Основы агрохимии

ГОУ ВПО «Брянская государственная инженерно-технологическая

академия»

 

Кафедра лесоводства, лесных культур и почвоведения

 

Утверждены

редакционно-издательским советом БГИТА

Протокол № ___от « ___»__________2010 г.

 

Основы агрохимии

  Учебно-методическое пособие к разделу «Расчёт доз удобрений»

Введение

 

 

Агрохимия - наука об оптимизации питания растений, о применении удобрений и плодородии почвы с учетом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качества продукции.

Д.Н. Прянишников - основоположник отечественной агрохимической школы - считал, что задачей агрохимии является изучение круговорота веществ в земледелии и выявление тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растениях, которые могут повышать урожай или изменять его качество. Он выразил взаимосвязь между тремя взаимодействующими факторами: почвой, растением и удобрением - простой схемой (рисунок 1), отражающей сущность предмета агрохимии. Задача агрохимии состоит в том, чтобы применением удобрений создать оптимальные условия для питания растений.

Рисунок 1 - Схема взаимоотношений между растениями, почвой

и удобрениями

 

Агрохимические средства существенно влияют на химические и физические свойства почвы, а также на активность и направленность микробиологических процессов, но одновременно и сами изменяются под влиянием свойств почвы.

Известный русский ученый К.К. Гедройц отмечал, что урожайность зависит от трех факторов: климата, почвы и самого возделываемого растения. Климат же трудно поддается изменениям, но смягчить его действие можно путем улучшения свойств почв, находящихся в данном регионе. Изменяя свойства почвы, человек может в определенной мере регулировать в желательном направлении эффект климатических условий на растения. Действие удобрений К.К. Гедройц также рассматривал опосредованно через изменение свойств почвы. Прогресс в развитии теоретических положений формирования количества и качества продукции культурных растений вызвал необходимость введения биоклиматического потенциала в понятие агрохимии. Во всех случаях, прежде всего, необходимо выяснить биоклиматический потенциал данного района или области, после чего, используя агрохимические средства, создать оптимальные условия питания сельскохозяйственных культур.

Географическая сеть опытов с удобрениями и многочисленные эксперименты [12] в зональном аспекте по унифицированным схемам и методам позволяют в определенной степени учесть важнейший фактор - климат - в системе климат-почва-удобрения-растения. Поэтому учет погодно-климатических условий — неотъемлемая часть полевого агрохимического опыта. Тесную диалектическую взаимосвязь четырех факторов агрохимии можно представить схемой (рисунок 2). Поэтому в определение «агрохимия» Государственным стандартом в 1983 г. был введен климат, и оно приобрело в те годы следующую формулировку: «Агрохимия - наука о взаимодействии удобрений, почвы, растений и климата, круговороте веществ в земледелии и рациональном применении удобрений»(Постановление Государственного комитета СССР по стандартам от 13 июля 1983 г. № 3110).

Рисунок 2 - Диалектическая взаимосвязь системы почва-климат-удобрения-растения

 

Основные задачи агрохимии на современном этапе - изучение свойств и химического состава различных видов органических и минеральных удобрений и их влияния на круговорот и баланс питательных веществ в земледелии; свойств почв и воспроизводство их плодородия; питания растений и обмен в них органических и минеральных веществ в процессе вегетации; биологической активности почвы и ее биоразнообразие; формирования количества и качества продукции; агроэкологических функций агрохимии в системе почва-растение; экономико-энергетических показателей эффективности использования агрохимических средств (рисунок 3).

Главная задача агрохимии - получение высоких урожаев полноценной по качеству продукции на основе глубоких научных знаний, с наименьшими ресурсными затратами и улучшением природной среды.

Агрохимия изучает сложные процессы взаимосвязи факторов роста и развития растений в конкретных почвенно-климатических условиях. Вскрыв закономерности этих процессов, можно определить пути оптимизации питания растений с помощью макро- и микроудобрений, регулировать обмен веществ в растении в процессе вегетации в целях получения высокого урожая возделываемой культуры и улучшения качества продукции.

 

Рисунок 3 - Объекты изучения агрохимии

Диалектическую взаимосвязь комплекса этих задач необходимо учитывать при разработке программы исследований, приемов или новых технологий с интенсивным применением удобрений в системе агрономических и лесотехнических мероприятий. За последние годы возрастает значение экономической и экологической оценок эффективности применения удобрений, установлены и достаточно изучены экологические функции агрохимии.

В соответствии с задачами агрохимии выделяют методы исследований растений, почв и удобрений (рисунок 4): лабораторные, физиолого-агрохимические и полевые опыты. За последние годы достигнут прогресс в разработке высокопроизводительных и точных физико-химических и физических методов лабораторного анализа, а соответственно и современного лабораторного оборудования.

Рисунок 4 - Основные методы агрохимии

Широкое распространение получили такие методы, как фотометрия, хроматография, спектроскопия, атомно-абсорбционная спектрофотометрия, рентгенофлуоресцентный, нейтронно-активационный анализ, масс-спектрометрия и др. Для более точных исследований обмена веществ в растении широко используются методы стабильных и радиоактивных изотопов.

В последние годы стала широко применяется комплексная почвенно-растительная диагностика питания растений и применения удобрений, в которой сочетаются анализ почвы в лаборатории на точных современных приборах для установления оптимальных доз основного удобрения с последующей корректировкой доз удобрений в подкормке в процессе вегетации культуры после анализа растений в поле. Это позволяет оптимизировать питание растений (например, азотом) с помощью удобрений в процессе всей вегетации растений и получать планируемый урожай высококачественной продукции.

Вторая группа методов - физиолого-агрохимические, включающие вегетационные (эксперименты проводятся в специальных сосудах, размещаемых в вегетационных павильонах-домиках, теплицах) и лизиметрические методы (исследования проводятся в больших сосудах - 1x1x1; 1x1x2 м и т.д. - с изолированными по вертикали стенками в условиях, близких к естественным). В практике часто вегетационный и лизиметрический методы применяются в сочетании и дополняют друг друга. К физиолого-агрохимическим методам относятся исследования в фитотронах, где контролируются и регулируются все показатели продукционного процесса растений: корневое питание, водообеспечение, интенсивность и качество света, температурный режим, фотосинтез, газовый обмен и др. Это наиболее точный метод физиолого-биохимических и агрохимических исследований, позволяющий вскрыть процесс обмена веществ по широкой программе исследований с участием всех факторов жизни растений, определить потенциальную продуктивность растений и пути ее реализации для конкретного генотипа, создать динамическую модель продукционного процесса.

Третья группа методов агрохимических исследований - полевые опыты. Полевой опыт с удобрениями - это опыт, проводимый в полевых условиях для определения действия удобрений на урожай сельскохозяйственных культур, его качество, а также на плодородие почвы.

Мелкоделяночные опыты проводятся для более глубоких, чаще поисковых, экспериментов. Они проводятся в условиях близких к естественным и сочетаются с вегетационными и лизиметрическими опытами. В них часто используются меченые атомы, создаются и проверяются модели почв высокого плодородия, испытываются новые виды и формы удобрений, их сочетание с другими химическими средствами или микробиологическими исследованиями и т.д. Опыты с удобрениями проводятся в полевых условиях на делянках площадью не более 10м².

В краткосрочных полевых опытах действие удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур изучается не менее трех лет в определенных почвенных условиях. Такие опыты носят в большей степени практический характер, чем мелкоделяночные. Данные этих опытов широко используются для определения потребности в различных видах и формах минеральных удобрений в зональном аспекте или административном (район, область, республика), а также при определении перспективной потребности страны в различных видах и формах удобрений. Результаты этих опытов вводятся в банк данных, а затем с помощью ЭВМ по соответствующей программе выдается необходимая информация.

Мелкоделяночные и краткосрочные полевые опыты широко используются и для совершенствования методов комплексной почвенной и растительной диагностики оптимизации питания растений и применения удобрений.

Стационарный опыт с удобрениями - это полевой опыт с систематическим внесением удобрений, проводимый на одном участке, в севообороте, в звене севооборота или при бессменной культуре. Опыты проводятся в условиях, близких к производственным. Хорошо выдержанные в методическом отношении длительные стационарные опыты с удобрениями или многофакторные представляют большую ценность для развития науки, использования информации для определения перспектив применения удобрений в стране.

Производственные опыты с удобрениями проводятся в производственных условиях для проверки рекомендаций и экономической оценки действия удобрений на урожай и его качество. Схемы их, как правило, краткие и предназначены для испытания и доработки научных рекомендаций в условиях производства, в конкретных почвенно-климатических условиях. Результаты производственных опытов играют большую роль при внедрении и обосновании эффективности одного или комплекса приемов химизации земледелия при подготовке практических рекомендаций.

Целью самостоятельной работы является изучение теоретических основ питания растений и питательных режимов различных типов почв, особенно в лесных экосистемах, и их значение для правильного применения удобрений в лесном хозяйстве; методов химической и биологической мелиорации почв при восстановлении и возобновлении лесов; системы удобрений в лесопитомниках. Эта дисциплина, изучающая взаимодействие растений, почвы и удобрений, позволяет изучить в сумме воздействие всех факторов на произрастающие растения и выявить их влияние на продуктивность.

Изучение её необходимо для разработки систем управления круговоротом и балансом химических элементов в системе почва – растение, правильно обеспечить дифференцированный подход к применению удобрений с учётом обеспеченности почв доступными формами элементов питания, почвенно-климатических факторов, требовательности различных пород к условиям питания; правильно установить дозы удобрений, химических мелиорантов и определить способы их внесения как основного средства повышения продуктивности древесных пород и улучшения их качества и биологического круговорота веществ;

 

Система удобрений

  Система удобрения [1, 2, 3, 11] - это комплекс агрономических и… Система удобрения - это плановая организация целого комплекса мероприятий, связанных с применением минеральных и…

ВИДЫ УДОБРЕНИЙ, ИХ ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА

  Роль удобрений в фитоценозе многофункциональна. Они являются источником… В настоящее время в мировом земледелии применяется широкий ассортимент различных видов и форм удобрений. По…

ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ

  Воспроизводство плодородия почв, создание положительного или бездефицитного… Навоз – основное органическое удобрение. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву. Это источник…

АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

 

 

В настоящее время в мире выпускаются азотные удобрения, содержащие азот в следующих формах: 1) аммиачная и нитратная (NH₄N0₃); 2) аммиачная ((NH₄)₂S0₄, NH₄C1); З) нитратная (NaN0₃, Ca(N0₃)₂, KNO₃); 4) амидная (CO(NH₂)₂.

 

 

Аммиачно-нитратные удобрения

  Аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний) NH4NО3 содержит 34,6%… Для улучшения физических свойств селитры ее можно смешивать при хранении с преципитатом, а также с фосфоритной мукой…

Аммиачные удобрения

  К аммиачным удобрениям относятся сульфат аммония, хлористый аммоний, жидкие… Сульфат аммония (NH4)2SО4 содержит около 21% азота и примеси: соединения Са, Mg, SiО2, а также 0,2-0,5% свободной…

Нитратные удобрения

  Натриевая селитра NaNО3- кристаллический порошок белого или сероватого цвета,… [ППК]2 Са2++2NaNО3=[ППК]2Na++Ca(NО3)2

Удобрения с амидной формой азота

  Мочевина CO(NH2)2 содержит 46% азота. Мочевина - самое концентрированное… 2CO(NH2)2 → (CONH2)2HN+NH3. При его содержании более 3% угнетается рост растений, поэтому в гранулированной…

Жидкие азотные удобрения

Аммиачная вода (водный аммиак) - раствор аммиака в воде. Первый сорт этого удобрения содержит 20,5% азота (25%-й аммиак), второй -16,4% азота (20%-й… Внесенный в почву аммиак быстро адсорбируется ею, а также поглощается… Все жидкие азотные удобрения нельзя вносить поверхностно и мелко заделывать, особенно в сухую песчаную почву, во…

Медленнодействующие азотные удобрения

  Медленнодействующие удобрения производят разными путями: - получение соединений с ограниченной растворимостью в воде (уреаформы);

ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

  Источником сырья для промышленного производства фосфорных удобрений являются… Апатиты- породы эндогенного происхождения; часто кристаллизуются с другими минералами, например нефелином. В чистом…

Фосфорные удобрения, содержащие водорастворимые фосфорные соединения

  К этой группе относятся суперфосфаты. По способу производства и содержанию… Суперфосфат простой Са(Н2РО4)2 содержит 16-20% Р2О5. Присутствие в фосфорите большого количества железа и алюминия…

Фосфорные удобрения, содержащие фосфорные соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах

  Преципитат (дикальций фосфат) СаНРО4∙2Н2Осодержит 25-35% Р2О5 в… Это фосфорное удобрение получается осаждением фосфорной кислоты известковым «молоком» или мелом (количество…

Нерастворимые фосфаты

  Фосфоритная мука - самое дешевое из всех фосфорных удобрений. По объему… Усвоение фосфорной кислоты из фосфоритной муки зависит от кислотности почвы (актуальной, обменной и гидролитической),…

КАЛИЙНЫЕ УДОБРЕНИЯ

  Удобрения, содержащие калий, производят из природных солей. Значительные… Соликамское месторождение расположено по западному склону северной части Уральского хребта вблизи городов Соликамск и…

КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ

  Комплексные удобрения содержат два и более основных питательных для растений… 1. Сложные удобрения производят в едином технологическом цикле в результате химического взаимодействия исходных…

Сложные удобрения

  Сложные удобрения имеют следующие преимущества: - высокая концентрация питательных элементов, отсутствие или небольшое содержание балластных компонентов (Na, C1 и…

Сложносмешанные удобрения

  Для получения сложносмешанных удобрений используют готовые порошкообразные… Основные технологические операции при получении сложно-смешанных удобрений: смешение исходных компонентов, аммонизация…

Смешанные удобрения

  Эти удобрения представляют собой механическую смесь удобрений, содержащую два… Важным фактором развития производства смесей минеральных удобрений являются их высокое качество, хорошие…

Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ)

ЖКУ - это водные растворы или суспензии, содержащие два или более основных питательных элемента. Они обладают рядом преимуществ: - применение ЖКУ позволяет механизировать трудоемкие процессы погрузки,… - ЖКУ не имеют в своем составе свободного аммиака, поэтому их транспортирование не обязательно в герметически закрытой…

МАГНИЕВЫЕ УДОБРЕНИЯ

Основным источником для производства магнийсодержащих удобрений являются природные соединения этого элемента. Свыше 200 минералов представлены… Существует несколько путей обеспечения растений магнием: - известкование почв магнийсодержащими известковыми удобрениями: в один прием в больших дозах вносятся известковые…

СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ УДОБРЕНИЯ

  При разработке системы удобрения отдельных сельскохозяйственных культур и в… Растения могут поглощать также газообразную серу из атмосферы через листья. Поглощение серы некорневым путем может…

МИКРОУДОБРЕНИЯ

  В ряде почвенно-климатических зон страны сельскохозяйственные культуры…  

Борные удобрения

  Борные удобрения содержат бор в форме хорошо растворимой в воде борной… Гранулированный боросуперфосфат - светло-серые гранулы, содержащие 18,5-19,3% Р2О5 и 1% борной кислоты (Н3ВО3).

Молибденовые удобрения

  Молибдат аммония - мелкокристаллическая соль белого цвета, содержит около 50%… Молибдат аммония-натрия - соль с желтоватым оттенком, содержит около 35% молибдена, растворима в воде.

Медные удобрения

В качестве медных удобрений широко используют сернокислую медь (медный купорос) и отходы промышленности, содержащие медь. Сернокислая медь (CuSО4∙5Н2О) - мелкокристаллическая соль… Пиритные огарки представляют собой отход промышленности при производстве серной кислоты с содержанием меди 0,3-0,7%. В…

Марганцевые удобрения

В качестве марганцевых удобрений применяют сернокислый марганец (MnSO4) - мелкокристаллическую сухую безводную соль с содержанием марганца 32,5%,… Марганизированный суперфосфат - гранулы светло-серого цвета, содержащие… Марганизированная нитрофоска кроме азота, фосфора и калия содержит в своем составе около 0,9% марганца, который хорошо…

Цинковые удобрения

Сернокислый цинк (ZnSО4∙7Н2О) содержит 25% цинка и представляет собой белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Цинковые полимикроудобрения (ПМУ) - это шлаковые отходы химических заводов в… Шлаки медеплавильных заводов содержат 2-7% цинка.

Кобальтовые удобрения

  Основными кобальтовыми удобрениями являются сернокислый и хлористый кобальт.… Наиболее бедны кобальтом дерново-подзолистые легкие песчаные почвы. На известкованных почвах потребность в кобальте…

УДОБРЕНИЕ ЛЕСОВ. МНОГОСТОРОННЕЕ ДЕЙСТВИЕ УДОБРЕНИЙ В ЛЕСУ

Для успешного роста и развития растениям и животным организмам необходим определённый количественный и качественный состав жизненно важных элементов… Лесные почвы имеют необходимый количественный и качественный состав жизненно… Лесное хозяйство давно использует удобрения для повышения продуктивности лесов. Удобрение почв позволяет получать…

Особенности применения удобрений в лесу

  При внесении удобрений в питомниках и лесных культурах, особенно при уходе и… - распределение внесенных питательных веществ между разными компонентами БГЦ;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМ ВНЕСЕНИЯ УДОБРЕНИЙ

Разнообразие почвенного покрова по генезису, механическому составу, свойствам, химическому составу, с одной стороны, и разнообразная реакция… В соответствии с ГОСТ 20432 «Удобрения и применение удобрений. Термины и… Система удобрений в севообороте - многолетний план применения удобрений в севообороте с учетом плодородия почвы,…

Установление норм удобрений по средним рекомендуемым нормам с учетом плодородия почв

  Задача 1а. Почва - дерново-подзолистая легкосуглинистая на водно-ледниковых… 1. Определяем по таблице приложения 1 среднюю норму внесения удобрений под культуру или древесную породу.

Рассчитать норму удобрений на дополнительную прибавку урожая

  Общий уровень почвенного плодородия может быть оценен по урожайности,… Задача 2. Почва - светло-серая лесная на флювиогляциальных песках, подстилаемых альбскими слюдистыми суглинками.…

Определение норм минеральных удобрений на планируемый урожай

В этом методе используют: - данные по выносу питательных веществ на единицу основной продукции урожая… - коэффициенты использования питательных веществ растениямиизпочвы;