1.4. Вплив азотних, фосфорних і калійних мінеральних добрив на екологічний стан грунтів

Сьогодні дедалі більш відчутними стають негативні наслідки хімізації сільського господарства — погіршуються властивості ґрунту, його стан через нагромадження в ньому великої кількості шкідливих хімічних речовин, що вносились без належних розрахунків і врахування екологічних законів. До таких хімічних речовин, в першу чергу, належать міндобрива та пестициди.

Внаслідок внесення високих доз мінеральних добрив ґрунт забруднюється баластними речовинами — хлоридами, сульфатами.

Кожне з мінеральних добрив зокрема, фосфорні добрива можуть змінювати реакцію ґрунтового розчину, але цей вплив не такий значний, як азотних добрив. Азотні добрива можуть бути джерелом токсичних елементів, хоча значно меншою мірою, ніж фосфорні. Більшість калійних добрив займає проміжне положення. Азотні добрива в багатьох випадках підкислюють або підлужують ґрунтовий розчин, що є результатом їхньої фізіологічної кислотності або лужності. Вони в якості домішок можуть містити такі мікроелементи: As; Вг; Cd; Co; Сг; Cu; Hg; Mo; Ni; Pb; Sn; Zn. Систематичне внесення добрив може призвести до їх нагромадження у ґрунті погіршення гігієнічної якості продукції, міграції токсикантів.

Токсичні елементи, які надходять у ґрунт з фосфорними добривами, під впливом комплексу факторів беруть участь у іонообмінних реакціях. Вони утворюють органомінеральні сполуки – гетерополярні, комплексно-гетерополярні солі, сорбційні комплекси тощо, але їхні розчинність, рухомість, міграційна здатність та біодоступність значно підвищуються, що свідчить про їхню більшу токсикологічну небезпечність. [1]

Фосфорні добрива, здебільшого, мало впливають на зміну кислотно-основних властивостей ґрунтів – вони здатні спричиняти лише слабке підкислення, або дещо знижувати кислотність грунту.

Загальний токсичний вплив солей фосфорної кислоти можливий лише за високих доз. Токсичність фосфатних добрив визначаються головним чином домішками сполук фтору.

З екотоксикологічної точки зору, калійні добрива можуть являти певну небезпеку довкіллю не лише тому, що впливають на реакцію ґрунтового середовища, а й тому, що містять у своєму складі доволі значні домішки хлору, натрію, магнію та сульфат-іонів. Так, при внесенні 1 кг калійних добрив в ґрунт водночас надходить 0,9–5,2 кг хлору та 0,2-2,5 кг Na₂O. Небезпеку можуть являти також токсичні домішки, які містяться у калійних добривах: Zn , Си, Ni , Pb , Cd. 

Таке використання та погіршення якості наших земель вимагає вжиття термінових науково обґрунтованих заходів, що сприятимуть значному підвищенню родючості ґрунтів та отриманню екологічно чистих продуктів харчування.[1]

РОЗДІЛ 2: МЕТОДИ СТАТИСТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

2.1. Статистичний аналіз впливу мінеральних добрив

Закономірності в еколого-географічних дослідженнях виражаються у вигляді зв’язків і залежностей еколого-географічних показників, математичних моделей, їх поведінки. Такі залежності і моделі можуть бути отримані тільки шляхом обробки реальних статистичних даних, із врахуванням внутрішніх механізмів і випадкових чинників. Модель може бути отримана й апробована на основі аналізу статистичних даних, і зміни у поведінці останніх говорять про необхідність уточнення і розвитку моделі.

Математична статистика (тобто теорія обробки і аналізу даних) і її застосування в дослідженнях дає можливість будувати моделі й оцінити їх параметри, перевіряти гіпотези про властивість цих показників і форми їх зв’язку, що у кінцевому результаті служить основою для еколого-географічного аналізу і прогнозування, створюючи можливість для прийняття обґрунтованих рішень.

Статистичні дані в екології є основою для виявлення і обгрунтування емпіричних закономірностей. Без конкретних кількісних даних, що характеризують функціонування досліджуючих об’єктів, не завжди можна визначити практичне значення застосованої моделі, навіть якщо метою є виявлення переважно якісних закономірностей.

Отже, першим етапом будь-якого дослідження є збирання інформації, а саме, статистичне спостереження.

Статистичне спостереження – початкова стадія статистичного дослідження. Це планомірний, науково організований процес збирання даних щодо масових явищ і процесів, які відбуваються в різних сферах життя, через їх реєстрацію за спеціальною програмою, розробленою на основі статистичної методології.

Мета статистичного спостереження – отримання статистичних даних, які є підставою для узагальнення характеристики стану та розвитку явища або процесу з визначенням відповідної закономірності.

Статистичне спостереження може бути первинним або вторинним. Первинне – це реєстрація даних, що надходять безпосередньо від об’єкта, який їх продукує. Вторинне – збирання раніше зареєстрованих та оброблених даних.

Статистичні дані – це масові системні кількісні характеристики соціально-економічних явищ і процесів. Статистичні дані мають відповідати певним вимогам :

• бути вірогідними;

• бути повними;

• своєчасними;

• порівнянними за часом або у просторі;

• доступними.

Статистичні зведення – другий етап дослідження масових суспільних явищ. Суть його полягає в класифікації та агрегуванні первинних статистичних даних.

Існують загальноприйняті методологічні стандарти розподілу сукупностей на групи – чітко визначені групувальні ознаки та сформульовані вимоги щодо умов формування груп. Це класифікації. Для розв’язання конкретних аналітичних задач проводяться нестандартні групування за певними ознаками, що легко розпізнаються.

Групування за однією ознакою називають простим, у разі поєднання двох і більше ознак – комбінаційним. На групування у статистичному аналізі покладаються певні функції, відповідно до яких їх розрізняють як структурні, типологічні та аналітичні.

Структурне групування характеризує склад однорідної сукупності за певними ознаками, обсяги явища та вагомість окремих груп.

Типологічне групування – це розподіл якісно неоднорідної сукупності на класи, соціально-економічні типи, однорідні групи.

Аналітичне групування – виявлення наявності та напряму зв’язку між двома ознаками, з яких одна представляє результат. У класичному варіанті аналітичного групування сукупність поділяється на групи за факторною ознакою, і в кожній групі визначається середній рівень результативної ознаки.

За наявності зв’язку між факторною та результативною ознаками групові середні від групи до групи поступово змінюються – збільшуються або зменшуються. При формуванні груп постає питання про їх кількість та межі кожної з них.

Кількість груп залежить від ступеня варіації групувальної ознаки та обсягу сукупності, у кожному окремому випадку її необхідно обґрунтувати. Якщо групувальна ознака атрибутивна, кількість груп певною мірою визначається кількістю найменувань ознаки. У процесі формування груп за варіативною ознакою – неперервною або дискретною, з широким діапазоном варіації – необхідно встановити інтервали груп та визначити межі кожного з них з такою точністю, щоб розподіл сукупності був однозначним. Інтервали бувають рівні та нерівні, відкриті та закриті.

Невід’ємним елементом зведення та групування є статистична таблиця, в якій зведена інформація подається компактно, у зручній для порівняння та аналізу формі. За логічним змістом статистична таблиця розглядається як «статистичне речення», підметом якого є об’єкт дослідження, а присудком – система показників, що характеризує об’єкт. Залежно від структури підмета статистичні таблиці поділяються на прості, групові та комбінаційні. Підметом простої таблиці є перелік елементів сукупності, територіальний або хронологічний ряд. У груповій таблиці підметом є групування за однією ознакою, у комбінаційній – за двома і більше ознаками.

Складання статистичної таблиці має два етапи. На першому проектується макет таблиці, на другому таблиця заповнюється статистичними даними. Макет статистичної таблиці – це комбінація горизонтальних рядків та вертикальних граф, на перетині яких утворюються клітини. Ліві бічні та верхні клітини призначені для словесних заголовків – переліку складових підмета та системи показників присудка, решта – для числових даних. Основний зміст таблиці вказується у назві.

Статистичний показник – це узагальнююча характеристика соціально-економічного явища чи процесу, в якій поєднуються якісна та кількісна визначеність останнього.

Якісний зміст показника залежить від суті явища (процесу) і знаходить своє відображення у назві (народжуваність, прибутковість тощо).

Кількісний бік явища представляють числа та його вимірник.

Показники різноманітні за способом обчислення, ознакою часу, своїми функціями. За способом обчислення розрізняють первинні та похідні показники.

Первинні визначаються шляхом зведення та групування даних і подаються у формі абсолютних величин.

Похідні показники обчислюються на базі первинних або вторинних показників і мають форму середніх чи відносних величин.

За ознакою часу показники поділяються на інтервальні і моментні. Інтервальні характеризують явище за певний час (день, місяць, рік). До моментних відносять показники, які характеризують явище на певний момент часу.

Абсолютні статистичні величини характеризують розміри соціально-економічних явищ – обсяги сукупності або обсяги значень певних ознак. Це іменовані числа. Залежно від конкретної задачі дослідження та характеру явища використовують натуральні, трудові та вартісні (грошові) одиниці вимірювання. Якщо виникає потреба звести кілька різновидностей однієї споживчої властивості, обсяги такого явища виражаються в умовно-натуральних одиницях. Перерахунок в умовні одиниці здійснюють за допомогою спеціальних коефіцієнтів-сумірників.

Відносні величини характеризують кількісні співвідношення різноіменних чи одноіменних показників. Будь-яка відносна величина представляє собою дріб, чисельником якого є порівняльна величина, а знаменником – база порівняння. Відносна величина показує, у скільки разів порівнянна величина більша базисної або яку частку вона становить відносно базисної, іноді скільки одиниць одної величини припадає на 100, на 1000, на 10000, на 100000 одиниць іншої.

За аналітичною функцією виділяють відносні величини інтенсивності, динаміки, просторового порівняння, структури, координації.

Відносна величина інтенсивності характеризує ступінь поширення явища у певному середовищі. Це іменована величина, у якій поєднуються одиниці вимірювання чисельника і знаменника. Наприклад, демографічні коефіцієнти (народжуваність, смертність) на 1000 чол. населення, забезпеченість лікарями на 10000 чол. населення. та ін.

Відносна величина динаміки характеризує напрямок та інтенсивність зміни явища у часі, розраховується співвідношенням значень показника за два періоди чи моменти часу. При цьому базою порівняння може бути або попередній рівень, або рівень, більш віддалений у часі.

У територіально-просторових порівняннях співвідносять одноіменні показники, що характеризують різні об’єкти (підприємства, галузі) або території (міста, регіони, країни) і мають однакову часову визначеність.

Базою порівняння може виступати певне еталонне значення показника (норматив, стандарт тощо). Відхилення відносної величини порівняння з еталоном від 1 або 100 % свідчить про порушення оптимального процесу.

Відносна величина структури характеризує склад, структуру сукупності за тією чи іншою ознакою, обчислюється відношенням розміру складової частини до загального підсумку. Відносні величини структури називають частками, сума їх становить 1 або 100 %.

На використанні часток ґрунтується порівняльний аналіз складу різних за обсягом сукупностей, оцінка структурних зрушень у часі. Різницю між частками називають процентними пунктами.

Статистичний аналіз та моделювання залежності показника від екологічних факторів, що мають вплив на нього, проводився на прикладі пригнічення росту овочевих культур під впливом важких металів в грунті.

Найбільший вплив на ріст і розвиток овочевих рослин мають фактори зовнішнього середовища, які об’єднані у чотири групи: кліматичні (тепло, світло, вологість і склад повітря); едафічні (грунт, його фізичні властивості, поживний склад, кислотність, вбирна здатність), біотичні (макро- і мікрофлора, фауна, взаємодія рослин у посівах), антропогенні (діяльність людини – внесення добрив, застосування машин, забруднення атмосфери, формування рослин).

При вирощуванні овочевих культур важливо знати реакцію рослин на дію комплексу зовнішніх умов і окремих факторі. Визначається вона спадковими і біологічними особливостями, походженням сорту та віком рослин. Однак, реакція на дію того самого фактора може бути неоднаковою. Наприклад, добрива, внесені в грунт при достатньому зволоженні, сприяють інтенсивному росту і значно підвищують їх урожайність. Нестача вологи сповільнює ріст, а дія добрив може бути навіть шкідливою.

Комплекс факторів навколишнього середовища, що впливають на ріст і розвиток рослин, достить різноманітний і непостійний. Він залежить від географічного розміщення посівів, механічного складу грунту, експозиції схилу, висоти над рівнем моря, пори року. Вимогливість овочечих культур до умов навколишнього середовища пртягом вегетації також неоднакова. Так, для проростанння насіння потрібні підвищена температура та сонячне освітлення. Отже, розробляючи агрозаходи, беруть до уваги не тільки білогічні особливості овочевих культур, але й вміло управляють факторами росту, застосовують методи оптимізації зовнішніх умов.