Stosowanie substancji chemicznych w rolnictwie
W XX wieku chemia odegrała dużą rolę w światowym rolnictwie. Właśnie coraz szybszy rozwój tej nauki, a także fitotechniki (nauki o uprawie i hodowli roślin) sprawił, że coraz więcej sztucznych substancji zaczęto używać do uprawy warzyw i owoców. Pierwsze wzmianki o stosowaniu różnych związków chemicznych do zwalczania szkodników pochodzą już z 1763 roku, kiedy to użyto naparu z tytoniu do zwalczania mszyc. Jednak pierwszym, „prawdziwym” pestycydem był użyty w 1892r dinitroortokrezolan potasu. Od tamtego czasu, sprawy potoczyły się w zastraszającym tempie. Oczywiście ludzie znacznie wcześniej zauważyli, że substancje chemiczne mają wpływ na rośliny. Już od dawna znane było wapniowanie gleb, czy też dostarczanie uprawom bogatych w azot korzeni roślin motylkowych. W swojej pracy chciałbym przedstawić zalety i wady stosowania różnorodnych związków chemicznych w uprawie roślin. Każde z tych stanowisk ma swoich zwolenników i zagorzałych wrogów, dlatego sądzę, że warto przedstawić oba stanowiska wraz z ich plusami i minusami.
Już od dawna znane było tzw. organiczne nawożenie gleb różnego rodzaju kompostami lub obornikami. Potrzebę nawożenia można prosto wytłumaczyć: jeśli uprawiamy rośliny i potem te rośliny usuwamy, to usuwamy też z gleby składniki pokarmu dla następnych roślin. W naturalnych warunkach część tych roślin rozłożyłaby się, dając pożywkę następnym i dlatego niezbędne jest nawożenie gleby. Kiedy chemia zaczęła się coraz bardziej rozwijać do nawozów organicznych doszły także nawozy mineralne, zawierające pierwiastki potrzebne dla roślin, głównie wapń, azot, fosfor, potas, magnez, ale także bor, mangan, żelazo i cynk.
Jedną z najważniejszych czynności dzisiejszego rolnika jest doprowadzenie gleby do odczynu obojętnego. W Polsce większość gleb ma odczyn kwaśny lub lekko kwaśny. Ale jak to się dzieje, że gleby są kwaśne? Sprawia to rozkład substancji organicznych, oddychanie korzeni roślin i drobnoustrojów, co prowadzi za sobą gromadzenie cię dwutlenku węgla. Natomiast CO2 w połączeniu z wodą daje nam kwas węglowy. Na kwasowość gleby wpływ mają także kwaśne deszcze z zawartością SO3 i NO2, które w połączeniu z wodą także dają kwasy, odpowiednio H2SO4 i HNO3. Aby podnieść pH gleby należy im dostarczyć jonów OH-. Stosuje się wtedy wapniowanie. Nawozy wapniowe zawierają tlenek wapnia CaO lub węglan wapnia CaCO3, który powoduje zobojętnienie kwasu. Związki wapnia nie tylko podwyższają pH gleby, ale także utrwalają strukturę gruzełkowatą gleby (zwiększa się pojemność wodna gleby i jej przewiewność, a więc czynniki, które mają duży wpływ na żyzność gleby), zmniejszają też ilość trujących dla roślin wolnych związków glinu. Używając każdej substancji chemicznej musimy uważać i robić to rozsądnie, bo jeżeli np.„przewapniujemy” glebę, stworzymy na niej zbyt duże warunki zasadowe.
Drugą znaczną grupą nawozów mineralnych są nawozy azotowe. Azot jest potrzebny roślinom, ponieważ jest to podstawowy składnik białek roślinnych, a niestety pierwiastek ten bardzo szybko jest wypłukiwany z gleby. Rośliny, które mają pod dostatkiem azotu można łatwo poznać po dużych, ciemnozielonych liściach. Jeżeli azotu brakuje następuje zahamowanie wzrostu i drewnienie części roślin. Znane są też bakterie nitryfikacyjne, które zamieniają azot zawarty w amoniaku (NH3) na azot dostępny dla roślin. Żeby taka reakcja mogła zajść potrzebne jest środowisko o obojętnym pH a także swobodnym dostępie tlenu. Jeśli gleba jest kwaśna, niedotleniona i podmokła następuje proces odwrotny (bakterie denitryfikacyjne). Azot jest tracony, ucieka do powietrza.
Znane są też nawozy fosforowe, potasowe i magnezowe. Nawozy fosforowe są o tyle ważne dla roślin, że fosfor jest składnikiem wielu białek, a także substancji magazynującej energię ATP. Jeżeli roślina nie ma odpowiedniej ilości fosforu można zaobserwować zahamowanie wzrostu liści, ich szarozieloną barwę i pionowe ustawienie, natomiast części łodyg i ogonków liściowych mogą być czerwone. Wpływ potasu na rośliny nie jest jeszcze dobrze poznany, ale wiadomo, że jest potrzebny podczas przeprowadzania fotosyntezy- kluczowego procesu życiowego większości roślin. Roślina dobrze odżywiona potasem jest bardziej odporna na suszę i chłody, obserwuje się też większy przyrost masy. Magnez wchodzi w skład chlorofilu, dlatego jest również bardzo ważnym związkiem. Jeżeli gleby są kwaśne, magnez jest przechowywany w glebie w związkach niedostępnych dla roślin, możemy wtedy zauważyć żółte plamy na liściach. Inne ważne dla roślin pierwiastki to bor, mangan, żelazo, cynk. Większość nawozów jest przygotowywana jako mieszanki wszystkich tych pierwiastków, specjalnie dobranych dla różnego rodzaju gleb.
Do zwalczania szkodników używa się wielu metod, podzielonych na dwie grupy: metody zapobiegawcze (kwarantanna, różne metody uprawowe) i bezpośrednie zwalczanie (mechaniczne, biologiczne i chemiczne). Największą rolę odgrywa w tym wypadku, niestety, zwalczanie chemiczne. W tym celu stosuje się różnorodne substancje trujące, określane ogólnie mianem pestycydów. Pestycydy są to substancje teoretycznie mało szkodliwe dla człowieka i zwierzęcia, a niszczące wszystko, co ogranicza plony roślin (tzw. toksyczność selektywna). Z reguły niewielka ilość pestycydu osiada na opryskiwanej roślinie (10-20%), reszta paruje lub spływa do gleby. Obliczono, że jedynie 0,1% zastosowanego insektycydu dostaje się na ciało owadów, które zamierza się zwalczyć. Kłopot w tym, że pestycydy odznaczają się dużą rakotwórczością i toksycznością - często nie selektywną. Wiele z nich, po dostaniu się do środowiska, przekształca się w substancje jeszcze bardziej niebezpieczne, a co gorsze, przemieszcza się w ekosystemie, a nawet w całej biosferze. Wśród nich najbardziej groźne są tzw. substancje persystentne - to znaczy takie, które w związku ze swoją trwałością długo pozostają w obiegu. Po przeprowadzeniu wielu badań okazało się, że szkodniki uodparniają się na pestycydy. Natomiast takie owady jak pająki, czy biedronki, czyli naturalni wrogowie większości szkodników (np. owadów), nie potrafią się tak dobrze na nie uodpornić, dlatego giną. W ten sposób populacja szkodników się powiększa. Najbardziej znanym z pestycydów, przywoływanym w wielu źródłach jest DDT. Wynalazł go w latach trzydziestych XX wieku P. H. Mller i w 1948 roku dostał za to Nagrodę Nobla. Związek DDT to węglowodór chlorowany, używany przeciwko owadom. Niestety, w latach 90. znaleziono duże pozostałości tych związków w znacznej odległości od pól uprawnych- na przykład w morzach Arktyki i Antarktydy. Okazało się, że związek DDT jest bardzo lotny i zanim osiądzie na polach, jego część jest zabierana wraz z wiatrem i prądami powietrza na obszary podbiegunowe. DDT nie jest szczególnie niebezpieczny dla ludzi przy bezpośrednim,
krótkotrwałym zetknięciu, czemu można przypisać jego początkowe oszałamiające powodzenie. Jednak dłuższe przyjmowanie DDT (głównie w pokarmie) wywołać może zaburzenia pracy gruczołów wydzielania wewnętrznego, a także zmiany w układzie nerwowym. Udowodniono też zjawisko biomagnifikacji, czyli tego, że niektóre pestycydy (między innymi DDT) odkładają się w większości przy tłuszczach (czyli w organizmach żywych), a nie w glebie czy w wodzie. Niedawno zaczęły się negocjacje o usunięciu 12 najbardziej niebezpiecznych związków z użytkowania w rolnictwie. Na listę dwunastu najgorszych POP(Persistent Organic Pollutants) trafiło 9 pestycydów (z DDT na czele), związki zwane chlorowanymi bifenylami i odpady: dioksyny i furany. Co łączy te substancje o tak różnym pochodzeniu i stopniu szkodliwości? Dwie właściwości chemiczne: ich duża stabilność (lub stabilność równie szkodliwych produktów ich rozpadu) i mała polarność cząsteczek. Pierwsza oznacza, że substancji tych praktycznie nie można się pozbyć ze środowiska, potrafią krążyć przez lata. Niepolarność powoduje małą rozpuszczalność w wodzie, za to dużą w tłuszczach, czyli to, o czym już wspominałem- gromadzenie się substancji w tkankach zwierząt i przekazywanie jej w górę łańcucha pokarmowego. A jak wiadomo, na szczycie łańcucha pokarmowego stoi człowiek... Całkowitego zakazu stosowania wymienionych pestycydów pewnie nie uda się przeforsować, a jeśli nawet to nastąpi, z całą pewnością pojawią się na czarnym rynku. Dotyczy to zwłaszcza krajów rozwijających się, gdzie te tanie i bardzo skuteczne pestycydy są ciągle stosowane. Także w Polsce nie wszystkie pestycydy z listy dwunastu wycofano z użycia. Całkowity zakaz stosowania dotyczy DDT i aldryny, ale inne nadal są powszechnie używane. Ze względu na dostosowywanie przepisów do norm Unii Europejskiej można przypuszczać, że sytuacja ta się zmieni, aczkolwiek trzeba się liczyć ze sporymi problemami. Pestycydy te należą do najpopularniejszych i niełatwo je będzie zastąpić. Trudno zatem o odcięcie źródła dopływu pestycydów do środowiska.
Jeżeli chodzi o oczyszczanie środowiska z pestycydów już użytych, to teoretycznie można oczyścić glebę z tych związków, na przykład przez wyprażanie jej w specjalnym piecu, i rzeczywiście, podejmowano takie działania. Są to jednak metody bardzo kłopotliwe i kosztowne. Można mieć jednak nadzieję, że znajdą się lepsze sposoby, a polegać one będą prawdopodobnie na wykorzystaniu bakterii produkujących specjalnego rodzaju enzymy, które zdolne są do usuwania z cząsteczek atomów chloru. Do tej pory koncentrowano się w badaniach głównie na DDT i rezultaty są dość zachęcające. Nieprędko jednak, jeśli w ogóle, można będzie zastosować techniki tego typu na większą skalę.
Jedną z największych katastrof, której częścią było właśnie używanie pestycydów, zdarzyła się w okolicach Morza Aralskiego. Znajdują się tam plantacje bawełny, swojego czasu zasypywane tonami pestycydów i nawozów. Potem te substancje były wymywane z gleb przez deszcze i spływały do rzek. Zaobserwowano wzrost śmiertelności niemowląt i większą ilość zachorowań mieszkańców tamtego regionu. Na tym się jednak nie skończyło. Gleby były nawadniane sztucznie, więc rzeki, zamiast do morza, wpływały do kanałów melioracyjnych. Skutkiem tego było wysychanie morza i zmiana klimatu, a co za tym idzie wymieranie części roślinności i zwierząt. Uważam, że nie trzeba tego komentować, skutki tak radykalnego zmieniania przyrody są aż nadto widoczne.
Jednymi z największych użytkowników pestycydów są Stany Zjednoczone. Przeprowadzono badania, w których ujawniono, że teraz każda tona nawozu działa 2 razy mniej efektownie niż jakieś 20 lat wcześniej. Okazało się, że specjalnie wyhodowane odmiany roślin nie potrafią już korzystać z naturalnych możliwości i zasobów, jakie daje im środowisko. Na świecie znana jest tzw. metoda łączona (zintegrowana), polegająca na tym, że do podwyższenia zbiorów stosuje się drapieżniki, płodozmian, inne odmiany roślin- bardziej odporne i dopiero później, jako środek ostateczny- pestycydy. Niestety jest to metoda jeszcze mało rozpowszechniona, ponieważ potrzeba przy niej więcej pracy. Dużo do powiedzenia na ten temat mają też ogromne firmy produkujące pestycydy i nawozy mineralne… Nie chcą one stracić swoich ogromnych zysków, dlatego przeciwstawiają się propagowaniu takich metod walki ze szkodnikami. Niestety już jest za późno, żeby odwrócić część procesów, nawet jeżeli byśmy bardzo tego chcieli. Rośliny, które teraz hodujemy często są słabsze niż ich „przodkowie”, mimo tego, ile „cudownych wynalazków” dodalibyśmy do gleby, w której by wzrastały.
Z pewnością wielu ludzi ma inne poglądy niż ja, ale twierdzę, że za nadużywanie niebezpiecznych środków powinny być duże kary. Produkty, zanim trafią na rynek, powinny być gruntownie badane, a za przekroczenie obowiązujących norm- oczywiście niedopuszczane do sprzedaży. Niby teraz coś takiego obowiązuje, ale ja w to do końca nie wierzę. Coraz to nowe substancje chemiczne powstają tak szybko, że z pewnością nie będzie proste sprawdzanie ich wszystkich i ewentualne dodawanie do substancji zakazanych. Miejmy nadzieje, że instytucje, które zajmują się dopuszczaniem żywności do sprzedaży, w przyszłości będą się opierać na bardziej rygorystycznych przepisach i będą mogły je egzekwować tak, aby życie na naszym świecie było choć trochę bardziej bezpieczne dla naszego zdrowia.
Moim zdaniem najważniejsze jest to, żeby ochronić chociaż część ziemi nie skażonej chemikaliami, żeby zachować jakieś granice w używaniu sztucznych substancji „wspomagających”. Wielu ludzi nawet nie wie jak powinno się używać niektórych środków. Nawozy często trzeba stosować tylko w określonych porach i tylko w określonych ilościach. Nie zawsze jest tak, że im damy czegoś więcej, tym będzie lepiej, jak może rozumować prosty człowiek, który nie ma zielonego pojęcia o tym, co się może stać, jeśli rzeczywiście przesadzi ze środkami chemicznymi. Los naszego środowiska jest także w jego rękach, nie można pozwolić, aby przez swoją niewiedzę niszczył naszą wspólna własność, o ile tak możemy nazwać Ziemię. Nie chcę zaprzeczać temu, że chemia niewątpliwe odegrała dużą rolę w postępie rolnictwa. Uważam tylko, że skoro potrafimy sprawić, że i na jałowej ziemi coś wyrośnie, musimy też znać tego konsekwencje. Nie wątpię, że nawożenie jest ważne, rośliny potrzebują wielu składników odżywczych, których gleba nie zawsze jest w stanie im dostarczyć. Czasami powinniśmy jednak dać glebie możliwość, aby sama zaspokoiła potrzeby roślin, a nawóz powinien być tylko dodatkiem. W przeciwnym razie będzie następowało to, co już teraz możemy zauważyć- rośliny mając wszystkiego pod dostatkiem, będą potrzebowały coraz więcej. To, jak spożytkujemy tę ogromną wiedzę, jaką już posiadamy i która ciągle się rozwija, zależy tylko od nas.
Ekolodzy już teraz biją na alarm, mierząc zawartość szkodliwych substancji w powietrzu, glebie, jedzeniu, przypominając o powiększającej się dziurze ozonowej. Ludzie borykają się z coraz większą liczbą alergii. Kiedyś, nie był to problem tak rozpowszechniony. Nie ważne czy sprawia to złe używanie niektórych substancji, czy też w ogóle ich obecność na Ziemi- środki chemiczne zawsze będą miały jakieś groźne lub mniej groźne skutki uboczne, nieprzewidziane przez tworzących je ludzi w laboratoriach. Usiłujemy doprowadzić rolnictwo do doskonałości, do tego żeby plony stanowiły 100% tego, co zasiejemy, ale skoro od tylu lat, a właściwie wieków, nam się to nie udaje, pomimo iż stosujemy najróżniejsze środki, to może właśnie tak ma być? Sądzę, że przedstawiłem w tej pracy to, co uważam za najważniejsze: substancje chemiczne mogą mieć dwojakie znaczenie dla rolnictwa. Ciężko jest wyrazić swoje zdanie na temat tego, czy we współczesnym rolnictwie i ogrodnictwie powinno się używać środków chemicznych. Uważam, że każda nasza interwencja w środowisko obraca się, lub się obróci na naszą niekorzyść.
A mi i tak najbardziej smakują poziomki i maliny zbierane własnoręcznie w lesie, tam gdzie jeszcze człowiek nie dotarł ze swoimi pestycydami i chęcią zabicia wszystkiego, co może się żywić tym co on…
BIBLIOGRAFIA:
1. „Ekologia- nasza przyszłość”, praca zbiorowa.
2. „Działka, moje hobby”- praca zbiorowa.
3. Świat wiedzy.
4. Internet.