Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
|
1 Цель, задачи агрономической химии и связь ее с другими науками. Агрохимическая химия – это наука о взаимодействии растений, почвы и удобрений в процессе выращивания с/х культур, о круговороте веществ в земледелии и использование удобрений. Агрохимия изучает круговорот питательных веществ в земледелии и питание растений, а также способы их регулирования для повышения урожая и улучшения его качества путём рационального и экологически безопасного применения удобрений. Внесение минеральных удобрений позволяет вводить в круговорот веществ в земледелии новые количества элементов питания растений, а внесение навоза и других отходов животноводства и растениеводства – повторно использовать часть питательных веществ уже входивших в состав предыдущих урожаев. Применение удобрений даёт возможность восполнять вынос урожаями питательных веществ и непроизводительные потери их из почвы (вследствие водной и ветровой эрозии, выщелачивания, улетучивания в атмосферу и т.д.) и, таким образом, не только поддерживать, но и повышать плодородие почв и урожайность с/х культур без ущерба для окружающей среды и здоровья людей. Главная цель применения удобрений – повышение урожая и его качества за счёт улучшения питания растений; оптимизация питания растений; оптимизация применения удобрений; оптимизация плодородия почв с учётом биоклиматических условий для получения большего урожая повышенного качества. В задачи агрохимии входят: 1. Изучение питания с/х растений. 2. Изучение и разработка наиболее эффективных приёмов оптимизации питания и обмена веществ в растениях с помощью удобрений 3. Исследование обмен веществ в растениях в связи с условиями питания, которые определяют не только величину, но и качество урожая. 4. Глубокое изучение комплексного воздействия агрохимических средств на почву, растения и природную среду для создания оптимальных условий роста культурных растений и реализация их потенциальной продуктивности, не сбрасывая со счетов воспроизводство плодородия почв и экологических систем в земледелии Агрохимия тесно связана с такими науками как, физиология и биохимия растений, почвоведение, микробиология, агрофизика, мелиорация почв, защита растений. 3 Роль К.А. Тимирязева и Д.Н. Прянишникова в развитии учений о питании растений. Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920) своими трудами оказал влияние на развитие не только физиологии растений, но и всей нашей агрономической науки. Он высоко ценил вклад Либиха в развитие идей рационального земледелия. Его положения о возврате в почву уносимых с урожаем недостающих в ней питательных веществ и о зависимости урожая от питательного вещества, находящегося в минимуме, К.А. Тимирязев считал основным законом. Главные пути повышения продуктивности земледелия он видел в клеверосеянии и применении минеральных удобрений. К.А. Тимирязев придавал большое значение биологическому синтезу азота бобовыми растениями. К.А. Тимирязев считал необходимым шире использовать вегетационный период. Первый вегетационный домик в России был построен им в 1872г. Дмитрий Николаевич Прянишников – основоположник советской агрохимии – обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений и дал исчерпывающие рекомендации по производству и применению аммиачных удобрений. Им выполнены классические работы по теории азотного обмена. Д.Н. Прянишникову принадлежит заслуга глубокого обоснования условий эффективного применения фосфоритов на кислых почвах, положения о возрастающем плодородии почв, об использовании азота атмосферы биологическим путём в сочетании с азотом минеральных удобрений. Д.Н. Прянишников призывал к максимальному использованию местных удобрений – золы как источника калия, кальция и других зольных элементов. Д.Н. Прянишников первым в нашей стране начал готовить кадры агрономов - агрохимиков. 4. Роль агрохимии в повышении продуктивности земледелия на современном этапе. Современная агрохимия значительно отличается от «классической агрохимии» конца 19 начала 20 вв., она пользуется несравненно более совершенными методами исследования, опирается на возросший уровень знаний, развитую химическую промышленность и широкую сеть агрохимических служб. Так называемых «зеленая революция» - резкое повышение урожайности с.-х. культур, достигнутое в начале 50-х гг. 20 в., связана не только с успехами генетики и селекции, но и с достижениями агрохимии. Агрохимическая наука располагает знаниями о содержащихся в растениях веществах (белках, углеводах и др.), биосинтезе и обмене веществ в растениях, фитогормонах, ферментных системах, болезнях растений. Благодаря созданию новой отрасли агрохимии химии пестицидов появилась возможность не только улучшать питание растений, но и влиять (с помощью регуляторов роста) на их развитие, а также защищать их от болезней (с помощью протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов), насекомых, клещей, нематод и др. вредителей. В области агропочвоведения и химии удобрений разработаны и широко распространены методы лабораторной оценки плодородия почв и их потребности в тех или иных удобрениях для разных севооборотов. На основании лабораторных исследований делают выводы о необходимости проведения химической мелиорации почв (известкование, гипсование) с целью улучшения их состава, структуры и свойств. Создан большой ассортимент твердых и жидких удобрений, содержащих как основные элементы (N, Р, К), так и микроэлементы. В больших масштабах применяют NH3 и удобрения на основе мочевины. Огромное влияние на агрохимию оказало открытие избирательных гербицидов (1942-44). Уничтожение сорняков с их помощью позволило улучшить условия роста растений и более эффективно использовать удобрения, так как они не расходуются на подкормку сорняков. Средства агрохимии позволяют не только повысить урожай, но и добиться значительной интенсификации с.-х. производства. Например, благодаря гербицидам устраняется необходимость ручной прополки, с помощью дефолиантов облегчается машинная уборка хлопчатника. Агрохимия научная основа химизации с. хозяйства и развития промышленности удобрений и пестицидов. 6. Развитие агрохимии в зарубежных странах В области агрохимии в Западной Европе более раннего периода, отметим работы по агрохимии, начиная с Х1Х столетия, когда в лабораториях развернулась работа по изучению питания растений. В 1804 г. получили известность исследования по ассимиляции углерода и дыханию растений. Французский ученый Соссюр провел детальный анализ золы растений и на основании этих данных пришел к выводу, что минеральные вещества не случайно проникают в растение. Например, фосфорнокислая известь была найдена им в золе всех растений. На основании своих опытов Соссюр пришел к выводу, что главным источником углерода для растений является атмосфера, а почва - источником зольных веществ. Либих впоследствии использовал анализы и выводы Соссюра в качестве доводов в пользу теории минерального питания растений. В конце ХУ111 и в начале Х1Х столетия в Западной Европе была широко распространена так называемая гумусовая теория питания растений. Один из наиболее видных сторонников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, он представляет единственное вещество почвы, которое может служить пищей растений. В гумусовой теории сочетались верные наблюдения агрономов-практиков о большом значении гумуса для плодородия почвы с неверными представлениями о том, что гумус является единственным веществом почвы, могущим служить пищей для растений. Ряд ученых того времени выступали против гумусовой теории. К ним относятся прежде всего Буссенго, Шпренгель и Либих. Буссенго (Франция) известен своими работами (опубликованными в 1836-1841гг.) по физиологии, биохимии и агрохимии. ОН установил, что источником углерода для растений служит углекислота воздуха. Им было показано также влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Изучение особенностей питания животных и растений сыграло большую роль в дальнейшем развитии исследований по азотному питанию растений. Опыты с растениями в искусственных условиях привели Буссенго к разработке вегетационного метода для изучения питания растений. Отвергнув гумусовую теорию питания растений, Буссенго развил так называемую азотную теорию. В полевых условиях было установлено, что бобовые культуры обогащают почву азотом, доступным другим растениям, что и сказывается на повышении их урожая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и корнеплодов. Работы Буссенго привели к установлению важного значения азотных удобрений в повышении урожаев. Своими исследованиями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии растений, биохимии и агрохимии. Нем ученый Шпренгель, опубликовавший свои взгляды на питание растений в 1837-1839 гг., был одним из ближайших предшественников Либиха. Объяснение падения урожаев при непрерывной культуре он видел в том, что минеральные вещества необходимы для жизни растений и потому должны возмещаться в почве. При этом Шпренгель не отрицал одновременного использования растениями, кроме главного источника углерода, углекислоты воздуха, также и перегноя почвы корнями. Недостаток фактических данных не позволил ему более четко поставить вопрос о значении гумуса в питании растений, однако развитые Шпренгелем представления и питании растений имеют серьезное значение в развитии агрохимии. 7. Работы Бусенго и Либиха, их роль в развитии агрономической химии. В 1840 г. Ю. Либих выпустил книгу «Химия в приложении к земледелию и физиологии», которая произвела огромное впечатление на учёных и практиков, привлекла всеобщее внимание к вопросу о минеральном питании растений и имела большой успех. Основным положением учения Либиха о питании растений является то, что только неорганическая природа доставляет растениям их первоначальную пищу растениям. Логическим продолжением минеральной теории питания растений Либиха является его теория удобрения и истощения почвы, обоснование необходимости севооборота. Либих считал, что все растения только истощают почву, но разные культуры истощают почву в разных направлениях. Поэтому чередование растений в севообороте лишь замедляет процесс истощения, но оно рано или поздно наступит, если не возмещать почве всё то, что было отчуждено растущими культурами. В первую очередь наступает дефицит фосфорной кислоты. Для получения растворимых однокальциевых фосфатов он рекомендовал обрабатывать серной кислотой кости. Более же интенсивное развитие суперфосфатная промышленность получила, когда по такому же типу серной кислотой стали обрабатывать фосфориты. Либих настойчиво рекомендовал возвращать в почву те минеральные вещества, которыми почва особенно истощена. Если же эти минимумы не устранить, то другие вещества окажутся бесполезными. Это положение назвали «либиховский закон минимума». Либих придавал большое значение и многообразию совокупности факторов, влияющих на урожай, например географической широте расположения данной местности, годовому количеству осадков, средней температуре и физическим, химическим и геологическим свойствам почвы. Либих не проводил экспериментов с растениями, при обосновании своих научных положений исходил из общих соображений о круговороте вещества в земледелии и химического анализа растений. Ценность навоза он определял по содержанию в нем зольных веществ – калия, фосфора и др. Большую роль в изучении вопроса об источниках азота для питания растений сыграл Ж.Б. Буссенго. Он изучал баланс прихода и расхода питательных веществ за севооборот и установил важную роль бобовых в обогащении почвы азотом. Буссенго развивал азотную теорию удобрения, противопоставив ее гумусовой теории Тэера. Истощение плодородия почв он связывал с выносом азота с урожаем. В полевых условиях было установлено, что бобовые культуры обогащают почву азотом, доступным другим растениям, что и сказывается на повышении их урожая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и корнеплодов. Буссенго проводил точные агротехнические и физиологические эксперименты. Кроме полевых опытов он проводил многочисленные исследования по азотному питанию растений в специальных сосудах, тем самым, положив начало вегетационному методу. Им проведён ряд работ по ассимиляции углерода растениями, установлено, что углекислота атмосферы является источником углеродного Работы Буссенго привели к установлению важного значения азотных удобрений в повышении урожаев. Своими исследованиями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии растений, биохимии и агрохимии. 9. Поступление питательных веществ в растение Благодаря процессу питания (воздушному и корневому) расте ние создает свои структурные элементы и при хорошо сбаланси рованном питании быстро наращивает массу. Поступление минеральных веществ в растение лимитируют многие факторы. Растение через листья получает 95 % и более ди оксида углерода и может усваивать путем некорневого питания из водных растворов также зольные элементы, серу и азот. Однако основное количество азота, воды и зольных элементов поступает в растение из почвы через корневую систему. Обмен веществ между растением и окружающей средой осуще ствляется через поверхностно расположенные клетки корневой системы и надземных органов. Как известно, клеточные стенки растений легкопроницаемы (радиус ионов минеральных солей 0,4—0,6 нм, а средний радиус каналов в клеточной стенке 5—20 нм), и если бы они являлись единственным барьером между корнем растения и наружным питательным раствором, то происходило бы простое выравнивание концентрации ионов вследствие диффу зии. Однако в растительных организмах питательные элементы, как правило, находятся в значительно более высоких концентра циях, чем в окружающем их питательном растворе. В клетке находится плазмалемма, которая предотвращает потерю веществ, накоплен ных клеткой путем диффузии, одновременно обеспечивая про никновение воды и элементов минерального питания. Поступление веществ против градиента концентрации требует затраты энергии. Существует ряд теорий поступления эле ментов в клетку. Транспорт элементов питания в клетку обеспечивается двумя автономными механизмами — пассивным током веществ по элек трохимическому градиенту и их активным переносом против электрохимического градиента. Так как ионы несут электричес кий заряд, то их распределение между клеткой и средой определя ется как разностью электрических потенциалов, так и разностью концентраций. Суммарно эти две величины принято обозначать как электрохимический градиент. Соотношение различных механизмов транспорта элементов питания может изменяться в онтогенезе растений и зависит от многих условий. Так, например, роль пассивного поступления ионов увеличивается при повышении внешней концентрации со лей (что возможно в условиях засоления или при локальном вне сении удобрений). Свободное пространство. Ионы движутся (проходят) через кле точную оболочку к плазмалемме в результате процесса диффузии или вместе с растворителем в виде тока раствора. Транспирация воды листьями обеспечивает прямое прохождение воды и раство ренных в ней веществ по принципу тока через клеточную оболоч ку. Однако этот процесс имеет значение для транспорта ионов только при очень интенсивной транспирации, например в жаркий летний день. 11. Баланс питательных веществ в почве, его значение при распределении системы удобрений. Баланс питательных элементов – это прогнозный эколого-агрономический показатель продуктивности культур, плодородия почв и степени соответствия их количеству и качеству применяемых удобрений и одновременно показатель химической нагрузки не только на почвы и растения, но и на контактирующие с ними компоненты окр. среды. Баланс питательных веществ в почве состоит из приходной и расходной части. В приходную часть входит поступление питательных веществ в почву с удобрениями семенами и из атмосферы. Расходная часть включает: вынос питательных веществ у увозимым с поля урожаем, потери элементов питания из почвы и удобрений в следствии поверхностного стока, вымывания и газообразования. Различают полный, или экологический, баланс, учитывающий все статьи прихода и расхода элементов питания, и упрощенный, или хозяйственный баланс, предусматривающий только поступление питательных веществ в почву. Этот баланс превышает вынос с урожаем и потери из почвы и удобрений. Экстенсивный - если вынос и потери превышают поступление в почву; бездефицитный, если статьи прихода и расхода элементов питания равны. В сельскохозяйственной практике при составлении системы применении удобрений в севообороте обычно используют хозяйственный баланс. Его можно выражать по каждому из элементов питания в относительных цифрах (в процентах к выносу урожаем) и в абсолютных (в килограммах на гектар). Эффективность удобрений зависит от почвенно- климатических условий. Уровень плодородия почвы, состояние питательного режима, трансформационные ее возможности в отношении доступности вносимых удобрений для возделываемых растений — все это оказывает влияние на выбор видов удобрений. 13. Корневое питание растений. Строение корня. В зав-ти от биол-их особенностей и условий выра щ-ия раст развивают корн сис различной мощ -и. На бедных почвах и в засушливых р-х в поисках пищи и воды они создают относительно большую массу корней. Применение удобрений несколько уменьшает соотношение массы корней и надземной массы растения, но повышает абсолют величину этого показателя и глубину распр-я корн сис. Т. об, удобрение с/х культур не только увелич надзем ную массу, но и положительно действует на развитие корн сис. Во многих исследованиях Д. А. Сабинина и др ученых про слеживается связь поглощения в-в с уровнем жизнед-ти клеток, показана активная роль корн сис в про цессе поглощения в-в. В исследованиях по мин питанию раст обсуждаются следующие теории: диффузионно-осмотическая, липоидная, ультрафильтрационная, адсорбционная. Корень — специализированная часть раст, закрепляющая его в почве и выполняющая функции поглощения, первичного ус воения, включения в метаболизм, распределения и транспорта воды и мин в-в. Он является органом, в котором осущ-ся многочис-ые биосинтетические процессы и выполняется ряд специальных функций. Мощность и хар-р развития корн сис в знач мере определяют способность раст к усвоению пит в-в. Общим является то, что основную массу пит в-в поглощают молодые, растущие участки корня. Зоны роста растущей части корня представлены зоной деления (меристемой), в которой клетки еще не диффер-ы на ткани, зоной растяжения и зоной корневых волосков, имеющей развитые элементы ксилемы и флоэмы и эпидермис с корневыми волосками. Поглощающую поверхность корня очень сильно увеличивает наличие корн волосков. Считается, что зона корн волос ков и является зоной поглощения. Однако поглощение элементов питания может происходить там, где корневых волосков уже нет. Корн сис полевых культур представляет собой огром ную поглощающую поверхность. Наибольшего развития поверх ность корней, в том числе и деятельная, достигает, как правило, в период цветения. Корн волоски не обладают специальными поглотительны ми св-ми. Вероятно, основная роль корневых волосков заключается в максимальном увеличении поверхности корня для обеспечения снабжения растений в первую очередь фосфором. Другие ионы имеют боль шую подвижность по сравнению с фосфором, и для их поглощения корневые волоски менее необходимы. Следует отметить, что в почве со гласно хемотропизму, корень растет и продви гается в сторону большей концентрации пит элементов. Вследствие активного поглощения корнями воды постоянно происходит движение поч-го раствора в направлении корней растений. Деятельность корн сис тесно связана с надземными органами растения. Функция корня заключается не только в поглощении и пере движении воды и элементов мин питания, в корн сис осущ-ся синтез ряда физиологически активных ве ществ, Ak и Б. Не все количество пит элементов транспортируется в надземные органы растений, часть их включается в синтетические процессы, происходящие непос редственно в корн сис. Из нижних, закончивших рост листьев в корни оттекают ассимилянты в форме сахарозы. Используя сахарозу, корень способен успешно синтезировать все многообразие соединений, из которых формируются клетки, осуществляющие основные функции корня. Сахароза, поступившая в корень, используется в следующих процессах: на метаболизм самого корня, на рост корня и поддер жание зрелых, функционирующих клеток в физиологически ак тивном состоянии; на построение веществ, выделяемых корнем в наружную среду; на обеспечение синтетической деятель ности корня. Набор орган-их кислот в корнях разнообразен и обязан своим происхождением превращениям притекающей в корень са харозы. На корневые выделения растения расходуют небольшие количества ассимилянтов. В составе корневых выделе ний обнаружены сахар, аминокислоты, орган-ие кислоты и в меньшем количестве — витамины, ф-ы, летучие органичес кие вещества, в частности этилен. Выделительная функция корня связана с поглощением пит в-в. Корневые выделения по количеству и составу специфичны и определяются видовыми и сортовыми особенностями растений. Так, у бобовых они богаче аминокислотами, чем у злаков. Накопление корневых выделений при выращивании изолирован ных корней в стерильных условиях ведет к подавлению роста. Оно обусловлено накоплением аминокислот — основного компонента корневых выделений — до концентраций, токсичных для растений. В 1940 г. Д. А. Сабинин выдвинул концепцию о превращениях веществ при их прохождении через корень и в дальнейшем развил положение о синтетической деятельности корня. Основные поло жения: 1. Корень способен не только поглощать мин элемен ты, но и полностью или частично перерабатывать их и подавать в надземные органы в измененном виде. 2. Синтетическая деятельность корня осущ-ся на основе притекающих в корни ассимилянтов, т. е. зависит от фотосинтеза. 3. Корень оказывает воздействие на надземные органы путем не только обеспечения водой и мин элементами, но и продуктами специфических реакций обмена веществ, протекаю щих в корнях, — фитогормонами неауксиновой природы. Среди ростовых веществ, обнаруживаемых в пасоке, в первую очередь следует назвать цитокинин. Они способствуют интенсивному метаболизму листьев и задерживают их старение. Вырабатываются цитокинины в корне и частично в листьях. Гиббереллины необходимы для роста стебля. Прекращение роста надземных органов при удалении корней связано не только с ухудшением поступления элементов питания, но и с прекращени ем притока из корней цитокининов и гиббереллинов. Образова ние в период активного роста воздушных корней на стеблях и стволах растений можно объяснить необходимостью выработки цитокининов и гиббереллинов. 14. Избирательное поглощение пит веществ растениями Мембрана определяет способность клетки к избирательному поглощению ионов. Она способна осуществлять реакции обмена веществ и энергии. Контакт клетки с окружающей средой осуще ствляет цитоплазматическая мембрана, или плазмалемма. Одно временно плазмалемма принимает участие во многих других фун кциях клетки. По современным представлениям, мембрана клеток состоит из двух слоев фосфолипидов, которые смыкаются гидро фобными концами. В определенных участках в молекулы фосфолипидов встроены белки, т.е. плазмалемма представляет собой двойной фосфолипидный слой со встроенными молеку лами белков-переносчиков. Благодаря мозаичной структу ре отдельные участки цитоплазматической мембраны имеют по ложительные и отрицательные заряды, за счет которых может происходить адсорбция катионов и анионов из наружной среды. Толщина двойной мембраны 10—12 нм. Наличие в липидной мицелле мембраны некоторого количества отрицательно заряжен ных «головок» создает разность потенциалов на границе раздела между липидом и водой. Поэтому положительные ионы связыва ются поверхностью мембраны, а отрицательные — отталкиваются. Белки являются важнейшим компонентом мембран. Из них построены и поры, белки выстилают стенки каналов в мембране. Цитоплазматическая мембрана — не только барьер, в ней проис ходит вовлечение поглощенных ионов в различные реакции обмена веществ. Часть белков мембраны обладает каталитической ак тивностью и является ферментами. Мембранные белки в виде бел ковых глобул имеют гидрофобный якорь, т. е. часть молекул спо собна взаимодействовать с липидами. Белки могут быть связаны с полярными головками липидов мембраны через мостики, образу емые катионами двухвалентных металлов. Молекулы растворенного веще ства непрерывно хаотически дви жутся в растворе, сталкиваясь с другими молекулами и молекулами растворителя. Если мембрана разделяет два раствора различной концентра ции, то в зависимости от ее проницаемости через нее будет прохо дить растворитель или растворенное вещество, и в результате про цесса диффузии произойдет выравнивание концентрации. Через мембрану любой клетки зоны поглощения корня одно временно проникают сотни различных веществ, растворимых не только в жирах, но и в воде. Прохождение этих веществ по механизму пассивного транс порта может осуществляться, если предположить в мембранах на личие гидрофильных отверстий (пор). Неспецифический пассив ный транспорт ионов и молекул может идти путем диффузии че рез поры мембраны (для гидрофильных веществ), а нейтральных молекул — также путем растворения проникающего вещества в мембране (для веществ, хорошо растворимых в жирах). Расчеты показывают, что площадь пор в мембране должна со ставлять не более 0,1 % ее поверхности. Если частицы несут электрические заряды, процесс прохождения зависит от разности концентрации и электрического потен циала. 15. Физиологическая реакция солей. Все соли, применяемые в качестве удобрения для растений, по хим св-м м/б гидролитически кислыми, щелочными или нейтральными. В процессе роста растения избирательно поглощают ионы, и даже при внесении в раствор химически нейтральных солей их физиол реак-я м/б различной. Значение тех или иных катионов и анионов в питании растений определяет различную интен-ть их поглощения. В рез остающиеся в пит раст-е ионы обусловливают его подкисление или подщелачивание. Физиологическая кислотность удобрения - свойство подкислять реакцию среды, связанное с преимущ-ым использованием раст-и катионов из состава соответствующей соли. Физиологическая щелочность удобрения - свойство удобрения подщелачивать реакцию среды, связанное с преимущественным использованием растениями анионов из состава соли. Т об, при определении действия питательных смесей на изменение реакции среды следует учитывать не только реакцию солей, но и их физиологическую реакцию. Несмотря на то, что физиолог реакция солей сильнее проявляется в водных и песчаных культурах, т.е. в безбуферных средах, при высоких уровнях использования удобрений ее следует учитывать при применении удобрений на полях, особенно на малобуферных почвах песчаного гранулометрического состава с невысоким содержанием гумуса. При применении физиологически кислых солей необходимо опережающее известкование. Из солей, содержащих азот, именно этот элемент в первую очередь поглощается растениями. Поэтому аммиачные соли являются физиологически кислыми, а селитры - физиологически щелочными. Интенсивное подкисление питательного раствора происходит вследствие более быстрого поступления в растение аммония, который образуется при диссоциации NH4Cl и (NH4)2SO4. При применении этих солей требуется обязательная нейтрализация образующихся кислот путем опережающего известкования. Вследствие быстрого поступления аммиака, образующегося при диссоциации молекулы азотнокислого аммония, данная соль, как это было показано работами Прянишникова, является физиологически кислой. Проявление физиологической реакции аммиачной селитры в знач-й степени зависит от ряда факторов, определяющих усвоения растениями нитратного и аммонийного азота из состава этого удобрения. Обычно физиологич кислотность азотнокислого аммония знач-но слабее, чем чисто аммонийных солей. Физиологич кислотность калийных солей выражена еще слабее, чем аммонийных солей. Установлено, что при выращивании культур, слабо нуждающихся в калии (овес, ячмень), калийные соли оказались почти физиологически нейтральными, а при выращивании свеклы, подсолнечника и кукурузы, потребляющих значительные количества калия, калийные соли оказались физиологически кислыми. Картофель, табак, лен также потребляют много калия. Уст-ть в сохранении реакции пит рас-а зависит от его состава. Буфер спос-ть почв в знач-й степени зависит от их емкости поглощения и состава поглощенных катионов 19. Роль фосфора в питании растений. Потребление фосфора растениями в несколько раз меньше, чем азота. Содержание его составляет 0.2- 1.0 % от массы сухого вещества растений. Распределение фосфора в растениях показывает, что он является спутником азота: его много там, где много азота. Оба эти элемента накапливаются больше всего в репродуктивных органах и в тех органах, где интенсивно идут процессы синтеза органических веществ. Наличие связи между фосфором и азотом в растениях определяет довольно устойчивое соотношение их в урожае. Фосфор в растениях содержится в минеральных и органических соединениях; из них на минеральные соединения приходится около 5-15 % , на органические - 85-95%. Минеральные формы представлены в основном кальциевыми, калиевыми, магниевыми и аммонийными солями ортофосфорной кислоты. Наиболее важную роль в жизни растений играет фосфор, входящий в состав орган соед: НК, нуклеопротеидов и фосфатопротеидов, аденозинфосфатов, сахарофосфатов, фосфатидов, фитина. НК - РНК и ДНК - Нуклеотиды имеют в своем составе вещества трех типов: азотистые основания, сахар и фосфорную кислоту. Взаимодействую с собой в различных комбинациях, эти три компонента дают начало нуклеотидам. ДНК является механизмом записи и передачи наслед-ти в целом, а РНК участвует в синтезе белк в-в, характерных для опред вида растений. Содержание фосфора в НК составляет около 20%. Эти кислоты встреч во всех тканях и органах растений, в любой растит клетке. В листьях и стеблях большинства растений нуклеиновые кислоты составляют 0.1- 1.0 % сухой массы, в молодых листьях и в точках роста побегов их больше, чем в старых. Высокое содержание в пыльце, зародыше семян, кончики корней. Особая роль фосфора состоит в том, что без него невозможен энергетический обмен растительной клетки. Главное значение здесь принадлежит аденозинфосфатам, в составе которых имеются остатки фосфорн кислоты. Аденозинфосфатные соединения в растительной клетке представляют собой аккумулятор энергии, которая поставляется по мере необходимости для осуществления всех жизненно важных процессов в клетке: биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, аспарагина и глутамина, ряда аминокислот и многих других соединений. Фосфатиды, или фосфолипиды, содержатся в любой растительной клетке. Это сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они играют очень важную роль в жизни клеток, так как входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмалеммы в различные вещества. Во всех тканях растений присутствуют сахарофосфаты. Они играют очень важную роль при дыхании растений, превращении простых углеводов в сложные в процессе фотосинтеза, при взаимных превращениях углеводов. Реакция образования сахарофосфатов получила название фосфолирование. Знач кол-во фосфора в растениях входит в состав фитина. Это кальциево-магниевая соль инозитфосфорной кислоты. Фитин содержится в молодых органах и тканях растений, но особенно много его в семенах. Он служит запасным веществом. Т об, фосфосодержащие соединения имеют большое значение во многих важных процессах жиз-ти раст и обеспечение достаточного уровня фосфорного питания - одно из необходимых условий получения планируемых урожаев с/к. Большая часть фосфора находится в репродуктивных органах и молодых интенсивно растущих частях растений. Фосфор ускоряет формирование корневой системы растений - она сильнее ветвится и глубже приникает в почву. Основное количество фосфора растения потребляет в первые фазы роста и развития, создавая его определенные запасы. В дальнейшем он легко передвигается из старых тканей в молодые, то есть используется повторно. Улучшая углеводный обмен, он увеличивает содержание сахаров в узлах кущения озимых культур и тканях многолетних трав и тем самым повышает их морозостойкость. Фосфор также повышает устойчивость растений к болезням. Оптимальное питание растений этим элементом стимулирует процессы оплодотворения цветов, завязывания, формирование и дозревание плодов, ускоряя развитие и созревание растений и повышая урожай и его качество. Избыток фосфора приводит к преждевременному развитию растений и раннему созреванию плодов, в результате чего урожай растений снижается. При недостатке фосфора замедляется рост и развитие растений, образуется мелкие листья, задерживается цветение и созревание плодов. Так же при недостатке замедляется синтез белков в тканях растений, повышается содержание нитратного азота. Наиболее чувствительны к недостатку фосфора растения в молодом возрасте, когда их слаборазвитая корневая система обладает низкой поглощающей способностью. Достаточное обеспечение растений фосфором в начале вегетации имеет важное значение для их роста, развития и формирования урожая 20. Физиологическая роль калия в питании растений. Калий относится к главным элементам питания растений. Он необходим всем растениям, животным и микроорганизмам. В растениях калий находится в ионной форме. Содержится в основном в цитоплазме и вакуолях клеток; в ядрах и пластидах он отсутствует. Около 80% калия содержится в клеточном соке и может легко вымываться водой, особенно из старых листьев. Примерно 20 % калия удерживается в клеках растений в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы и до 1% его необменно поглощается митохондриями. Установлено, что он стимулирует нормальное течение фотосинтеза, усиливает отток углеводов из пластинки листа в другие органы, а также синтез сахаров и высокомолекулярных углеводов – крахмала, целлюлозы. Калий усиливает накопление моносахаридов в плодовых и овощных культурах. Повышает содержание сахарозы в корнеплодах, крахмала в картофеле, утолщает стенки клеток соломины злаковых культур и повышает устойчивость хлебов к полеганию, а у льна и конопли улучшает качество волокна. Способствуя накоплению углеводов в клетках растений, калий увеличивает осмотическое давление клеточного сока и тем самым повышает холодоустойчивость и морозостойкость растений. Калий играет важную роль в синтезе и обновлении белков в растениях. Улучшение калийного питания сопровождается повышением удельного веса белкового азота в растениях пшеницы. Усиливается также синтез амидов(аспарагина и глютамина). Калий поглощается растениями в виде катиона и, в такой форме остается в клетке, образуя лишь слабые связи с ее веществами. В такой форме калий является основным противоионом для нейтрализации отрицательно заряженных компонентов клеткой. Активизируя важнейшие биохимические процессы в клетках растений, калий повышает их устойчивость к различным заболеваниям как в течении вегетации, так и в послеуборочный период, значительно улучшает лежкость плодов и овощей. Калия больше в вегетативных органах растений, чем в репродуктивных. Калиелюбивые культуры – сахарн и корм свекла, картофель, овощи – потребляют этот элемент гораздо больше, чем зерновые и зернобобовые культуры, лен и многолетние травы. Подсолнечник потребляет много калия. Недостаток калия вызывает множество нарушений обмена веществ у растений: ослабляется деятельность ряда ферментов, нарушается углеводный и белковый обмен, повышается затраты углеводов на дыхание. В итоге продуктивность растений падает, качество продукции снижается. Уменьшается содержание крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в корнеплодах сахарн свеклы, пектиновых веществ в плодах и ягодах. Урожайность зерновых, плодовых и овощных культур падает, снижается содержание витаминов в продукции. При дефиците калия возрастает поражаемость растений различными заболеваниями. Внешне калийное голодание растений проявляется в первую очередь на листьях нижнего яруса: они желтеют, начиная с краев, буреют , отмирают затем и разрушаются. Чрезмерное калийное питание растений также негативно отражается на их росте и развитии. Проявляется оно в возникновении между жилками листьев бледных мозаичных пятен, кот со временем буреют, а затем листья опадают. Т об, регулируя уровень калийного питания растений, можно в значит мере влиять на их продуктивность и качество получаемой продукции. 21. Роль кальция и магния в питании растений. Кальций и магний играют непосредственную роль как необходимые питательные элементы для растений и одновременно косвенно влияют на их питание через почву, регулируя реакцию, состав поглощенных катионов, а также солевой и ионный состав почвенного раствора. Кальций необходим для растений уже потому, что при его недостатке нарушается физиологич уравновешенность почвенного раствора и, следовательно, сбалансированное потребление всех элементов. Кальций усиливает в растениях фотосинтез и обмен веществ, регулируя на построение оболочек клеток, передвижение углеводов, превращение азотистых веществ, ускоряет распад запасных белков семян при прорастании. В растениях кальций может находится в виде карбонатов (H2CO3), фосфатов (H3PO4). Сульфатов, а также в форме солей пектиновой и щавелевой кислот. До 65 % кальция в растениях извлекается водой, а также остальное кол-во можно извлечь обработкой слабой уксусной кислотой и соляной. Потеря кальция из почвы происходит и в результате вымывания осадками. Вымывание кальция и магния наблюдается в чистых парах, под посевами они снижаются, достигая минимума под многол культурами сплошного посева. Поэтому на легких песчаных и супесчаных почвах при возделывании капусты, люцерна, клевера, иногда возникает потребность во внесении кальция для улучшения питания им этих культур. Магний входит в состав молекулы хлорофилла, а также фитина и пектиновых веществ. Он содерж в основном в растущих органах и семенах и в отличие от кальция может реутилизироваться в растениях. В семенах его больше, а в листьях мешьше, чем кальция, поэтому недостаток его сильнее сказывается на снижении товарной продукции возделываемых культур. Магний в растениях участвует в передвижении фосфора, активирует некоторые ферменты, ускоряет синтез углеводов, регулирует окислительно-восстанов процессы, усиливая восстановление эфирных масел, жиров и др соединений, повышает содержание аскорбиновой кислоты и снижает активность пероксидазы. Максимальное кол-во магния выносится с увеличением урожайности картофеля, сах и корм свеклы, табака, зернобобовых и боовых трав. Чувствительны к недостатку магния конопля, просо и кукуруза. 24 Классификация растений по видам и формам Удобрения – это вещества, предназначенные для подпитки растений полезными элементами (фосфор, калий, азот и т.д.), улучшения структуры почвы, ее биологических, химических и физических свойств и способствующие росту растений, повышению урожайности. Классификация удобрений: 1. по происхождению (минеральные и органические); 2. по агрегатному состоянию (жидкие, полужидкие, твёрдые); 3. по способу действия (прямого и косвенного); 4 по способу их внесения в почву: основное, припосевное, подкормочное, внутрипочвенное, поверхностное В наст время в мировом земледелии применяется широкий ассортимент различных видов и форм удобрений. Это мин удоб, выпускаемые хим-ой пром-ю, и использованные в качестве агрохим-х средств местные сырьевые ресурсы, отходы животноводства, различных отраслей пром-ти и ком-го хозяйства. По характеру воздействия на почву и рост растений удобрения делят на прямые и косвенные. Внесение прямых удобрений способствует улучшению питания растений в отношении азота, фосфорной кислоты, калия и др.элементов. к этой группе относятся азотные, фосфорные, калийные и др удоб. К косвенным относят известь, гипс и др удобрения, улучшающие прежде всего свойства почв. По хим составу удобрения делят на мин-ые и орган-ие, а в зависимости от места получения и происхождения – на пром-ые (азотные, фосфорные, калийные, сложные, микроудобрения и др.), местные (навоз, торф, зола, различные виды компостов, сапропель и др.) и нетрадиционные (отходы различных отраслей пром-и и ком-го хоз-ва). Мин удоб м/б простыми (односторонними), если они содержат основной пит элемент, #азот, фосфор или калий, и комплексными (многосторонними), если удобрения содержат два и более основных пит элементов. Иногда их подразделяют на макро- и микроудобрения. Макроудобрения содержат макроэлементы (N, K, P, а иногда и Ca, Mg, S),т.е. те элементы, которые входят в состав растений и потребляются ими в значительных количествах. Микроудобрения содержат микроэлементы, которые имеются в растениях и потребляются ими в микро- и ультрамикроколичествах. Классификация удобрений: 1. мин-ые (азотные, фосфорные, калийные, комплексные, микроудобрения); 2. орган-ие (навоз, компосты, навозная жижа, птичий помет, солома (на удобрение), зеленое удобрение (сидераты)); 3.нетрадиционные местные, отходы отраслей произ-ва (фосфатшлаки, фосфогипс, дефекат, сланцевая зола, осадки сточных вод); 4. местные (костная мука, древесная зола, известняки, доломиты, гипсосодержащие, сапропель -органические илы, отложения водоемов суши, состоящие в основном из органических веществ и остатков водных организмов. 25 Сроки и способы внесений удобрений Различают три главных способа внесения макроудобрений: 1. основное (допосевное); 2. припосевное (рядковое) или припосадочное. 3. послепосевное (подкормка). 1. предназначено для удовлетворения потребности растений в питательных элементах после всходов до конца вегетации. Для подавляющего большинства культур в условиях достаточного увлажнения и орошаемого земледелия оно составляет 60-90%, а недостаточного увлажнения – 90-100% общей дозы. Основное внесение органических и фосфорно-калийных удобрений обычно осуществляется осенью, а азотных – весной под предпосевную обработку почв в зонах достаточного увлажнения и вместе с др-ми – осенью под основную обработку почвы в зонах недостаточного увлажнения с заделкой соответствующими орудиями вразброс или локально, последний способ всегда эффективней. Преимущество глубокой заделки всех удобрений до посева возрастает с увеличением дефицита влажности почвы и засушливости климата. 2. предназначено для удовлетворения потребностей растений в элементах питания в период от прорастания семян до появления полных всходов. Оно редко превышает 2-10% общей дозы и представлено водорастворимыми, преимущественно P-ми, реже P-N-ми или P-N-K-ми формами. Это локальный способ внесения удобрений одновременно с посевом семян в виде строчки (ленты) под ними или сбоку на расстоянии 2-3см., поэтому он наиболее эффективен. Его еще называют – обяз-м приемом внесения удобрений. Дозы удобрений при любом способе, особенно при рядковом, должны быть оптимальными, т.к. с увеличением их повышаются концентрация почвенного раствора и его осмотическое давление, что может привести к снижению общей продуктивности. 3. предназначено для удовлетворения потребностей растений чаще всего в азоте, реже в калии в период максимального поглощения их в период вегетации. На долю его приходится 20-30% общей дозы. Роль этого способа для всех культур возрастает в орошаемом земледелии и с повышением влагообеспеченности почв при увеличении общей насыщенности удобрениями. Подкормки проводят поверхностно, с заделкой в почву, вразброс или локально. Этот прием наиболее эффективен под многолетними кормовыми и плодово-ягодными культурами. 27 Азотные удобрения, их классификация Азот как химический элемент был открыт фран химиком Лавуазье во второй половине XVIII в. Этот газ, который составляет 78,08 % атмосферного воздуха, назвали азотом. Азот является одним из основных элементов питания растений. Входит в состав всех простых и сложных белков, составляя 16 -18 % их массы, а также в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), являющихся носителями наследственных свойств живых организмов, наконец, азот входит в состав ряда жизненно важных для растений орган.-х соединений, как хлорофилл, ферменты, гормоны, и большинство витаминов. Регулируя азотное питание растений, можно в значительной мере корректировать уровень урожая с/х культур. При хорошем азотном питании растений повышается синтез белковых веществ (растения образуют мощные стебли и листья). При недостатке азота рост растений сильно ухудшается. В первую очередь дефицит сказывается на развитии вегетативной массы: листья мелкие, светло-зел. окраски, преждевременно желтеют. Урожай растений резко снижается. Среднее содержание азота в растениях нах-ся в пределах 0,5-5% воздушно-сухой массы. Больше всего азота в семенах. Содержание азота может существенно изменяться в зависимости от возраста растений , почвенно-климат-х условий, обеспеченности питательными элементами. В молодом возрасте вегетативные органы растений наиболее богаты азотом. В дальнейшем при созревании растений наблюдается передвижение азота в репродуктивные органы, где они накапливаются в виде запасных белков. Основными источниками азота для питания растений являются соли азотной кислоты и аммония NH4+. Из всех поступивших из почвы в растения соединений азота только один аммиак может быть непосредственно использован для биосинтеза аминокислот. Нитраты и нитриты могут вовлекаться в синтез аминокислот только после их восстановления в тканях растений. Азот в аминокислотах находится в виде аминогруппы –NH2. Образование аминокислот происходит в корнях и в надземной части растений. Нитратный азот может накапливаться в растениях в значительных количествах, не причиняя им вреда. Аммиак- NH3, в свободном виде содержится в тканях растений в незначительных количествах, при недостатке углеводов ведет к аммиачному отравлению растений. Однако растения способны связывать избыток свободного аммиака, образуя аспаргин и глутамин. Класс-я азот удоб: 1. нитратные – натриевая NaNO3 и кальциевая [Ca(NO3)2] селитры. 2. аммонийные – сульфат [(NH4)2SO4] и хлорид аммония (NH4Cl). 3. Аммонийно-нитратные – аммонийная селитра [NH4NO3] и сульфонитрат аммония[(NH4)2SO4 *2 NH4NO3]. 4. Аммиачные - безводный аммиак, аммиачная вода. 5. амидные– мочевина[CO(NH2)2] и цианамид кальция (CaCN2). Применение азот удоб под опред культуры: Рис – требует очень высокой дозы 120-150кг/га, лучшие формы удобрений – сульфат аммония и мочевина. Хлопчатник – самая высоко требовательная культура в отношении N, 150-200 кг/га, лучшие формы удобрений – сульфат аммония, мочевина и аммиач.-я селитра. Сах свекла – эта культура требует умеренного азотного питания в момент прорастания. Резкое возрастание N возникает, когда растение развивает корни и ботву, 120-150кг/га. Лучшие формы удобрений - натриевая селитра (NaNO3) и мочевина. Картофель – наиболее высокая потребность N удобрений в фазу цветения, доза 60-90 кг/га, лучшие формы удобрений – сульфат аммония и аммиачная селитра. Овощ кул – предъявляют высокие требования к N питанию в течении всей вегетации, доза 60-120 кг/га, при условии внесения 20-30 т. навоза под основную обработку. Плодово-ягодные – они очень отзывчивы на N питание. Особенность внесения является глубокая заделка, близкая к основной массе корней. Глубина заделки не менее 50 см. 28. Азотные удобрения, содержащие азот в нитратной форме, их получение и свойства К этой группе относятся –нитратные удобрения. 1) натриевая селитра (NaNO3) – содержит 15-16% азота и 26% натрия. В настоящее время ее получают как обычный продукт при производстве азотной кислоты и аммиака. Не поглощенные водой в окислительных башнях оксиды азота NO и NO2 пропускают через поглотительные башни, орошаемые раствором соды или NaOH. При взаимодействии образуется смесь нитрата и нитрита натрия:Na2CO3 + 2NO2=NaNO3+NaNO3+CO2 Для перевода нитрита в нитрат смесь подкисляют слабой азотной кислотой:3NaNO2+2HNO3=3NaNO3+2NO2+H2O Оксиды азота вновь возвращают в окислительные башни для окисления NO2. Подкисленный раствор нейтрализуют, затем выпаривают и центрифугированием отделяют осадок NaNO3 от маточного раствора. NaNO3 – мелкокристаллическая соль белого, серого цвета, хорошо растворяется в воде. Она обладает заметной гигроскопичностью, при повышенной влажности перекристаллизовывается в более крупные кристаллы. В сухом состоянии при правильном хранении не слеживается. 2) кальциевая селитра(Са(NO3)2) – содержит 13-15% азота. В наше время ее производят как обычный продукт при получении азотной кислоты из аммиака, а так же при производстве комплексных удобрений по методу азотнокислого разложения фосфатного сырья. Кальц.селитра относится к сильно гигроскопичным удобрениям. При обычных условиях хранения она сильно отсыревает и слеживается, ее хранят во влагонеицаемых мешках. Для уменьшения гигроскопичности кальц.селитру смешивают с гидрофобными добавками (#гипс). Для улучшения физических свойств продукта к его раствору в процессе производства добовляют 4-7% аммиачной селитры. Использование кальциевой и натриевой селитры: Нитратные удобрения можно применять повсеместно на разных почвах и под все с/х-ые культуры. Натр. и кальц. селитры лучше применять весной под предпосевную культивацию и в подкормки растений во время их вегетации. В зонах с влажным климатом рекомендуется вносить аммиачные, а не нитратные селитры, т.к. могут вымываются. Натр.селитру можно вносить в рядки с семенами, а кальц.селитра для этих целей малопригодна, т.к. у нее высокая гигроскопичность. 31 Азотные удобрения, содержащие азот в амидной форме Мочевина (карбамид) – СО(NH2)2. Содержит 46% азота. Это самое концентрированное из твердых азотное удобрение. Азот в мочевине находится в органической форме в виде амида карбаминовой кислоты. Исходными продуктами для производства синтетической мочевины служат аммиак и диоксид углерода. Получают ее в результате взаимодействия аммиака и диоксида углерода при высоких давлениях и температуре 150-220С. При этом вначале образуется карбомат аммония: 2NH3+CO2=NH4COONH2, а затем при дегидратации карбомата аммония – мочевина: NH4COONH2=CO(NH2)2+H2O. Мочевина – белое или желтоватое кристаллическое вещ-во, хорошо растворимое в воде. Гигроскопичность ее сравнительно небольшая. При хранении кристаллическая мочевина может слеживаться и рассеваемость немедленной заделкой ее боронованием ухудшается. В процессе грануляции гранулы покрывают небольшим количеством гидрофобных добавок. Гранулированная мочевина обладает значительно лучшими физическими свойствами, практически не слеживается, сохраняет хорошую рассеиваемость. Однако в процессе грануляции под влиянием повышенной температуры в мочевине образуется биурет: 2CO(NH2)2=(CONH2)2HN+NH3 При высоком содержании (более 3%) биурет становится токсичным для растений и при внесении мочевины, содержащей более 3% биурета, непосредственно перед посевом угнетает растения. В почве биурет разлагается в течение 10-15 дней. Поэтому при внесении мочевины заблаговременно за 1 мес до посева, даже при высоком содержании в ней биуреиа, отрицательного действия его на молодые растения не наблюдается. При благоприятных условиях на окультуренных почвах превращение мочевины в карбонат аммония происходит за 1-3 дня. Растворенная в почвенном растворе мочевина, пока она не подверглась аммонификации, может вымыться из почвы. Карбонат аммония – соединение непрочное. На воздухе он разлагается с образованием бикарбоната аммония и газообразного аммиака. (NH4)2CO3=NH4HCO3+NH3 Мочевину применяют в качестве основного удобрения на всех почвах под различные с\х культуры. Мочевину применяют для ранневесенней подкормки озимых культур с последующей немедленной заделкой ее боронованием. Мочевина – лучшая среди азотных удобрений форма для некорневых подкормок растений, т.к в отличие от др удобрений она даже в повышенной концентрации не обжигает листья и хорошо используется растениями. Мочевина – ценное азотное удобрение. Высокая концентрация азота и хорошие физич свойства позволяют считать ее наиболее перспективным видом твердого азотного удобрения. 32 Взаимодействие азотных удобрений с почвой Соединения минерального азота в почве очень подвижны и динамичны. Их содержание и трансформация являются результатом многочисленных физических, физико-химических и биологических процессов круговорота азота. В целинных почвах в естественных биоценозах происходит замкнутый цикл круговорота азота. Он включает, с одной стороны, приходные статьи: поступление азота с растительным опадом, остатками корней, экскрементами и останками животных; биологическую фиксацию атмосферного (молекулярного) азота микроорганизмами; поступление с атмосферными осадками. С другой стороны, расходные статьи: использование азота растениями, инфильтрация и денитрификация, потери в результате водной и ветровой эрозии. Содержание в почве минеральных форм азота уменьшается в результате процесса иммобилизации – превращения минерального азота в органическую форму. Наиболее отрицательное значение имеют безвозвратные потери азота из почвы вследствие улетучивания его газообразных форм, в результате денитрификации, инфильтрации нитратов, а также эрозии. Соотношение приходных и расходных величин в круговороте азота и составляет баланс этого элемента. Он может быть отрицательным (в случае повышения расхода над накоплением), положительным (в обратном случае) и уравновешенным или нулевым, - при равенстве расходных и приходных статей баланса. В процессе распашки почвы азотный режим ее претерпевает существенные изменения. Расходные статьи азотного баланса начинают резко возрастать. Значительное количество азота отчуждается за пределы хозяйства с с\х продукцией. Интенсивная обработка почвы ведет к усилению минерализации органического вещ-ва и как следствие к увеличению потерь азота за счет инфильтрации, денитрификации и эрозии. Потери азота в результате водной и ветровой эрозии могут достигать значительных величин. Вместе с почвенными частицами в результате эрозии выносится гумус и другие азотсодержащие вещ-ва. Вымывание нитратов из корнеобитемого слоя в дренажные воды играет существенную роль в балансе азота в увлаженных районах в условиях промывного режима почв, а также на орошаемых землях, в особенности на легких почвах. Более связанные суглинистые и глинистые почвы, особенно богатые гумусом, способны лучше поглощать и удерживать воду, а следовательно, и растворенные в ней нитраты. Потери газообразных форм азота в результате денитрификации составляют одну из основных статей непроизводительных затрат азота. В процессе освоения земельных участков естественный уравновешенный баланс питательных элементов нарушается. Потери азота значительно превышают его поступление, что неизбежно обедняет почву этим элементом. В такой ситуации внесение азотных удобрений и навоза может ликвидировать дефицит в азотном балансе почвы и создать условия для сохранения и повышения ее плодородия. Это одно из важнейших условий интенсивного земледелия. 34 Получение и свойства однозамещенных фосфатов кальция Суперфосфат простой. Получают его разложением природных фосфатов – апатитового концентрата или фосфоритной муки концентрированной (57% и выше) серной кислотой. Если при взаимодействии серной кислоты и сырья взять больше кислоты, то получается двойной суперфосфат. В состав суперфосфата входят порошковидный суперфосфат. Это вещ-во светло-серого цвета, с характерным запахом фосфорной кислоты. Обладает рядом неблагоприятных физических и химических свойств. Все недостатки в значительной мере устраняются при переработке порошковидного суперфосфата в гранулированный. В процессе грануляции свободная фосфорная кислота нейтрализуется и суперфосфат высушивается. Двойной суперфосфат – высококонцентрированное фосфорное удобрение, получаемое из апатита и фосфорита обработкой их фосфорной кислотой. Основное отличие его от простого суперфосфата – отсутствие в нем гибса. Технология производства вкл в себя 2 фазы. Вначале (1-я фаза) получают фосфорную кислоту двумя способами: экстрактивный способ – фосфорную кислоту получают путем обработки фосфорита серной кислотой для извлечения свободной фосфорной кислоты. Ее отделяют от гибса фильтрованием; второй способ – взгонка фосфора из низкопроцентных фосфоритов при температуре 1400-1500С в электропечах или доменных печах. Выделяющийся элементарный фосфор собирают под водой, потом сжигают и образовавшийся оксид фосфора соединяют с водой. Затем (2-я фаза) полученной фосфорной кислотой обрабатывают высококонцентрированное фосфатное сырье. Лучший двойной суперфосфат получают из апатита. Обогащенный суперфосфат получают при разложении апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот. Суперфосфат – новый перспективный вид концентрированного фосфатного удобрения длительного действия. Получают его путем химического обогащения и активирования кислотами фосфоритной муки, вырабатываемой из фосфоритов. Суперфос выпускают в гранулированном виде. Он содержит 38-40% P2O5, из них 19-20% в водорастворимой форме. По эффективности воздействия на урожай не уступает двойному суперфосфату. 35 Двузамещенные фосфаты кальция Преципитат – CaHPO4 умн 2H2O. Содержит 25-% P2O5. получают осаждением из ортофосфорной кислоты известковым молоком или карбонатом кальция. Вначале образуется монокальцийфосфат: 2H3PO4+Ca(OH)2=Ca(H2PO4)2+2H2O Монокальцийфосфат, реагируя с новыми порциями известкового материала, образует преципитат (дикальцийфосфат): Ca(H2PO4)2+Ca(OH)2+2H2O=2(CaHPO4 умн 2H2O) Преципитат используют в основном для кормовых целей и только небольшую часть его как удобрение. Преципитат, используемый как удобрение, - это белый или светло-серый порошок, обладающий хорошими физическими свойствами (не слеживается, хорошо рассеивается). Обесфторенный фосфат. Получают путем термической обработки фосфатного сырья, сопровождающейся удалением из него фтора в газовую фазу, разрушением кристаллической решетки фтораппатита и переходом фосфора в цитраторастворимые формы. Обесфторенный фосфат обладает хорошими физич свойствами. При основном внесении в качестве удобрения на дерново-подзолистых и черноземных почвых он по эффективности не уступает суперфосфату. Обесфторенный фосфат используют в основном для минеральной подкормки животных. Томасшлак. Удобрение, получаемое в качестве побочного продукта при переработке в железо и сталь фосфористого чугуна по способу С. Томаса. Примесь фосфора снижает качество металла. Его освобождают, связывая фосфор свежеобожженой известью. Образующиеся кальциевые соли (тетракальциевый фосфат) вместе с др примесями всплывают на поверхность расплавленного металла в виде шлака. Его отделяют и после охлаждения размалывают. Томасшлак – темный, тяжелый порошок, содержит от 7-8 до 16-20% P2O5. Также в удобрении много кремнекислого кальция, есть соединения железа, алюминия, ванадия, магния, молибдена, марганца и др элементов, в том числе микроэлементов. Используют томасшлак только как основное удобрение. Он лучше действует на кислых почвах, т.к имеет щелочную реакцию. Мартеновскийфосфатшлак. Получают в качестве побочного продукта при выплавке стали из чугуна в мартеновском производстве. Здесь также добавляют известковые материалы для связывания фосфора. Мартеновский шлак более беден фосфором, содержит P2O5 от 8-12%. Фосфатшлак содержит двойную соль тетрафосфата кальция и силиката кальция, железо, марганец, магний и др вещ-ва. Используют его в качестве основного удобрения. Он имеет сильнощелочную реакцию, поэтому больше подходит для кислых почв. Из-за низкого содержания P2O5 его применяют вблизи от места получения. 36 Свойства и состав фосфоритной муки Фосфоритная мука – тонкий порошок серого, темно-серого или коричневого цвета, представляет собой тонкоразмолотый фосфорит. Содержание Р2О5 в удобрении первого сорта составляет 28-30%, второго – 22-24 и третьего – 19-21%. Удобрение негигроскопично, не слеживается, хорошо рассеивается, но сильно пылит. Ее применяют в качестве непосредственного удобрения на кислых дерново-подзолистых, серых лесных и торфянистых почвах, на оподзоленных и выщелоченных черноземных почвах. ФМ – самое дешевое удобрение. Перед внесением ФМ почву нельзя известковать. ФМ – физиологически-щелочное удобрение. Для переработки на фосфоритную муку используют обычно низкопроцентные, фосфориты, не имеющие хорошо выраженной кристаллической структуры. При размоле они дают муку, пригодную для непосредственного удобрения и малопригодную для химической переработки. К таким фосфоритам относятся егорьевский, щигровский, сещинский и др. Фосфор в фосфоритной муке содержится в основном в виде соединений типа фторапатита – [Са3(РО4)]3СаF2, т.е в форме трехзамещенного фосфата кальция. Эти фосфаты нерастворимы в воде, плохо растворимы в слабых кислотах и поэтому слабодоступны для большинства растений. На эффективность фосфоритной муки оказывают влияние след. факторы: происхождение и состав фосфоритов, тонина помола муки, биологические особенности растений, свойства почвы и кислотность сопутствующих удобрений. Главным фактором является степень кислотности почвы. Суть процесса взаимодействия ФМ с почвой состоит в постепенном разложении трикальцийфосфата почвенной кислотностью его трансформации в дикальцийфосфат – соединение, доступное растениям. Чем выше гидролитическая кислотность почвы, тем эффективнее действие ФМ. Эффективность действия ФМ зависит и от биологических особенностей растений. Способность растений усваивать труднорастворимые фосфаты с возрастом меняется. Большинство растений в первый период их жизни слабо усваивают, а в дальнейшем эта способность возрастает. Усвоение фосфора из фосфоритной муки зависит от сопутствующих удобрений: физиологически кислые удобрения повышают эффективность фосфоритной муки, а физиологически щелочные удобрения и известковые материалы – снижают. 40 Взаимодействие калийных удобрений с почвой Калийные удобрения хорошо растворимы в воде. При внесении в почву они растворяются в почвенном растворе, а затем вступают во взаимодействие с почвенным комплексом по типу обменного (физико-химического), а частично и необменного поглощения. Обменное поглощение катионов калия почвой составляет небольшую часть от всей емкости поглощение. Реакция обменного поглощения катионов калия почвой обратима: В результате перехода калия в обменно-поглощенное состояние ограничивается его подвижностью в почве и предотвращается вымывание за пределы пахотного слоя, за исключением легких почв с низкой емкостью поглощения. Обменно-поглощенный почвой калий удобрений хорошо доступен растениям. Вторичные процессы взаимодействия почвенного раствора с почвенным поглощающим комплексом постепенно вытесняют из него катионы калия. Активное участие в таком обмене принимает и корневая система растений благодаря корневым выделениям. Катионы калия, обменно поглощаясь с почвой, вытесняют из ППК эквивалентное количество других катионов: кальция, магния, аммония, водорода и т.д., в зависимости от типа почвы и состава поглощенных катионов. На слабокислых и нейтральных почвах с высокой емкостью поглощения и буферностью это процесс мало отражается на реакции почвенного раствора и на условия роста растений. На кислых и силнокислых почвах (в особенности легкого гранулометрического состава), имеющих в составе ППК обменный водород и алюминий, при внесении калийных удобрений наблюдается заметное подкисление почвенного раствора. Поэтому на таких почвах эффективность калийных удобрений снижается. Необменный (фиксированный) калий обладает значительно меньшей подвижностью, чем обменно-поглощенный. Переход его в раствор и доступность растениям значительно затруднены. Необменное поглощение (фиксация) катионов присуще глинистым минералам монтмориллонитовой группы и группы гидрослюд, имеющих трехслойную разбухающую решетку. Поэтому размер необменного поглощения почвами калия в сильной степени зависит от их минералогического состава: чем больше в почвах минералов монтмориллонитовой группы и гидрослюд, тем сильнее в них выражена фиксация калия. Фиксация калия удобрений разными почвами в зависимости от их минералогического состава и дозы удобрений может составлять от 14 до 82% от внесенного количества. Размер необменного поглощения калия зависит от дозы вносимого удобрения. Абсолютное количество фиксированного калия при увеличении дозы калийных удобрений резко возрастает, но в процентном отношении к внесенной дозе наблюдается понижение фиксации. Потенциальная способность почвы фиксировать калий очень велика. Взаимодействие между разными формами калия в почве можно представить в следующем виде: калий кристаллической решетки двойная стрелка фиксированный калий - обменный калий - водорастворимый калий. При систематическом применении калийных удобрений и положительном балансе калия (т.е. при превышении внесенного калия удобрений над его выносом растениями) в почве повышается содержание как подвижных форм калия (водорастворимый и обменный), так и его фиксированных форм. В условиях дефицита калийных удобрений (т.е. при отрицательном балансе калия) происходит обратный процесс. По мере расходования растениями доступных форм калия (водорастворимого и обменного) происходит постепенный переход фиксированного калия, а отчасти и калия кристаллической решетки в более подвижные формы. Многочисленные наблюдения указывают на слабую миграцию калия удобрений по почвенному профилю, за исключением песчаных и супесчаных почв. 41 Комплексные удобрения, их классификация К комплексным удобрениям относятся удобрения, содержащие два, три и более элементов питания: азот, фосфор, калий, магний, серу и микроэлементы. В зависимости от содержания компонентов различают двойные (Р+К, N+P, N+K) и тройные (N+P+K) удобрения. В зависимости от способа получения КУ подразделяют на сложные, сложносмешанные (комбинированные) и смешанные, а по агрегатному состоянию – на твердые и жидкие. Сложные удобрения представляют собой одинарные соли, содержащие разные элементы питания, например KNO3, (NH4)2HPO4 и др. Они не содержат примесей (балласта) и поэтому отличаются высокой концентрацией элементов питания. Сложносмешанные (комбинированные) удобрения содержат два и более элементов питания, получают их в едином технологическом процессе при взаимодействии азотной, фосфорной и серной кислот с аммиаком, природными фосфатами, солями калия, аммония и др. Смешанные удобрения получают путем механического смешивания двух или более простых удобрений. Чем больше общее содержание питательных веществ в удобрении, тем оно ценнее. Высокая концентрация действующих веществ и одновременное содержание нескольких элементов питания – большое преимущество комплексных удобрений. КУ обеспечивают лучшую позиционную доступность питательных веществ корневой системе. Эффективность равных доз питательных веществ в составе комплексных смеси односторонних удобрений по действию на урожай растений практически одинаково, с некоторым преимуществом комплексных за счет более равномерного распределения питательных веществ в почве и лучшей их позиционной доступности корневой системе растений. Для различных культур, почв, климатических и других условий требуются сложные удобрения с разным соотношением и содержанием азота, фосфора и калия. Их характеризуют массовым соотношением N:P2O5:K2O, например 1:1,5:0,5 (азот принимается за единицу. 43 Удобрения на основе фосфатов аммония Аммофос – NH4H3PO4 (однозамещенный фосфат аммония). Содержит 11-12% N и 46-60% P2О5. В нем нет балласта. Получают путем нейтрализации аммиака фосфорной кислотой. NH3 + H3PO4 = NH4H3PO4 Недостаток – слишком широкое соотношение между азотом и фосфором, равное 1:4. Это ограничивает возможность его применения, т.к. отношение азота к фосфору в удобрении должно быть близким к 1, поскольку большинству растений требуется больше азота, чем фосфора. Диаммофос – (NH4)2HPO4 (двузамещенный фосфат аммония). Производство основано на насыщении аммиаком фосфорной кислоты: 2NH3 + H3PO4 = (NH 4)2HPO4 В диаммофосе содержится 18% и более азота и около 50% P2О5. Соотношение между азотом и фосфором составляет приблизительно 1:2,5. Суммарное содержание азота и фосфора – 70%. Это самое концентрированное из всех сложных удобрений. Фосфаты аммония удобны для локального применения в качестве припосевного или приприпосадочного удобрения всех культур. Фосфоаммомагнезия – MgNH4PO4 (магний-аммоний-фосфат). Слаборастворимое сложное удобрение, содержащее 10,9% N, 45,7% P2O5 и 25,9% MgO. Пригодно для основного внесения в первую очередь на песчаных почвах, где возможны существенные потери азота из растворимых удобрений и на которых существует дефицит магния, а также в теплицах при выращивании овощей на гидропонике. Полифосфаты аммония. Их получают аммонизацией полифосфорных кислот аммиаком. Производимые смеси полифосфорных кислот содержат от 70 до 83% P2O5, что позволяет получать более концентрированные комплексные удобрения. Ряд полифосфорных кислот можно представить следующим образом: HPO3 – метафосфорная, H4P2O7– пирофосфорная, H5P3O10 – триполифосфорная, H6P4O 3 – полифосфорная и т.д. Исходным продуктом для производства полифосфатов служит смесь полифосфорных кислот, которые получают из концентрированной ортофосфорной кислоты экстракционного происхождения или из фосфора, добываемого термическим путем. Наиболее концентрированные полифосфорные кислоты образуются на основе термической ортофосфорной кислоты, из экстракционной же получают конденсаты с меньшей концентрацией P2O5. При аммонизации полифосфорных кислот под давлением получают полифосфаты аммония: Диаммоний пирофосфат – (NH4)2H2P2O7, триаммоний пирофосфат – (NH4)3HP2O7, тетрааммоний пирофосфат – (NH4)4P2O7, пентааммоний триполифосфат дигидрат – (NH4) 3P3O10 умн 2H2O. Для практических целей наиболее ценны второй и третий, отличающиеся высокой общей концентрацией фосфора и азота и более приемлемым их соотношением. Эти удобрения используют в твердом виде или вводят главным компонентом в состав жидких и суспендированных удобрений благодаря хорошей растворимости. Особенности структуры полифосфатов позволяют вводить в состав их молекулы несколько элементов минерального питания (азот, калий, кальций), включая микроэлементы. Полифосфаты менее подвижны в почве, чем ортофосфаты, т.к. активнее взаимодействуют с почвенными минералами. В почве под влиянием м/о происходит гидролиз полифосфатов, в результате которого они трансформируются в ортофосфаты. Гидролиз идет тем выше, чем выше биологическая активность почв. При пониженных температурах он протекает медленно (7-12 С), а с повышением температуры усиливается. 46. Зола-калийно-фосфатно известковое местное удобрение В сельском хозяйстве золу используют как калийно-фосфорное и известковое удобрение. Она содержит все основные элементы питания (фосфор, калий, кальций), кроме азота (он улетучивается во время горения). В золе есть около 30 микроэлементов. В том числе магний, серу, железо, марганец и т.д. Все они находятся в доступной для растений форме. Фосфор из золы усваивается лучше, чем из суперфосфата, а калий – поташ хорошо растворим в воде. Зола почти не содержит хлора, поэтому очень полезна для растений, которые его не переносят (клубника, земляника, малина, смородина, картофель, капуста). Химический состав золы и ее количество зависит от вида растений и того количества элементов питания, которое они вынесли из почвы и не успели израсходовать в процессе роста. Влияют на эти показатели и климатические условия. Установлено, что в травянистых растениях золы больше, чем в древесных. Причем, чем они моложе, тем богаче золой. С возрастом также меняется ее состав. К примеру, калия больше в золе молодых листьев, а в старых преобладает кальций. Зерно богато магнием, фосфором, серой, а солома – кальцием и калием. Особенно много калия получается при сжигании стеблей подсолнечника, соломы гречихи, ботвы картофеля, крапивы, лебеды. Золу печную, а также полученную при сжигании растительных остатков на костре собирают в емкости, закрывают крышками и хранят в сухом месте. Зола не только обогащает почву, а также улучшает ее структуру, поэтому особенно полезно ее вносить весной или осенью на подзолистых и тяжелых почвах. 45. Микроудобрения, особенности их применения Микроэлементы – это необходимые элементы питания, находящиеся в растениях в тысячных-стотысячных долях процента и выполняющие важные функции в процессах ж/д. Положительное влияние микроудобрений на ж/д растений: принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, повышают устойчивость, повышают содержание хлорофилла, повышают ассимиляционную деятельность всего растения, повышают количество белков, маслянистость, сахаристость, входят в активные центры ферментов. Mo: содержание в растениях 0,2-1 мг/кг сухого вещества. У бобовых до 20 мг/кг. Вынос 300 мг/га. Mo называется элементом азотного обмена. Входит в состав фермента – нитратредуктазы. Участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями. Признаки голодания сходны с признаками азотного голодания: торможение роста, опадение листьев, понижение развития клубеньков бобовых. Избыток Мо (> 20 мг/кг) приводит к развитию заболеваний. В: улучшает углеводный обмен, усиливает рост пыльцевых трубок и прорастание пыльцы, ускоряет созревание семян. Содержание до 1 мг/кг сухого вещества. Может достигать 16 мг/кг. Бор не используется повторно (не реутилизируется). При недостатке корнеплоды становятся более подвержены поражению сухой гнилью, появляется дуплистость. Сu: к его содержанию требовательны злаковые культуры. Среднее содержание 2 мг/кг. Вынос может составлять до 330-350 мг/га. Входит в состав белков, катализирующих окисление фенолов. Участвует в обмене азота, повышает устойчивость к полеганию, повышает морозоустойчивость и засухоустойчивость. Недостаток: задержка роста, побеление кончиков листьев, хлороз, вызывает заболевание «белая чума», у плодовых суховершинность. Zn: содержание в растении 7-10 мг/кг. Вынос 75-250 мг/га. Наиболее чувствительны гречиха, кукуруза, свекла, картофель, клевер. Способствует утилизации фосфора из почвы, его трансформации. При недостатке замедляется превращение фосфора из неорганического в органические соединения. Цинк входит в состав 20 ферментов. При голодании плодовые, косточковые страдают мелколистностью, пятнистостью, снижается урожай, белеют верхние листочки. Mg: до 10 мг/кг сухого вещества. Более всего нуждается свекла, картофель, злаки. У злаков вынос составляет 4 мг/га. Участвует во всех окислительно-восстановительных процессах, в фотосинтезе. Регулирует избирательную способность растений: повышает водоудерживаемую способность, уменьшает транспирацию, оказывает сильное влияние на плодоношение. Входит в состав витамина В12 и образует кобамидные соединения, которые активно участвуют в синтезе ДНК. Недостаток: угнетение роста. Молибденовые удобрения: 1)Молибдат аммония: соль белого цвета, содержит 50% молибдата. 2)Молибдат аммония-натрия. 3)Молибденизированный гранулированный суперфосфат: 12-20% P2O5, 0,1-0,2% Мо 4)Молибденизированный двойной гранулированный суперфосфат: 43-45% P2O5 и 0,2% Мо. Борные удобрения: 1)Гранулированный боросуперфосфат: 18,5-19,3% Р2О5, 1% Н3ВО3. 2)Двойной боросуперфосфат: 40-42% Р2О5, 1,5% Н3ВО3. 3)Борная кислота 17% бора. 4)Боромагниевое удобрение: 13% Н3ВО3, 15-20 MgO. 5)Борнодотолитовое удобрение: 12-13% Н3ВО3. Медные удобрения: 1)Сернокислая медь: 24,5% Cu. 2)Пиритные огарки: 0,3-0,7% Cu. Цинковые удобрения: 1)Сернокислый цинк: 25% цинка. 2)Цинковое полимикроудобрение: 19,6% ZnO, 17,4% селикатного цинка. Критериями внесения в почву микроудобрений является содержание в почве валовых запасов микроэлементов и их подвижных форм. Влияние отдельных почвенных условий характерно для каждого элемента. Культуры повышенного выноса – овощные. Выносят много м/эл. Черноземные почвы нуждаются в Mn. В пахотных почвах Сибири содержится 0,05 – 0,15 мг/кг. Мо наиболее обеспечены почвы Приобья, Иртыша. Почвы легкого гран. состава мало обеспечены бором. 51 Навозная жижа, ее свойства и особенности приминения Это перебродившая моча жив-ых, стекающая в жижесборники животноводческих помещений и навозохранилищ. Общее ее кол-во в среднем составляет 10-15 % массы свежего навоза, но резко изменяется в зависимости от способа хранения. Навозная жижа в среднем содержит 0,25-0,30% N, 0,4-0,5% K2O и 0, 01- 0,06% P2O5. Это азотно- калийное удобрение, по эффективности не уступающая минеральным удобр. Содержание питат элементов в нем изменяется в зависимости от рационов и видов животных, способов накопления и хранения жижи( 0,01%N и 0,2-1.2% K2O). Навозную жижу можно применять в чистом виде до посева и в подкормки культур с обязательной быстрой заделкой в почву, а в составе компостов- до посева культур. Дозы до посевного внесения колеблются от 20 до 50 т/ га в зависимости от качества навозной жижи, потребностей удобряемых культур и окультуренности почв. Для подкормок многолетних трав в севооборотах, на лугах и пастбищах вносят 10-30т/га, в междурядьях пропашных культур-8-15 т/ га. Каждая тонна навозной жижи при квалифицированном применении повышает урожайность удобряемых культур на 1 ц/ га зерновых единиц, а добавление к ней суперфосфата( для уменьшения потерь аммиачного азота при хранении) значительно увеличивает ее эффективность, так как P в ней очень мало. Max эффект достигается при компостировании жижи с торфом и др органическими компонентами. 52. Применение навоза под различные культуры в зависимости от почвенных и климатических условий. Применения навоза начинают с распределения имеющихся ресурсов его в каждом хозяйстве по севооборотам и внесевооборотным участкам в след порядке: овощные, кормовые( прифермские), полевые – с учетом специализации по наиболее ценным культурам и удаленности от животноводческих ферм, выгонов. В пределах каждого агроценоза устанавл-ся дозы и место внесения навоза с учетом ряда факторов: неодинаковой отзывчивости культур на это удобрение и длительности его действия, организационно- технических возможностей для качественного внесения и заделки удобрения в почву, max возможной экономич эффективности и экологич безопастности. Овощные культуры наиболее требовательны к плодородию почв. Многие из них используют как продукты питания без всякой обработки, но отзывчивость у них на орг удобр не одинакова. На орг удобрения по сравнению с минеральными среди них лучше отзываются стелющиеся ( огурец, кабачок, тыква, дыня), лук, чеснок, капуста белокочанная( средняя и поздняя), цветная капуста, зеленые культуры, редис. Кормовые культуры располагают вблизи ферм, поэтому транспортные расходы по внесению навоза min. Отзывчивость на орг удобр по сравнению с минер-ми выше у кукурузы, однолетних, а особенно у многолетних трав, кормовых корнеплодов( свекла, турнепс, брюква, морковь). Наиболее качественное внесение и заделка навоза под любую культуру севооборота наблюдается в чистых и занятых парах и после раноубираемых предшественников. Дозы навоза зависят от количества и качества его, способов внесения, биологических особенностей возделываемых культур. Но при этом они должны быть экономически выгодными и экологич безопастными. Min дозы навоза на бедных ( слабоокультуренных) почвах при до посевном( основном) внесении сплошным методом с немедленной заделкой на глубину обработки почвы в зонах достаточного( и избыточного) увлажнения 20 т/га, на плодородных почвах и в зонах недостаточного увлажнения 10 т/га. При локализации основного внесения навоза ( в борозды, в ряды) Min дозы его уменьшают в 2 раза, а при локальном внесении при посадке ( в лунки) – в 4 раза. С увеличением доз навоза возрастают прибавки урожаев не только первой , но и последующих на этом поле культур( последействие). Во всех почвенно- климатич зонах с увеличением доз навоза последствие его проявляется более значительно, чем прямое действие. Следует всегда помнить, что чем беднее почвы и выше планируемый урожай культур и продуктивность севооборота, тем эффективнее более высокие дозы орг удобрений. Дозы орг удобр следует увеличивать и с ростом планируемых урожаев возделываемых культур. Увеличение доз навоза и др орг удобр не может быть безграничным, т. к чрезмерно большие дозы экономич убыточны и экологически опасны. Max допустимые дозы зависят 1)от качества удобр, 2) уровня плодородия, 3) свойств почвы, 4) климатических условий. В засушливых районах чаще всего вносят перепревший навоз , Нечерноземье –полупревший, а при осеннем внесении здесь эффективен и свежий навоз. Ранние сорта, отзывчивые на орг удобр, и культуры с коротким периодом во всех зонах удобряют более разложившимся навозом, поздние- менее разложившимся. Глубина заделки навоза в почву при допосевном внесении: от 15 до 30 см в зависимости от почвенно- климатич условий и степени его разложения. При мелкой заделке во влажной почве разложение навоза ускоряется, при глубокой- замедляется. При недостатке влаги мелкая заделка замедляет разложение навоза и еще более иссушает почву. На тяжелых по гран составу почвах требуется мелкая заделка навоза, на легких- более глубокая. На песчаных и супесчаных разностях суммарное действие навоза в севообороте: 3-5 года, на легко и среднесуглинистых:6-8 лет, на тяжелосуглинистых и глинистых:10-12, иногда 16 лет. По действию на урожай культур и продуктивность севооборотов навоз не уступает эквивалентному кол-ву минер удобр, а на легких, бедных орг веществом почвах даже превосходит их. Преимущество навоза на легких почвах сохраняется и на известкованных дерново- подзолистых разностях их. На хорошо обеспеченным гумусом почвах положит влияние орг в-ва навоза не наблюдается, но и преимущественно минер удобр не превыш 5-10 %, т. е заметно меньше, чем преимущество навоза на бедных гумусом почвах. 55. Зеленое удобрение, его эффективность в районах применения Зеленые удобр- свежая растит масса, запахиваемая в почву для обогащения ее и последующих культур органич вещ-ом и питательными элементами. Растения, выращиваемые на зеленые удобр, называют сидератами, а прием обогащения ими почв- сидерацией. В качестве сидератов чаще используют бобовые( люпин, сераделла, вика, чина, эспарцет, астрагал), реже- смеси бобовых со злаками или промежуточные небобовые культуры( горчица, сурепица, рапс). Зеленые удобр оказывают такое же многостороннее положит действие на свойства почвы, урожай и качество с. х культур, как хорошо приготовленный навоз. В 1 тонне сырой массы разных бобовых сидератов в среднем сод в люпине: 210 кг сухого в-ва (4,5 N, 1,3 P2O5, 1,8 K2O, 5,0 кг CaO), в доннике: 220 кг сухого в-ва( 7,7 N, 0,5 P2O5, 2,0 K2O, 10кг CaO,). Процессы разложения зеленых удобр в почве протекают значительно быстрее, чем других органических удобр, богатых медленно разлагающимися веществами. Различают самостоятельные(могут занимать 1-2 и более лет или короткие промежутки времени- от уборки одной до посева другой культуры; втавочные и промежуточные сидераты) и уплотненные посевы сидератов( они бывают сплошные- занята часть поля целиком, В зависимости от времени различают подсевные и пожнивные посевы сидератов. Приемы использования сидератов разнообразны: 1) Полное зеленое удобрение- запахивают на месте всю выращенную массу сидерата. 2) Укосное зеленое удобр- скошенную массу сидерата транспортируют, размещают на другом поле и запахивают. 3) Отавное зеленое удобр- запахивание после удаления скошенной массы отросших стерневых и корневых остатков сидератов. Основные районы применения сидератов- бедные ограничическим вещ-ом с неблагоприятной реакцией почвы разных зон. Наиболее обширный район их применения- бедные дерново- подзолистые почвы Нечерноземной зоны Европейской части страны, в Сибири, на Дальнем Востоке- дерново- подзолистые и солонцеватые почвы. Наиболее распространены бобовые сидераты : люпины, донники и сераделла. Эффективность зеленых удобрений- она зависит от вида, продуктивности и способа применения сидерата. Чем более значительная и качественная зеленая масса сидерата запахана на удобр, тем сильнее действие и последействие его. Темпы разложения зеленых удобр зависят от гранулометрич состава и влажности почвы, фазы развития растений в момент запашки и глубины заделки их в почву. Создание благоприятной реакции среды с помощью мелиорантов и оптимальные дозы макро и микроудобрений- мощнейший фактор повышения эффективности любых культур и способов использования зеленых удобр. Бобовые сидераты за счет симбиоза с клубеньковыми бактериями способны полностью удовлетворять собственные потребности в N. Клубеньковые бактерии весьма специфичны и могут активно взаимодействовать только с конкретным видом бобовой культуры. Штаммы клубеньковых бактерий различаются также по вирулентности( способность проникать в корень культуры и образовывать там клубеньки) и активности( способности к усвоению молекулярного N атмосферы). Бактериальные препараты для обработки семян бобовых культур- нитрагин и ризоторфин- специфичны для каждой культуры. На гектарную норму семян достаточно 500 г бактериального преперата, обрабатывают ту часть семян, которая будет высеяна в этот е день. Протравливание семян проводят за 3-4 недели до посева, и его также можно совмещать с обработкой молибденовыми удобрениями. 56 Использование сапропеля и вивианита на удобрение. Сапропель- органич и минеральные отложения пресноводных озер и прудов. По зольности сапропели разделяют( Классификация Рубинштейна) на малозольный( до 30%), среднезольный( 30-50%), повышеннозольный(50-70%) и высокозольный( 70-85%), а при зольности более 85 % их называют илом. Сухая масса сапропеля состоит из минеральных и орг веществ. Орг кислоты представлены различными соединениями: гуминовые кислоты-11-43%, фульвокислоты-2-24%, нерастворимый осадок0 5-23%, битумы-5.6-17.5%, гемицеллюлоза- 10-53%, целлюлоза- 0,4-0,6 % и водорастворимые в-ва 2-14%. Азотистые в-ва сапропелей находятся в высокомолекулярных соединениях, поэтому доступных для растений форм N и P в них очень мало( в 2-3 раза меньше, чем в навозе), а K ничтожное кол-во. Дозы сапропелей должны быть в 3 раза больше, чем навоза. Сапропель целесообразно применять для удобр культур при недостатке навоза и прежде всего на полях, расположенных вблизи мест его добычи. Вивианит– синяя болотная железная руда (минерал- водный фосфат закиси железа). Ее можно найти в некоторых болотах в виде примеси к фтору (торфовивианита). О наличии в болоте торфовивианита судят по характерным маслянистым пятнам и желтым налетам ржавчины. Изначально он представляет собой серую или грязно-белую массу, при соприкосновении с воздухом моментально приобретает синюю окраску, при высыхании становится серовато-голубой. Виды вивианита: 1) Тонкопорошковатые- встречаются в глинах, богатых органическими остатками, и в осадочных месторождениях железных руд. 2) Тонкодисперсные- встречаются в отложениях нек-рых низинных торфяников, гл. обр. в берёзово-ольшаниковых и осоковых торфах.3) Порошковатые. Порошковатый Вивианит используется для удобрения. Торфовивианиты перед внесением в почву необходимо окислить на воздухе. В чистом вивианите содержится 28% фосфора. Но из-за смеси его с торфом количество фосфора в торфовивианите меньше – от 3 до 20%. По своим свойствам торфовивианит напоминает фосфоритную муку. Практически в качестве удобрения применяется гл. обр. торфовивианит, т. е. торф, содержащий Вивианит. 58. Хемическая мелиорация почв, ее значение в земледелии. Гипсование почв. Химическая мелиорация почв – регулирование состава поглощенных ППК катионов путем замены избытка нежелательных среди них (водород, алюминий, железо, марганец в кислых почвах, натрий, иногда и магний в щелочных почвах) на кальций. Устраняет избыточную кислотность почв известкованием, а избыточную щелочность – гипсованием. Проведение подобных мероприятий должно предшествовать внесению удобрений и необходимо для создания оптимальных для возделывания культур реакции почвенного раствора, потребление питательных элементов почвы и вносимых удобрений. Гипсование – химическая мелиорация с помощью гипса (СaSO4 умн 2H2O) солонцовых почв, имеющих высокую долю НАТРИЯ в ППК и щелочную реакцию, что обуславливает неблагоприятные физические, химические, физико-химические и биологические свойства и низкое плодородие почв. В зависимости от содержания поглощенного натрия подразделяют почвы: несолонцеватые (не более 3-5 %) слабосолонцеватые (5-10%), солонцеватые (10-20%) и солонцы (более 20%). Средняя эффективность гипсования на черноземе 3-6 ц\га зерна, а взоне каштановых почв – 2-3 ц\га. Орошение значительно увеличивает эффективность гипсования. Повышению эффективности гипсования способствует глубокая вспашка, снегозадержание, применение местных и промышленных удобрений. При сочетании гипсования с внесением навоза прибавки урожая от гипса и навоза часто суммируются. Дозы гипса определяют по эквивалентным количествам натрия в ППК, которые должны быть заменены на кальций. Разница между общим количеством обменного натрия и безопасным его содержанием ( Na – KT) в почве ( обычно 5-10% от ЕКО, т.е. К = 0,05- 0,1) и составляет количество натрия, подлежащее замене на кальций. Для замещения 1г натрия по эквивалентной массе необходимо 0,086 г CaSO4 умн 2H2O). Из всего мелиорируемого слоя (Н, см) почвы при объемной массе d( г\см в 3)эквивалентная доза гипса Д (т\га) составит: Д= 0,086( Na – KT) умн Hd, где 0,086 – 1 мгумн экв CaSO4 умн 2H2O( г); Na – содержание натрия; К- допустимое содержание натрия в долях ЕКО ( 0,05- 0,1); Т – EKO в мг умн экв/100 г почвы; Н- мощность мелиорируемого слоя, см; d – объемная масса мелиорируемого слоя, г/см в кубе. Удобрения : 1. гипс сыромолотый 2. фосфогипс- явл отходом заводов, производящих двойной суперфосфат в преципитат. Лучшими формами удобрений на солонцовых почвах явл сульфат аммония и простой суперфосфат. 60. Особенность известкования в севооборотах различной спецификации В севооборотах с кальциевофобными культурами необходимо учитывать нормы и место внесения извести. А= 1,5 умнож Нг – А – норма извести, т\га; Нг- гидролитическая кислотность почвы, мг-экв на 100 г почвы; 1,5 – коэффициент, который получают при расчете количества извести, нужной для нейтрализации 1 мг-экв гидролитической кислотности. При внесении известковых материалов в картофельно – льняном севообороте важно учитывать качество материалов, механический состав почв, набор с/х культур в севообороте, содержание гумуса в почве, кол-во орган и мин удобрений, сроки внесения извести. Известкование почв устраняет до определенной меры отрицательные факторы, из-за которых зимой происходит гибель озимых зерновых культур и многолетних трав. В севооборотах с картофелем известкование необходимо проводить весной, перед посадкой картофеля. На произвесткованном поле севооборота повторно картофель можно выращивать через 5-6 лет, т.к. заболевание наиболее проявляется на 3-5 м году после внесения извести. В специализированных картофелеводческих хоз-вах почвы с рН более 5,5 известковать не следует. В овощных севооборотах известь целесообразно вносить под корнеплоды и капусту. При этом следует также вносить бор и др микроэлем. В севооборотах со льном нужно вносить известь под покровную для трав культуру. Отрицательное действие извести проявляется на песчаных и супесчаных почвах, бедных гумусом, с несбалансированным соотношением Ca,k,Mn,B,P и др элементов питания. Под многолетние насаждения и ягодные культуры известь нужно вносить перед основной обработкой почвы. Известкование пастбищ и сенокосов проводят во время окультуривания их. На почвах, бедных магнием, при выращивании культур, чувствительных к его недостатку, используют доломитовую муку, сланцевую золу, металлургические шлаки, содержащие Mn. Нормы внесения извести в севооборотах различной специализации: Севооборот- Зерновой с клевером: при малых площадях картофеля – норма извести, доля – 1; при больших – 0,75. Кормовой с корнеплодами: при внесении борных удобрений – 2. Льняной: на слабоокультуренных почвах – 0,25-0,5; на окультуренных – 0,75. Картофельный: на легких почвах – 0,5; на тяжелых окультуренных – 1.Овощной - 1 Известь косвенно влияет на повышение качества с\х продукции, в том числе и на увеличение кол-ва белка в растениях. При внесении в почву больших норм извести может наступить стронцевая эндемия, т.к. с известковыми удобрениями может вноситься стронций. 61. Химическая мелиорация солонцов и солонцовых почв. Химическая мелиорация почв – регулирование состава поглощенных ППК катионов путем замены избытка нежелательных среди них (водород, алюминий, железо, марганец в кислых почвах, натрий, иногда и магний в щелочных почвах) на кальций. Устраняет избыточную кислотность почв известкованием, а избыточную щелочность – гипсованием. Проведение подобных мероприятий должно предшествовать внесению удобрений и необходимо для создания оптимальных для возделывания культур реакции почвенного раствора, потребление питательных элементов почвы и вносимых удобрений. В зависимости от содержания поглощенного натрия подразделяют почвы: несолонцеватые (не более 3-5 %) слабосолонцеватые (5-10%), солонцеватые (10-20%) и солонцы (более 20%). Солонцеватость зависит не только от содержания поглощенного натрия, но и от соотношения всех обменных катионов в ППК. Для окультуривания солонцеватых почв необходимо заменить карбонаты натрия на соли кальция, а образующийся при этом избыток Na2SO4 удалить промыванием. С этой целью применяют гипсование. Гипсование – химическая мелиорация с помощью гипса (СaSO4 умн 2H2O) солонцовых почв, имеющих высокую долю НАТРИЯ в ППК и щелочную реакцию, что обуславливает неблагоприятные физические, химические, физико-химические и биологические свойства и низкое плодородие почв. Пептимизированные натрием органические и минеральные коллоиды вымываются из верхних в нижние слои почвы и образуют плотный солонцовый горизонт. По глубине залегания солонцового горизонта выделяют мелкие, или корковые (не более 7 см от поверхности почвы), среднестолбчатые ( на глубине 7-15 см) и глубокостолбчатые (глубже 15 см) разности солонцов. Солонцы отличаются неблагоприятным водно – воздушным режимом: при увлажнении солонцовый горизонт набухает, становится водонепроницаемым, очень вязким, а при подсыхании превращается в твердую плотную массу. Все это служит серьезной преградой для корней растений и не поддается механической обработке. Натрий, поглощенный ППК, вытесняется угольной кислотой или ее солями; при этом образуются карбонаты и гидрокарбонаты, гидролитически щелочные соли натрия, которые и создают повышенную щелочность ( pH≥9) почвенного раствора:+ H2CO3 + NaHCO3; + NaHCO3 + Na2CO3.Щелочная реакция неблагоприятна для большинства сельскохозяйственных культур и почвенных микроорганизмов и снижает растворимость и доступность растениям фосфора, железа, марганца, бора. Поэтому без нейтрализации щелочности урожаи культур на таких почвах очень низкие и плохого качества. Коренное улучшение солонцов достигается заменой в ППК натрия на кальций, удалением образующихся солей натрия промывкой и разрушением солонцового горизонта. В лесостепной зоне основное направление мелиорации солонцов – гипсование. В степной зоне эффективность гипсования значительно ниже. Основным направлением мелиорации солонцов в степной зоне является обработка их плантажными трехярусными или другими мелиоративными плугами (самомелиорация) с целью вовлечения в процесс мелиорации имеющегося в почве кальция ( CaCO3, ИЛИ CaSO4), расположенного под солонцовым горизонтом. На некоторых солонцах нужно проводить комплексную мелиорацию, сочетающую мелиоративную обработку с поверхностным внесением стартовых доз гипса для устранения почвенной корки и фитомелиорацию для дополнительной активации самомелиорации за счет внутрипочвенных запасов кальция. 64. Система удобрений в севообороте Система удобрений в севообороте (агроценозе) – всесторонне обоснованные виды, дозы, соотношения и способы применения удобрений (и мелиорантов), определенные с учетом биологических потребностей культур в питательных элементах при принятом чередовании их и фактическом плодородии почвы, для получения максимально возможных урожаев культур хорошего качества. При разработке системы удобрения в севообороте необходимо учитывать систему почвозвщитной обработки почвы, особенности предшественников, характер пожнивных и корневых остатков, их влияние на агрохим, водно-физ свойства. Важным условием правильного применения удобрений явл послойное размещение их в почве в зоне наибольшего развития корневой системы. Поскольку в каждом хозяйстве имеется несколько севооборотов, важно правильно распределить удобрения с учетом их специализации. В первую очередь удобрениями обеспечиваются овощные севообороты, которые требуют повышенного кол-во пит веществ для формирования высокого урожая. Резко возрастает потребность в удобрениях полевых севооборотов, насыщенных пропашными, особенно техническими культурами ( сах свекла, хлопчатник, конопля, лен и д.р.). В высоких дозах удобрений нуждаются кормовые севообороты, насыщенные кукурузой, кормовыми корнеплодами и т.д. (за иск отд условий: легкие почвы, культуры,..) Органические и мин удобрения при длительном их применении примерно одинаково эффективны. Учитывая это, орган удобрения лучше вносить в севообороты, насыщенные высокопродуктивными кормовыми культурами, а мин- в полевые севообороты, особенно насыщенные зерновыми культурами размещенные на массивах, более отдаленных от животноводческих ферм. Систематическое внесение фосфорных удобрений приводит к накоплению подвижных фосфатов в почве и резкому повышению эффективности азотных удобрений. При недостатке N, из-за нарушения соотношения пит элементов, последействие фосфорных удобрений заметно падает. Научная система удобрений в севообороте предусматривает постоянный контроль за воспроизводством плодородия почвы, за балансом пит веществ и гумуса почвы, добиваясь оптимального их содержания с учетом требований культуры и реализации их потенциальной продуктивности. 72. Различные виды полевого опыта, выбор участка и методика проведения полевого опыта с удобрениями. Полевой опыт - широко распространенные метод исследования, применяемый в полеводстве, овощеводстве, плодоводстве. Основная задача полевого опыта - установление сроков посадки, приемов возделывания на урожай растений и его качество. Полевые опыты могут проводиться по сортоиспытанию, а также интродукции редких, исчезающих и реликтовых видов растений. Овладение методикой и техникой правильности постановки опытов имеет значение. При постановке опытов на участке необходимо соблюдать установленные в агрономической науке правила. Методика полевого опыта заключается в следующем: Проведение опыта на участках с выровненным рельефом, одинаковыми предшественниками. Выбор темы и составление программы опыта, которая включает цель опыта, схему опыта, наблюдения, уборку урожая и определение его качества. Схема опыта включает в себя контрольные или стандартные и опытные варианты. Без контроля опыт не действителен. Контролем или стандартом называют такой вариант, с которым сравнивают опытные варианты. Это вариант, где растения выращиваются общепринятым способом, и не изучается действием каких-либо факторов. Под опытным вариантом понимают изучаемое растение, сорт, условия выращивания, агротехнический прием или их сочетание. Это варианты, которые при исследовании сравнивают с контрольным вариантом. Для получения более точных результатов опыт необходимо повторить. Повторность опыта называет число одноименных делянок каждого варианта. Повторность - обязательное условие полевого опыта, позволяющая определить его точность и дать математическую достоверность полученных результатов. Как правило, полевой опыт закладывается в 2-4-х кратной повторности, а при маленьких делянках и на недостаточно выровненной к плодородию почве, в 4-6-ти кратной. Расположение делянок зависит от характера рельефа и конфигурации опытного поля. На склонах делянки располагают поперек склона. Делянки располагают в ряд или в несколько рядов. Расположение делянок может быть горизонтальным и ярусным, при этом опытные делянки не должны быть над опытными, а контрольные под контрольными. После составления схемы опыта необходимо определить площадь делянок, их число и размещение. Площадь опытных и контрольных делянок должна быть одинаковой (1-20 кв. м) это будет зависеть от общей площади поля. Форма делянок - квадратная и прямоугольная. Между делянками необходимо предусмотреть дорожки шириной 40-50 см, а вокруг всего опытного участка защитные полосы шириной - 0,5 м, засеивают их той же культурой, что и делянки. Семенной материал должен быть качественным. Для этого из общей массы семян, клубней, корневищ и т.д. необходимо отбирать одинаковые по размеру, наиболее здоровый, крупный посадочный материал. Уход за посевом заключается, прежде всего, в поддержании всего поля чистым от сорняков, в том числе дорожек и защитных полос. Прополка, рыхление должны проводиться в один день, не допускается растягивать эту работу на несколько дней, так как разные варианты могут оказаться в неодинаковых условиях освещения, воздухообеспечения, что может исказить результаты опытов. Прореживание ведут после появления всходов. За опытом организуются наблюдения: а) метеорологические - заморозки, осадки, температура воздуха и почвы; б) фенологические - за ростом и основными фазами развития растений. Их следует вести в одной повторности, ежедневно до 11 часов утра с момента закладки опыта и до уборки урожая. Началом фазы нужно считать день, когда в нее вступит 10% растений, полное проявление - 75%. 65 Методы оценки эффективности системы удобрений Эффективность удобрений при прочих равных условиях значи тельно изменяется в зависимости от количества (общей дозы) и качества (соотношения видов, конкретные формы, способы и сро ки внесения) их и сохраняется до тех пор, пока недостаток того или иного элемента является лимитирующим фактором роста и развития возделываемых растений. Даже при оптимальных дозах и соотношениях в них питатель ных элементов эффективность удобрений зависит от конкретных форм их, главных и сопутствующих элементов, содержания воды, растворимости, гранулометрического состава, физиологической и гидролитической реакций. Об эффективности отдельных видов, доз и сочетаний удобре ний обычно судят по величине прибавок, общей урожайности культур и продуктивности севооборотов, а также по окупаемости 1 кг д. в. удобрений прибавками урожаев культур и продуктивнос ти севооборотов. Для подобных оценок рассчитывают разными методами доли питательных эле ментов использованных культурами из внесенных удобрений. ИЗОТОПНЫЙ МЕТОД. Наиболее точен и показывает использование элемента только из внесенного удобрения. Кз = Виз/Диз умн 100 Где, Кз— изотопный коэффициент использования удобрения, %; Виз—хозяй ственный, или биологический, вынос меченого изотопа элемента, мг/м2 или мг/сосуд; Диз — доза меченого изотопа элемента в удобрении, мг/м2 или мг/сосуд; 100 —для выражения в %. Изотопный коэффициент наиболее важен при изучении круго ворота, превращений и перемещений элементов удобрений в почве, растении, воде, воздухе, животном, человеке, а также для точной оценки использования элементов только из удобрений. При внесении удобрений значительно возрас тает мобилизация почвенных запасов питательных элементов и растения поглощают при этом элементы и из внесенных удобре ний, и из возросших запасов их в почве. Поэтому наряду с изотоп ным существует более приемлемый для практических целей раз ностный коэффициент использования удобрений. РАЗНОСТНОЙ МЕТОД. Основан на использовании результатов по левых и производственных опытов с удобрениями и более подхо дит, чем изотопный, для определения оптимальных доз и соотно шений удобрений. Разностный коэффициент использования удобрений — процентное отношение разницы хозяйственных вы носов элементов в удобренном (Ву) и не удобренном этим удобре нием контрольном (В0) вариантах к дозе удобрения в удобренном варианте (Ду): Кр =Ву-В0/Ду умн 100 При одинаковых способах на одной и той же почве коэффициенты использования удобрений для культур с от носительно слаборазвитой корневой системой и коротким вегета ционным периодом обычно ниже, чем у растений с более развитой корневой системой и длительным периодом вегетации, также под однолетними растениями меньше, чем под многолетними. Разностные коэффициенты использования (Кр) удобрений сни жаются у всех культур при переходе от бедных к более плодород ным и окультуренным почвам, а также с увеличением доз вноси мых удобрений на любых типах почв. Разностные коэффициенты дают реальное представление о по треблении культурами питательных элементов не только из удоб рений, но и из почвы при внесении удобрений. Однако это по требление сравнивается со все более обедняющейся почвой (без удобрений). Поэтому получается: чем беднее почва (без удобре ний), тем выше коэффициенты, а чем она богаче, тем они ниже. Бесконечная экс плуатация богатых (окультуренных) почв при малых дозах удобре ний приводит к обеднению их и утрате былого плодородия. Чтобы этого не случилось, внесение удобрений следу ет контролировать с помощью балансовых коэффициентов исполь зования питательных элементов. БАЛАНСОВЫЙ МЕТОД. Основан на определении балансового коэф фициента использования удобрений Кб=Ву/Ду умн100 где Ву — хозяйственный вынос элемента культурой в удобренном варианте, в кг/га, а Ду — доза удобрения в кг/га в этом варианте. Балансовые коэффициенты можно определять не только в опы тах, но и в производственных посевах (поле, участок, севооборот, хо зяйство); они дают представление как о степени усвоения культура ми питательных элементов из удобрений и почвы, так и о возможном изменении обеспеченности почв этими элементами. Балансовые коэффициенты всегда выше разностных и на пло дородных почвах выше, чем на бедных, т. е. не имеют недостатков, характерных и для разностных, и для изотоп ных коэффициентов. Результаты баланса выражают и в других относительных пока зателях: коэффициенте возврата — отношение дозы удобрений к хозяйственному выносу или интенсивности балан са — отношение дозы к хозяйственному выносу в процентах, т. е. коэффициент возврата, умноженный на 100. И наконец, баланс выражают в абсолютных показателях (кг/га) как разницу между дозой и хозяйственным выносом элемента со знаком «плюс» (по ложительный), если доза больше выноса, или со знаком «минус» (отрицательный), если доза меньше выноса. Все три относительных показателя абсолютно равнозначны только при нулевом балансе, а в остальных случаях преимущество следует отдавать балансовому коэффициенту, так как при его рас четах за основу принимают не дозу удобрений, а хозяйственный вынос элементов, характеризующий величину урожайности и ка чество продукции. 68. Годовые календарные планы применения удобрений Так как общую схему системы удобрения разрабатывают по средневзвешенному плодородию в каждом севообороте, количество и сумма увеличе ний доз абсолютно равны уменьшениям их. Поэтому общая потребность в удобрениях останется прежней, но худшие поля полу чат больше, а лучшие меньше удобрений, т. е. будет происходить выравнивание плодородия всех полей. Дозу извести (СаС03) можно корректировать не только по классу рН, но и по гидролитической кислотности по чвы конкретного поля севооборота Коррекцию доз азотных удобрений делают перед внесением этих удобрений по результатам почвенной диагностики. Скорректированные по плодородию почвы конкретных полей дозы удобрений уточняют с учетом погодных условий про шедшего года по урожаям предшественников. Если прошлый год был засушливым, это снижает урожайность культур, что на следующий, даже типичный по погодным условиям год приведет к более значительному последействию органических и фосфорно-калийных удобрений, а иногда и азотных. Если про шлый год был более благоприятный, чем по среднемноголетним данным, ситуация изменится на противоположную. Так же погодные условия могут вызвать интенсивное развитие некоторых болезней или вреди телей каких-либо культур, плохую перезимовку озимых культур, вызвавшую необходимость пересева их или замены другими куль турами или задержку срока посева яровых культур. Все эти многие из возможных воздействий можно учесть с точностью при коррекции доз удобрений в годовых планах. Более точную коррекцию доз можно сделать, если анализиро вать урожаи предшественников, рассчитывать хозяйственные вы носы питательных элементов и, сопоставив их с плановыми, сде лать более точные коррективы. При снижении урожайности пред шественников дозы удобрений последующих культур следует уменьшать. Коррекцию доз по количеству и качеству удобрений в конкрет ном году осуществляют по результатам ежегодных анализов орга нических удобрений, так как качество и количество их, так же как приобретение минеральных удобрений и извести, по различным причинам могут колебаться в разные годы. Последовательная ежегодная коррекция доз удобрений общей схемы системы удобрения позволяет макси мально учесть все или большинство ежегодно изменяющихся ус ловий, т. е. система удобрения является динамичной, адаптиро ванной к ежегодно меняющимся факторам роста и развития рас тений и обеспечивающей ежегодно максимальный агрономичес кий и экономический эффект и экологическую безопасность. Далее нужно трансформировать указанные по способам внесе ния дозы в конкретные (с учетом требований культур, свойств по чвы конкретного поля и самого удобрения) формы их с указанием сроков внесения и способов заделки. При уточнении в годовом плане конкретных форм удобрений учитывают свойства почвы конкретного поля, например в полях 1 и 2 до их известкования эффективно при основном внесении вме сто суперфосфата применять более дешевую фосфоритную муку. При посеве и посадке можно выбрать наилучшие формы комп лексных или простых фосфорных удобрений. Если не проводили обработку семян микроэлементами, следует подобрать обогащен ные соответствующим микроэлементом виды удобрений. Перенесение под яровые культуры части азотных удобрений из основного в подкормки — один из способов снижения потерь азо та и повышения эффективности этих удобрений. Годовой план, составленный таким образом, позволяет рекомендовать земле пользователям наилучший ассортимент приобретаемых удобре ний или указать лучшие формы их среди имеющихся с учетом по требностей культур и свойств почвы отдельных полей. Именно в годовом плане принимают во внимание многие особенности удобрения отдельных культур с учетом почвенно-климатических, агротехнических условий и свойств самих удоб рений. На основании календарных планов определяют общую потреб ность и очередность приобретения минеральных удобрений и ме лиорантов, объемы необходимых складских помещений для удоб рений. Составляют обоснованный график работы людей, машин и механизмов, по приобретению, хранению, транспортировке и внесению всех удобрений и мелиорантов, что позволяет наиболее точно планировать проведение и других работ в хозяйстве. Именно такой комплексный и последовательный подход к сис теме удобрений (общая схема, годовой и календарный планы) в каждом севообороте и хозяйстве в целом обеспечит получение и плановых, и возможных урожаев культур хорошего качества с одновременным регулирова нием плодородия почв и соблюдением требований охраны окру жающей среды в сочетании с любыми (химическими, биологичес кими и агротехническими) средствами защиты растений от болез ней, вредителей сорняков, полегания посевов. 66. Задачи системы удобрений и методы определения оптимальных доз Определение научно обоснованных оптимальных доз и соотно шений удобрений под культурами с учетом биологических осо бенностей их и чередования, почвенно-климатических и органи зационно-экономических условий — главное звено систем агрохи мических исследований и практики применения удобрений, ме лиорантов, различных средств защиты и регуляторов роста растений. На практике система удобрения в любом агроценозе состоит из следующих этапов: 1. долгосрочная общая схема оптимальных доз и соотношений удобрений, разработанная по средневзвешенному плодородию почв всего агроценоза. 2. годовой план применения удобрений — коррекция доз общей схемы с учетом фактического размещения культур по полям. 3. календарный план применения и приобретения удобрений, со ставленный по последним материалам годового плана. 4. коррекция доз годового плана при реализации его по результа там почвенной и растительной диагностики питания растений. Эти материалы системы удобрения тесно связа ны друг с другом, причем каждый последующий является логичес ким продолжением предыдущего. Множество разных методов определения доз удобрений объе диняет то, что все они базируются на данных длительных и производственных опытов. Все существующие методы и модификации определения доз удобрений можно разделить на две большие группы: 1. методы обоб щения результатов опытов с эмпирическими дозами удобрений, 2. методы обобщения результатов опытов с помощью балансов пита тельных элементов. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБОБЩЕНИИ ДАННЫХ С ЭМПИРИЧЕСКИМИ ДОЗАМИ УДОБРЕНИЙ Позво ляют установить преобладающую эффективность отдельных видов удобрений на разных типах почв (азотных в Нечерноземье, фос форных на черноземах и каштановых почвах, калийных и медных на торфяниках) и дозы органических и минеральных удобре ний для основных культур. К этой же группе методов относятся и расчеты доз по нормати вам затрат минеральных удобрений на весь урожай по формуле Д = УН1Кn или прибавку урожая по формуле Д = дельтаУ Н2 Кn, где Д—доза N, Р205, К20 на желаемый урожай или прибавку, кг/га д.в.; У и дельтаУ— соответственно желаемый урожай или прибавка урожая, т/га; H1, и H2 — нормати вы затрат удобрений на единицу урожая и прибавки урожая, кг д.в.; Кn — попра вочный коэффициент на класс почвы по обеспеченности фосфором и калием; при расчетах доз азота Kn = 1. Следующим направлением первой группы методов является разра ботка математических моделей с использованием электронной техники для определения оптимальных доз удобрений под куль туры с учетом функциональной зависимости от множества фак торов внешней среды У=f(Xn), где У— урожай; X — переменные факторы, влияющие на урожай (дозы и соотно шения удобрений, класс и гранулометрический состав почвы, погодные условия, сортовые особенности, предшественники). Практическое применение любого из этих методов, модифика ций и направлений первой группы позволяет избе жать грубых ошибок в применении удобрений. Но не следует забывать, что они определены эмпирически без учета биологичес ких потребностей культур в питательных элементах, а главное, они не дают ответа на вопрос, что же будет при этом с почвой; по ним, несмотря на введение поправочных коэффициентов, невоз можно количественно оценить баланс элементов без специальных расчетов. МЕТОДЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ОБОБЩЕНИИ ДАННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАЛАНСОВЫХ РАСЧЕТОВ В этой группе методов в основу определения оптимальных доз удобрений положены биологические особенности возделываемых культур и сортов в потреблении питательных элементов для созда ния желаемых уровней урожаев высокого качества с одновремен ным учетом и регулированием в нужном направлении плодородия почвы в конкретных природно-экономических условиях. Во всех методах (и модификациях) определяют хозяйственную потребность (вынос) культуры (сорта) в питательных элементах на создание планового урожая по затратам их на единицу основной с соответствующим количеством побочной продукции из зональ ных, региональных справочников и рекомендаций. Далее основными методами проводят следующие расчеты: эле ментарного баланса, на прибавку, по относительным показателям баланса, на основе одного или комбинаций нескольких вышепе речисленных методов. МЕТОД ЭЛЕМЕНТАРНОГО БАЛАНСА. Это наиболее распространенный и наименее надежный (точный) метод, так как в нем применяют наиболее сильно колеблющиеся под влиянием множества факто ров коэффициенты использования элементов почвы и бо лее устойчивые разностные коэффициенты использования удоб рений. Расчеты осуществляют по следующей формуле: Д= Ву-ЗКп – Око-ПК1-РКр/К2, где Д — доза N, Р205 и К,0, кг/га д. в.; Ву — хозяйственный вынос элемента с пла новым урожаем, кг/га; 3 — запас (содержание) подвижных форм элемента в по чве, кг/га; Кп — коэффициент использования элемента из почвы, доли единицы (при 10% 0,1; 20% 0,2 и т.д.); О —количество элемента в органическом удобре нии, кг/га; /Ко— разностный коэффициент использования элемента органическо го удобрения, доли единицы (см. табл. 118); П— количество элемента в удобрении предшественника и (или) в послеуборочных остатках предшественника, кг/га; К1 — разностный коэффициент использования удобрения и (или) остатков пред шественника, доли единицы (см. табл. 118); Р — припосевное (рядковое) удобре ние, кг/га д. в.; Кр — разностный коэффициент использования припосевного удобрения, доли единицы; К2 — разностный коэффициент использования удобре ний при допосевном внесении, доли единицы. МЕТОД РАСЧЕТОВ НА ПЛАНОВУЮ ПРИБАВКУ УРОЖАЯ Более надежный (точный) метод по сравнению с предыдущим, так как здесь обес печенность почв питательными элементами учитывают с помо щью поправочных коэффициентов к дозам, которые колеблются в зависимости от разных факторов меньше, чем КИП. Однако в этом методе нужно знать возможный урожай без удобрений, кото рый лучше всего определять по данным опытов с удобрениями. Но урожай можно определить и по элементу, находящемуся в ми нимуме, с помощью возможного коэффициента использования его (КИП). Расчеты ведут по следующей формуле Д= Вп – Око – ПК1 – РКр умнК3/К2, где Вп — вынос элемента с плановой прибавкой урожая, кг; К3 — поправочный ко эффициент к дозе в зависимости от класса почвы, в данном случае равный 1,0, так как по всем элементам почва относится к 3-му классу, а это средняя обеспечен ность для зерновых, зернобобовых и трав. РАСЧЕТ ОПТИМАОЬНЫХ ДОЗ С ПОМОЩЬЮ БАЛАНСОВЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УДОБРЕНИЙ, ДИФФЕРЕНЦИРОВАННЫХ ПО ПЛОДОРОДИЮ ПОЧВ Это лучший метод, так как он позволяет одновременно регу лировать и обеспеченность почвы питательными элементами. Расчеты для получения планового уровня урожая ведут по следую щей формуле Д= Ву- ОК1/К2, где К1 — балансовый коэффициент/использования органических удобрений куль туры и (или) ее предшественников, дифференцированный в зависимости от клас са почвы и года действия, доли единицы, К2 — балансовый коэф фициент использования минеральных удобрений, дифференцированный по клас су почвы в сумме за ротацию, так как при распределении его действия по годам в сумме получают практически те же результаты, доли единицы. РАСЧЕТЫ ОПТИМАЛЬНЫХ ДОЗ УДОБРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ КОЭФФИЦИЕНТОВ ВОЗВРАТА ИЛИ ИНТЕНСИВНОСТИ БАЛАНСА. Они более слож ные, так как по этим показателям трудно учесть действие удобре ний по годам: нужно вводить дополнительные показатели, напри мер коэффициенты распределения действия удобрений по годам, которые являются производными разностных коэффициентов и, следовательно, имеют те же недостатки. Для дальнейшего совер шенствования балансово-расчетных методов определения опти мальных доз удобрений схемы полевых и производственных опы тов должны содержать расчетные, а не эмпирические дозы. |
2 Основные этапы в развитии агрохимии Агрохимия, или наука о питании растений и способах повышения плодородия почвы, относительно молода: достаточный объем знаний для изучения был накоплен к XVIII столетию, а масштабные лабораторные исследования начались в XIX веке. Историю развития агрохимии в нашей стране можно подразделить на три периода. Первый период охватывает конец XVIII и первую половину XIX столетия. Этот период характеризуется накоплением данных по вопросам питания растений, применением удобрений и первыми попытками их обобщения. Второй период охватывает вторую половину XIX и начало XX столетия до октябрьского переворота 17-го года. Для этого периода характерно развитие опытов в лабораториях, на опытных станциях и в производственных условиях. Работами этого периода показана необходимость глубокого изучения питания растений, химических и биологических процессов в почве, являющихся основой для применения удобрений. Третьим периодом в развитии агрохимии является советский период. Его можно охарактеризовать, как период реконструкции сельского хозяйства в целом, механизацией и химизацией земледелия. И.И.Комов (1750-1792),профессор земледелия и других наук. Комов призывает к развитию опытной работы, которая должна дать более глубокие ответы на различные вопросы агрономии, причем рекомендует не полагаться на " однократный опыт", а для большей уверенности повторять его. Комов придавал большое значение в питании растений органическому веществу почвы. В этом отношении он явился предшественником немецкого ученого Тэера, развившего так называемую гумусовую теорию питания растений. Болотов А.Т. (1738-1833) в течение ряда десятилетий занимался вопросами сельского хозяйства и сыграл большую роль в развитии русской агрономии. Большое внимание им уделено удобрению почв. Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920) своими трудами оказал влияние на развитие не только физиологии растений, но и всей нашей агрономической науки. Он высоко ценил вклад Либиха в развитие идей рационального земледелия. Его положения о возврате в почву уносимых с урожаем недостающих в ней питательных веществ и о зависимости урожая от питательного вещества, находящегося в минимуме, К.А. Тимирязев считал основным законом. Главные пути повышения продуктивности земледелия он видел в клеверосеянии и применении минеральных удобрений. Дмитрий Николаевич Прянишников – основоположник советской агрохимии – обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений и дал исчерпывающие рекомендации по производству и применению аммиачных удобрений. Им выполнены классические работы по теории азотного обмена. Д.Н. Прянишникову принадлежит заслуга глубокого обоснования условий эффективного применения фосфоритов на кислых почвах, положения о возрастающем плодородии почв, об использовании азота атмосферы биологическим путём в сочетании с азотом минеральных удобрений. В области агрохимии в Западной Европе более раннего периода, отметим работы по агрохимии, начиная с Х1Х столетия, когда в лабораториях развернулась работа по изучению питания растений. В 1804 г. получили известность исследования по ассимиляции углерода и дыханию растений. Французский ученый Соссюр провел детальный анализ золы растений и на основании этих данных пришел к выводу, что минеральные вещества не случайно проникают в растение. Например, фосфорнокислая известь была найдена им в золе всех растений. В конце ХУ111 и в начале Х1Х столетия в Западной Европе была широко распространена так называемая гумусовая теория питания растений. Один из наиболее видных сторонников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, он представляет единственное вещество почвы, которое может служить пищей растений. Ряд ученых того времени выступали против гумусовой теории. К ним относятся прежде всего Буссенго, Шпренгель и Либих. Буссенго (Франция) известен своими работами (опубликованными в 1836-1841гг.) по физиологии, биохимии и агрохимии. ОН установил, что источником углерода для растений служит углекислота воздуха. Им было показано также влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Таким образом, в полевых условиях было установлено, что бобовые культуры обогащают почву азотом, доступным другим растениям, что и сказывается на повышении их урожая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и корнеплодов. 5. Роль советских ученых в развитии агрономии. Историю развития агрохимии в нашей стране можно подразделить на три периода. Первый период охватывает конец XVIII и первую половину XIX столетия. Этот период характеризуется накоплением данных по вопросам питания растений, применением удобрений и первыми попытками их обобщения. Второй период охватывает вторую половину XIX и начало XX столетия до октябрьского переворота 17-го года. Для этого периода характерно развитие опытов в лабораториях, на опытных станциях и в производственных условиях. Работами этого периода показана необходимость глубокого изучения питания растений, химических и биологических процессов в почве, являющихся основой для применения удобрений. Третьим периодом в развитии агрохимии является советский период. Его можно охарактеризовать, как период реконструкции сельского хозяйства в целом, механизацией и химизацией земледелия. Особенно сильно влияние Ломоносова сказалось на развитии физики и химии. Он ввел в химию весы и количественные наблюдения. Это сказалось и на исследованиях в агрономии. И.И.Комов (1750-1792),профессор земледелия и других наук. Комов призывает к развитию опытной работы, которая должна дать более глубокие ответы на различные вопросы агрономии, причем рекомендует не полагаться на " однократный опыт", а для большей уверенности повторять его. В книге Комова подробно изложено значение многих сельскохозяйственных культур, описываются обработка почвы, удобрение, севообороты, земледельческие орудия Обработка почвы, по мнению Комова, не может заменить внесение навоза. При этом Комов подчеркивал, что навоз имеет большое значение в улучшении физических свойств почвы, в создании рыхлости почвы и сохранении влаги. Комов отмечает также важную роль в улучшении почвы и повышении урожая. И.И.Комов подробно описывает приготовление фекальных компостов. Комов придавал большое значение в питании растений органическому веществу почвы. В этом отношении он явился предшественником немецкого ученого Тэера, развившего так называемую гумусовую теорию питания растений. Болотов А.Т. (1738-1833) в течение ряда десятилетий занимался вопросами сельского хозяйства и сыграл большую роль в развитии русской агрономии. Большое внимание им уделено удобрению почв. Им опубликовано более 20 статей по вопросам использования удобрений. В статье «О навозных солях» А.Т.Болотов пишет об образовании из органических удобрений доступных растениям питательных веществ. А.П. Пошман (1792-1852) высказал соображение о том, что в удобрении действующим началом являются щелочно-соляные вещества, содержащиеся в навозе и в золе, иначе говоря, минеральные вещества, которые и служат пищей для растений. Таким образом, за много лет до опубликования Ю.Либихом теории минерального питания Болотов и Пошман писали о значении минеральных солей в питании растений. М.Г.Павлов (1794-1840). В 1825 г. М.Г.Павловым издан труд Земледельческая химия. Климент Аркадьевич Тимирязев (1843 – 1920) своими трудами оказал влияние на развитие не только физиологии растений, но и всей нашей агрономической науки. Он высоко ценил вклад Либиха в развитие идей рационального земледелия. Его положения о возврате в почву уносимых с урожаем недостающих в ней питательных веществ и о зависимости урожая от питательного вещества, находящегося в минимуме, К.А. Тимирязев считал основным законом. Главные пути повышения продуктивности земледелия он видел в клеверосеянии и применении минеральных удобрений. К.А. Тимирязев придавал большое значение биологическому синтезу азота бобовыми растениями. К.А. Тимирязев считал необходимым шире использовать вегетационный период. Д. Н. Прянишников – основоположник советской агрохимии – обосновал теорию аммиачного и нитратного питания растений и дал исчерпывающие рекомендации по производству и применению аммиачных удобрений. Им выполнены классические работы по теории азотного обмена. Д.Н. Прянишникову принадлежит заслуга глубокого обоснования условий эффективного применения фосфоритов на кислых почвах, положения о возрастающем плодородии почв, об использовании азота атмосферы биологическим путём в сочетании с азотом минеральных удобрений. Д.Н. Прянишников призывал к максимальному использованию местных удобрений – золы как источника калия, кальция и других зольных элементов. Д.Н. Прянишников первым в нашей стране начал готовить кадры агрономов – агрохимиков. 8. Современное представление о питании растений Современная агрохимия значительно отличается от «классической агрохимии» конца 19 начала 20 вв., она пользуется несравненно более совершенными методами исследования, опирается на возросший уровень знаний, развитую химическую промышленность и широкую сеть агрохимических служб. Так называемых «зеленая революция» - резкое повышение урожайности с.-х. культур, достигнутое в начале 50-х гг. 20 в., связана не только с успехами генетики и селекции, но и с достижениями агрохимии. Агрохимическая наука располагает знаниями о содержащихся в растениях веществах (белках, углеводах и др.), биосинтезе и обмене веществ в растениях, фитогормонах, ферментных системах, болезнях растений. Благодаря созданию новой отрасли агрохимии химии пестицидов появилась возможность не только улучшать питание растений, но и влиять (с помощью регуляторов роста) на их развитие, а также защищать их от болезней (с помощью протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов), насекомых, клещей, нематод и др. вредителей. В области агропочвоведения и химии удобрений разработаны и широко распространены методы лабораторной оценки плодородия почв и их потребности в тех или иных удобрениях для разных севооборотов. На основании лабораторных исследований делают выводы о необходимости проведения химической мелиорации почв (известкование, гипсование) с целью улучшения их состава, структуры и свойств. Создан большой ассортимент твердых и жидких удобрений, содержащих как основные элементы (N, Р, К), так и микроэлементы. В больших масштабах применяют NH3 и удобрения на основе мочевины. Огромное влияние на агрохимию оказало открытие избирательных гербицидов (1942-44). Уничтожение сорняков с их помощью позволило улучшить условия роста растений и более эффективно использовать удобрения, так как они не расходуются на подкормку сорняков. Средства агрохимии позволяют не только повысить урожай, но и добиться значительной интенсификации с.-х. производства. Например, благодаря гербицидам устраняется необходимость ручной прополки, с помощью дефолиантов облегчается машинная уборка хлопчатника. Агрохимия научная основа химизации с. хозяйства и развития промышленности удобрений и пестицидов. В исследованиях по мине ральному питанию растений обсуждаются следующие теории: диффузионно-осмотическая, липоидная, ультрафильтрационная, адсорбционная. Перечисленные теории имеют определенное значение в разви тии взглядов на процесс поступления веществ в растения. Они, по существу, правильно, хотя и упрощенно, отражают различные стороны поступления элементов минерального питания. В последние десятилетия теория поступления элементов мине рального питания растений значительно эволюционировала, но и в современном виде включает ряд основных понятий из ранее выдвинутых теорий. 10 Влияние условий питания на урожай растений Структура почвы — важный показатель физического состояния плодородной почвы. Она определяет благоприятное строение пахотного слоя почвы, ее водные, физико-механические и технологические свойства. Частицы твердой фазы почвы, как правило, склеиваются в комочки (агрегаты). Способность почвы распадаться на агрегаты различной величины называют структурностью. Водный режим Влага необходима для прорастания семян, без нее невозможны последующий рост и развитие растения. С водой в растение из почвы поступают питательные вещества, испарение воды листьями обеспечивает нормальные температурные условия жизнедеятельности растения. Вода — обязательное условие почвообразования и формирования почвенного плодородия. Без нее невозможно развитие почвенной фауны и микрофлоры. Процессы превращения, трансформации и миграции веществ в почве также требуют большого количества воды. Для определения потребности растений в воде применяют показатель — транспирационный коэффициент - количество весовых частей воды, затраченной на одну весовую часть урожая. Влагоемкость почвы - называют способность ее удерживать воду. Различают капиллярную, наименьшую (полевую) и полную влагоемкость. Капиллярная влагоемкость определяется количеством воды, содержащимся в капиллярах почвы, подпертых водоносным горизонтом. Наименьшая влагоемкость аналогична капиллярной, но при условии отрыва капиллярной воды от воды водоносного горизонта. Полная влагоемкость — состояние влажности, когда все поры (капиллярные и некапиллярные) полностью заполнены водой. Водопроницаемостью почвы называют способность впитывать и пропускать через себя воду. Водопроницаемость зависит от гранулометрического состава, структуры почвы и степени увлажнения. Условия водного режима в пахотной почве постоянно изменяются. Радикальный метод регулирования водного режима почв — мелиорация. Воздушный режим Почвенный воздух отличается от атмосферного тем, что в его составе значительно больше углекислого газа и меньше кислорода. Когда в почве содержание углекислого газа выше 3—5%, а кислорода — ниже 10 12. Внекорневое питание растений. Процесс Фотосинтеза. Воздушное питание растений называется фотосинтезом. Кислород в процессе фотосинтеза выделяется в качестве необычного продукта. Источником энергии в растении для поглощения элементов питания является дыхание. Более молодые, интенсивно дышащие корни больше усваивают из почвенного раствора минеральных солей. Благодаря процессу питания (воздушному и корневому) расте ние создает свои структурные элементы и при хорошо сбаланси рованном питании быстро наращивает массу. Основным процессом, в результате которого создаются органи ческие вещества в растениях, является фотосинтез, хотя растения в небольших количествах могут усваивать из окружающей среды аминокислоты, ростовые вещества, витамины, антибиотики, а также С02 в процессе темновой фиксации. Интенсивность усвое ния элементов минерального питания зависит не только от биоло гических особенностей данного растения и условий внешней сре ды (наличие элементов в доступной форме и в достаточном коли честве в почвенном растворе, необходимая температура, аэрация почвы и т. д.), но и от количества энергии и органических ве ществ, образованных им в процессе фотосинтеза. Большинство растений способно синтезировать хлорофилл при слабом освещении. При прямом солнечном освещении хлорофилл синтезируется быстрее. Тимирязев доказал, что источником энергии для фотосинтеза служат преимущественно красные лучи спектра. В хлоропластах вместе с хлорофиллом имеются пигменты каротин и ксантофилл - роль экранов, защищающих хлорофилл от разрушительного действия синих лучей. Процесс фотосинтеза слагается из целого ряда последовательных реакций, часть которых протекает с поглощением световой энергии, а часть – в темноте. Устойчивыми окончательными продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, а затем крахмал), органические кислоты, аминокислоты, белки. Интенсивность фотосинтеза также зависит от фазы развития растения. Максимальная интенсивность фотосинтеза наблюдается в фазе цветения. Обычное содержание углекислоты в воздухе составляет 0,03% по объему. Уменьшение содержания углекислоты в воздухе снижает интенсивность фотосинтеза. Повышение ее до 0,5% увеличивает интенсивность фотосинтеза, а при 1% - растение страдает. Процесс фотосинтеза и постоянное протекающее дыхание живых клеток листа требуют газообмена между внутренними тканями листа и атмосферой. В процессе фотосинтеза из атмосферы поглощается ассимилируемый углекислый газ и возвращается в атмосферу кислородом. На первой стадии фотосинтеза (световые реакции) энергия света используется для образования АТР (молекула аденозин-трифосфата) и высокоэнергетических переносчиков электронов. На второй стадии фотосинтеза (темновые реакции) энергетические продукты, образовавшиеся в световых реакциях, используются для восстановления СО2 до простого сахара (глюкозы). Фотосинтез в растениях осуществляется в хлоропластах. Он включает преобразования энергии (световой процесс), превращение вещества (темновой процесс). Световой процесс происходит в тилакоидах, темновой – в строме хлоропластов. Обобщенное циркулирование фотосинтеза выглядит следующим образом: свет 6СО2 + 12Н2О C6H12O6 + 6Н2О + 6О2 Два процесса фотосинтеза выражаются отдельными уравнениями свет 12Н2О 12H2 + 6О2 + энергия АТР (световой процесс) свет 12H2 + 6О2 + энергия АТР С6Н12О6 + Н2О (темновой процесс) При повышении концентрации углекислого газа в воздухе до 0,1% (против 0,3% в естественной атмосфере) удалось, например, повысить урожайность огурцов и томатов втрое. Все растения, по приблизительной оценке, изымают из атмосферы от 100 до 200 млрд. тонн С в год. Около 60% этого количества поглощают леса. Зеленое растение способно не только использовать углекислый газ и создавать сахар, но и превращать азотные соединения, и соединения серы в вещества, слагающие его тело. Через корневую систему растение получает растворенные в почвенной воде ионы нитратов и перерабатывает их в своих клетках в аминокислоты – основные компоненты всех белковых соединений. Компоненты жиров также возникают из соединений, образующихся в процессах обмена веществ и энергии. Из жирных кислот и глицерина возникают жиры и масла, которые служат для растения, главным образом, запасными веществами. 16 Антагонизм ионов и физиологическая уравновешенность раствора Для нормальной жизнедеятельности как растительных, так и животных орга низмов в окружающей их среде должно быть определенное соотношение различ ных катионов. Чистые растворы солей одного какого-либо катиона оказывают на организм, в том числе и на растительный, губительное влияние, т. е. явля ются ядовитыми. Причем это влияние проявляется еще до того, как начинают обнаруживаться симптомы голодания растений относительно недостающих эле ментов питания. При культивировании зародышей рыб в растворе хлористого натрия развиваются уродливые одноглазые особи. У морских ежей, помещен ных в растворы хлористого натрия, наблюдается партеногенез. Все это проис ходит несмотря на то, что NaCl взят в той же концентрации, как и в морской воде. Сходные результаты получены на корнях растений. Так, при помещении проростков пшеницы на чистые растворы КСl или СаСl2 на корнях появлялись вздутия, в затем корни отмирали. Интересно, что в смешанных солевых раство рах, содержащих два разных катиона, ядовитое действие не наблюдается. Смягчающее влияние, оказываемое одним катионом на действие другого катио на, называют антагонизмом ионов. Антагонизм ионов проявляется как между раз ными ионами одной валентности (например, Na+ и К+), так и между ионами разной валентности (К+ и Са2+). При этом в последнем случае антагонистичес кое влияние сказывается более резко. Так, для того чтобы устранить ядовитое влияние чистой соли КСl, надо прибавить NaCl 30%, а СаСl2 всего 5%. Растворы, которые характеризуются определенным соотношением катионов, благоприятным для роста и развития организмов, называют уравновешенными. К естественным уравновешенным растворам относят, например, морскую воду, плазму крови. 18 Роль азота в питании расений, его формы и превращения Азот как химический элемент был открыт французским химиком Лавуазье во второй половине 18 века. Этот газ, кот составляет 78, 08 % атмосферного воздуха назвали азотом, что в переводе означает "нежизненный", т.е. не поддерживающий горение и дыхание. Последующие исследования показали, что именно азот играет главнейшую роль в жизни не только растений, но и всего органического мира. Он входит в состав всех простых и сложных белков, составляя 16-18 % их массы. А белки являются главной составной частью протоплазмы и ядра растительных клеток. Азот входит в состав нуклеиновых кислот, являющихся носителями наследственных свойств живых организмов и играющих большую роль в обмене веществ. Наконец, азот входит в состав ряда таких жизненно важных для растений органических соединений, как хлорофилл, ферменты, фосфаты, гормоны и большинство витаминов. Все ферменты, катализирующие многочисленные биохимические процессы в растениях - белковые вещества. При недостаточном снабжении растений азотом образование ферментов замедляется, что ведет к ослаблению процессов биосинтеза, обмена всех групп химических соединений, и в конечном счете неизбежно ведет к снижению урожая. Регулируя азотное питание растений, можно в значительной мере корректировать уровень урожая с/х культур. Азот является ведущим фактором в повышении урожая с/х культур. При хорошем азотном питании растений повышается синтез белковых веществ. Растения образуют мощные стебли и листья, имеющие интенсивно-зеленую окраску. Мощный ассимиляционный аппарат позволяет растениям накапливать большое количество продуктов фотосинтеза. В результате значительно повышается урожай растений и его качество. Однако одностороннее избыточное азотное питание, особенно во второй половине вегетации, задерживает созревание растений; они образуют большую вегетативную массу, но не успевают сформировать хороший урожай репродуктивных органов. При недостатке азота рост растений сильно ухудшается. В первую очередь дефицит азота сказывается на развитии вегетативной массы: листья бывают мелкие, светло-зеленой окраски, преждевременно желтеют, стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Ухудшается формирование репродуктивных органов. Урожай растений резко снижается. У злаков азотное голодание ведет к ослаблению кущения, колосья образуются с небольшим количеством зерен, снижается содержание белка в зерне. среднее содержание азота в растениях находится в пределах 0.5- 5.0 % воздушно-сухой массы. Больше всего азота в семенах. Прослеживается четкая корреляция между величиной содержания белка и количеством азота в растениях. В вегетативных органах азота меньше: в соломе бобовых 1.0-1.4 % , в соломе злаковых 0.45- 0.65 %. Еще меньше азота в корне-, клубнеплодах и овощных растениях: картофель(клубни), сахарн свекла(корни), капуста. Основными источниками азота для питания растений является СОЛИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ- НNО3 И АММОНИЯ – NH4 +. Растения способны усваивать и некоторые растворимые в воде органические соединения азота: мочевину, аминокислоты, аспарагин. 17. Почва как источник элементов питания. Почва - это саморегулирующаяся поликомпонентная биокосная единая система, содержащая тесно взаимодействующие между собой твердую, жидкая и газовую фазы. Газовая фаза – почвенный воздух – результат взаимодействия атмосферного воздуха и образующихся в почве газов. Состав его отличается от атмосферного повышенным содержанием диоксида углерода и несколько меньшим – кислорода. Он весьма динамичен в зависимости от интенсивности обмена с атмосферным воздухом, богатства почвы орган веществами, колебаний погодных условий и характера растительности. Объем почвенного воздуха находится в динамическом антагонистическом равновесии с жидкой фазой. В почве происходит постоянное потребление кислорода и выделение диоксида углерода в результате разложения органических веществ ее, дыхания корней растений, животных, насекомых, простейших и микроорганизмов, а также некоторых химических реакций. В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается диоксидом углерода, что улучшает условия фотосинтеза и повышает продуктивность растений. Взаимодействие СО2 с жидкой фазой приводит к образованию угольной кислоты, кот диссоциирует на ионы Н+ и НСО-3 подкисляют фазу: CO2 + H2O=Н+ + НСО-3. Повышение концентрации СО2 в почвенном растворе усиливает растворимость этого газа в воде, что еще более подкисляет жидкую фазу и способствует переходу в усвояемую для растений форму некоторых веществ твердой фазы (фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция). Вместе с тем чрезмерная концентрация СО2 и недостаток О2 в почвенном растворе и жидкой фазе, наблюдающиеся при переувлажнении и переутомлении почв, ингибируют рост и развитие микроорганизмов и растений, тормозят дыхание, рост корней растений и усвоение ими питательных элементов, усиливают восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах почвы. Регулирование водно-воздушного режима конкретных почв соответствующими обработками в сочетании с рациональным применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений, повышает их продуктивность и качество получаемой продукции, способствует развитию почвенных микроорганизмов, насекомых и животных. Жидкая фаза – почвенный раствор – образуется из воды, поступающей с осадками, из грунтовых и паводковых вод, при конденсации водяных паров и растворимых в почвенном растворе веществ твердой и газообразной фаз. Почвенный раствор в зависимости от состава и свойств конкретной почвы содержит катионы ( Са2+ , Mg2+, H+, Na+, K+, NH+4) и анионы ( HCO3-, OH-, Cl-, NO3- и др.), водорастворимые органические соединения и растворимые СO2, О2, NH3 и др. Поступление ионов в почвенный раствор происходит из твердой и газовой фаз почвы, вносимых удобрений и мелиорантов, выделений флоры и фауны, атмосферных осадков и грунтовых вод, а извлечение – потреблением растениями, переходом в твердую и газовую фазы и в результате водной эрозии. Концентрация солей в почвенном растворе колеблется от тысячных до сотых долей процента в малоплодородных почвах до одного и более % в очень сильнозасоленных (солончаки), а в среднеплодородных почвах составляет около 500 мг/л. Твердая фаза – состоит из минеральной (90-99,5) и органической (10-0.5) частей, представленными частицами и агрегатами. Минеральная часть - обломки и частицы первичных пород и минералов, вторичные минералы, оксиды, соли и др соединения, образовавшиеся в процессе выветривания и почвообразования. Органическая часть – разной степени разложения остатки растительных и животных организмов почвы и продукты их разложения и неосинтеза, среди которых всегда преобладает собственно гумус. Кислород, кремний, алюминий, и железо составляют почти 93% твердой фазы, углерод, калий и кальций – еще 4.6 % и лишь 2,5% приходится на все оставшиеся элементы, кот в подавляющем большинстве содержатся в минеральной части. Только некотор элементы (углерод, кислород, водород, фосфор и сера) содерж в минер и органич частях, а азот – почти целиком в органич части. 23 Роль микроорганизмов в питании растений. Микроорганизмы исключительно важны для существования жизни на нашей планете. Благодаря деятельности микрофлоры происходит минерализация органических остатков и непрерывное поступление в атмосферу диоксида углерода, за счет которого осуществляется фотосинтез зеленых растений. Выветривание горных пород, образование торфа, нефти, каменного угля, селитры, известняков – все эти процессы также протекают при непосредственном участии микроорганизмов Первые живые микроорганизмы положили начало почвообразовательному процессу. По способу питания их делят на автотрофные и гетеротрофные. Автотрофные бактерии для связывания углерода и диоксида углерода используют либо фотосинтез, либо химическую энергию окисления некоторых минеральных веществ – хемосинтез. Способность к фотосинтезу обладают зеленые и пурпурные серобактерии, нитрифицирующие бактерии, железобактерии. Гетеротрофные бактерии усваивают углерод из готовых органических соединений. Большинство почвенных бактерий, актиномицетов, почти все грибы и простейшие относятся гетеротрофам. Микроорганизмы для своего питания нуждаются в разнообразных химических элементах, тех же самых, что и высшие растения. Основное питательное вещ-во, необходимое почвенным микроорганизмам, - Азот. Сульфофиксация – окисление сероводорода, элементарной серы и триосоединений до серной кислоты (процесс осущ-ся серобактериями, тионовыми бактериями). Аммонификация - биологический процесс, в почве происходит минерализация органического азота с образованием аммиака. (в нем принимают участие гетеротрофные бактерии, грибы, актиномицеты). Автотрофы используют простые минеральные азотистые соединения, #соли аммония и азотной кислоты. Среди автотрофов попадаются фотосинтезирующие орг-мы, которые усваивают и атмосферный азот. Гетеротрофы могут усваивать азот из минеральных соединений, - некоторые даже атмосферный. Существуют специфические микроорганизмы, способные использовать питательные элементы из сложного вещества, как гумус. Гумус – отличный поглотитель влаги. Все химические и биохимические реакции в почве и в клетках микроорганизмов протекают в воде. Лучше всего микроорганизмы развивается при влажности 50-60 % максимальной влагоемкости. В почве наблюдается сочетание различных групп и видов микроорганизмов, разрушающих клетчатку, пектиновые вещ-ва. Этот процесс идет при разложении соломы, обработке волокнистых растений (мочка льна). Разнообразные многочисленные почвенные микроорганизмы обеспечивают расщепление и др.-х соединений углерода. – крахмала, лигнина. Растения в процессе жизнедеятельности через корневую систему выделяют в почву сахара, минеральные соли, орг.-е кислоты, ам.кислоты, витамины, ростовые вещества. Эти вещ-ва, усвоенные микроорганизмами, влияют на их развитие и состав. Наряду с корневыми выделениями микроорганизмы используют для питания отмершие корни, корневые волоски, эпидермис корня. В непосредственной близости от корней высших растений создается ризосфера – зона, благоприятная для развития почвенных микроорганизмов. В ризосферерной микрофлоре преобладает группа бактерий: азотобактер, клубеньковые, фотосинтезирующие бактерии. Кроме названных в ризосфере развиваются и другие группы микроорганизмов – аммонификаторы, денитрификаторы, нитрификаторы. Большее содержание доступных растениям минеральных соединений отмечается в ризосфере. Микроорганизмы используют для питания некоторое кол-во минеральных соединений, но это не причиняет заметного ущерба растению. Ситуация меняется, если внести в почву вещества с соотношением C:N. В таких случаях микроорг-мы быстро размножаются и потребляют значительные кол-ва азота, фосфора, макро- и микроэлементов. В результате может создаться дефицит необходимых элементов питания для растений. Биологическое закрепление питательных элементов микроорганизмами не бывает значительным и оно не продолжительно. После отмирания клетки микроорганизмы минерализуются и питательные вещества освобождаются для последующего их использования растениями – обычно на следующий год. 22. Значение микроэлементов в питании растений. Микроэлементы – это необходимые элементы питания, находящиеся в растениях в тысячных-стотысячных долях процента и выполняющие важные функции в процессах жизнедеятельности. В решении практических и теоретических вопросов, связанные с питанием растений микроэлементами, большой вклад внесли М.В.Каталымов, П.А.Власюк, М.Я Школьник и др. Валовые запасы микроэл-в в почвах определяются содержанием их в материнских породах, а доля подвижных зависит от многих свойств конкретной почвы, количества и качества применяемых удобрений и др.-х факторов. Растения обычно усваивают только до 1% микроэл-в , извлекаемых агрессивными вытяжками (HCl, NO3, H2SO4) из почвы. Недостаток микроэлементов вызывает ряд болезней растений и нередко приводит к их гибели. Применение соответствующих микроудобрений не только устраняет возможность болезней, но и обеспечивает получение более высокого урожая лучшего качества. Преимущество обусловлено тем, что они принимают участие в окис.- восстан-х процессах, углеводном и азотном обмене, повышают устойчивость растений к болезням и неблагоприятным условиям внешней среды. Под влиянием микроэл-в в листьях увеличивается содержание хлорофилла, улучшается фотосинтез, усиливается ассимилирующая деятельность всего растения. Многие микроэл-ты входят в активные центры ферментов и витаминов. Микроэл-ты способны образовывать комплексы с нуклеиновыми кислотами, влиять на физические свойства, структуру и физиологические функции рибосом. Они влияют на проницаемость клеточных мембран и поступление элементов питания в растения. Марганец способствует избирательному поглощению ионов из внешней среды; при его исключении содержание ряда микроэл-в повышается. Марганец влияет на передвижение фосфора из стареющих листьев к молодым. Кобальт участвует в изменении проницаемости плазмалеммы, значительно улучшает поступление в растение азота и др.-х элементов. Молибден улучшает поглощение растениями фосфора за счет участия в метаболизме азота и может значительно увеличивать обеспеченность растений данным элементом. Поступление азота так же улучшается при применении бора и меди. Цинк изменяет проницаемость мембран для калия и магния. У цинкодефицитных растений отмечается повышенная концентрация неорганического фосфора. Этот элемент участвует в структурной организации клеток и в регуляции транспорта ионов через клеточные мембраны. Медь влияет на работу К-Na-АТФ-азы, способствует накоплению в растениях органических соединений фосфора. При достаточном обеспечении медью, цинком и бором поступление магния в растения улучшается. В целом при нарушении питания микроэл-ми в первую очередь снижается поступление нитратного азота. Аммонийный азот быстрее включается в состав белков. При нарушении питания кобальтом и цинком заметно снижалась скорость включения в состав белков аммонийного азота. В качестве допол-го источника микроэл-ов используют некоторые промышленные отходы, # металлургические шлаки, пиритные огарки, остатки сточных вод и др. Вносить микроэл-ты в почву лучше в составе основных минеральных удобрений (суперфосфата и аммофоса, нитроаммофосок, хлорида калия и др.). Перспективно вводить микроэл-ты в состав длительно действующих удобрений, а также применять их с поливной водой при дождевании. 26. Питание растений на разных стадиях их роста и развития. Критич период и период макс-го потреб-я пит в-в растениями. В разные периоды роста растения предъявляют неодинаковые требования к условиям внешней среды, в том числе и к питанию. Поглощение растениями азота, фосфора и калия в течение вегетации происходит неравномерно. Следует различать критич период питания (когда размеры потребления могут быть ограниченными, но недостаток элементов питания резко ухудшает рост и развитие растений) ипериод максим-го поглощения, который характеризуется наиболее интенсивным потреблением питательных веществ. В начальный период развития растения потребляют относительно небольшие абсолютные количества всех питательных веществ, но весьма чувствительны как к недостатку, так и к избытку их в растворе. Начальный период роста — критический в отношении фосфорного питания. Недостаток фосфора в раннем возрасте настолько сильно угнетает растения, что урожай резко снижается даже при обильном питании фосфором в последующие периоды. Вследствие высокой напряженности синтетических процессов при слаборазвитой еще корневой системе молодые растения особенно требовательны к условиям питания. Следовательно, в прикорневой зоне в этот период питательные вещества должны находиться в легкорастворимой форме, но концентрация их не должна быть высокой, с преобладанием фосфора над азотом и калием. Обеспечение достаточного уровня снабжения всеми элементами с начала вегетации имеет важное значение для формирования урожая. Размеры потребления всех элементов питания растениями значительно возрастают в период интенсивного роста надземных органов — стеблей и листьев. Ведущая роль в ростовых процессах принадлежит азоту. Повышенное азотное питание способствует усиленному росту вегетативных органов, формированию мощного ассимиляционного аппарата. Недостаток же азота в этот период приводит к угнетению роста, а в последующем — к снижению урожая и его качества. Ко времени цветения и начала плодообразования потребность в азоте у большинства растений уменьшается, но возрастает роль фосфора и калия. Когда нарастание вегетативной массы заканчивается, потребление всех питательных веществ постепенно снижается, а затем их поступление приостанавливается. Дальнейшее образование органического вещества и другие процессы жизнедеятельности обеспечиваются в основном за счет повторного использования (реутилизации) питательных веществ, ранее накопленных в растении. Неодинаковая количественная потребность и интенсивность поглощения растениями отдельных элементов питания должна учитываться при разработке системы применения удобрений. Особенно важно обеспечить благоприятные условия питания растений с начала вегетации и в периоды максимального поглощения. Это достигается сочетанием различных способов внесения удобрений: в основное удобрение до посева, при посеве и в подкормки. Задача основного удобрения — обеспечение питания растений на протяжении всей вегетации, поэтому до посева в большинстве случаев применяют полную норму органических удобрений и подавляющую часть минеральных. Припосевное удобрение (в рядки, при посадке в лунки, гнезда) в относительно небольших дозах вносят для снабжения растений в начальный период развития легкодоступными формами питательных веществ, прежде всего фосфора. Для снабжения растений элементами питания в наиболее ответственные периоды вегетации применяются подкормки в дополнение к основному и припосевному удобрению. Выбор срока, способа внесения удобрений и заделки их в почву зависит не только от особенностей биологии, питания и агротехники культур, но и от почвенно-климатических условий, вида и формы удобрений. Регулируя условия питания растений по периодам роста в соответствии с их потребностью путем внесения удобрений, можно направленно воздействовать на величину урожая и его качество. 29. Получение аммиачных удобрений, их свойства и способы применения Основные продукты промышленного производства азотных удобрений – это синтетический аммиак и азотная кислота. Получение аммиака. Синтетический аммиак получают при взаимодействии химически чистых азота и водорода. Для этого смесь из этих газов в соотношении 1:3 вначале подвергают сжатию под высоким давлением, а потом подают в контактную печь (камеру синтеза), где при высоких температурах (400-500С) и давлении в присутствии катализаторов (железа с добавлением оксидов алюминия и калия) осуществляется синтез аммиака:N2+3H2=2NH3 Затем аммиак поступает в холодильник и сжижается. Источником молекулярного азота м/б воздух. До 50% затрат при производстве аммиака приходится на получение чистого водорода. В качестве источников водорода чаще всего используют природные и попутные нефтяные газы, а также отходящие газы коксовых печей. Полученный аммиак может быть использован непосредственно в качестве удобрения (жидкий безводный аммиак), для производства аммонийных удобрений, для получения азотной кислоты. Получение азотной кислоты. Азотную кислоту получают каталитическим окислением синтетического аммиака кислородом воздуха. Это основной способ для производства азотной кислоты и ее солей. Реакция идет в несколько этапов. Вначале аммиак окисляется до оксида азота (реакция идет с выделением теплоты):4NH3+5O2=4NO+6H2O Оксид азота после охлаждения поступает в окислительные башни, где переводится в диоксид азота: 2NO+O2=2NO2 Далее NO2 поступает в поглотительные башни, где поглощается водой сообразованием азотной и азотистой кислоты: 2NO2+H2O=HNO3+HNO2; 3NO2+H2O=2HNO3+NO Азотистая кислота неустойчива. Оксиды азота NO и NO2 возвращают вновь в ту же систему окислительных и поглотительных установок, добиваясь в конечном итоге их доокисления до азотной кислоты. Синтетический аммиак и азотная кислота являются основными продуктами для производства как азотных удобрений, так и комплексных удобрений, содержащих азот. Наиболее сильно проявление действия азотных удобрений на дерново-подзолистых и серых лесных почвах лугово-лесной и лесостепной зонах. Высокая эффективность азотных удобрений наблюдается на выщелоченных черноземах и на оподзоленных, на всех типах почв в условиях орошения. Применение азот удобрений под отдельные культуры. Зерновые культуры сильно отзываются на внесение азотных удобрений. Азот улучшает развитие вегетативных и репродуктивных органов, улучшает кущение. Озимая пшеница в фазу кущения поглощает до 50-60% азота. Яровая пшеница имеет более короткий период питания. При посеве озимых после клевера при условии – по чистым парам можно не вносить азотные удобрения до посева. Дозы под кукурузу 60-90 кг/га. Рис требует оч высокой дозы 120-150 кг/га, лучшие формы удобрений – сульфат аммония, мочевина. Хлопчатник – самая высокотребовательная культура в отношении азота 150-200 кг/га (фаза бутонизации, цветения и раскрытия коробочек). Лучшие удобрения сульфат аммония, мочевина, аммиачная селитра. Лен-долгунец самая высокая потребность в фазу елочки. Дозы если по пласту многолетних трав 40-60 кг/га, если предшественники более слабые то 70-90 кг/га. Применяют под лен аммонийную селитру и мочевину. Сах свекла требует азот в момент прорастания. Когда растение развивает корни и ботву – резко возрастает потребность в азоте – 120-150 кг/га. Лучшие удобрения натриевая селитра, мочевина. Картофель наиб высокая потребность в азоте в фазу цветения. Доза 60-90 кг/га, удобрения – аммиачная селитра, сульфат аммония. Овощные предъявляют высокие требования в течении всего периода вегетации. Плодово - ягодные они оч отзывчивы на внесение азот . особенностью внесения является глубокая заделка и близкая к основной массе корня. Яблоня, вишня, груша – в фазу плодоношения ежегодно 60-90 кг/га. Слива , персик, фундук, хурма – до 120 кг/га. Земляника, крыжовник, малина, смородина 45-60 кг/га. 33 Фосфорные удобрения и их классификация Фосфорные удобрения в зависимости от растворимости и доступности для растений делят на три группы: 1) содержащие фосфор в водорастворимой форме – простой и двойной суперфосфат (фосфор этих удобрений хорошо доступен растениям); 2) содержащие фосфор, нерастворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (в 2%-ной лимонной кислоте) – преципитат, томасшлак, мартеновский фосфатшлак, обесфторенный фосфат (фосфор этих удобрений доступен растениям); 3) содержащие фосфор, нерастворимый в воде, плохо растворимый в слабых кислотах, полностью растворимый в сильных кислотах (серной, азотной) – фосфоритная мука, костная мука (фосфор этих удобрений труднодоступен растениям). Эффективны на разных почвах под различные сельскохозяйственные культуры на фоне обеспеченности растений азотом и калием. 30 Аммиачно-нитратные удобрения К этой группе относятся удобрения, содержащие азот в аммонийной и нитратной формах – аммонийная селитра и сульфонитрат аммония. Аммонийная селитра (нитрат аммония) – NH4NO3. традиционное название – аммиачная селитра. Она содержит 34,6% нитратного и аммонийного азота в соотношении 1:1. ее получают нейтрализацией азотной кислоты газообразным аммиаком: HNO3+NH3 (газ)=NH4NO3+144,9 кДж Раствор нитрата аммония упаривают, затем подвергают перекристаллизации и высушивают. Получается белое кристаллическое вещество, содержащее 98-99% NH4NO3. Удобрение очень хорошо растворимо в воде. Оно очень гигроскопично, на воздухе сильно отсыревает и слеживается. Для уменьшения слеживаемости к сплаву азотнокислотного аммония добавляют небольшое количество кондиционирующих веществ (тонкоразмолотая фосфоритная мука, гипс, каолинит, нитрат магния, жирные кислоты и их амины), способных поглощать значительное количество влаги и способствовать увеличению плотности и прочности гранул. Эти добавки придают селитре желтый оттенок. Физич свойства аммонийной селитры в значит степени зависят от размеров и формы получаемых кристаллов и гранул. Содержание влаги в селитре не должно превышать 0,3%, реакция удобрения нейтральная или слабокислая. Эффективным средством для предотвращения увлажнения и уменьшения слеживаемости нитрата аммония является упаковка его в плотную, хорошо герметизированную тару – полиэтиленовые или ламинированные бумажные мешки. Аммонийная селитра – одно из наиболее эффективных азотных удобрений. Это безбалластное удобрение. В этом удобрении удачно сочетается подвижный нитратный азот с менее подвижным аммонийным азотом. Аммонийная селитра при внесении в почву быстро растворяется почвенной влагой. После внесения удобрения в почву катион аммония вступает в реакцию с почвенным поглощающим комплексом, а нитратный анион остается в почвенном растворе. В кислых дерново-подзолистых почвах внесение нитрата аммония может вызвать дальнейшее подкисление почвенного раствора, которое носит временный характер. Для повышения эффективности аммонийной селитры при ее внесении в кислые почвы большое значение имеет их своевременное известкование. Аммонийную селитру применяют в качестве как допосевного (основного), так и рядкового (при посеве) удобрения, а также для подкормок в период вегетации. Аммонийную селитру широко используют и для ранневесенней подкормки озимых культур и многолетних трав. Ее можно применять и для подкормки пропашных и овощных культур во время их междурядной обработки с обязательной заделкой удобрения на глубину 10-15 см культиваторами – растениепитателями. Сульфонитрат аммония содержит 25 – 27% N, в том числе в аммонийной форме 18 – 19% и в нитратной форме 7 – 8%. Сероватое мелкокристаллическое или гранулированное вещ-во. Получается путем механического смешивания 65% сульфата аммония и 35% нитрата аммония или внесения сухого сульфата аммония в сплав нитрата с последующим высушиванием и измельчением смеси. Другой способ – нейтрализация серной и азотной кислот аммиаком. Сульфонитрат аммония хорошо растворяется в воде, обладает меньшей гигроскопичностью по сравнению с аммонийной селитрой. При хранении в сухом помещении не слеживается, сохраняет рассыпчатость. Он обладает значительной потенциальной кислотностью, применение его на кислых почвах требует предварительного их известкования или нейтрализации самого удобрения. 44. Фосфаты мочевины и амиды фосфора, их свойства и использование Фосфаты мочевины получают при взаимодействии термической фосфорной кислоты и синтетической мочевины. Производство основано на способности последней образовывать комплексы с фосфорной кислотой: (CONH2)2 умн (NH4)2HPO4 (содержит по 27% N и P2O5). Хорошо растворимы и применяются всеми способами. Можно дополнительно вводить аммиак и добавлять хлорид калия. Удобрение содержит до 36% N, 48% P2O5, или по 24% N и P2O5 Фосфат мочевины порошкообразный предназначен для внесения под овощные, плодовые и декоративные культуры в открытом и защищенном грунтах, а так же для корректировки питательных растворов и в производстве тукосмесей. 37 Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой. Растворимость фосфорных удобрений по сравнению с азотными и калийными значительно ниже. При внесении в почву фосфорных удобрений по мере их растворения фосфат-ион постепенно переходит в разные соединения, характерные для данной почвы. Этот процесс идет очень медленно. Частично внесенные фосфорные удобрения длительно сохраняются в почве неизменном виде. Трансформация растворимого фосфора удобрений в почве может быть обусловлены рядом процессов: химическим поглощением фосфора катионами кальция, магния, оксидами и гидроксидами железа, алюминия, марганца и титана; коллоидно-химическим (обменным) поглощение фосфора на поверхности твердой фазы почвы; биологическим поглощением фосфора корневой системой растений и почвенной микрофлорой. Обменное поглощение (адсорбция) фосфат-ионов наблюдается на поверхности положительно-заряженных коллоидных частиц (коллоидах гидратов полуторных окисей) или на положительно заряженных участках отрицательно заряженных коллоидов (у коллоидов белковой группы). Обменное поглощение фосфатов сильнее выражено в условиях кислой среды. Подкисление почвенного раствора способствует большему поглощению анионов; подщелачивание, наоборот, вызывает уменьшение этого процесса. Обменно-поглощенные анионы фосфорной кислоты могут легко вытесняться в раствор (десорбция) другими анионами минеральных и органических кислот (лимонной, яблочной, щавелевой, гуминовой и др.). Эти анионы всегда присутствуют в почвенном растворе как результат дыхания растений, их корневых выделений и др., т. е. недостатка в агентах десорбции фосфатов в почвенном растворе не бывает и определяет хорошую подвижность обменно0поглощенных фосфатов в почвах и их доступность растениям. Часть фосфат-ионов удобрений, растворившихся в почвенном растворе, поглощается почвой по типу химического связывания. Величина рН почвы определяет растворимость солей кальция, магния, алюминия, железа, марганца, титана, которые, взаимодействуя с водорастворимыми фосфат-ионами, переводят его в труднорастворимые соединения. На более кислых почвах происходит поглощение фосфора главным образом оксидами алюминия и железа, на менее кислых почвах возрастает поглощение фосфора кальцием и магнием. Таким образом, на почвах с реакцией среды, близкой к нейтральной, водорастворимые, фосфорные удобрения-монофосфаты через некоторое время превращаются в результате химического поглощения в двузамещенные фосфаты кальция и магния и остаются долгое время в таком доступном для растений виде. В дальнейшем происходит постепенное замещение иона водорода, оставшегося в двузамещенной соли, кальцием или магнием с образованием трехзамещенных фосфатов. В дерново-подзолистых почвах с кислой и слабокислой реакцией основными компонентами химического связывания фосфат-ионов из водорастворимых удобрений являются подвижные, то есть несиликатные, полуторные оксиды. Процесс поглощения почвами фосфатов удобрений и их дальнейшей трансформации очень медленный. Полевые и вегетационные опыты показали, что «остаточный» (ранее не использованный) фосфор удобрений хорошо доступен растениям. Длительное выращивание растений в условиях дефицита фосфорных удобрений ведет к истощению почвенных запасов этого элемента и постепенной деградации почв. 39. Сырые калийные соли, их свойства Сырые калийные удобрения получают путем дробления и размола природных калийных солей. Для этой цели используют более концентрированные пласты месторождений. Применять сырые калийные соли целесообразно лишь вблизи месторождений калийных руд, так как они имеют низкое содержание К2О и большое количество примесей. Они содержат много хлора, что ограничивает их применение. Из сырых калийных солей наиболее распространены сильвинит и каинит. Сильвинит – пKCI+ m NaCI. Содержит 12-15% К2О и 35-40% Na2O. Выпускается в грубом помоле (размер кристаллов 1-5 мм и более). Розовато-бурый с включением синих кристаллов. При хранении во влажном помещении отсыревает, а при высыхании слеживается. Перевозят бестарным способом. Применяют под натриелюбивые культуры. Каинит – KCI. MgSO4. 3H2O. с примесью Na2O. Содержит 10% К2О, 6-7% MgO, 32-35 %CI, 22-25 %Na2О, 15-17% SO4. Это крупные кристаллы розовато-бурого цвета. Влажность не более 5 %. Получают при размоле каинитовой или кинитово-лангбейнитовой руды. Не слеживается, транспортируют навалом, (насыпью). Вследствие малой транспортабельности сырые калийные соли используются лишь в районах их добычи и в ограниченных размерах. Основная же часть их используются для получения высококонцентрированных калийных удобрений. 38 Концентрированные калийные удобрения, их получение и свойства Хлористый калий, хлорид калия – КСI. Это основное калийное удобрение. Его производство составляет 80-90% от общего производства калийных удобрений. Получают хлорид калия в основном из сильвинита, который представляет собой смесь (агромерат) сильвина (KCI) и галита (NaCI), содержащую 12-15% К2О. В химически чистом хлориде калия содержится 63,1% К2О. Это мелкокристаллический порошок розового или белого цвета с сероватым оттенком Хлористый производят несколькими способами: 1) Галургический – отделение KCI от NaCI основано на разной растворимости обеих солей при соответствующих температурах. Растворимость KCI при повышении температуры от 20 до 100С увеличивается почти вдвое, а растворимость NaCI почти не меняется. Размолотый сильвинит растворяется при температуре около 100С в растворительном щелоке, представляющем собой насыщенный раствор NaCI. В щелоке будет растворяться только КСI сильвинита, а NaCI остается нерастворенным и отделяется. При охлаждении такого раствора KCI будет кристаллизоваться, а NaCI останется в растворе. Полученный белый мелкокристаллический хлорид калия при хранении сильно слеживается. 2) Флотационный – разделение минералов сильвина (KCI) и галита (NaCI) основано на различной способности поверхности частичек этих минералов к смачиванию водой. Флотационный хлорид калия имеет более крупные естественные кристаллы розового цвета. Гидрофобные добавки (жирные амины), используемые в процессе флортации, существенно уменьшают гигроскопичность и слеживаемость удобрения. Существует и другие способы получения KCI, например с помощью подземного выщелачивания руды (сальвинита) с последующей переработкой полученного раствора выпариванием и кристаллизацией. 40%-ная калийная соль – KCI+(mKCI+nNaCI). Содержит около 40 % К2О, 20% Na2O и 50% CI. Получают путем механического смещивания хлорида калия с сырыми калийными солями – сильвинитом, а иногда и каинитом. Это смесь серых, белых и красноватых кристаллов мелкого и среднего размера. Хорошее удобрение для культур , отзывчивых на натрий (сахарная свекла, кормовые и столовые корнеплоды, а также томат, капуста, брюква, злаковые травы) Сульфат калия – K2SO4. Это высококонцентрированное бесхлорное удобрение. Содержит 46-50% К2О., мелкокристаллический порошок белого цвета с желтым оттенком, влажность 1,2%. Не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью. Получают в процессе комплексной переработки полиминеральных калийных руд, конверсией (обменным разложением) хлоридом калия. Калимагнезия, сульфат калия-магния – K2So4~MgSO4 Содержит 29 % К2О и 9 % MgO. Получают путем перекристаллизации природных сульфатных солей, в основном из шенита. Поэтому это удобрение иногда называют шенитом. Белый сильнопылящий порошок с сероватым или розоватым оттенком либо серовато-розовые гранулы неправильной формы. Не слеживается, транспортируется в мешках или насыпью. Используется в первую очередь под культуры, чувствительные к хлору или на легких почвах. Хлоркалий электролит – KCI с примесями NaCI и MgCI2. Это побочный продукт при производстве магния из карналлита. Содержит 34-42% К2О, по 5% MgO и Na2O и до 50% СI. Сильнопылящий мелкокристаллический порошок с желтым оттенком. Не слеживается, его перевозят в бумажных мешках или насыпью. Цементная пыль. Отход производства цемента, безхлорное калийное удобрение. Содержит от 10-15 до 35 % К2О. Калий содержится в виде карбонатов, сульфатов и в небольшом количестве силикатов. Имеются также гипс, оксид кальция, полуторные оксиды и некоторые микроэлементы. Калийные соли цементной пыли растворимы в воде и доступны растениям. Применяют в качестве основного удобрения, в первую очередь на кислых почвах и под хлорофобные культуры. Печная зола. Местное калийно-фосфорно-известковое удобрение. Калий содержится в виде поташа (К2СО3). Содержание К2О в золе существенно колеблется в зависимости от источника топлива. Молодые деревья при сжигании дают больше золы, в которой и содержание питательных элементов выше. Печная зола – достаточно эффективное удобрение для всех культур (особенно для хлорофобных) и для всех почв (в первую очередь для кислых). 42 Нитрофоски, их получение и свойства Нитрофоски получают при обработке фосфатного сырья азотной кислотой. В результате такого взаимодействия образуются кальциевая селитра и монофосфат кальция с примесью дикальцийфосфата. Но эта смесь из-за высокой гигроскопичности кальциевой селитры еще не является полноценным удобрением: она отличается повышенной влажностью и плохо рассеивается. Поэтому необходима дальнейшая обработка смеси, чтобы перевести азот из кальциевой селитры в другие соединения. Существует несколько способов такой обработки. 1)Для получения тройного удобрения в горячую пульпу (полученную смесь) добавляют в необходимой пропорции хлористый калий. Частично он взаимодействует с аммиачной селитрой с образованием хлористого аммония и калийной селитры KCI+NH4NO3=NH4CI+KNO3 После высушивания и грануляции получается удобрение сульфатная нитрофоска. Оно обладает хорошими физическими свойствами и может быть использовано под большинство культур на всех почвах. Полученная смесь содержит CaHPO4~2H2O, Ca(H2PO4)2~H2O, NH4NO3, NH4CI, CaSO4. 2) Одновременно в пульпу добавляют аммиак, серную кислоту и небольшое количество растворимой соли магния. Введение хлористого калия позволяет получить удобрение, которое называется сернокислой нитрофоской, очень близкое по составу к сульфатной нитрофоске. 3) Перспективным способом является добавление к пульпе аммиака и фосфорной кислоты. Нитрат кальция превращается в одно - и двузамещенные фосфаты кальция и аммиачную селитру; кроме того, образуется аммофос. В этом удобрении самое высокое содержание водорастворимой фосфорной кислоты (до 80%), в двух предыдущих – около 55% от усвояемой. При добавлении хлористого калия получается фосфорная нитрофоска. В России выпускается несколько марок гранулированных нитрофосок. Размер гранул нитрофосок 1-4 мм; они достаточно прочные и при кондиционировании путем добавления небольших количеств минеральных масел и припудривания тальком или тонкоразмолотым известняком не слеживаются при перевозке и хранении. Нитрофоски вносят в качестве основного удобрения, припосевного в рядки, а также в подкормку. Их эффективность практически такая же, как и эквивалентных количеств смеси простых удобрений. 48. Технологические процессы производства комплексных удобрений К комплексным удобрениям относятся удобрения, содержащие 2, 3 и более элементов питания: азот, фосфор, калий, магний, серу и микроэлементы. В зависимости от содержания компонентов различают двойные (Р+К, N+P, N+K) и тройные (N+P+K) комплексные удобрения. По способу производства эти удобрения подразделяют на сложные, сложносмешанные (комбинированные) и смешанные, а по агрегатному состоянию – на твердые и жидкие. Сложные удобрения представляют собой одинарные соли, содержащие разные элементы питания, например KNO3, (NH4)HPO4 и др. Они не содержат примесей (балласта) и поэтому отличаются высокой концентрацией элементов питания. В нашей стране имеется несколько способов получения смешанных удобрений: 1)смешивание непосредственно в хозяйствах при помощи стационарных или передвижных тукосмесительных установок; 2)использование стационарных высокопроизводительных установок с перспективой обслуживания нескольких хозяйств; 3)смешивание удобрений на химических предприятиях. При смешивании твердых удобрений исходные компоненты должны быть сухими и рассыпчатыми. Желательно чтобы они мало различались по крупности и плотности зерен. Возможны 2 пути использования смешанных удобрений: внесение непосредственно после смешивания и заблаговременное приготовление с последующим хранением. Сложносмешанные (комбинированные) удобрения содержат два и более элементов питания, получают их в едином технологическом процессе при взаимодействии азотной, фосфорной и серной кислот с аммиаком, природными фосфатами, солями калия, аммония и др. Смешанные удобрения получают путем механического смешивания двух или более простых удобрений. Сухое смешивание – наиболее доступный, простой и экономичный способ получения комплексных удобрений. Чем больше общее содержание питательных веществ в удобрении, тем оно ценнее. Высокая концентрация действующих веществ и одновременное содержание нескольких элементов питания – большое преимущество комплексных удобрений. Наличие в одной грануле комплексных удобрений нескольких питательных веществ способствует их более равномерному распределению на поверхности почвы. 49. Органические удобрения, их классификация и значение Органические удобрения – это разной степени разложения органические вещества растительного, животного, растительно-животного и промышленно-бытового происхождении. Количеств.и качеств.состав орган.удобр.зависят от их происхождения,условий накопления и хранения. Эти удобрения содержат обычно много влаги и различных питательных элементов, но не в больших кол-вах, поэтому их наз.полными удобрениями. Они обычно малотранспортабельны, их применяют на месте получения и поэтому наз.местными. Примен.местных полных орган.удобр.-основной прием воздействия человека на круговорот питат.элементов в земледелии,причем не только для поддержания достигнутого уровня этого круговорота, но не с целью увелич.объемов его.Некоторые орган.удобр.(навоз,птичий помет,фекалии,зеленые удобрения и др.) явл.повторным использ.значит.части ранее взятых из почвы и различ.удобр.питат.элементов, вкл.и доп.фиксированый азот атмосферы свободно живущими,симбиотическими и ассоциативным азотфиксаторами. Другие орган.удобр. (торф,комунально-бытовые отходы городов), как и мин.удобр,служат доп.источником увел.объемов питат.элементов в круговороте их в любом агроцинозе. Орган.удобр.-важнейший фактор практического регулирования многих показателей плодородия почв: содержания орган.в-ва,подвижных форм азота, фосфора,калия,кальция,алюминия,железа,марганца и др.макро- и микроэлементов,кистотности,степени насыщенности основаниями,биологической активности,водно-воздушного режима. Среди орган.удобр. (навоз,навозная жижв,птичий помет,фекалии,торф,различный компосты,сидераты,сапроперели,хоз-быт.отходы и т.д)важнейшим явл.навоз 50. Навоз, его состав, виды и удобрительная ценность Навоз- это смесь твердых и жидких выделений различных животных с подстилкой или без неё. Состав подстилочного навоза и жидких выделений животных и подстилки, а они неодинаковы для разных видов (и возраста) животных, зависят от количества кормов. У лошадей, овец и крупного рогатого скота твердых выделений больше, а у свиней меньше. Твёрдые и жидкие выделения неравноценны по составу и удобрительной ценности : почти весь фосфор (более 95%)содержится в твёрдых, а от 50 до 75 % азота и не менее 80-90% калия -в жидких выделениях. В экскрементах крупно - рогатого скота и свиней содержание сухого вещества, а также большинства питательных элементов значительно меньше, чем у лошадей и овец. Благодаря этому экскременты овец и лошадей быстрее разлагаются и выделяют много тепла при хранении, поэтому навоз этих животных называют горячим, а свиней и крупного рогатого скота - холодным. Азот, фосфор и сера твёрдых выделений всех животных входят в состав различных органических соединений и могут быть доступными растениями только после минерализации. В жидких выделениях все питательные элементы находятся в легкоминерализуемой и (или) легкорастворимой формах и очень быстро под влиянием микроорганизмов становятся доступными растениям. Кальций, калий и в меньшей степени магний и в твердых веществах, и в жидких выделениях находятся в наиболее подвижных, усвояемых для растений формы. Твёрдые выделения очень богаты микроорганизмами, а жидкие в момент выделений их вообще не содержат, но, перемешиваясь с твёрдыми, очень быстро обогащаются имеющимися в среде микроорганизмами. Вместе с твёрдыми и жидкими выделениями в состав навоза входит подстилка, которая увеличивает количество навоза и влияет в зависимости от вида и количества её на химический состав и потери питательных элементов из него. Подстилка впитывает жидкие выделения животных и образующийся при разложении мочи аммиак, т.е. уменьшает потери азота и газов. Подстилка уменьшает влажность экскрементов, они становятся более рыхлыми, что убыстряет их микробиологическое разложении, облегчает погрузку, транспортировку, внесение и заделку навоза. Наилучшая подстилка- торф, особенно верховой. По степени разложения различают : свежий, полуперепревший, перепревший навоз и перегной. Свежий навоз- слаборазложившаяся масса, солома в которой ещё сохраняет первоначальный цвет и прочность. Полуперепревыший- теряет по сравнению со свежим 10-30% (в средним 25%) первоначальной массы и органического вещества. Солома в нем приобретает темно-коричневый цвет, теряет прочность и легко разрывается. Перепревший- однородная темная масса, содержащая 50% исходной массы и органического вещества, в которой не замечены даже отдельные элементы подстилочного материала. Перегной – рыхлая землистая темная однородная масса, содержащая не более 25% массы и органического вещества исходного свежего навоза. 53. Торф как удобрение. Компосты и их применение. КОМПОСТЫ - орган удоб, смесь навоза с торфом, землей, фосфоритной мукой и т. п., разложившаяся под влиянием микроор-ов. Компостирование- биотермический процесс минерализации и гумификации обычно 2 органич. компонентов( иногда с добавками минеральных), уменьшающий потери пит эл одних( навоз, жижа и стоки, фекалии) с одновременным ускорением разложения других (торф, опилки, бытовой мусор) и переводом в доступные для растений формы пит эл( фосфоритная мука). При компостировании орг отходов происходит их биотермическое обеззараживание, компост нагревается до 60С, что убивает яйца и личинки мух, гельминтов, а также некоторые болезнетворные микроор-ы. Виды компостов: 1) Торфонавозные компосты- их готовят в близи животноводческих помещений, в навозохранилищах. Отношение навоза к торфу- зимой:1:1, летом-1:3. -Послойное компостирование возможно в любое время года, при этом торф слоем до 50 см разравнивают на подготовленных местах. Затем покрывают слоем навоза, кот вновь покрывают торфом, затем вновь навозом( и так до 2 метров). -Очаговое компостирование предпочтительнее зимой ( торф размещают непрерывным или прерывным слоем 70-80 см и шириной на 1.0-1.5 меньше нижележащего торфа). При послойном очаговом компостировании для улучшения качества торфа с навозом к массе компонентов 1,5-3,0 %(15-30 кг/т) фосфоритной муки, при этом получ торфо-навозно-фосфоритные компосты , кот по эффективности даже при сод навоза 30-50% не уступают хорошему навозу. 2) Торфожижевые компосты- их готовят с любым торфом, кроме известкового ( содержание СaO более 5%), зимой в навозохранилищах, а летом в полевых штабелях или на осушенных торфяниках. На каждую тонну торфа берут 1-3 тонны навозной жижи и 1.5-2.0 от массы компоста фосфоритной муки. Торф укладывают в 2 смежных вала с углублением между ними, в которое сливают навозную жижу. В зависимости от свойств компонентов компоста и времени года массу выдерживают в течении 1-4 мес., затем применяют в качестве удобр под различные компоненты. Эти компосты не уступают по эффективности хорошо приготовленному навозу. 3) Торфофекальные компосты – получают при компостировании фекальных масс с торфом ( с соломой, с мусором). Это быстродействующее удобрение. В фекальной массе в среднем сод 0,5-0,8%N, 0,2-0,4 %P2O5, 0,3-0,4 % K2O. N в них на 70—80% представлен аммиаком и мочевиной, P и K находятся в легкоусвояемых формах для растений. Высушенные фекальные массы- пудреты сод около 2% N,4% P2O5 ,2% K2O. Пудреты можно применять под декоративные культуры и лубяные ( 2-3 т/га). С санитарной, агрохимич и экологич точки зрения фекальные массы лучше применять в виде компостов. По эффективности эти компосты нередко превосходят навоз на 30-50%. 4) Торфоминеральные компосты- они могут сод известь, золу, фосфоритную муку, жидкий аммиак. Торфоизвестковые и торфозольные компосты готовят с кислым торфом( pH менее 5%). Дозу извести рассчитывают по 0,8 гидролитической кислотности( Нг) торфа. Лучшей формой известковых удобрений является доломитовая мука. Такие компосты выдерживают в применении до 4-5 мес. Торфофосфоритные компосты позволяют при тщательном перемешивании компонентов уже через месяц их хранения перевести в усвояемую для растений форму 30-60% P2O5 фосфоритной муки и одновременно несколько уменьшит кислотность торфа. Торфоаммиачные ( ТАУ) и Торфоминеральноамиачные ( ТМАУ) компосты готовят насыщением торфа аммиаком и добавлением к нему P и K минеральных удобр. 5) Торфорастительные компосты- получают при выращивании на торфяниках бобовых и других культур с последующей запашкой их и приготовлением штабелей из полученных смесей торфа и растений. Растит массу измельчают и запахивают на глубину 15 см, через 2-3 недели дискуют, торфосидеральную массу сгребают высотой 1,5-2,0 м и выдерживают 1-2 мес. Эти компосты применяют под разл культуры. 6) Компосты из бытовых отходов. В связи с возрастающими требованиями к окр среде более широкое распространение получают промыш методы биотермического обеззараживания и приготовления из них компостов. Компост в среднем сод 40-52% орг веществ, 1-1,3% N, 0,7-0.8% P2O5,0,4-0,6% K2O. Может применяться под различные культуры. Торф как удобр формируется под влиянием грунтовых вод с большим содержанием минер веществ в понижениях рельефа с осоками, хвощами, ольхой и др влаголюбивыми и более требовательными раст. Для агрохимической оценки торфов важны следующие свойства: 1) Ботанический состав - определяет зольность, кислотность, степень гумификации, обеспеченность элементами питания. 2) Степень разложения торфа- важный показатель его агрономич использования. Слаборазложившийся(5-25% гумифицированных веществ) торф используют преимущественно для подстилки животным, среднеразложившийся(25-40%) после добычи и проветривания, как непосредственное удобрение, для приготовления компостов. 3) Зольность - может быть нормальной( до 12%) и высокой( более 12%). Повышенная зольность за счет Ca( известь) и P( вивианит) увеличивает ценность торфа. Торфотуфы примен, как непосредственное удобр, а также для известкования кислых почв и фосфорирования бедных элементов почв. 4) Содержание питательных элементов - снижается при переходе от низинному к верховому типу торфов. Из элементов- больше всего N , P в торфах мало, из микроэлементов –Cu. 5) Кислотность торфа- важный показатель типа и способов его применения. С pH 5,5 и менее- торф нельзя использовать, как удобр, без предворительного компостирования известью, золой, фосфоритной мукой. 6) Поглотительная способность (ЕКО)- имеет важное значение при использовании торфов в качестве подстилочного материала для птиц и жив-ых, способного поглощать влагу ( влагоемкость) и газы, в частности аммиак. Емкость поглощения всех типов торфа значительно выше, чем у мощного чернозема. Торф, как удобрение- прежде всего на легких почвах применяют только низинные торфы, богатые известью (торфотуфы) или фосфором ( вивианитовый торф), с pH 5,5 и более, зольностью более 10%( в том числе CaO более 4%) и степенью разложения 40-50 % и более. Дозы чистого торфа( 50-100 т/га) можно значительно уменьшить, если одновременно с ним вносить и запахивать в небольших дозах ( 5-10 т/га) навозную жижу, полужидкий навоз, фекалии, птичий помет. Дозы торфотуфов определяют по сод CaO, а вивианитовых торфов- по сод P2O5. 54. Птичий помет; его состав, свойства и особенности применения Это ценное, наиболее концентрированное и быстродействующее среди других орг удобр, содержащее в бесподстилочном виде 30-50%, а в подстилочном около 10% аммичного азота( от общего кол-ва N). Содержание питат элементов в помете птиц сильно изменяются в зависимости от состава и качества кормов и менее значительно- от способов содержания. Куры( 2,2% N, 1,8% P2O5, 1,1 %K2O), Утки (0,8 % N, 1,0 % P2O5, 0,6 % K2O), Гуси (0,6% N, 0,5% P2O5, 0,9% K2O). N и P в бесподстилочном курином помете значительно больше, чем в подстилочном навозе с. х животных. Подстилочный куриный помет. Обладает достаточной сыпучестью, невысокой влажностью, применяется как обычный ( подстилочный) навоз в дозах рассчитанных по азоту. При влажности 56% он сод в среднем 1,6 %N, 1,5%P2O5, 0,9% K2O. Для подстилки применяют торф, измельченную солому, опилки, кот укладывают слоем 30-40 см, а по мере загрязнения верхний слой перемешивают с нижним. Убирают его при смене поголовья 2-3 раза в год. Бесподстилочный куриный помет. Это липкая, мажущаяся масса зловонного запаха с более высоким , чем в подстилочном помете, количеством питат элементов., содержит много семян сорняков , яиц и личинок гельминтов и мух , и различных микроорганизмов, многие из которых- возбудители болезней. Все питат элементы в птичьем помете находятся в усвояемых для растений формах. Для уменьшения потерь азота при накоплении и хранении бесподстилочного помета к нему следует добавлять 20-40%(от массы) торфяной крошки, а при отсутствии торфа- до 30% почвы. На птицефабриках для обеззараживания, сохранения питат элементов применяют быструю термическую сушку его при 600-800 градусах. При такой сушке влажность снижается до 20%, потери азота не превышают 5%, масса уменьшается, а концентрация питат элементов возрастает в 3 раза и составляет: 4-6% N, 3- 4% P2O5, 1,5-2,0 %K2O, исчезает запах. Сухой помет. Это сыпучее органич удобрение. Сухой помет более транспортабелен, может храниться в сухом месте и при этом за 6 мес в мешках и в открытом штабеле теряет только 4-11% органич в-ва и 3-8% азота. Применяют птичий помет до посева культур и в процессе вегетации их- в подкормки. В качестве допосевного удобр его используют в зависимости от вида, продуктивности культур в следующих дозах: бесподстилочный помет- 5-10 т/га, подстилочный-10-20 т/га и термический высушенный -2-4 т/га. 57. Использование городского мусора на удобрение. Городской мусор- кухонные отходы, бумага, тряпки, грязь, пыль, зола- по сод питат веществ и удобрительным качествам сопоставим с подстилочным навозом. Скорость минерализации его в почве зависит от количеств и соотношений его компонентов. При большом кол-ве пищевых отходов и пыли мусор разлагается быстро , его можно применять как удобр без компостирования, а с преобладанием бумаги и тряпок разлагается медленно и более эффективен после компостирования. Городской мусор в расчете на сухую массу сод в среднем 0,6-0,7%N, 0,5-0,6% P2O5, 0,6-0,8% K2O. В качестве допосевного удобрения под основную обработку почвы мусор без предварительного компостирования применяют под разные культуры в таких же дозах, как подстилочный навоз( 20-60 т/га). В защищенном грунте он эффективен в парниках и теплицах, как биотопливо , после чего становится однородным, рассыпчатым и хорошо разложившимся орг удобр для открытого грунта. После компостирования или использования в парниках разложившийся мусор применяют под разные культуры уже в гораздо меньших дозах( до 20 т/га), чем не разложившийся. 59. Известкование кислых почв: виды, дозы, сроки, способы внесения известковых удобрений, эффективность известкования. Химическая мелиорация почв – регулирование состава поглощенных ППК катионов путем замены избытка нежелательных среди них (водород, алюминий, железо, марганец в кислых почвах, натрий, иногда и магний в щелочных почвах) на кальций. Устраняет избыточную кислотность почв известкованием, а избыточную щелочность – гипсованием. Все кислые почвы по степени кислотности условно делятся на 6 групп: 1) Сильнокислые (pH меньше 4,5) 2) Среднекислые (рН= 4,6-5,0) 3) Кислые ( рН=5,1..5,5) 4) Слабокислые ( рН= 5,6…6,0) 5) близкие к нейтральным, нейтральные ( рН= 6,1..7,0) 6) Слабощелочные ( рН больше 7,0) Известкование кислых почв повышает обеспеченность растений кальцием и магнием, а благодаря устранению кислотности – дополнительно почвенным N,P,Mo. Практически нерастворенные в воде карбонаты кальция и магния при взаимодействии с угольной кислотой почвенного раствора постепенно превращаются в растворимые бикарбонаты, являющиеся гидролитически щелочными солями: CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2; Ca(HCO3)2+2H2O=Ca на верху (2+) +2OH на верху (-)+2H2O+2CO2. В почвенном растворе повышается концентрация катионов Ca на верху (2+) или Mg ( на верху 2+), которые вытесняют из ППК катионы H,Al,Fe,Mg и нейтрализуют почву: [ППК] 2 на верху Ca AL и 2 внизу HH H +3Ca(OH)2 СТРЕЛОЧКА[ППК] 2 на верху Ca Ca, 2 внизу Ca Ca+ Al(OH)3+3 H2O. Карбонаты кальция и магния непосредственно взаимодействуют с гуминовыми, фульвокислотами, аминокислотами и другими органическими и минеральными кислотами почвы и нейтрализуют их: CaCO3+ 2RCOOH СТРЕЛОЧКА (RCOO)2Ca +H2O+CO2; CaCO3+2HNO3 СТРЕЛОЧКА Ca(NO3)2+H2O+CO2. Таким образом, при внесении в кислую почву полной дозы извести устраняется актуальная и обменная кислотность, значительно снижается гидролитическая кислотность, уменьшается содержание токсичных для растений подвижных форм Al,Fe,Mn, а также некоторых особо опасных тяжелых металлов ( Cd,Pb,As и др.), которые переходят в нерастворимые формы. Потребность в известковании определяют по рН почвы, степени насыщенности основаниями, механическому составу, количеству гумуса и составу культур в севообороте. А= 1,5 умнож Нг – А – норма извести, т\га; Нг- гидролитическая кислотность почвы, мг-экв на 100 г почвы; 1,5 – коэффициент, который получают при расчете количества извести, нужной для нейтрализации 1 мг-экв гидролитической кислотности. Известкование, устраняя кислотность и повышая степень насыщения основаниями, создает благоприятную среду для роста и питания растений и полезных микроорганизмов. Ca, коагулируя коллоиды, улучшает структуру, водопрочность, водопроницаемость и аэрированность почвы, уменьшает образование корки, облегчает обработку тяжелосуглинистых и глинистых почв. Не только дозы, но и формы (виды) известковых удобрений неодинаково влияют на динамику величины и структуры кислотности, степень насыщенности ППК основаниями, содержание и подвижные формы Ca,Mn и др. элементов. Известковые удобрения подразделяют на три группы: 1. промышленного производства, получаемые размолом твердых карбонатных пород( известковая и доломитовая мука) 2. отходы промышленности, богатые известью ( металлургические шлаки, цементная пыль, дефекат, сланцевая золаи др.)3. местные удобрения из рыхлых карбонатных пород (туф, гажа, мергель), обычно не нуждающиеся в размоле. Твердые карбонатные породы по содержанию кальция и магния называют известняком, доломитизированным известняком или доломитом. Известняки состоят в основном из карбоната кальция (СаСО3)и часто обогащены карбонатом магния. Наиболее мягким из твердых карбонатнымх пород явл мел. Известкование проводят на протяжении всего года. В теплое время года известкуют переувлажненные и холмистые участки, осенью и весной – хорошо дернируемые почвы, летом – свободные от посевов поля. Зимой известкуют ровные поля, на которых высота снежного покрова не более 30 см. Лучший способ внесения извести в почву: под дискование с дальнейшей запашкой плугом с предплужником. Известкование должно предшествовать (или сочетаться) внесению орган и мин удобрений, т.к это резко увелич их взаимную эффективность. 62. Дозы, сроки и способы внесения гипса. Эффективность гипсования Нуждаемость в химической мелиорации солонцовых почв возрастает (от слабой к средней и сильной) при переходе от слабосолонцеватых к солонцеватым почвам и солонцам, т.е. с увеличением доли в ЕКО натрия от 5-10 до 20 % и более. Гипсование необходимо для солонцеватых почв (10-20% натрия) и солонцов (более 20% натрия в ЕКО). Улучшение свойств слабосолонцеватых почв, как правило, достигается самомелиорацией, землеванием и фитомелиорацией. Землевание- перемещение бульдозером на солнцеватые (солонцовые) пятна плодородной почвы прилегающего основного зонального типа ( как правило черноземов) слоем 15-20 см. При этом в расчете на 1 га попадает около 10 т кальция, часть которого с почвенной влагой вовлекается в мелиорацию лежащего ниже солонцеватого ( солонцового) горизонта. Фитомелиорация эффективна при любых видах иалиорации только при рациональном подборе культур и оптимальных технологиях их выращивания. Подбор оптимальных для конкретных условий сочетание культур и чередование их в севообороте. Например, доля пара и имеющихся видов культур ( однолетние, донник, люцерна, многолетние злаки и др.) способствуют интенсивному расслоению и рассолонцеванию с применяемыми видами мелиорации ( гипсование, кислование, самогипсование, землевание). Дозы гипса определяют по эквивалентным количествам натрия в ППК, которые должны быть заменены на кальций. Разница между общим количеством обменного натрия и безопасным его содержанием ( Na – KT) в почве ( обычно 5-10% от ЕКО, т.е. К = 0,05- 0,1) и составляет количество натрия, подлежащее замене на кальций. Для замещения 1г натрия по эквивалентной массе необходимо 0,086 г CaSO4* 2H2O). Из всего мелиорируемого слоя (Н, см) почвы при объемной массе d( г\см в 3)эквивалентная доза гипса Д (т\га) составит: Д= 0,086( Na – KT) умн Hd, где 0,086 – 1 мг умн экв CaSO4 умн 2H2O( г); Na – содержание натрия; К- допустимое содержание натрия в долях ЕКО ( 0,05- 0,1); Т – EKO в мг умн экв/100 г почвы; Н- мощность мелиорируемого слоя, см; d – объемная масса мелиорируемого слоя, г/см в кубе. С учетом содержания действующего вещества в применяемых для гипсования материалах дозу конкретного из них( Дф, т\га) рассчитывают по формуле Дф= Дд.в. умн 100% Существуют и другие методы определения доз гипса. Мелиорирующее действие материалов, содержащих гипс, зависит от скорости его растворения, которая определяется влажностью почвы, гранулометрическим составом мелиоранта и степенью перемешивания его с солонцовым слоем. Поэтому при орошении дозы гипса могут быть снижены на 25-30%, а в богарных условиях его лучше вносить под чистые пары, в отсутствие паров – при основной обработке под однолетние травы, пропашные культуры и яровые зерновые. На корковых солонцах большую часть дозы вносят после вспашки под культивацию. На средне – и глубокостолбчатых солонцах с мощностью гумусового горизонта не менее 20 см гипс вносят под основную обработку плугами с предплужниками, при меньшей мощности гумусового горизонта – в два приема: под вспашку и после нее – под культивацию. Причем соотношение 1 и 2-й частей дозы вносится после вспашки. Большие дозы гипса можно давать постепенно, в течении 2-3 лет. Удобрения : 1. гипс сыромолотый 2. фосфогипс- явл отходом заводов, производящих двойной суперфосфат в преципитат. Лучшими формами удобрений на солонцовых почвах явл сульфат аммония и простой суперфосфат. Средняя эффективность гипсования на черноземе 3-6 ц\га зерна, а в зоне каштановых почв-2-3 ц\га. 63. Основные мероприятия по предотвращению загрязнения почв окружающей среды при применении удобрений Важнейшим агрономическим мероприятием, предотвращающим потери удобрений и биогенных элементов в окружающую среду, явл освоение научно обоснованных севооборотов. Зависимость между вымыванием пит элементов и видом с\х культур : Овощные знак больше корнеплоды знак больше зерновые знак больше кормовые травы. Значительный ущерб окр среде наносит бессистемное использование бесподстилочного навоза, навозных стоков и др. видов отходов жив-ва в нарушении научно обоснованных рекомендаций. А также первостепенное значение влияния на окр среду имеет азот. Большая его доля вкл в состав трудногидролизуемых гумусовых веществ. Доля азота удобрений в общих потерях азота от вымывания составляет 10-15% , остальная часть- азот почвы. Поэтому необходим комплексный подход к разработке приемов и мер борьбы с потерями азота. При нарушении технологии применения азотных удобрений , они могут оказать негативное воздействие на биосферу – почву, воду, атмосферу, растения, а через них – на жив и чел. Для предотвращения потерь биогенных элементов, особенно азота необходимо следовать след положениям: 1. на 1 г севооборотной площади должно вносится ежегодно не более 200 кг азота; 2. в хоз-вах, имеющих животноводческие комплексы, в севооборотах необходимо вводить промежуточные культуры на корм скоту или в качестве зеленого удобрения (уплотненный посев с\х культур в севообороте практически предотвращает потери нитратов за счет вымывания, из-зи интенсивного использования их растениями; 3. Осенью бесподстилочный навоз можно комбинировать с запахиваемой соломой или зеленым удобрением. Основные пути выхода непроизводительных потерь пит элементов в окр среду: Специализированные севообороты, Уплотненные посевы промежуточныхкультур, Дифференцированные почвозащитные системы обработки почв, Орошении, Осушение 71. Роль вегетационного опыта при изучении вопросов питания растений, свойств почв и применения удобрений. Выращивание растений в различных сосудах в искусственных условиях в специальных сооружениях (фитотрон, вегетационный домик, теплица, огражденные сеткой или прозрачной пленкой стеллажи) называют вегетационным методом исследований или ве гетационным опытом. Этот метод позволяет детально расчленить и выявить роль и значение отдельных факторов в жизни растений при регулируемых (в разной степени в зависимости от сооруже ний) условиях влажности, освещенности, температуры и пита тельного режима в сочетании с детальными химическими, физио логическими и другими исследованиями, возможности которых трудно переоценить. Вегетационный опыт позволяет при необходимости изменить основные факторы жизни растений и тем самым быстрее и точ нее, чем в полевом опыте, установить искомые закономерности взаимодействия растений, почвы и удобрений. Вместе с тем веге тационный метод не может заменить полевых опытов, так как ус ловия возделывания растений в вегетационном сосуде существен но отличаются от полевых. Ценность вегетационных опытов зак лючается не в замене ими полевых, а в том, что полученные в них результаты позволяют понять причины тех явлений, которые на блюдаются в полевых опытах. В зависимости от целей и задач исследований используют раз ные модификации вегетационного метода: почвенные, песчаные, водные культуры и гидропонику. Для решения специфических вопросов применяют и другие модификации: сменных или теку чих растворов, изолированного питания, стерильных культур и др. 70. Методы определения пит веществ в почве, растениях и удобрениях. Изотопный метод. Изотопный коэффициент наиболее важен при изучении круго ворота, превращений и перемещений элементов удобрений (и почв) в почве, растении, воде, воздухе, животном, человеке, а также для точной оценки использования элементов только из удобрений. Как отмечалось, при внесении удобрений значительно возрас тает мобилизация почвенных запасов питательных элементов и растения поглощают при этом элементы и из внесенных удобре ний, и из возросших запасов их в почве. Поэтому наряду с изотоп ным существует более приемлемый для практических целей раз ностный коэффициент использования удобрений. Разностный метод. Основан на использовании результатов по левых и производственных опытов с удобрениями и более подхо дит, чем изотопный, для определения оптимальных доз и соотно шений удобрений. Разностный коэффициент использования удобрений — процентное отношение разницы хозяйственных вы носов элементов в удобренном и не удобренном этим удобре нием контрольном вариантах к дозе удобрения в удобренном варианте. Установлено, что разностные коэффициенты использования элементов органических и минеральных удобрений в большей сте пени, чем изотопные, в первый и последующие годы значительно колеблются даже под одной и той же культурой и в пределах одного поля в зависимости от вида, дозы, соотношений, формы, сроков и способов их внесения. При одинаковых способах на одной и той же почве коэффициенты использования удобрений для культур с от носительно слаборазвитой корневой системой и коротким вегета ционным периодом обычно ниже, чем у растений с более развитой корневой системой и длительным периодом вегетации, также под однолетними растениями меньше, чем под многолетними. При локальных способах внесения удобрений (рядковое, лен точное, очаговое) под всеми культурами во всех почвенно-климатических зонах использование питательных элементов их возрас тает в 1,5—2,0 раза по сравнению с разбросным (сплошным) спо собом до посева, перед посевом, при корневых подкормках. У фосфорных водорастворимых и комплексных удобрений коэффи циенты использования питательных элементов выше из гранули рованных форм, а у фосфоритной муки — при более тонком помо ле и тщательном перемешивании с почвой. Балансовый метод. Основан на определение балансового коэффициента использования удобрений. Балансовые коэффициенты всегда выше разностных и на пло дородных (окультуренных) почвах выше, чем на бедных, т. е. не имеют недостатков, характерных и для разностных, и для изотоп ных коэффициентов. Результаты баланса выражают и в других относительных пока зателях коэффициенте возврата — отношение дозы удобрений к хозяйственному выносу или интенсивности балан са — отношение дозы к хозяйственному выносу в процентах, т. е. коэффициент возврата, умноженный на 100. И наконец, баланс выражают в абсолютных показателях (кг/га) как разницу между дозой и хозяйственным выносом элемента со знаком «плюс» (по ложительный), если доза больше выноса, или со знаком «минус» (отрицательный), если доза меньше выноса. При равенстве дозы и выноса баланс называют нулевым (без дефицитным, или уравновешенным). По относительным показа телям — балансовый коэффициент, коэффициент возврата и ин тенсивность баланса — эти значения соответственно равны. Все три относительных показателя абсолютно равнозначны только при нулевом балансе, а в остальных случаях преимущество следует отдавать балансовому коэффициенту, так как при его рас четах за основу принимают не дозу удобрений, а хозяйственный вынос элементов, характеризующий величину урожайности и ка чество продукции, т.е. биологические особенности потребления питательных элементов конкретной культурой. Кроме того, ба лансовые коэффициенты использования удобрений как разно стные и изотопные можно определять в разные (любые) годы с момента внесения и до конца действия удобрений, а коэффициен ты возврата и интенсивность баланса — только в конце действия удобрений, т. е. для большинства удобрений, как минимум, через 4—5 лет внесения или за ротацию севооборота, что особенно важ но для периодически, а не ежегодно вносимых удобрений (орга нические, иногда и фосфорные). Применение балансовых коэффициентов позволяет установить оптимальные дозы и соотношения удобрений под отдельными культурами и в севооборотах при любых чередованиях их с одно временным контролем и корректировкой обеспеченности почв питательными элементами в желаемом направлении. Исчезает не обходимость дополнительных расчетов балансов элементов (в по лях, севооборотах, хозяйстве и т. д.), так как желаемый баланс за кладывается в балансовых коэффициентах. 69. Экологические аспекты химизации земледелия, основы охраны окр среды В. Г. Минеев (1998), подчеркивая безальтернативность разумного использования всех видов удобрений и химических мелиорантов, сформулировал следующие функциональные задачи, требующие решения: Основными причинами загрязнения окружающей среды удобрениями считают несовершенство организационных форм, а также технологий транспортировки, хранения, тукосмешения и применения удобрений, нарушение агрономической технологии их внесения в севообороте и под отдельные культуры (в том числе неумеренное или несбалансированное), несовершенство самих удобрений, их химических, физических и механических свойств. Неблагоприятное влияние удобрений на окружающую природную среду, те или иные компоненты агроценозов может быть самое различное : загрязнение почв, поверхностных и грунтовых вод, усиление эвтрофирования водоемов, уплотнение почв; нарушение круговорота и баланса питательных веществ, ухудшение агрохимических свойств и плодородия почвы; ухудшение фитосанитарного состояния посевов и развитие болезней растений, снижение продуктивности сельскохозяйственных культур и качества получаемой продукции и т. д.). Большинство минеральных удобрений характеризуется физиологической кислотностью, поэтому их применение в избыточных количествах обусловливает развитие процессов подкисления почв. Кроме того, это приводит к снижению суммы поглощенных оснований, усилению минерализационных процессов, нарушению соотношения подвижных форм макро- и микроэлементов в почве и элементного состава растений. Избыток минеральных удобрений вызывает нарушения в биологической компоненте почвы, вследствие чего нарушаются процессы трансформации органического вещества. Кроме того, увеличивается доля микроскопических грибов (среди которых много патогенов) в структуре микробного ценоза. Это грозит опасностью образования микотоксинов в почве, продуктах питания и т. д. Избыточное применение азотных удобрений может приводить к накоплению нитратов в почве и сельскохозяйственной продукции. С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде (As, Se, Co, Ni, Cu, Pb, W, Cd, Cr, Zn, токсичные соединения фтора). В природных фосфатах имеются в наличии радиоактивные элементы – уран, радий, стронций. Увеличение содержания фосфора в природных водах из-за потерь при транспортировке (34%), поверхностного стока и вымывания из почв (21%), «выпадения» фосфора из аграрного круговорота (почти полное отсутствие утилизации органических веществ в коммунальном хозяйстве и снижением до 50%-го уровня утилизации органических веществ в животноводстве, 45% всех поступлений) приводит к эвтрофированию водных объектов: цветению воды, ухудшению условий непосредственного водопотребления. При переработке на калийные удобрения образуются галитовые отвалы, глинисто-солевые шламы, а также пылегазовые выбросы. Солеотвалы занимают значительные площади и являются источником засоления почв и подземных вод. Захороненные глинисто-солевые шламы вызывают заболачивание и засоление почв. Балластные элементы (Cl, Na) при систематическом применении повышенных доз удобрений накапливаются в почве и снижают ее плодородие, попадают в грунтовые воды, повышая в них концентрацию солей. Немалую опасность могут представлять содержащиеся в калийных удобрениях металлы (Cd, Hg, Pb, Al), которые могут накапливаться в живых организмах, проникать в грунтовые воды и т.д. Снижения потерь питательных элементов минеральных удобрений вследствие вымывания можно достичь как агротехническими, так и химическими способами. Среди последних представляет интерес применение медленнодействующих удобрений, питательные элементы которых усваивались бы растениями постепенно, в течение всего периода вегетации. Этого можно достичь с помощью капсулирования, покрытия синтетической оболочкой (смолы, парафины, полиэтилен и др.) или элементарной серой Внесение органических удобрений в сочетании с минеральными превосходит по своей эффективности воздействие эквивалентного количества питательных веществ применяемых раздельно органических или минеральных удобрений. Только использование органо-минеральной системы удобрений в сочетании с другими агротехническими и биологическими приемами создает надежную основу для повышения плодородия почв, роста урожайности сельскохозяйственных культур, регулирования качества продукции и минимизации отрицательного воздействия на окружающую природную среду. 67. Разработка системы удобрений в севообороте на планируемую урожайность. Разработку системы удобрения каждого агроценоза (севооборота, принятого чередования или бессменных посевов культур) следует начинать с анализа продуктивности и чередования культур, почвенно-климатических и агротехнических условий, количества и качества применяемых удобрений за предыдущие годы (как минимум за 4-5лет) и планирование этих показателей на ближайшую или отдаленную перспективу. По результатам уточненного чередования культур в каждом агроценозе определяют средневзвешенную потребность всех культур его к плодородию почв: долю площади в данном агроценозе зерновых, зернобобовых и трав умножаются на 3 (средний класс плодородия почв), долю пропашных культур умножают на 4, овощных на 5. Полученные произведение суммируют и делят на общую площадь агроценоза. Потребность дозы, места, внесения химических мелиорантов в каждом агроценозе определяют по средневзвешенным показателям кислотности или щелочности, степени насыщения основаниями, содержанию подвижных форм алюминия и марганца, а так же требовательности культур к реакции почв. Методика определения оптимальных доз минеральных удобрений в каждом агроценозе зависит от выбора и возможностей землепользователя и от обеспеченности культур минеральными удобрениями. При очень ограниченных ресурсах возможны 2 варианта: всем культурам равномерное количество или выделения необходимого количества удобрений для получения плановой урожайности, а остаток – для другой культуры. При насыщенности посевов удобрениями и при установлении доз удобрений для получения плановых и максимальных урожаев культур без ограничений обеспеченности удобрениями определение доз минеральных удобрений под культуры необходимо осуществлять с обязательным применением балансовых расчетов. ОПТИМАЛЬНАЯ ДОЗА УДОБРЕНИЙ – должна обеспечивать максимальную окупаемость их получаемой продукцией хорошего качества и имеющейся общей насыщенности удобрениями. МАКСИМАЛЬНАЯ ДОЗА УДОБРЕНИЙ – должна обеспечивать получение максимальной урожайности ее хорошего качества с одновременным регулированием плодородия почв. |