощами и фруктами, в том числе с их поверхности, если плоды плохо вымыты. Из зерновых культур, так как они могут всасываться в них из почвы. Особенно эффективно они всасываются в сезон дождей. Могут пестициды попадать в организм человека с рыбой, если концентрация этих веществ в водоёме их обитания была высокой.

Попадая в организм человека пестициды способный вызвать отравление с летальным исходом. В малых дозах – это высокотоксичные канцерогены, вызывающие раковые заболевания, мутации и общее снижение иммунитета.

Воздействие на растения неоднозначно. Существуют виды, ранее не сталкивавшиеся с конкретным веществом, под воздействием которого в них нарушаются естественные обменные процессы и увеличивается накопление вредных веществ. Но есть и другой эффект – некоторые виды растений могут стать устойчивыми к пестицидам. У таких растений под воздействием некоторых пестицидов (в частности гербицидов) может начаться активный рост и повыситься урожайность.

Если в целом говорить о негативных последствиях применения пестицидов для окружающей среды, то они проявляются в нарушении естественных микробиоценозов почвы и воды, снижению биологической и пищевой ценности продуктов питания, возникновении устойчивости у микроорганизмов и вредителей, гибели и болезням животных и человека.

При использовании гербицидов необходимо:

• учитывать длительность их действия
• учитывать степень засоренности почвы сорняками
• учитывать кислотность, влажность, температуру и аэрацию почвы
• правильно рассчитывать дозу
• учитывать способность почвы самоочищаться
• качественно очищать тару и опрыскиватели
• учитывать фазы развития растений
• использовать для мульчи солому с чистых, необработанных пестицидами полей
• правильно выбирать пестициды и не заниматься их самостоятельным смешиванием
• избегать сноса пестицидов воздушными потоками во время опрыскивания

В истории применения пестицидов есть очень страшные страницы. Всем известный факт распыления гербицидов американскими войсками во Вьетнаме, приведший к гибели более ста тысяч человек и к массовым мутациям у новорождённых. Это пример того, как пестициды могут быть биологическим оружием. Не являются ли они оружием замедленного действия в современном сельском хозяйстве? В теории, при соблюдении всех норм и требований, нет. Но на практике в нашем сельском хозяйстве эти нормы соблюдаются относительно. Выводы напрашиваются сами собой. Особенно это касается самостоятельного применения пестицидов на дачных участках, где этот процесс и вовсе не контролируется. Можно было бы понадеяться на благоразумие людей, вот только практика показывает, что в погоне за урожаем для многих «все средства хороши». Даже если потом они сами будут это есть.

Влияние удобрений на окружающую среду и безопасность пищевых продуктов

Для урожайности зерновых злаков крайне важно поступление питательных веществ. Необходимо также избегать выноса питательных веществ и деградации земель. Однако при избыточном или плохо контролируемом внесении удобрений возможно возникновение экологических проблем.

Необходимость в продовольствии

Численность населения Земли, согласно прогнозам, к 2050 г. превысит 9,1 млрд. Для обеспечения продовольствием растущего населения Земли весьма важно дальнейшее повышение продуктивности.

Большая часть земель, пригодных для сельского хозяйства, уже обрабатывается почти во всех регионах мира. Это значит, что в будущем укрепление продовольственной безопасности будет связано в основном с интенсификацией земледелия на уже обрабатываемых почвах, что подразумевает продолжение практики внесения удобрений для сохранения высоких урожаев.

Если сегодняшние тенденции сохранятся, то к 2050 г., согласно прогнозам, мировое потребление азота вырастет по сравнению с сегодняшним в 2,7 раза, а фосфора – в 2,4 раза; по другим оценкам, рост применения удобрений будет меньшим и составит приблизительно 1% в год.

Увеличение применения удобрений усиливает стресс окружающей среды.

Согласно исследованиям, возделываемым культурам попадает лишь 50% удобрений. Оставшиеся 50% участвуют в химических процессах в почве или попадают в воздух и воду.

Даже те нутриенты, которые поглощаются культурами, могут в конечном итоге создавать косвенный риск для окружающей среды, поскольку они попадают в отходы жизнедеятельности человека и домашнего скота и зачастую перерабатываются неэффективно, что опять же создает риск попадания их в воздух и воду.

Следовательно, несбалансированное и неэффективное использование удобрений может привести к экологическим проблемам. Кроме того, примеси, присутствующие в удобрениях, могут накапливаться в почве и поглощаться выращиваемыми культурами, теоретически ставя под угрозу безопасность пищевых продуктов.

Если мы заинтересованы в долгосрочной устойчивости глобальных сельскохозяйственных систем, то должны понимать потенциал негативного воздействия удобрений на окружающую среду и вести сельское хозяйство таким образом, чтобы оптимизировать урожайность, одновременно сводя к минимуму риски для окружающей среды и здоровья человека.

Азот (N) и фосфор (P) – два вида удобрений, чаще всего применяемых в растениеводстве и вносимых в значительных количествах в большинстве практик возделывания почвы. Оба эти нутриента, хотя и играют важную роль в достижении оптимальной урожайности, способны оказывать негативное воздействие на качество окружающей среды и делать выращиваемые культуры небезопасными для здоровья человека.

Азот – необходимость и азот – разрушитель

Потери азота в системе почва – растение вызывают озабоченность с точки зрения экономики из-за высокой стоимости применяемых удобрений и воздействия на урожай злаковых культур, однако и их влияние на окружающую среду может быть значительным, даже если объем потерь сравнительно низок.

Выделение активного азота в атмосферу может нанести ущерб экосистеме и здоровью человека, поскольку ведет к повышению кислотности почвы, изменениям климата, эвтрофикации, образованию приземного озона и взвесей твердых частиц, а также к утрате биологического разнообразия.

Выделение углекислого газа из больших объемов ископаемого топлива, применяемого при производстве и транспортировке азотных удобрений, также вносит свой вклад в изменение климата.

Основные экологические проблемы, связанные с азотными удобрениями, – это выброс в атмосферу аммиака (Nh4), оксида диазота (N2O) и попадание нитратов (NO3–) в подземные и поверхностные воды (рис. 1).

Оксид азота (NO) также вызывает беспокойство с точки зрения экологической безопасности, поскольку он может преобразовываться в атмосфере в азотную кислоту, вызывая кислотные дожди и приводя к повышению кислотности воды в озерах и ручьях.

И оксид (NO), и диоксид азота (NO2) участвуют в разрушении озонового слоя. Азотные удобрения способны привести к подкислению почвы. Примерно половина всех вносимых азотных удобрений в глобальной агроэкосистеме попадают в пищу и корма, а оставшаяся часть переходит либо в атмосферу в виде аммиака (Nh4), оксида азота (NO), оксида диазота (N2O) или азота (N2), либо в воду как нитраты (NO3–).

Воздействие азотных удобрений на атмосферу. Азотные удобрения попадают в воздух главным образом в виде аммиака (Nh4) в процессе испарения и в виде оксидов азота (NOx) и оксида диазота (N2O) соответственно при нитрификации и денитрификации.

Выделение в атмосферу может быть непосредственным, между начальным применением азотного удобрения и его поглощения растением, и косвенным, возникающим из-за переработки азота, инкорпорированного в ткань растений или микробную биомассу и выделяющегося в виде органических продуктов разложения азота. Большая часть аммиака (Nh4) и оксидов азота (NОx), попадающих в атмосферу, возвращаются на поверхность земли в течение нескольких дней. Однако оксиды азота (NОx), соединяясь с летучими составляющими органического углерода, могут повысить уровень озона в атмосфере или преобразоваться в азотную кислоту (HNO3), которая задерживается в воздухе в виде взвеси, или осаждаться на почве либо воде.

Аммиак обычно осаждается на поверхность почвы или воды либо преобразуется в аммонийные взвеси, которые входят в состав взвесей мелких твердых частиц и смога. Таким образом, выделение азота в окружающую среду вызывает три типа экологических проблем – парниковый эффект, накопление озона и образование взвесей твердых частиц. Атмосферный азот также может воздействовать на окружающую среду, когда осаждается на землю и воду.

Оксид диазота – газ, в значительной мере влияющий на создание парникового эффекта и оказывающий согревающий эффект на молекулярном уровне; его мощность в 250 раз превышает мощность углекислого газа (CO2). Сельское хозяйство – основной источник оксида диазота (N2O), главным образом из-за внесения азота и его последующего участия в земледелии.

Внесение азотных удобрений увеличивает потенциал производства закиси азота как напрямую, когда удобрение вносится в почву, так и косвенно, когда пожнивные остатки, навоз и другие биопродукты, обогащенные азотным удобрением, возвращаются в почву.

Озон (O3) косвенным образом связан с выделением в атмосферу газообразных оксидов азота (NOx). Приземный озон может привести к воспалительным заболеваниям дыхательной системы, обострению заболеваний сердца и легких, также может повысить чувствительность астматиков к аллергенам.

Выбросы оксидов азота (NOx) в ходе серий химических реакций с летучими органическими соединениями приводят к образованию озона; в результате этих реакций диоксид азота (NO2) окончательно разлагается под воздействием солнечного света, выделяя атомарный кислород, который, соединяясь с кислородом (O2), образует озон. Озон – сильный окислитель и также оказывает негативное влияние на здоровье человека; кроме того, он вреден для листвы, поскольку снижает фотосинтез и производство биомассы.

Выделение в воздух аммиака может привести к прямому отравлению растительности, деградации лесов, кислотным дождям, подкислению почвы и эвтрофикации водных источников.

Аммиак является предшественником образования таких взвесей как нитрат и сульфат аммония, которые участвуют в образовании взвесей мелких твердых частиц (ТЧ 2,5). Взвесь или смог, образованные такими частицами, представляют проблему как в городской, так и в сельской местности. Эти взвеси могут вызывать бронхит и хронический кашель, астму, пневмонию и хронические обструктивные заболевания легких.

Воздействие азотных удобрений на воду. Нитраты поступают напрямую из азотных удобрений или в результате разложения пожнивных остатков и навоза, что в конечном счете высвобождает нитраты в почвенные воды, откуда они могут быть вымыты или перенесены поверхностным стоком в поверхностные или подземные воды.

Также азот переносится с частицами почвы в поверхностные воды вследствие эрозии почвы или при выделении в атмосферу осаждается на поверхность воды.

Азот с сельхозугодий – главная причина увеличивающейся концентрации азота в почве и в поверхностных водах в самых разных частях света.

Продукты выщелачивания из сельскохозяйственных химических соединений – главный источник нитратов, накапливающихся в грунтовых водах. Согласно оценкам, 2% населения США и 2,7% населения Европы употребляет питьевую воду с содержанием нитратов выше рекомендованной нормы (50 мг/л-1), что теоретически может вызвать целый букет заболеваний.

Это метгемоглобинемия (повышенное содержание метгемоглобина в эритроцитах периферической крови; дети рождаются «синюшными»), повышенный риск онкологических заболеваний, дефекты нервной трубки и прочие врожденные пороки.

В Канаде в 60% источников в отдельных регионах концентрация нитратов выше предельного значения в 10 мг/л-1, которое считается допустимым для питьевой воды в этой стране. Особенно чувствительны к загрязнению нитратами неглубокие водоносные пласты в песках и пористых почвах.

Аммиак и нитраты при высоких концентрациях могут оказывать прямое токсическое воздействие на водные организмы, а также приводить к подкислению и эвтрофикации.

Экосистемы пресноводных водоемов, таких как реки, озера, ручьи и болота, получают большую часть азота из воды, попадающей в них из близлежащих водоразделов, атмосферных осадков и как результат биологическая фиксация азота внутри самой системы. Заболоченные территории – болота, трясины, топи, поймы и воронки – помогают уменьшать попадание азота в прилегающие водоемы, способствуя денитрификации.

В качестве средства контроля часто применяются искусственные болота – они позволяют удалять активный азот из воды, поступающей в реки и озера.

Внесение азота способствует росту растений и производству биомассы на болотах, с одной стороны, но с другой – ведет к снижению биологического разнообразия этой биомассы. При очень высоком содержании питательных веществ рост растений сдерживается из-за конкуренции между ними за свет и пространство, и в системе может наступить доминирование агрессивных азотолюбивых растений.

Главная экологическая проблема – подкисление открытых водоемов. Моноксид (NO) и ди-, три-, тетраоксиды (NOx) азота преобразуются в атмосфере, производя азотную кислоту, которая либо участвует в формировании кислотных дождей, либо осаждается непосредственно в виде кислого газа или пыли с подкисляющим эффектом.

Кислотные осадки, попадая в озера, могут приводить к уничтожению планктона, ракообразных, насекомых и рыбы, которые являются важными составляющими пищевой цепочки. Подкисление открытых водоемов также увеличивает подвижность и токсичность таких микроэлементов, как кадмий (Cd) и алюминий (Al).

Избыток азота может также способствовать эвтрофикации (избыточному росту растений, животных и микроорганизмов в водных экосистемах), которая способствует дефициту кислорода в воде.

Это приводит к развитию организмов-анаэробов и подавляет аэробные организмы, что служит причиной утраты биоразнообразия. В пресноводных системах катализатором эвтрофикации является скорее фосфор, нежели азот; в большинстве умеренных прибрежных экосистемах азот выступает в роли главного ограничителя развития и роста водорослей.

Повышенный уровень азота может привести к цветению воды, изменению биоразно­образия и видового состава, к увеличению осаждения органического материала и снижению содержания кислорода – гипоксии. Цветение ухудшает качество воды, потому что увеличивает количество болезнетворных бактерий, делает воду непригодной для купания и снижает рекреационный потенциал водоемов.

Цветение воды также ведет к высвобождению токсинов, ядовитых для человека, домашнего скота и рыбы. В тропиках ограничивающим фактором в прибрежных биоценозах является фосфор, а не азот, но в условиях высокой фосфорной нагрузки азот может стать главным фактором эвтрофикации.

В исследовании, оценивающем поступление азота из рек, впадающих в северную часть Атлантического океана, соотношение азота и фосфора в поступающих питательных веществах (нутриентах) указывает, что эстуарии (дельты) большинства регионов ограничены либо по азоту, либо по фосфору.

В большинстве регионов северной части Атлантического океана самым значимым источником азота являются удобрения.

Рост количества азота, попадающего в прибрежные воды в основном из удобрений, приводит и к росту объемов воды либо бескислородной, т. е. лишенной O2, либо гипоксической, в которой концентрация O2 ниже 2- 3 мг на литр.

Такие «мертвые зоны» существуют в разных частях мира, включая Чесапикский и Мексиканский заливы, а также Балтийское и Адриатическое моря; совсем недавно появились сообщения о возникновении мертвых зон и в Южном полушарии.

Гипоксия ведет к сокращению ареалов некоторых океанических видов, которым необходимы более глубокие и холодные насыщенные кислородом воды; распространение гипоксии приводит к снижению количества таких вод, и это плохо сказывается на нересте, поскольку одновременно уменьшается и количество областей, подходящих для выживания икринок.

С цветением воды связана еще одна проблема: составляющий цветение специфический фитопланктон вырабатывает токсины. Употребление в пищу водорослей или ракообразных (моллюсков), накапливающих эти токсины, может отрицательным образом сказаться на здоровье других организмов, находящихся выше в пищевой цепочке, включая и человека.

Моллюски (ракообразные) не слишком подвержены воздействию этих токсинов, но способны накапливать токсины в таком количестве, что одного моллюска хватить, чтобы убить человека.

Естественные наземные экосистемы

Азот обычно является главным ограничивающим фактором роста растений в экосистемах естественных лесов и лугов. Если в лесной экосистеме наблюдается сильный дефицит азота, его осаждение в виде атмосферных осадков поначалу увеличивает продуктивность системы.

Лиственные леса, в частности, могут отреагировать на первоначальные поступления азота усиленным ростом, а вот вечнозеленые леса часто демонстрируют замедление роста и повышенный процент гибели даже при сравнительно низком осаждении азота. Когда норма осаждения высока и поступление азота превышает потребность растения, избыток азота приводит к чистой нитрификации, накоплению нитратов (NO3–) в почве, подкислению почвы, усиленному выщелачиванию катионов из почвы, развитию у растений дисбаланса питательных веществ, сокращению лесов, повышению чувствительности к морозам и вредителям, изменению видового состава.

Повышенная нитрификация и денитрификация могут стать причиной повышенного выделения оксида азота (NO) и оксида диазота (N2O). Кислотные осадки повреждают листву и иглы деревьев, что снижает их сопротивляемость вредителям и холоду.

На дикорастущих лугах атмосферные осадки являются главным источником доступного для растений азота. Природные луга обычно ассоциируются с низкой нормой осадков, так что выщелачивание азота или поверхностный сток зачастую минимальны. Большая часть азота, попадающего на луга, может инкорпорироваться в биомассу и остаться в почвенном органическом веществе, что теоретически может привести к секвестрации углекислого газа (CO2). Травяные палы высвобождают азот в атмосферу, в первую очередь в форме N2, завершая азотный цикл.

Поступление азота на луга благоприятно сказывается на видах с высокой потребностью в азоте и с хорошей реакцией на его внесение, и менее благоприятно для видов, которые хуже реагируют на азот или фиксируют его; из-за этого возможно изменение биологического состава и снижение биологического разнообразия.

Азотное удобрение может также привести к подкислению почвы как напрямую, т. е. на полях, где применяется удобрение, так и косвенным образом, когда азот, попадающий в воздух, переносится и осаждается в естественных экосистемах. Попадание в кислотные осадки азотной кислоты, аммиака или аммония ускоряет подкисление. Катионы нутриентов могут выщелачиваться из почвы, что ведет к снижению количества питательных веществ.

Фосфор и эвтрофикация

Фосфор – второе по силе (после азота) вещество, ограничивающее урожайность культур и часто употребляемое в качестве удобрения.

В отличие от азота, он не поступает в систему естественным образом, несмотря на биологическую фиксацию, поэтому фосфор, выносимый из почвы, необходимо заменять во избежание долговременного истощения. В почве присутствуют как органический, так и неорганический фосфор (рис. 2).

Растения поглощают фосфор из почвенного раствора, главным образом в виде ионов неорганического ортофосфата, хотя возможно поглощение и растворимых органических фосфатов. Как и у азота, минерализация органического вещества высвобождает неорганический фосфор, а иммобилизация преобразует неорганический фосфор в органический. Фосфор из почвенного раствора в процессе адсорбции и осаждения реагирует с поверхностными и вторичными почвенными минералами и с другими соединениями, благодаря чему концентрация неорганического фосфора в почвенном растворе снижается.

Фосфор выносится из почвенной системы главным образом при уборке урожая.

С агрономической точки зрения главный фактор, ведущий к снижению эффективности использования фосфора, – это фиксация фосфора кальцием (Ca) и магнием (Mg), в результате чего на почвах с высокой кислотностью образуются фосфаты кальция и магния, и с оксидами железа (Fe) и алюминия (Al) на почвах с низкой pH дающие фосфаты железа и алюминия.

Продукты реакции, образующиеся со временем, менее растворимы, чем вносимые продукты удобрений, из-за чего доступность вносимого фосфора для растений снижается.

Фосфор, связываемый почвенными частицами, может потеряться из системы за счет эрозии, тогда как фосфор в почвенном растворе может быть смыт поверхностным стоком. Чем ближе фосфор к поверхности почвы, тем выше вероятность его потерь именно этими двумя путями. Может происходить также выщелачивание фосфора, особенно в сильно унавоженных системах, в регионах, где производится интенсивное внесение фосфора, и в областях с большим количеством осадков.

Самая значительная экологическая проблема, связанная с фосфором, – это эвтрофикация пресноводных водоемов из-за нагрузки нутриентами. Процесс и последствия эвтрофикации озер, рек, болот и прибрежных зон обсуждались достаточно подробно в разделе, посвященном азоту.

Однако в пресноводных водоемах развитие водорослей обычно ограничено по фосфору, так что добавление фосфора усиливает рост растительности и способно привести к эвтрофикации. Концентрация фосфора в воде озера и, следовательно, рост водорослей в ограниченной по фосфору системе зависит от количества, сроков и биоаккумулирования нутриентов, от нормы внесения богатых водой питательных веществ относительно нормы протока и глубины водоема.

Даже если озеро отличается низкой общей концентрацией фосфора, могут быть проблемы вблизи береговой линии, где реки вносят нутриенты и разбавление ограничено.

Многие виды сине-зеленых водорослей способны фиксировать N2, поэтому в воде с низкой концентрацией азота при повышении уровня фосфора сине-зеленые водоросли часто подавляют другие водоросли.

При определенных условиях многие сине-зеленые водоросли выделяют токсины, воздействие которых на человека, а именно на нервную систему и печень, может привести к психическим расстройствам, нарушению походки, тремору, болям в животе и даже к смерти почти любого млекопитающего, птицы или рыбы.

Накопление в почве  следовых микроэлементов

Еще одна проблема, связанная с фосфорными удобрениями, – это внесение в почву незначительного количества следовых микроэлементов в виде примесей к удобрениям.

Фосфорное удобрение содержит широкий спектр следовых элементов, включая заметные количества следовых нутриентов наподобие цинка и незначительные количества таких элементов как кадмий.

Могут присутствовать и радиоактивные следовые микроэлементы, например, уран (U) и торий (Th).

В природе эти элементы находятся в породах, из которых производят фосфорное удобрение, и сохраняются в течение всего процесса изготовления конечного продукта. Многие сельскохозяйственные угодья в Европе и Австралии насыщены следовыми микроэлементами из атмосферных осадков, осадка сточных вод и фосфорных удобрений. Степень их накопления зависит от первоначального содержания следовых элементов в удобрении и нормы внесения и уравновешивается выносом.

Накопление следовых микроэлементов может оказать влияние на почвенный биоценоз; следовые элементы могут также накапливаться в растениях, что способно привести к долговременному воздействию на здоровье при потреблении животными и человеком.

Особую озабоченность вызывает кадмий, поскольку в высоких концентрациях присутствует в некоторых фосфорных удобрениях и легко накапливается в растениях до уровней, опасных для человека, если эти растения потребляются без ограничения (или прекращения) роста растения.

Удобрения – не только вред для природы

Хотя азот и фосфор способны оказывать негативное влияние на экологию, оба они являются важными элементами жизнедеятельности и при сбалансированном применении могут оказывать на окружающую среду благоприятное воздействие.

Земля, вода и энергия – ограниченные ресурсы и в интересах долгосрочной устойчивости должны использоваться эффективно. При эффективном, сбалансированном применении удобрения играют важную роль в повышении производительности на единицу земельной площади.

Сокращение площади земель, необходимых для сельскохозяйственного производства, снижает потребность в превращении природных экосистем в обрабатываемые, таким образом поддерживая естественную среду обитания и биоразнообразие. Аналогичным образом, вода для полива поступает из рек, озер и подземных водоносных слоев, что может привести к снижению качества воды и ухудшению водной среды, необходимой для живой природы и аборигенных растений.

Сбалансированное внесение удобрений может улучшить продуктивность культур в условиях как богарного, так и поливного земледелия, повышая эффективность водопользования и снижая объем полива, необходимого для этой производственной единицы.

При эффективном удобрении почв с нехваткой питательных веществ вырастет урожайность, а неиспользованные элементы поступят в почву.

Пожнивные остатки могут стабилизироваться в почвенном органическом веществе, таким образом изолируя углерод в почве. Улучшение содержания почвенного органического вещества несет ряд дополнительных преимуществ: улучшается обработка почвы (soil tilth), удержание влаги, просачивание воды, сопротивление эрозии почвы, микробная деятельность и возможность почвы служить резервуаром питательных веществ.

В долгосрочной перспективе увеличение содержания почвенного органического вещества улучшит продуктивность почвы.

Во многих регионах мира, включая субсахарскую Африку (субсахарская Африка – 48 стран к югу от пустыни Сахары) и части Латинской Америки, серьезное недоиспользование либо несбалансированное применение удобрений привело к истощению питательных веществ и выносу из почвы азота, фосфора и калия.

Снижение количества питательных веществ не только снизило плодородие почвы, но и вызвало деградацию земель, потому что уменьшение органического вещества ведет к снижению водоудерживающей способности, снижению физической спелости и ухудшению физической структуры почвы и увеличивает подверженность эрозии. Вынос нутриентов и органического вещества вызывает цикл постепенно снижающихся урожаев, еще больше сокращая поступление органического вещества и усиливая деградацию почвы.

Особенную озабоченность это вызывает в условиях тропиков, где деградация почвы может оказаться быстрой и разрушительной. Сбалансированное применение химических удобрений в рамках эффективно интегрированной программы контроля нутриентов способно улучшить продуктивность земель в долгосрочном периоде за счет обеспечения достаточного количества нутриентов и создания подходящей для роста растений физической и химической среды. 

Почему пора перестать наказывать наши почвы удобрениями

интервью

Исследователь Рик Хейни путешествует по США, проповедуя преимущества здоровых почв. В интервью Yale Environment 360 он рассказывает о безрассудстве стремления к постоянному увеличению урожайности с помощью удобрений и других химикатов, а также о том, как можно восстановить сельскохозяйственные угодья естественными методами.

Ричард Шиффман
•
3 мая 2017 г.

Движение за здоровье почвы в последнее время было в новостях, и среди его ведущих сторонников — исследователь из Министерства сельского хозяйства США (USDA) Рик Хейни. В мире, где правительственные учреждения и агробизнес уже давно преследуют святой Грааль максимальной урожайности, Хейни проповедует другое послание: стремление к еще большей производительности — использование удобрений, гербицидов, пестицидов и любых других химикатов, которые есть под рукой — убивает. нашу почву и угрожая нашим фермам.

Почвенный исследователь Рик Хейни из Министерства сельского хозяйства США.
USDA

Хейни, который работает в Службе сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США в Техасе, проводит онлайн-семинары и путешествует по стране, обучая фермеров тому, как создавать здоровую почву. Его идея проста: хотя в Соединенных Штатах одни из самых богатых почв в мире, десятилетия злоупотреблений в сельском хозяйстве дали о себе знать, истощая почву необходимыми питательными веществами и убивая бактерии и грибки, которые создают органический материал, необходимый для растений. «Сегодня мы считаем, что если не вносить удобрения, ничего не вырастет», — говорит Хейни, разработавший хорошо известный метод проверки состояния почвы. «Но это просто неправда, и никогда не было таковым».

В интервью Yale Environment 360 Хейни описывает, как исследования подтверждают ценность естественных методов, таких как меньшая вспашка, выращивание покровных культур и использование биологических средств борьбы с вредителями. Перед лицом предложенного администрацией Трампа сокращения бюджета Министерства сельского хозяйства США на 21 процент Хейни также подчеркнул важность беспристрастных государственных исследований в области, где в исследованиях часто доминируют те самые корпорации, которые получают выгоду от чрезмерного использования удобрений и химикатов. «Нам нужно больше независимых исследований, — утверждает Хейни. «Мы находимся только на вершине айсберга с точки зрения того, что мы понимаем о функционировании почвы и ее биологии».

Yale Environment 360:  Вы работали с фермерами над улучшением их почвы?

Рик Хейни: Верно. Мы знаем, что за последние 50 лет уровень органического вещества — своего рода стандартный тест почвы с точки зрения ее здоровья и плодородия — значительно снизился. Это тревожно. Мы видим уровни органического вещества на некоторых полях 1 процент или меньше. В то время как вы можете пойти на пастбище, сидя рядом с ним, где уровень органических веществ составляет 5 или 6 процентов. Вот как радикально мы изменили эти системы. Мы уничтожаем органическое вещество в почве, и мы должны вернуть его, чтобы поддерживать жизнь на этой планете.

Хорошая новость заключается в том, что земля вернется, если вы дадите ей шанс. Он очень прочный и упругий. Не то чтобы мы разрушили его до такой степени, что его нельзя исправить. Движение за здоровье почвы пытается восстановить эти органические уровни и привести почву в более функциональное состояние.

e360:  Что вызвало такое ухудшение качества почвы?

Хейни:  Мы видим, что при интенсивной обработке почвы, отсутствии покровных культур, системе высокоинтенсивного [зависимого от химикатов] земледелия почва просто не функционирует должным образом. Биология мало что делает. Он не работает так, как нам нужно. Мы фактически разрушаем функциональность почвы, так что вы должны кормить ее все большим и большим количеством синтетических удобрений только для того, чтобы продолжать выращивать эту культуру.

‘Мы продолжаем хотеть все более и более высоких урожаев… но вы стреляете себе в ногу, делая это’

e360: То есть это как наркоман, которому с каждым годом нужно все больше и больше дозы?

Хейни: Верно. Это правда, что мы видим, что наша урожайность значительно выросла за последние 50 лет, но для поддержания этого требуется все больше и больше внешних ресурсов. И это не устойчиво, это не сработает в долгосрочной перспективе.

e360: Фермеры говорят, что им нужны удобрения, потому что почва истощена.

Хейни: Мы вносили удобрения и получали такие большие урожаи, так что эта система, казалось, работала — пока мы не начали видеть, например, мертвую зону в Мексиканском заливе [созданную цветением водорослей, вызванным высоким уровнем азота из удобрений], и мы начали задаваться вопросом, действительно ли это работает правильно. Не вносим ли мы слишком много удобрений? И ответ: «Да, мы». Это как вместо того, чтобы кормить своих детей сбалансированным питанием, давайте просто кормить их витаминами. Это не сработает, не так ли?

Сегодня мы считаем, что если не вносить удобрения, ничего не вырастет. Но это неправда, и никогда не было. Самая большая проблема со всем этим заключается в том, что мы продолжаем хотеть получать все более и более высокие урожаи. Но реальность такова, что вы стреляете себе в ногу, делая это.

e360: Как так?

Хейни: Ну, если мы собираемся перепроизводить кукурузу, пшеницу, сою, сорго — посмотрите на цену. Почему цена низкая? Сейчас эти ребята сажают здесь кукурузу, и я разговаривал с несколькими из них, и они сказали мне, что в этом году они не получат никакой прибыли. Они смотрят на потерю. Это просто безумие. Если вы собираетесь перепроизводить свой продукт, цена падает. Итак, что мы делаем?

На прошлой неделе я разговаривал с одним парнем, который сказал: «Если я приму эти принципы оздоровления почвы, моя урожайность упадет». И я сказал: «Да, я надеюсь на это, я надеюсь, что у всех упадет доходность». Есть только такое мышление, что мы должны увеличивать урожайность, повышать урожайность, увеличивать урожайность. Вы не можете продолжать делать это.

e360: Итак, вы говорите, что эта одержимость повышением урожайности была разрушительной для прибыли фермера и, в конечном счете, разрушительной для почвы, от которой зависит сельское хозяйство?

Хейни: Абсолютно. Давайте производить достаточное количество этих товаров, но не слишком много. Таким образом, цена будет расти, и фермеры смогут получить прибыль. Фермеры имеют такую ​​маленькую прибыль. Поэтому, если мы сможем сделать их более эффективными при использовании удобрений и при этом производить такое же количество урожая, это будет победой для всех. Давайте вернем эту почву в более здоровое состояние, когда нам не нужно будет вносить столько удобрений, и начнем работать с природой, а не против нее.

‘Нам нужно работать с естественной системой, а не пытаться бороться с ней.’

e360: А пестициды — вредят ли они биологической активности в почве?

Хейни: Да, это как химиотерапия при раке: она не целенаправленна, она просто убивает все. Нечто подобное происходит в почве, когда мы используем фунгициды и пестициды. Пестициды убивают хороших насекомых так же, как и плохих. Фунгициды убивают все грибки в почве, в том числе и полезные. Но грибы абсолютно необходимы. Нам нужно вернуть грибы, а не убить их. Если вы пойдете в лес, в котором одни из самых плодородных почв, которые вы когда-либо видели, оторвите листву, и вы повсюду увидите грибы.

e360: Наши усилия по контролю над природой часто приводят к обратным результатам.

Хейни: Наш подход состоит в том, чтобы манипулировать тем, что там происходит, вспахивая и добавляя много химикатов. Природа всегда в конце концов побеждает. Мы можем придумать эти вещи, чтобы убить этот сорняк или это насекомое, но в конечном итоге вам нужно придумать что-то другое, потому что природа найдет способ обойти это. Посмотрите на устойчивость сорняков к Раундапу [гербициду глифосату] сейчас.

Обычная программа звучит так: «Давайте убьем все и вырастим то, что хотим», вместо «Давайте выращивать много разных вещей, чтобы выращивать то, что мы хотим, более эффективно». Это совсем другое мышление. Нам нужно работать с естественной системой, а не пытаться бороться с ней.

e360: Слишком большое количество удобрений также нарушает биологию почвы?

Хейни: Думаю, да. Мы видим, что. На этих полях микробная активность низкая, органического вещества мало. Было проведено несколько исследований, показывающих, что эти высокие поступления азота разрушают углерод в почве. Потому что микробы используют лишний азот, а затем действительно вырывают углерод, создавая много CO2, а не изолируя его в почве. Таким образом, есть доказательства того, что избыток азота фактически заставляет больше углерода покидать систему. В то время как нам нужно больше углерода в почве, а не меньше.

e360: Парижское соглашение по климату предусматривает увеличение содержания углерода в почве на 0,4 процента в год. Итак, как мы это делаем?

Хейни: Мы много слышим о необходимости сажать деревья, не вырубать тропические леса и это все важно. Но у нас есть этот огромный ресурс — по всему миру — грязи, которая лежит там без ничего. Когда мы сажаем на него растения, он начинает высасывать углерод из воздуха и отдавать его в почву. Вот что такое естественный процесс.

Мы никогда не должны оставлять землю голой — никогда. Сейчас фермеры большую часть года оставляют свои поля пустыми. Если бы они только посадили разнообразную, многовидовую покровную культуру, только подумайте об углероде, который мы могли бы улавливать из атмосферы и помещать в почву на 150 миллионах акров кукурузы и пшеницы в этой стране. Мы могли бы вернуть феноменальное количество углерода обратно в почву, где он и должен быть.

e360: Покровные культуры также многое делают для возврата питательных веществ в почву. Бобовые, например, обогащают почву азотом.

Хейни: Верно, и углерод тоже. Это то, что фермеры были вынуждены делать до того, как у них появились удобрения. Когда я защитил докторскую диссертацию. диссертации, я ссылался на множество статей 1910-х, 20-х и 30-х годов. Они уже изучали биологические компоненты почвы и знали, насколько это важно. А потом появились синтетические удобрения, и мы просто забыли обо всем этом, просто проигнорировали.

В настоящее время у нас есть система заповедников, где мы платим фермерам за то, чтобы они выводили свои поля из оборота. Мы должны сажать их с покровными культурами после сбора урожая и позволять им расти, пока все не замерзнет и не перезимует. И у вас могут быть контракты, по которым вы позволяете другим фермерам пасти эту землю, потому что, когда вы получаете покровные культуры и животных обратно в систему, теперь вы воспроизводите Средний Запад, когда он был еще прерией и там были бизоны. Если вы привозите животных, это действительно улучшает здоровье почвы.

‘У нас были ребята, которые говорили мне: «В прошлом году вы сэкономили мне 60 000 долларов на удобрениях».

e360: Вы помогли разработать новый способ проверки почвы. Зачем это было нужно?

Хейни: До сих пор мы не тестировали нужные компоненты. Например, мы в основном игнорировали биологический вклад в азот и фосфат. По оценкам, которые вы видите в литературе, один грамм грязи может содержать от 6 до 10 миллионов организмов. Без них ничего бы не выросло. Микроорганизмы ищут углерод. А корни растений будут выделять соединения углерода, привлекающие микроорганизмы. Взамен микробы расщепляют органические вещества в почве, которые доставляют азот и фосфаты в форме, пригодной для использования растением. Таким образом, вокруг корня растения происходит этот прекрасный круговорот питательных веществ. И это то, что мы попытались воспроизвести в лаборатории с помощью нашего нового метода тестирования.

Мы высушиваем почвы, а затем повторно увлажняем их и измеряем количество C02 [продукт бактериальной активности], выходящего из почвы за 24 часа. Количество C02 прямо пропорционально тому, насколько здорова эта почва. Это удивительно просто.

e360: Когда фермеры видят низкий уровень биологического функционирования в своей почве, они могут вдохновиться на применение некоторых здоровых методов, о которых вы говорили?

Хейни: Наша задача — дать фермерам уверенность в необходимости внесения этих изменений. Мы говорим: «Попробуйте это на 100 акрах. Я не говорю делать это на всех ваших 2000 акров. Используйте детские шаги. И если это сработает для вас, примите это». У нас были парни, которые говорили мне: «Вы сэкономили мне 60 000 долларов на удобрениях в прошлом году. «И мой ответ на это: «Нет, вы сэкономили деньги, потому что решили доверять данным». Мы часто получаем такие звонки. Эти ребята в шоке.

e360: Они видят быстрые результаты?

Хейни: Не всегда. Движение за здоровье почвы только начинается, и люди говорят, что через два-три года вы преобразите свою почву. Ну, я говорю, что на то, чтобы его разрушить, ушло 50 лет, поэтому на его восстановление уйдет больше двух или трех лет. Так что нам нужно быть в этом надолго. Но направление понятно.

e360: Куда мы идем дальше?

Хейни: Нам нужно больше независимых исследований. Мы находимся только на вершине айсберга с точки зрения того, что мы понимаем о функционировании почвы и ее биологии. Мы в начале пути, и любой, кто говорит вам, что знает, что происходит в земле, либо лжет, либо пытается вам что-то продать. Уму непостижимо сложно понять все взаимодействия, потому что это динамичная живая система.

e360: Новая администрация пригрозила огромным сокращением бюджетов на научные исследования во многих агентствах. Ожидаете ли вы, что ваша программа будет затронута?

Хейни: Мой исследовательский бюджет урезали, урезали и урезали. Я не говорю, что правительству нужно бросать нам огромные деньги. Но дайте нам достаточно, чтобы нормально функционировать. Мы не можем позволить частному бизнесу проводить все исследования. Правительству необходимо восполнить пробелы, потому что вы не можете гарантировать объективность исследований, финансируемых промышленностью.

e360: Сельскохозяйственная промышленность заинтересована в продаже этих пестицидов и удобрений. Они вряд ли будут финансировать исследования методов, которые используют меньше этого материала.

Хейни: Верно. Меня беспокоит то, что в наши дни мы не очень дальновидны в политике. Это все мгновенное удовлетворение. Отсутствие долгосрочных политических целей. Это не умно. Не так думали наши отцы-основатели. Они смотрели далеко вниз по дороге. Что случилось с этим?

Влияние использования химических и органических удобрений на ризосферную почву в чайных плантациях

1. Li Y, Li Z, Arafat Y, Lin W, Jiang Y, Weng B, et al.
Характеристика микробных сообществ ризосферы в многолетних монокультурных чайных плантациях по профилям жирных кислот и использованию субстрата. Eur J Soil Biol. 2017; 81:48–54. [Академия Google]

2. Гао Г. Экспериментальные исследования гигиенических свойств As, Ba, Cd, Pb в чае. Чин Дж. Пищевая гигиена. 2001 г.; 13:12–14. [Google Scholar]

3. Lan HX, Xia JG. Поглощение и накопление свинца и кадмия на чайном заводе Мэншань.
J Agro-Environ Sci. 2008 г.; 27:1077–1083. [Google Scholar]

4. Arafat Y, Wei X, Jiang Y, Chen T, Saqib HAS, Lin S, et al.
Характер пространственного распределения корневых бактериальных сообществ, опосредованных корневыми экссудатами, в системах монокультуры чая разного возраста. Int J Mol Sci. 2017; 18:1727. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

5. Li YC, Li Z, Li ZW, Jiang YH, Weng BQ, Lin WX. Вариации ризосферных бактериальных сообществ в чае ( Camellia sinensis L.) в почве непрерывного посева методом высокопроизводительного пиросеквенирования. J Appl Microbiol. 2016; 121: 787–799. 10.1111/джем.13225
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Zhang QC, Shamsi IH, Xu DT, Wang GH, Lin XY, Jilani G, et al.
Внесение химических удобрений и органических удобрений в почву демонстрирует обратную картину структуры микробного сообщества. Прил. Экология почвы. 2012 г.; 57:1–8. [Академия Google]

7. Чанг К.Х., Ву Р.Ю., Чуанг К.С., Се Т.Ф., Чанг Р.С. Влияние химических и органических удобрений на рост, качество цветков и поглощение питательных веществ Anthurium andreanum , выращиваемых на срезку. Sci Hortic-Амстердам. 2010 г.; 125:434–441. [Google Scholar]

8. Ахмад Р., Джилани Г., Аршад М., Захир З.А., Халид А. Биоконверсия органических отходов для их переработки в сельском хозяйстве: обзор перспектив и перспектив. Энн Микробиол.
2007 г.; 57:471–479. [Академия Google]

9. Wang W, Niu J, Zhou X, Wang Y. Долгосрочное изменение в управлении земельными ресурсами от субтропических водно-болотных угодий к рисовым полям меняет структуру микробного сообщества почвы, как определено PLFA и T-RFLP. Pol J Ecol. 2011 г.; 59:37–44. [Google Scholar]

10. Линь Б., Луо Г. Х., Сюй Ц.С., Ван Ц.С., Гуань Х.Ф. Влияние остатка биогаза на урожайность и качество чая. Fujian J Agric Sci. 2010 г.; 25:90–95. [Google Scholar]

11. Zhang Q, Wei CX. Влияние различных органических удобрений на основные качества чая. Гуйчжоу сельскохозяйственных наук. 2012 г.; 40:65–67. [Академия Google]

12. Sun QR, Xu Y, Xiang L, Wang GS, Shen X, Chen XS, et al.
Влияние смеси бактериального удобрения и биоугля на почвенную среду и физиологические характеристики проростков Mals huupehens. Чин сельскохозяйственный научный бюллетень. 2017; 33:52–59. [Google Scholar]

13. Xu HQ, Xiao RL, Xiang ZX, Huang Y, Luo W, Qin Z и др.
Влияние различного экологического управления на микробную биомассу почвы и микробное население плантации чая в холмистой красноземной области. Чин Дж. Почвоведение. 2010 г.; 41: 1355–1359. [Google Scholar]

14. Li YC, Li ZW, Lin WW, Jiang YH, Weng BQ, Lin WX. Воздействие биоугля и овечьего навоза на микробное сообщество ризосферной почвы в чайных плантациях непрерывного выращивания. Chin J Appl Ecol. 2018; 29:1273–1282. [PubMed] [Google Scholar]

15. Owuor PO, Othieno CO, Kamau DM, Wanyoko JK. Влияние длительного использования удобрений на высокоурожайный чайный клон AHPS15/10: pH почвы, азот в зрелых листьях, фосфор в зрелых листьях и почве и калий. Int J Tea Sci. 2011 г.; 8:15–51. [Академия Google]

16. Ян Дж., Ян З., Цзоу Дж. Влияние осадков и типов удобрений на концентрации азота и фосфора в поверхностных стоках с субтропических чайных полей в Чжэцзяне, Китай.
Нутр Цикл Агроэкосистем. 2012 г.; 93: 297–307. [Google Scholar]

17. Cheng Y, Wang J, Zhang JB, Müller C, Wang SQ. Механистический взгляд на влияние применения азотных удобрений на пути выбросов N ₂ O в кислой почве чайной плантации. Растительная почва. 2015 г.; 389:45–57. [Google Академия]

18. Бао С.Д. Анализ почвы и агрохимии, второе изд.
Пекин: Китайское сельскохозяйственное издательство;
2000 г.; 263–270. [Google Scholar]

19. Пансу М., Готейру Дж. Справочник по анализу почвы: минералогические, органические и неорганические методы. Берлин: Спрингер;
2006 г.; 3–13 [Google Scholar]

20. Magoc T, Salzberg SL. FLASH: быстрая корректировка длины коротких ридов для улучшения сборки генома. Биоинформатика. 2011 г.; 27:2957–2963. 10.1093/биоинформатика/btr507
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

21. Edgar RC, Haas BJ, Clemente JC, Quince C, Knight R. UCHIME повышает чувствительность и скорость обнаружения химер. Биоинформатика. 2011 г.; 27:2194–2200. 10.1093/биоинформатика/бтр381
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

22. Quast C, Pruesse E, Yilmaz P, Gerken J, Schweer T, Yarza P, et al.
Проект базы данных генов рибосомной РНК SILVA: улучшенная обработка данных и веб-инструменты. Нуклеиновые Кислоты Res. 2013; 41: 590–596. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

23. Ван К., Гэррити Г.М., Тидже Д.М., Коул М.Р. Наивный байесовский классификатор для быстрого отнесения последовательностей рРНК к новой таксономии бактерий. Appl Environ Microbiol. 2007 г.; 73:5261–5267. 10.1128/АЭМ.00062-07
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

24. DeSantis TZ, Hugenholtz P, Larsen N, Rojas M, Brodie EL, Keller K, et al.
Greengenes, проверенная химера база данных генов 16S рРНК и рабочая среда, совместимая с ARB. Appl Environ Microbiol. 2006 г.; 72: 5069–5072. 10.1128/АЭМ.03006-05
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Schloss PD, Westcott SL, Ryabin T, Hall JR, Hartmann M, Hollister EB, et al.
Представляем mothur: открытое, независимое от платформы, поддерживаемое сообществом программное обеспечение для описания и сравнения микробных сообществ. Appl Environ Microbiol. 2009 г.; 75:7537–7541. 10.1128/АЭМ.01541-09
[Статья бесплатно PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

26. Yan X, Gong W. Влияние химических и органических удобрений на урожайность, изменчивость урожайности и связывание углерода результаты 19-летнего эксперимента. Растительная почва. 2010 г.; 331: 471–480. [Академия Google]

27. Дормаар Дж.Ф., Линдволл К.В., Козуб Г.К. Эффективность навоза и товарных удобрений в восстановлении продуктивности искусственно эродированной темно-бурой черноземной почвы в засушливых условиях. Может ли J Soil Sci. 1988 год; 68:669–679. [Google Scholar]

28. Zhu ZL, Chen DL. Использование азотных удобрений в Китае способствует производству продуктов питания, воздействует на окружающую среду и оптимизирует стратегии управления. Нутр Цикл Агроэкосистем. 2002 г.; 63:117–127. [Google Scholar]

29. Sun R, Zhang XX, Guo X, Wang D, Chu H. Бактериальное разнообразие в почвах, подвергаемых длительному химическому удобрению, может более стабильно поддерживаться при добавлении навоза скота, а не пшеничной соломы. Почва Биол Биохим. 2015;88:9–18. [Google Scholar]

30. Савчи С. Сельскохозяйственный загрязнитель: химические удобрения. Int J Environ Sci Te. 2012 г.; 3:77–80. [Google Scholar]

31. Нкоа Р. Сельскохозяйственные преимущества и экологические риски удобрения почвы анаэробными дигестатами: обзор. Агрон Сустейн Дев. 2014; 34:473–492. [Google Scholar]

32. Хорриган Л., Лоуренс Р.С., Уокер П. Как устойчивое сельское хозяйство может устранить вред, наносимый промышленным сельским хозяйством окружающей среде и здоровью человека. Здоровье окружающей среды Persp. 2002 г.; 110: 445–456. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

33. Guo JH, Liu XJ, Zhang Y, Shen JL, Han WX, Zhang WF, et al.
Значительное подкисление основных пахотных земель Китая. Наука. 2010 г.; 327:1008–1010. 10.1126/наука.1182570
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

34. Болан Н.С., Хедли М.Дж., Уайт Р.Э. Процессы подкисления почвы при круговороте азота с акцентом на бобовых пастбищах. Растительная почва. 1991 год; 134:53–63. [Google Scholar]

35. Blake L, Goulding KWT. Влияние атмосферных отложений, рН почвы и подкисления на содержание тяжелых металлов в почве и растительности полуестественных экосистем на экспериментальной станции Ротамстед, Великобритания.
Растительная почва. 2002 г.; 240: 235–251. [Академия Google]

36. Ян С.Х., Ляо Б., Ли Д.Т., Го Т., Шу В.С. Подкисление, подвижность тяжелых металлов и накопление питательных веществ в почвенно-растительной системе рекультивированного кислого рудника. Хемосфера. 2010 г.; 80:852–859. 10.1016/j.chemosphere.2010.05.055
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

37. Kandeler E, Tscherko D, Bruce KD, Stemmer M, Hobbs PJ, Bardgett RD, et al.
Структура и функции почвенного микробного сообщества в микросредах загрязненной тяжелыми металлами почвы. Биол Плодородные почвы. 2000 г.; 32:390–400. [Google Scholar]

38. Hemme CL, Deng Y, Gentry TJ, Fields MW, Wu L, Barua S, et al.
Метагеномный взгляд на эволюцию микробного сообщества подземных вод, загрязненных тяжелыми металлами. ИСМЕ Дж. 2010; 4: 660–672. 10.1038/исмей.2009.154
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

39. Gremion F, Chatzinotas A, Kaufmann K, Von Sigler W, Harms H. Влияние загрязнения тяжелыми металлами и фиторемедиации на микробное сообщество во время двенадцатимесячного эксперимента с микрокосмом. FEMS Microbiol Ecol. 2004 г.; 48:273–283. 10.1016/j.femsec.2004.02.004
[PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

40. Гоял Н., Джайн СК, Банерджи Калифорнийский университет. Сравнительные исследования микробной адсорбции тяжелых металлов. Рекламная среда Res. 2003 г.; 7:311–319. [Google Scholar]

41. Carpio IEM, Mangadlao JD, Nguyen HN, Advincula RC, Rodrigues DF. Оксид графена, функционализированный этилендиаминтриуксусной кислотой, для адсорбции тяжелых металлов и антимикробных применений. Углерод. 2014; 77: 289–301. [Google Scholar]

42. Хаккард С. Распутывание факторов, формирующих состав микробиоты растительного голобионта. Новый Фитол. 2016; 209: 454–457. 10.1111/нф.13760
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

43. Берендсен Р.Л., Питерс CMJ, Баккер П. Микробиом ризосферы и здоровье растений. Тенденции Растениевод. 2012 г.; 17: 478–486. 10.1016/j.tрастения.2012.04.001
[PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

44. Zhao J, Wu X, Nie C, Wu T, Dai W, Liu H, et al.
Анализ некультивируемых бактериальных сообществ в почвах чайных садов на основе вложенной ПЦР-ДГГЭ. World J Microbiol Biot. 2012 г.; 28:1967–1979. [PubMed] [Академия Google]

45. Rousk J, Brookes PC, Båath E. Микробный состав PLFA в зависимости от pH в пахотной почве. Почва Биол Биохим. 2010 г.; 42: 516–520. [Google Scholar]

46. Wu H, Qin X, Wang J, Wu L, Chen J, Fan J и др.
Реакция ризосферы на условия окружающей среды у Radix pseudostellariae при непрерывном режиме монокультуры. Агр Экосист Окружающая среда. 2019; 270:19–31. [Google Scholar]

47. Wu L, Wang J, Huang W, Wu H, Chen J, Yang Y, et al.
Ризосферные взаимодействия растений и микробов опосредованы Rehmannia glutinosa корневых экссудатов при последовательной монокультуре. Научный представитель 2015 г.; 5:15871
10.1038/srep15871
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

48. Wu H, Wu L, Wang J, Zhu Q, Lin S, Xu J и др.
Размножение патогенов, опосредованное смешанными фенольными кислотами Talaromyces helicus и Kosakonia sacchari в постоянно монокультурной Radix pseudostellariae ризосферной почве. Фронт микробиол. 2016; 7:335
10.3389/fmicb.2016.00335
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

49. Ван В.Т., Берге О., Нгоке С., Баландро Дж., Хеулин Т. Многократное положительное влияние инокуляции риса штаммом Burkholderia vietnamiensison компонентов раннего и позднего урожая на сульфатно-кислых почвах с низким плодородием во Вьетнаме. Растительная почва. 2000 г.; 218: 273–284. [Google Scholar]

50. Wu L, Chen J, Wu H, Qin X, Wang J, Wu Y и др.
Взгляд на регуляцию бактериальных сообществ ризосферы путем применения биоорганических удобрений в Pseudostellaria heterophylla Режим монокультуры. Фронт микробиол. 2016; 7:1788
10.3389/fmicb.2016.01788
[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

51. Koch H, Lücker S, Albertsen M, Kitzinger K, Herbold C, Spieck E, et al.
Расширенная метаболическая универсальность вездесущих нитрит-окисляющих бактерий из рода Nitrospira. Proc Natl Acad США. 2015 г.; 112:11371–11376.