Агрохимия как наука, методы исследования в агрохимии.
Агрономическая химия, или агрохимия - наука о взаимодействии растений, почвы и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных культур, о круговороте веществ в земледелии и использовании удобрений в целях увеличения урожая, улучшения его качества и повышения плодородия почвы.
Цель агрохимии - создание наилучших условий питания растений с учетом знания свойств различных видов и форм удобрений, особенностей их взаимодействия с почвой, определения наиболее эффективных форм, способов и сроков внесения удобрений.
Задача современного агрохимика – в определении точных параметров круговорота всех биогенных элементов с учетом зон выращивания и специфики различных с/х растений и их сортов при разных заданных уровнях продуктивности, а также обеспечение максимальной отдачи от удобрений.Агрохимия играет важную роль в интенсивных технологиях возделывания сельскохозяйственных культур, в создании оптимальных уровней всех факторов, участвующих в формировании урожая, в их наиболее благоприятном сочетании. Получение максимального экономически выгодного урожая базируется на использовании лучших сортов, обеспечении необходимых физических и химических свойств почв, комплексном применении средств химизации в период вегетации растений, своевременном и качественном выполнении всех агротехнических работ.
Регулирование других факторов роста – света, тепла и влаги – широко применяется в закрытом грунте. В полевых условиях изменять влажность можно при искусственном орошении и осушении. К уровню солнечной радиации и тепла приходится приспосабливаться, подбирая соответствующие культуры и сорта, приемы агротехники. Минеральное питание (применение удобрений) – один из основных регулируемых факторов, используемых для целенаправленного управления ростом и развитием растений с целью создания высокого урожая хорошего качества и улучшения круговорота веществ в земледелии.
При изучении теоретических и практических вопросов агрохимии применяются методы:
1. Биологические, включающие полевые, вегетационные опыты и лизиметрические исследования.
2. Лабораторные методы качественного и количественного анализа почв, растений, удобрений.
3. Математические методы - статистическая обработка результатов опыта, математическое моделирование процессов.
4. Микробиологические методы.
Аммиачная селитра NH4NO3 – содержит 34,2–34,6% азота. Естественный побочный продукт на заводах синтетического аммиака.
Бесцветные кристаллы с желтоватым оттенком или гранулы, хорошо растворимы в воде, гигроскопичны, сильно слеживаются.
Хранят в водонепроницаемой таре, сухом помещении. Нельзя смешивать с органическими удобрениями: соломой опилками во избежание самовозгорания и взрыва. При добавлении к аммиачной селитре тонко измельченного известняка или мела получают известково-аммиачную селитру с содержанием азота 17–22%, которая имеет лучшие физические свойства, не взрывоопасно.
Аммиачная селитра концентрированное универсальное удобрение, в котором удачно сочетается быстро действующий нитратный азот с менее подвижным аммиачным азотом в равных количествах. Это обстоятельство выгодно отличает аммиачную селитру среди других азотных удобрений. При внесении одинаковой дозы аммиачной селитры и натриевой селитры концентрация азота в почвенном растворе в первом случае будет ниже, чем во втором, потому что часть азота аммиачной селитры в форме иона аммония поглотится почвенно-поглощающим комплексом, при этом он останется доступным для растений.
Применяется во все сроки в качестве допосевного (основного) удобрения, в рядки и лунки при посеве, в подкормку в период вегетации. Используется в первую очередь под интенсивные и ценные продовольственные культуры: зерновые, картофель, овощи, хлопчатник, сахарную свёклу, лен, табак.
Аммиачная селитра – лучшее удобрение для подкормки озимых культур, многолетних трав и пастбищ.
При внесении в почву аммиачная селитра растворяется в почвенной влаге, катионы аммония вступают в реакцию обменного поглощения с почвенно-поглощающим комплексом, а нитрат-ион остается в почвенном растворе, сохраняя высокую подвижность:
По воздействию на почву – физиологически кислое удобрение. В случае неравномерного внесения в почве могут создаваться очаги с повышенной кислотностью, что носит временный характер. С поглощением нитратного азота растениями подкисление исчезает. Однако физиологическая кислотность намного ниже, чем, к примеру, у сульфата аммония.
БЕСПОДСТИЛОЧНЫЙ НАВОЗ
Бесподстилонный навоз — полидисперсная суспензия твердых и жидких выделений животных (нередко с примесью воды) с текучими свойствами. Текучесть навоза значительно упрощает уборку его из животноводческих помещений, создает условия для полной механизации этих трудоемких работ.
В зависимости от содержания воды, что обусловлено технологией его удаления, бесподстилочный навоз делят на полужидкий (до 90 %), жидкий (90—93 %) и навозные стоки (более 93 %). Увеличение влажности навоза сопровождается значительным ростом объемов его. Например, при увеличении влажности на 2 % (с 90 до 92%) объем возрастает на 25%, при увеличении на 4 % (до 94 %) — на 65—70 %, при увеличении на 6 % (до 96 %) объем возрастает в 2,5 раза и т. д. Следовательно, повышение влажности навоза приводит к серьезным экономическим и материально-техническим последствиям накопления, хранения, транспортировки и внесения (скорее уже утилизации) громадных объемов этого удобрения.
Состав свежего полужидкого бесподстилочного навоза и куриного помета, по средним данным ВИУА, при кормлении животных на комплексах согласно существующим рекомендациям свидетельствует о высокой питательной ценности этих удобрений для растений.
Биологическая поглотительная способность – она связана с наличием в почве живых корней растений и микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвенного раствора азот и зольные элементы и переводят их в различные органические соединения своих тел. Вследствие этого питательные вещества предохраняются от выщелачивания из почвы. В результате биологической деятельности в почве накапливается органическое вещество.
Большинство микроорганизмов потребляет для питания и построения своих тел те же элементы, что и высшие растения. Количество микроорганизмов в почве огромно. Особенно много микроорганизмов в зоне, где почва непосредственно соприкасается с корнями растений (в ризосфере).
Используя в качестве источника пищи и энергетического материала органические вещества, микроорганизмы разлагают их, переводя содержащиеся в них элементы питания в минеральную, доступную для растений форму. В то же время они сами потребляют некоторое количество питательных веществ (N, P, S и др.) для построения своих тел, переводя их в органическую форму и в этом смысле являются конкурентами культурных растений.
В плазме живых тел микроорганизмов связано значительное количество азота, фосфора, серы и калия. По подсчетам Е.Н.Мишустина, в окультуренных дерново-подзолистых почвах в микробной плазме содержится на 1 га 125 кг N, 40 кг Р2О5 и 25 кг К2О. При внесении в почву удобрений некоторая часть содержащихся в них питательных веществ также потребляется почвенными микроорганизмами.
Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении азотных удобрений в почве.
Исследования, проведенные с использование стабильного изотопа 15N, показали, что в органической форме закрепляется в почве 10-20% азота нитратных и 20-40% азота аммиачных удобрений. Несмотря на то что нитратного азота закрепляется в органической форме в 1,5-2 раза меньше, чем аммиачного, биологическое поглощение имеет особенно большое значение для нитратов и нитратных форм азотных удобрений. Нитраты, не усвоенные усвоенные растениями, удерживаются в почве и предохраняются от вымывания главным образом благодаря усвоению их микроорганизмами, так как и физически, ни физико-химически, ни химически они не поглощаются в почве. Считается, что биологическое поглощение азота, а также фосфора и других питательных веществ – явление временное, так как после отмирания микроорганизмов их плазма быстро минерализуется, содержащиеся в ней элементы питания освобождаются в минеральной форме и могут использоваться растениями.
Однако если в почве находится достаточное количество легкодоступных органических веществ, служащих источником энергии для микроорганизмов, то происходит усиленное их размножение – часть поглощенного микроорганизмами азота передается из поколения в поколение живой микрофлоре и длительное время не освобождается в минеральной форме. Кроме того, при разложении и гумификации микробного белка часть связанного в нем азота включается в состав вновь образованных гумусовых веществ и на длительный срок становится недоступной для растений. Если процесс биологического поглощения питательных веществ микроорганизмами выражен слишком сильно, то это может неблагоприятно отразиться на питании культурных растений. Интенсивность биологического поглощения зависит от влажности, аэрации и других свойств почвы, а также от количества и состава органических веществ в ней, служащих энергетическом материалом для микроорганизмов. Так, при внесении в почву значительного количества богатого клетчаткой, но бедного азотом органического вещества (соломы или сильно соломистого навоза) микроорганизмы, используя клетчатку в качестве энергетического материала и разлагая эти органические вещества, будут быстро размножаться, потреблять растворимые минеральные соединения азота из почвенного раствора. В результате ухудшится питание растений азотом и снизится урожай. Аналогичные процессы могут происходить с фосфором, серой и другими необходимыми для растений элементами.
Таким образом, в зависимости от конкретных условий биологическое поглощение питательных веществ микроорганизмами может играть положительную или отрицательную роль в питании растений.
2. Этот вид поглощения обусловлен свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать мелкие твердые частицы, взвешенные в воде и фильтрующиеся через нее. Так, после прохождения через почву мутной воды она становится почти прозрачной: взмученные в ней илистые частицы механически поглощаются почвой.
Сидераты, или зеленое удобрение – свежая растительная масса, запахиваемая в почву в целях обогащения ее органическим веществом и азотом. На зеленое удобрение выращивают бобовые культуры, фиксирующие азот воздуха (пажитник, чина, горох, вика, чина, клевер шабдар, донник)Главная форма возделывания сидератов – промежуточные посевы.Коэффициент использования азота сидератов в год запашки в два раза больше, чем азота навоза. При запашке сидератов исключаются потери накопленного в них азота, сидераты разлагаются в почве быстрее.Эффективность сидератов тем выше, чем больше урожай зеленой массы.
По типу использования зеленые удобрения различают:полное, когда запахивается вся выращенная масса;укосное, когда заделывается лишь надземная часть, перевезенная после скашивания на другом поле;отавное, когда запахивается стерневые и корневые остатки после некоторого отрастания отавы.Выбор способа выращивания и использования зеленого удобрения зависит от почвенно-климатических и хозяйственных условий. Основное затруднение для хозяйств при внедрении сидерации заключается в недостатке семенного материала.