Дачная химия: ученые Пермского Политеха рассказали, как безопасно сохранить урожай

Черноземные почвы в России занимают около 120 миллионов гектаров – это чуть больше семи процентов территории всей страны. Но при этом на них выращивают две трети всей сельскохозяйственной продукции. Такие плодородные почвы можно не подкармливать полезными элементами несколько сезонов, но со временем они тоже истощаются.

Большую часть страны составляют подзолистые почвы, которые распространены в таежно-лесной зоне, что составляет более 45 процентов территории. Такие почвы отличаются кислой реакцией, низким содержанием гумуса и питательных веществ. Если их не хватает, то сельскохозяйственные культуры слабеют, перестают цвести и сильнее подвержены болезням и паразитам, что негативно сказывается на урожае. Именно поэтому известкование и внесение удобрений обязательно на ежегодной основе.

Питание растений: что и чем подкармливать?

Все элементы, которые участвуют в минеральном питании растений, разделяют на макроэлементы (азот, фосфор, калий), мезоэлементы (сера, кальций, магний) и микроэлементы (железо, марганец, цинк, медь, бор, молибден, хлор). Каждый из них необходим для нормального роста и развития посадок.

«Растения нуждаются в больших количествах макро- и мезоэлементов, поскольку они служат «строительным материалом» для белков. Ученые называют макроэлементы «элементами жизни», при их отсутствии полноценное развитие ростков становится невозможным. Микроэлементы нужны в меньших количествах, но их биологическая роль велика в процессах создания ферментных систем», – объясняет Юлия Кузнецова, кандидат технических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха.

Для плодовых деревьев и кустарников, независимо от почвы, вида и сорта, ключевую роль играют азот, калий и фосфор. На самом деле эти элементы составляют основу подкормки почти для всех садовых растений. Нехватку полезных веществ можно определить по состоянию листвы. Если она становится мелкой и бесцветной, то ей не нужен азот, он содержится в мочевине и аммиачной селитре. А если листики темнеют до бронзового или фиолетового оттенка, то нужно срочно подкормить дерево суперфосфатом, который содержит фосфор. О недостатке кальция сигнализирует белеющие и закручивающиеся вверх листья и начинающие опадать завязи.

Помидорам лучше избегать передозировки азотом, иначе будет активно развиваться зелень в ущерб плодоношению. Для роста этой культуре необходим калий, кальций – укрепляют иммунитет, бор и цинк важны для созревания плодов, а марганец увеличивает содержание витамина С.

Подкармливать огурцы рекомендуют каждые семь-десять дней. Удобнее всего это делать сразу комплексными удобрениями с основными макроэлементами. Их нехватка и недостаточный полив снизят урожай, форма овощей меняется, а сочность пропадет. Бор обеспечит хорошую опыляемость и завязи. Клубника, например, очень любит микроэлементы, их достаточно в органических удобрения – известняке и золе, а от переизбытка азота ягоды становятся кислыми, начинают гнить.

«Использование минеральных удобрений позволяет регулировать поступление питательных элементов в почву. Например, мы можем вносить в необходимых количествах только азот или только фосфор. Применение органических удобрений, в свою очередь, улучшает химические свойства почвы, снижает содержание подвижного алюминия до безвредного количества, увеличивает запасы фосфора и калия. Наилучшие показатели роста культур и характеристики почвы наблюдаются при совместном применении минеральных и органических удобрений», – рассказывает магистрант кафедры химии и биотехнологии Елена Шергина.

Без формул: чем опасна передозировка удобрениями

Многие опытные садоводы добавляют удобрения на глаз. Но такая практика несет в себе риски и точно не подходит новичкам. Если минеральными или органическими удобрениями пользуются, несмотря на инструкцию, и добавляют их в превышающей норму дозировке, то возникает риск химического ожога садовых культур. Кислотность почвы меняется, и нежные клетки мембраны корня разрушаются из-за агрессивной среды.

«Бывает другой вариант, когда удобрений внесено в почву настолько много, что высокие концентрации солей начинают «вытягивать на себя» жидкость из растений. Саженцы теряют влагу до такой степени, что полностью высыхают. В этих случаях говорят, что растение «сгорает», то есть погибает», – рассказывает Мария Комбарова, ведущий инженер, профессиональный биолог кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ.

В рецептуре подкормок часто дается количество вносимых минеральных удобрений по действующему веществу – это та часть удобрения, которая может быть использована растением. Обычно его указывают в процентах и обозначают химическими знаками: азот — N, фосфор — P, калий — K, магний — Mg, кальций — Ca. Например, N–P–K (17–17–17) означает, что в этом сложном удобрении содержится по 17 процентов азота, фосфора и калия.

«Допустим, вы выращиваете томаты, и согласно рекомендациям им требуется 100 граммов азота на 100 квадратных метров. Вы используете удобрение с формулой 10-10-10 (по 10 процентов азота, фосфора и калия). Чтобы рассчитать количество удобрения, необходимого для внесения 100 граммов азота, используйте следующую формулу: количество удобрения (г) = требуемое количество действующего вещества (г) разделить на процент питательного вещества в удобрении», – объясняет Юлия Кузнецова.

Количество удобрения (г) = 100 г / 0,10 (10 процентов) = 1000 г. Таким образом, вам потребуется внести один кг удобрения на 100 квадратных метров, чтобы обеспечить томаты необходимым количеством азота.

Восстановление почвы

Один из важных показателей благоприятной для растений почвы – уровень ее кислотности (от ноля до 14). Оптимальный для большинства находится в диапазоне от 6 до 7, но есть культуры, которые предпочитают более кислую (показатель менее 6) или щелочную (более семи) почву. Уровень кислотности земли можно определить с помощью тест-полосок, они продаются в садовых магазинах или в Интернете. Эту полоску опускают во влажную почву и затем сравнивают полученный цвет с прилагаемой палитрой.

«Если случилось так, что земля под посадки перенасыщена минеральными удобрениями, то нужно сделать хорошее разведение водой. Пролить почву так, чтобы обильные концентрации ушли в более глубокие пласты и не вредили корням растений. Еще один способ – перемешать землю с опилками, сеном или рубленой травой. Они хорошо вытягивают лишний избыток таких веществ. В тяжелых случаях лучше вообще снять верхний слой почвы, переместить в компост и заменить новой землей», – рекомендует Мария Комбарова.

Подкормки минеральными удобрениями осуществляются каждый сезон, так как особенно картофель и томаты забирают из почвы огромное количество солей, в большей степени калия. Посадку культур следует чередовать, картошку на одном месте долго выращивать нельзя – почва обедняется, накапливаются продукты метаболизма растений, которые снижают рост и развитие клубней. На картофельное поле полезно высаживать бобовые (горох, фасоль, клевер). Эти культуры обогащают почву азотом и привлекают опылителей.

Замену почвы полезно проводить в теплицах. В ее закрытом пространстве накапливаются вредители: вирусы, грибки, бактерии. Лучше всего обновлять почву в теплицах каждые 5-6 лет. Изъятую землю можно применять в цветниках и на клумбах.

«Если мы говорим о загрязняющих веществах, то есть растительные организмы, способные «впитывать» их и очищать почву от вредных химических элементов. Такой метод называется фиторемедиацией. Например, зелень горчицы может поглощать свинец, а ива – разные тяжелые металлы», – добавляет Эльвира Сакаева, кандидат технических наук, доцент кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ.

Пестициды: вред и польза

Пестициды – это химические препараты, проявляющие токсичные (биоцидные) свойства. Их используют для борьбы с вредителями и болезнями растений и животных, сорняками, для регулирования роста растений, предуборочного их подсушивания и удаления листьев. «Можно сказать, что это оружие человека, с помощью которого он борется за урожай с конкурентами – насекомыми, сорняками или патогенными грибами. В зависимости от того, против кого или чего направлены те или иные пестициды, различают несколько их классов. Против насекомых – инсектициды, от сорняков и грибков – гербициды и фунгициды, против грызунов – родентициды, нематициды против круглых червей», – рассказывает доцент кафедры химии и биотехнологии Пермского Политеха Юлия Кузнецова.

Несмотря на то, что пестициды играют ключевую роль в сельском хозяйстве, они также могут представлять собой угрозу для здоровья людей. Их длительное воздействие на человека приводит к множеству проблем, включая аллергические реакции, проблемы с дыхательной системой, нарушение работы нервной системы и даже к некоторым формам рака. Кроме того, они могут накапливаться в организме, вызывая хронические заболевания.

«Пестициды загрязняют почву и водные ресурсы, наносят вред некоторым видам диким животным, особенно птицам и насекомым, и даже вызывают нарушение биологического разнообразия. Существует опасность развития устойчивости вредных организмов к химикатам, что приводит к необходимости использовать все более сильные и опасные химические соединения», ­– дополняет Эльвира Сакаева.

Отравление человека удобрениями: последствия

При внесении удобрений необходимо использовать средства индивидуальной защиты: перчатки, респиратор, очки, закрытую одежду. После работы тщательно мыть руки с мылом. Желательно использование гранулированных удобрений, которые не образуют большое количество пыли.

«При попадании на кожу удобрения могут вызывать раздражение, а в высоких концентрациях – ожоги и дерматиты. В таком случае следует тщательно промыть пораженный участок водой. Некоторые удобрения, например, в виде пыли (аммиачная селитра) или паров (аммиак) также оказывают раздражающее воздействие при попадании в дыхательные пути и на слизистые оболочки. При возникновении симптомов отравления (тошноты, рвоты, боли в животе) нужно обратиться к врачу. Особенно опасно распыление растворов удобрений», – предостерегает Нестерова Дарья, студент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.

Стоит отметить, что использование большого количества быстрорастворимых удобрений (аммиачной селитры, калиевой селитры, аммофоса, суперфосфата и др.) приведет к тому, что питательные вещества из внесенных в почву удобрений будут не полностью потребляться растениями и легко вымываться в грунтовые воды, а далее – в поверхностные водоемы, родники. Это приводит к загрязнению воды фосфатами, нитратами и другими веществами, что опасно для человека.

Альтернативы пестицидам: эффективно и безопасно

Есть несколько альтернативных методов сохранить урожай. Во-первых, это использование биопестицидов. Такие вещества содержат микроорганизмы, которые снижают деятельность патогенной микрофлоры. Наиболее распространенными микробиологическими пестицидами являются штаммы Bacillus thuringiensis . Например, некоторые из них предназначены для борьбы с личинками комаров и мух, а другие нацелены на личинок моли. Такие Биопрепараты можно приобрести в специализированных магазинах, а также на маркетплейсах.

Другой способ – применять растительные пестициды, они считаются более безопасной и экологичной альтернативой. Например, экстракт семян розмарина содержит карносовую кислоту, которая обладает инсектицидными (для уничтожения насекомых) и антигрибковыми свойствами, а чесночное масло содержит аллицин, который эффективен против тли, паутинных клещей и мучнистой росы.

«Еще одна альтернатива – проводить агротехнические мероприятия. Это технология выращивания сельскохозяйственных культур, которая включает в себя правильный подбор сортов и гибридов растений для соответствующих почвенно-климатических условий, размещение их на участке с учетом биологических особенностей и требований», – рассказывает Елена Шергина.

К таким мероприятиям относят севооборот – научно-обоснованное чередование культур. Например, картошку на одном месте долго выращивать нельзя, обедняется почва, накапливаются продукты метаболизма растений, которые снижают рост и развитие клубней. На картофельное поле полезно высаживать бобовые: горох, фасоль, клевер. Эти культуры обогащают почву азотом, привлекают опылителей.

Мульчирование – поверхностное покрытие почвы му́льчей (декоративной корой, соломой, каменной крошкой) для ее защиты и улучшения свойств. Она позволяет дольше сохранять влагу в земле и не дает испаряться питательным элементам, защищает от перепадов температур, перекрывает рост сорняков, обогащает почву, когда со временем перепревает и превращается в плодородный слой.

Народные средства: как избавиться от садовых вредителей

«В жаркие годы в садах становится особенно много тли. Обычное, безопасное и эффективное средство от нее – это хозяйственное мыло или мыло зеленого цвета, натираем его на терке, делаем мыльный раствор и пульверизатором опрыскиваем растения. На рассаде образуется тонкая пленочка, которая служит защитным барьером и мешает тле присосаться к листку. Еще одна частая проблема – это поедание насекомыми капусты и рукколы. Можно проводить такую же процедуру, но с эфирными маслами. На ведро воды достаточно 15 капель эвкалиптового или пихтового масла, предварительно его разбавляют 50 граммов спирта. Важно опрыскивать листочки сверху и снизу. Клопы, жуки, тли, насекомые в стадии гусениц от резкого запаха уходят. При этом мы не вредим природе», – рассказывает Мария Комбарова.

Крот, строго говоря, вредителем не является, он поедает исключительно насекомых. Но из-за особенностей их жизнедеятельности появляются кротовые кучки и норы, из-за последних корни растений под землей начинают провисать в воздухе, засыхают, и растение гибнет. Еще одна сторона вопроса – этическая. Вливать в кротовые норы воду и таким образом убивать животное – это жестоко. Есть более гуманный и простой способ. Вбить в землю по участку несколько тонких шестов и сделать флюгеры. Кроты очень чувствительны к колебаниям земли, поэтому такой способ позволит избавиться от них на долгое время. Со временем флюгеры можно просто убрать.

Полевки, землеройки, бурозубки – разносчики опасных болезней, в том числе туляремии. Эксперт Пермского Политеха не рекомендует раскладывать ядовитые приманки, особенно если в доме есть домашние животные, потому что они могут съесть мертвого грызуна – и в этом случае им будет обеспечен летальный исход. Самый безопасный способ для человека и животных, он же и самый старинный – механические мышеловки, приманкой в которых служит хлеб, пропитанный нерафинированным растительным маслом. Удивительно, но сыр применять не стоит: то, что мыши его любят – миф.

Бочка с водой для полива: ржавчина, цветение, пластик

Большинство растений неплохо переносят ржавую воду – это все зеленые культуры, редис и свекла. Больше остальных любит железо вишня. Опытные садоводы закапывают под кусты вишни обожженные консервные банки, гвозди и другие железные предметы. Без таких манипуляций вишня плохо формирует ягоды и дает низкий урожай. Но есть и те растения, на которые ионы железа будут воздействовать негативно, к ним, например, относятся малина, томаты и огурцы.

«Поливать растения цветущей водой можно, это даже полезно. Микроскопические водоросли, которые там развиваются, обогащают ее кислородом, что положительно сказывается на почве и рассаде. Кроме того, они становятся хорошим удобрением. А вот делиться своим обедом с растениями не стоит. Остатки еды и напитков – питательная среда для развития плесени и бактерий, которые потом перекинутся и на возделываемые культуры, съедят проклюнувшиеся семена и нежные всходы растений», – поясняет Мария Комбарова.

В целом, пластик не выделяет вредных веществ, и использование бочек из этого материала для хранения воды на полив оправдано. Но некоторые люди покупают не новые тары, а те, в которых ранее хранились продукты, например, нефтегазовой отрасли. Вода из таких бочек может быть опасна. Накопление в растениях полиароматических углеводородов, обладающих канцерогенными и мутационными свойствами, приводит к карликовости растений, нарушению у них фотосинтеза и дыхания.

«Такие тары перед применением лучше тщательно очищать, например, водой под давлением. Важно помнить, что при очистке собственноручно, вы все равно загрязняете почву остатками веществ, которые хранились в бочках. Это негативно сказывается на состоянии окружающей среды и, впоследствии, на вашем здоровье. Лучшее решение для сохранения природы и вашего самочувствия – покупать для хранения воды изначально чистые бочки», – говорит Юлия Кузнецова.

Плесень в теплице: как избавиться

«Появляющийся в теплице зеленоватый, желтоватый, черный пушистый налет – это все микроскопические плесневые грибки. Бороться с ними сложно, они появляются из-за высокой влажности и большого количества органических веществ. Предотвратить проблему может частое проветривание – свежий воздух полезен садовой культуре, укрепляет ее «иммунитет», урожая становится больше. Важно изначально располагать теплицу так, чтобы можно было устроить сквознячок. Проветривать лучше не в холодные утренние или вечерние часы, а ближе к полудню, когда воздух прогреется», – объясняет Мария Комбарова, профессиональный биолог кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ.

Популярным и эффективным способом дезинфекции теплиц и парников становятся дымовые шашки. При горении, например, серной шашки выделяется сернистый газ, который легко распространяется и проникает в верхний слой почвы. Едкий запах от него токсичен и опасен для человека, поэтому обработку нужно проводить в очках, респираторе, закрытой одежде. Кроме этого, он хорошо отпугивает грызунов и кротов. Из недостатков стоит выделить воздействие на металлические конструкции теплицы или парника, при контакте сернистого газа с конденсатом образуется кислота, которая приводит к коррозии. Еще газ от серной шашки замутняет поликарбонат, что может вызывать у растений нехватку света.

Отравляющее и дезинфицирующее действие от возбудителей грибковых и бактериальных болезней оказывает табачная шашка. Она состоит из табачной крошки, а дым от нее избавляет от тли, белокрылки, медяницы, паутинного клеща, капустной, томатной и картофельной моли, листовертки и многих других. После обработки растения намного меньше страдают от фитофтороза, кладоспориоза, мучнистой росы и многих других проблем. Если применять ее в подвалах, погребах, то овощи там намного лучше хранятся. Мария Комбарова отмечает, что применять дымовые шашки нужно осенью после уборки урожая и второй раз весной – до высадки рассады.

Если плесень покрывает только проклюнувшиеся молодые побеги, например, базилик, руколу, листовой салат, то нужно срочно снижать влажность в теплице проветриванием. Но обычно такие зараженные всходы погибают, а если и выживают, то вырастают ослабленными и малоурожайными.

Полезные насекомые: как привлечь их на участок

К полезным насекомым относят опылителей – домашних и диких пчел, шмелей и бабочек. А хищные жуки, например, жужелицы и почти все с металлическим блеском, которые быстро «куда-то направляются», поедают вредных гусениц и клопов.

«Чтобы полезные насекомые жили на наших участках, нужно соблюдать несколько простых правил. Например, располагать на участках не только одни грядки, но и кормовые растения для опылителей. Речь идет о цветах, еще можно посадить клевер, он очень привлекает шмелей. Жужелицы поедают слизняков, а жабы любят мохнатых гусениц, которых никакие другие насекомые не едят. Стоит организовать на участке небольшой уголок с нескошенной травой или лесок, где будет «кипеть жизнь». Можно найти в Интернете варианты, как сделать шмелевники, домики для диких пчел и бабочек, чтобы они в них ночевали. Смотрится красиво и пользу приносит», – заключает Мария Комбарова.

ПНИПУ

880 статей

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.

Показать больше