Как использование удобрений влияет на азотный цикл

Влияние использования удобрений на азотный цикл

В современном сельском хозяйстве использование химических удобрений стало обычным средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур, особенно азотных удобрений. Хотя азотные удобрения имеют решающее значение для роста сельскохозяйственных культур, их влияние на азотный цикл имеет много негативных последствий. В этой статье будет подробно рассмотрено «влияние использования химических удобрений на азотный цикл» и проанализировано, как оно влияет на естественный азотный цикл, вызывает загрязнение окружающей среды и его долгосрочные последствия.

Основные понятия азотного цикла

Азотный цикл относится к процессу преобразования азота в экосистеме, который включает в себя несколько биологических и химических процессов. Атмосферный азот (N2) превращается азотфиксирующими микроорганизмами в доступный для растений аммиак (NH3) или нитрат (NO3-). Эти соединения азота поглощаются растениями и проходят через пищевую цепь. В конечном счете, азот превращается в азот или другие азотсодержащие соединения в результате гибели растений и животных, экскрементов и микроорганизмов и снова попадает в атмосферу или почву.

В естественной среде преобразование и циркуляция азота является сбалансированным процессом. Искусственное применение удобрений, особенно азотсодержащих, часто нарушает этот баланс, что приводит к ряду негативных последствий.

Как применение удобрений мешает азотному циклу?

1. Чрезмерное удобрение вызывает избыток азота

Чрезмерное внесение азотных удобрений является наиболее распространенным явлением в сельскохозяйственном производстве. Чрезмерное внесение азотных удобрений, особенно если почва уже богата азотом, может привести к слишком высокой концентрации азота в почве. Это не только увеличит нагрузку на растения для поглощения азота, но также может привести к потере азота, например, в грунтовые воды или реки в результате вымывания или даже в атмосферу в газообразной форме.

2. Ускорение улетучивания и загрязнения азота

Избыток азотных удобрений может быть преобразован в газообразный аммиак (NH3) или закись азота (N2O) в результате химической реакции. Среди них закись азота является парниковым газом, который оказывает серьезное влияние на изменение климата. Летучесть аммиака не только вызывает загрязнение воздуха, но также оказывает подкисляющее воздействие на водоемы и почву, что еще больше усугубляет экологические проблемы.

3. Разрушение почвенных микробных сообществ

Применение азотных удобрений также влияет на микробную активность в почве, особенно на функцию нитрофных бактерий. Избыток азотных удобрений подавляет естественные азотфиксирующие микроорганизмы в почве, снижая их активность и, следовательно, снижая эффективность естественного азотного цикла. Этот ингибирующий эффект означает, что зависимость сельскохозяйственных угодий от азотных удобрений будет увеличиваться, что не способствует естественному равновесию азота в экосистеме.

Загрязнение окружающей среды в результате использования удобрений

1. Загрязнение воды

После внесения удобрений избыточные соединения азота могут быть потеряны в реки, озера и подземные воды дождевой или поливной водой, что приводит к эвтрофикации водоемов. Чрезмерное содержание азота в водоеме способствует быстрому росту водорослей, что приводит к цветению, что в конечном итоге приводит к ухудшению качества воды и влияет на выживание водных организмов. Эвтрофикация не только разрушает водные экосистемы, но и увеличивает стоимость очистки воды.

2. Выбросы парниковых газов

Чрезмерное использование азотных удобрений увеличивает выбросы закиси азота в атмосферу. N2O является парниковым газом, и его парниковый эффект в 298 раз выше, чем у углекислого газа, что значительно усугубляет глобальное потепление. Таким образом, использование удобрений не только напрямую влияет на азотный цикл, но и косвенно влияет на экологическую среду в результате изменения климата.

Как уменьшить влияние удобрений на азотный цикл?

1. Научное удобрение

Чтобы уменьшить влияние химических удобрений на азотный цикл, сельскохозяйственные производители должны использовать научные методы удобрения и избегать слепого применения азотных удобрений. Точное измерение содержания азота в почве с помощью испытаний почвы и разумная корректировка количества удобрения. Оплодотворение поэтапно позволяет избежать однократного попадания азотных удобрений в почву.

2. Использование органических удобрений и агроэкологических методов

Использование органических удобрений может увеличить содержание органических веществ в почве, улучшить структуру почвы и микробную активность, а также способствовать естественному процессу превращения азота. Сочетание методов экологического земледелия, таких как севооборот, совмещение культур и мульчирование, также может уменьшить использование азотных удобрений и восстановить естественный азотный цикл в почве.

Заключение

Использование химических удобрений оказывает значительное влияние на азотный цикл, в частности, чрезмерное применение азотных удобрений может привести к избытку, испарению, загрязнению и дисбалансу почвенных микроорганизмов, нарушая тем самым нормальное функционирование экосистемы. Чтобы уменьшить эти негативные последствия, необходимо применять более научные и устойчивые методы удобрения для сельского хозяйства, чтобы обеспечить скоординированное развитие сельскохозяйственного производства и охраны окружающей среды.