Дачная химия. Ученые Пермского Политеха рассказывают, как безопасно сохранить урожай

 Рассада уже в земле, набирает силу и цвет. Какими элементами стоит подкармливать разные виды растений, чем эффективно и безопасно заменить пестициды, как рассчитать нужную дозировку удобрений, избавиться от садовых вредителей и привлечь на участок полезных насекомых. Рассказывают ученые Пермского Политеха.

Особенности почв в России

Черноземные почвы в России занимают около 120 млн га – это чуть больше 7% территории всей страны. Но при этом на них выращивают 2/3 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% 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 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% азота, фосфора и калия.

– Допустим, вы выращиваете томаты, и согласно рекомендациям им требуется 100 г азота на 100 кв. м. Вы используете удобрение с формулой 10-10-10  (по 10% азота, фосфора и калия). Чтобы рассчитать количество удобрения, необходимого для внесения 100 г 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%) = 1000 г. Таким образом, вам потребуется внести 1 кг удобрения на 100 кв. м, чтобы обеспечить томаты необходимым количеством азота.

Восстановление почвы

Один из важных показателей благоприятной для растений почвы – уровень ее кислотности (от 0 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 7) 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 прилагаемей 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 руколы. Можно проводить такую же процедуру, но с эфирными маслами. На ведро воды достаточно 15 капель эвкалиптового или пихтового масла, предварительно его разбавляют 50 гр 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.

Контакты:

Кристина Путина

пресс-служба ПНИПУ