Выщелачивание (сельское хозяйство) - Leaching (agriculture)

В сельском хозяйстве , выщелачивание является потеря водорастворимых растительных питательных веществ из почвы , из - за дождя и полива . Во избежание чрезмерной потери питательных веществ учитываются структура почвы , посев сельскохозяйственных культур, тип и нормы внесения удобрений и другие факторы. Выщелачивание может также относиться к практике применения небольшого количества избыточного орошения, когда вода имеет высокое содержание соли, чтобы избежать накопления солей в почве ( контроль засоления ). Там, где это практикуется, обычно необходимо использовать дренаж , чтобы отвести лишнюю воду.

Выщелачивание представляет собой проблему для окружающей среды, поскольку способствует загрязнению грунтовых вод . Когда вода из дождя, наводнения или других источников просачивается в землю, она может растворять химические вещества и переносить их в подземный водопровод. Особую озабоченность вызывают свалки и свалки опасных отходов , а в сельском хозяйстве - избыток удобрений , неправильно хранящийся навоз и биоциды (например, пестициды , фунгициды , инсектициды и гербициды ).

Выщелачивание азота

Формы и пути азота в системе сельскохозяйственного производства

Азот является обычным элементом в природе и важным питательным веществом для растений. Примерно 78% атмосферы Земли состоит из азота (N 2 ). Сильная связь между атомами N 2 делает этот газ достаточно инертным и не может напрямую использоваться растениями и животными. Поскольку азот естественным образом циркулирует в воздухе, воде и почве, он претерпевает различные химические и биологические преобразования. Азот способствует росту растений. Затем домашний скот поедает урожай, производящий навоз, который возвращается в почву, добавляя органические и минеральные формы азота. Цикл завершается, когда следующая культура использует измененную почву. Для увеличения производства продуктов питания в корневую зону растений вносят удобрения, такие как нитрат (NO 3 - ) и аммоний (NH 4 + ), которые легко усваиваются растениями. Однако почвы не поглощают избыточные ионы NO 3 - , которые затем свободно перемещаются вниз с дренажными водами и вымываются в грунтовые воды, ручьи и океаны. На степень выщелачивания влияют:

  • тип и структура почвы. Например, песчаная почва содержит мало воды, в то время как глинистые почвы обладают высокой степенью удержания воды;
  • количество воды, используемой растениями / культурами;
  • сколько нитратов уже присутствует в почве.

Уровень закиси азота (N 2 O) в атмосфере Земли увеличивается со скоростью от 0,2 до 0,3% ежегодно. Антропогенные источники азота на 50% больше, чем из природных источников, таких как почвы и океаны. Выщелоченные сельскохозяйственные ресурсы, то есть удобрения и навоз, составляют 75% антропогенного источника азота. Продовольственной и сельскохозяйственной организации в Организации Объединенных Наций (ФАО) мировой спрос на азотные удобрения будет расти на 1,7% в год в период между 2011 и 2015 Увеличение в 7,5 млн тонн. Ожидается, что региональный рост использования азотных удобрений составит 67% в Азии, 18% в Северной и Южной Америке, 10% в Европе, 3% в Африке и 1% в Океании.

Выщелачивание фосфора

Фосфор (P) является ключевым питательным веществом для эвтрофикации поверхностных вод и, как было показано, ограничивает рост водорослей в окружающей среде озера. Потеря фосфора с сельскохозяйственных полей давно признана одной из основных угроз для качества поверхностных вод. Выщелачивание - важный путь переноса потерь фосфора с сельскохозяйственных полей на преимущественно равнинных территориях с песчаными почвами или почвами, склонными к преимущественному стоку. В отличие от азота, фосфор взаимодействует с частицами почвы посредством адсорбции и десорбции . Важными потенциальными местами адсорбции фосфора в почвах являются поверхности оксидов или гидроксидов железа и алюминия, таких как гиббсит или ферригидрит . Таким образом, почвы, особенно богатые такими минералами, могут накапливать P, добавленный с удобрениями или навозом. Адсорбированный P находится в сложном равновесии с P в почвенном растворе, которое контролируется множеством различных факторов, таких как:

Фосфор выщелачивается, когда это равновесие смещается так, что либо ранее адсорбированный P высвобождается в почвенный раствор, либо дополнительный P больше не может адсорбироваться. Многие возделываемые почвы получали удобрения или навоз P в количествах, часто превышающих потребности сельскохозяйственных культур, и это часто происходило в течение десятилетий. Фосфор, добавленный в такие почвы, выщелачивает просто потому, что большинство потенциальных участков адсорбции заняты P, поступившим из прошлого, так называемым «унаследованным фосфором». Выщелачивание фосфора также может быть вызвано изменением химических условий в почве. Снижение окислительно-восстановительного потенциала почвы из-за длительного водонасыщения может привести к восстановительному растворению минералов трехвалентного железа, которые являются важными участками сорбции фосфора. Фосфор, адсорбированный на этих минералах, впоследствии также попадает в почвенный раствор и может вымываться. Этот процесс вызывает особую озабоченность при восстановлении естественных водно-болотных угодий , которые ранее были осушены для сельскохозяйственного производства.

Воздействие на здоровье

Высокий уровень NO 3 в воде может отрицательно повлиять на уровень кислорода как для человека, так и для водных систем. Проблемы со здоровьем человека включают метгемоглобинемию и аноксию , обычно называемые синдромом голубого ребенка . В результате этих токсических эффектов регулирующие органы ограничивают допустимое количество NO 3 в питьевой воде до 45–50 мг1-1. Эвтрофикация , снижение содержания кислорода в воде или водных системах может привести к гибели рыб и других морских видов. Наконец, выщелачивание NO 3 из кислых источников может увеличить потерю кальция и других питательных веществ в почве, тем самым снижая продуктивность экосистемы .

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

  • Международная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) В сети: [1]
  • RJOosterbaan, Водный и солевой балансы в сельскохозяйственной гидрологии. Конспект лекций, Международный курс по дренажу земель, ILRI, Вагенинген, Нидерланды. В сети: [2]
  • RJOosterbaan, 1997. « SaltMod : инструмент для переплетения ирригации и дренажа для контроля засоления». В: WBSnellen (ред.), На пути к интеграции ирригации и управления дренажем. Специальный отчет ILRI, стр. 41–43. В сети: [3]