Химия в земледелии

Химия в земледелии. Земля как планета солнечной системы существует около 4,6 млрд. лет. Считают, что жизнь на ней зародилась 800-1000 тыс. лет назад. Ученые обнаружили следы деятельности первобытного человека, возраст которых оценивается 600-700 тыс. лет. Эра земледелия насчитывает всего лишь 17 тыс. лет. За многомиллионные эпохи вода, воздух, а затем и живые организмы разрушали и измельчали каменные породы земной коры. Отмирая, живые организмы образовывали перегной или, как его называют ученые, гумус.

Он смешивался с измельченной породой, склеивал и цементировал ее. Так зарождалась почва на нашей планете.

Первая почва послужила основой развития последующих более крупных растений, которые, в свою очередь, способствовали новому ускоренному образованию гумуса. Еще с большим ускорением процесс почвообразования стал протекать с появлением животных, особенно населявших почвенный слой. Превращению органического вещества в гумус способствовали различного рода бактерии. Образование и распад органических веществ в почве считается главной причиной почвообразования. Таким образом, почва состоит из минеральной и органической гумуса частей.

Минеральная часть составляет от 90 до 99 и более от всей массы почвы. В ее состав входят почти все элементы периодической системы Д. И. Менделеева Почва как ионообменник из катионов заряжена главным образом ионами кальция Са2 , в меньшей мере - магния Mg2 и еще в меньшей мере ионами аммония NH, натрия Na и калия К . Ионы кальция Са2 и магния Mg2 способствуют поддержанию прочной структуры почвы.

Под структурностью почвы работники сельского хозяйства понимают ее способность распадаться на отдельные комочки. Ионы К или NH и особенно Na, напротив, способствуют разрушению структурных агрегатов почвы и усиливают вымывание гумуса и минеральных веществ. Во влажном состоянии такая почва становится липкой, а в сухом - превращается в глыбы, не поддающиеся обработке солонец. Вытекающая из такой почвы вода имеет цвет чайного настоя, что указывает на потерю гумуса.

Важное значение играет химическое связывание почвой анионов некоторых кислот. Нитратные NO и хлоридные Сl анионы не дают малорастворимых соединений с катионами, обычно содержащимися в почве. Напротив, анионы фосфорной, угольной, серной кислот образуют с ионами кальция малорастворимые соединения. Это и обусловливает химическую поглотительную способность почв. Навоз. В навозе в среднем содержится 0,5 связанного в химические соединения азота, 0,25 фосфора и 0,6 калия. Содержание этих питательных элементов зависит от вида скота, характера скармливаемых кормов, от вида подстилки и других факторов.

Кроме азота, фосфора и калия навоз содержит все элементы, включая и микроэлементы, необходимые для жизни растений. В качестве подстилки используют солому, опилки, но наилучшей считается торф. Подстилка позволяет лучше сохранять в навозе питательные вещества. Минеральные удобрения. В мире минеральные удобрения начали применять сравнительно недавно. Инициатором и активным поборником их использования в земледелии был немецкий химик Юстус Либих. В 1840 г. он выпустил в свет книгу Химия в приложении к земледелию. В 1841г. по его почину в Англии была построена первая суперфосфатная установка.

Калийные удобрения начали производить в 70-х годах прошлого века. Минеральный азот в то время поставлялся в почву с чилийской селитрой. Следует отметить, что в настоящее время считают рациональным вносить в почву фосфорные, калийные и азотные удобрения в отношении питательных веществ, примерно равном 1 1,5 3. Азотсодержащие минеральные удобрения подразделяют на аммиачные, нитратные и амидные.

К первой группе относится сам аммиак NНз безводный и водные растворы и его соли - прежде всего сульфат NH4 2SO4 и хлорид аммония NH4CI. Ко второй группе селитры натриевая NaNO3, калиевая KNO3 и кальциевая Ca NO3 2. Промышленностью также выпускаются аммиачно-нитратные удобрения, например аммиачная селитра NH4NO3. К амидным удобрениям относятся цианамид кальция СаСN2 и мочевина карбамид NH2CONH2. Для уменьшения пыления цианамида кальция часто к нему добавляют до 3 нефтяных масел.

В результате такое удобрение имеет запах керосина. Цианамид кальция при гидролизе дает аммиак и карбонат кальция СаСN2 3H2O СаСОз 2NH3 Природа создала много кладовых фосфорного сырья, в том числе и в нашей стране. Эти кладовые состоят из апатитов и фосфоритов. В группе минералов под общим названием апатиты наиболее распространены фосфаты состава Са5Х РО4 з, где X F, Cl, ОН. Соответствующие минералы называют фторапатитом, хлорапатитом, гидроксидапатитом.

Наиболее распространен фторапатит. Апатиты входят в состав изверженных магматических пород. Осадочные породы, в которых содержится апатит с включениями частичек посторонних минералов кварца, кальцита, глины и др называют фосфоритами. В организме растений калий регулирует процесс дыхания, способствует усвоению азота и повышает накопление белков и Сахаров в растениях. Для зерновых культур калий увеличивает прочность соломы, а у льна и конопли повышает прочность волокна.

Калий повышает стойкость озимых хлебов к морозам и к перезимовке и овощных культур к ранним осенним заморозкам. Недостаток калия у растений проявляется на листьях. Их края приобретают желтую и темно-коричневую окраску с красными крапинками. Другие макроэлементы, входящие в питательные вещества. Как уже было отмечено, почвы быстрее всего истощаются азотом, фосфором и калием. Кроме них растениям необходимы в довольно больших количествах и другие химические элементы кальций, магний, сера, железо.

Их содержание в почвах часто близко к потребностям растений и их вынос с товарной продукцией относительно невысок. Микроудобрения. Микроудобрениями называют питательные вещества, которые содержат химические элементы, потребляемые растениями в очень малых количествах. В настоящее время выявлена биологическая роль в жизни растительных и животных организмов бора, меди, марганца, молибдена и др. Удобрения, содержащие эти микроэлементы, получили соответствующие названия.