Агрохимия л2 - 26-09

Жигунов Анатолий Васильевич

История развития агрохимии

Агрохимия – наука об оптимизации питания растений, применения удобрений и плодородия почв с учетом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качества продукции.

Основоположник науки, Дмитрий Николаевич Прянишников – считал, что задачей агрохимии является изучение круговорота веществ в земледелии и выявления тех мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растениях, которые могут повысить урожай или изменить его качество.

Удобрения создают оптимальный режим питания растений…

Схема

Географическая сеть опытов с удобрениями и многочисленные эксперименты в зональном аспекте по унифицированным схемам и методам позволяют в определенной степени учесть важнейший фактор – климат – в системе почва-удобрения-растения.

Агрохимия – наука о взаимодействии удобрений .

Агрохимия изучает –

1. Свойства и химический состав удобрений и химических мелиорантов.

2. Питание растений, обмен веществ в процессе вегетации

3. Пути воспроизводства и оптимизации плодородия почв

4. Круговорот и баланс питательных веществ в земледелии

5. Экологические функции использования агрохимических средств

6. Экономико-энергетическую эффективность применения удобрений и химических мелиорантов

7. Формирование количества и качества продукции культурных растений (агроценоза)

Методы агрохимии:

1. лабораторные, химические, физико-химические:

   1. фотометрические

   2. хроматографические

   3. спектроскопические

   4. изотопные

   5. спектрометрические

   6. рентгенофлоурестценые

2. Физиолого-агрохимические

   1. Вегетационные (в домиках, павильонах)

   2. Лизиметрические

   3. фитотронные

3. Полевые опыты

   1. Мелкоделяночные

   2. Краткосрочные

   3. Длительные

   4. Стационарные

   5. Производственные

Связь агрохимии с фундаментальными науками:

1. Физиология растений

   1. Корневое и некорневое питание, воздушное питание, фотосинтез

   2. Оптимизация питания

   3. Реутилизация и транспорт элементов воды

2. Биохимия растений

   1. Химический состав растительной продукции

   2. Синтез органических веществ

   3. Обмен биогенных элементов

   4. Энергообмен

3. Биогеохимия

   1. Циклы биологических элементов

   2. Транспорт и миграции элементов и веществ в ландшафте

4. Экология

   1. Агрохимия в агроценозе

   2. Питание растений в условиях техногенного загрязнения

   3. Траслокация тяжелых металлов в системе почва-растение

   4. Агрохимия и биологическая активность почв

5. Радиоэкология

   1. Удобрения и радионуклиды в агроценозе

   2. Химическая мелиорация и радионуклиды

   3. Транслокация нуклидов в агроценозе

6. Микробиология

   1. Биологические источники биогенных элементов для питания растений

   2. Влияние микробиоты на питание растений

   3. Удобрение и трансформация азота в почве

   4. Агрохимия и агроценоз в почве

7. Почвоведение

   1. Свойства почв в связи с применением удобрений

   2. Удобрение и оптимизация плодородия почв

   3. Агрохимия гумусового состояния почв

   4. Удобрение на разных типах почв

8. География

   1. Географические закономерности действия удобрений

   2. Ландшафтная эффективность удобрений

Связь агрохимии с прикладными направлениями:

1. Земледелие

   1. Приемы внесения удобрений

   2. Удобрения и обработка почвы

   3. Системы удобрения и севообороты

   4. Химическая мелиорация в севообороте

2. Растениеводство

   1. Удобрение культурных растений

   2. Удобрения и генотип питания растений

   3. Сортовая агротехника и удобрения

3. Защита растений

   1. Агрохимия и болезни растений

   2. Совместное применение удобрений и пестицидов

4. Мелиорация

5. Метеорология

6. Экономика

7. Механизация

8. Животноводство

9. Метеорология

Основные этапы развития агрохимии:

Античный период:

Аристотель – изложил наиболее значительные сведения об особенностях агрономии, питании растений – растениям нужны четыре стихии: воздух, вода, земля и огонь

Гай Секунда Плиний Старший (23-79 до нэ)– полагал, что плодородие почв падает, и это нельзя компенсировать никакими самыми дорогими способами обработки почвы.

По-существу, это начальный вариант законы убывающего плодородия почв.

Луций Юний Мозерат Колумелла (I до нэ)– «О сельском хозяйстве» полемизирует со сторонниками учения об убывающем плодородии почв. Разумный не позволит довести землю до усталости и истощения. Земля не может состариться, если ей помогать навозом как пищей для восстановления утраченных ей сил. Колумелла предложил классификацию удобрений: навоз, минеральное удобрение, зеленое удобрение, компост, удобрение «земли землей».

Эпоха Возрождения

Ван Гельмонт (1579 – 1644) – решил проверить идею Аристотеля о том, что растения с помощью корней извлекают из почвы готовую пищу и пришел к выводу, что пищей растению служит вода (открытие фотосинтеза 1845 ). Его выводы послужили основной водной теории питания растений.

Несмотря на довольно определенные высказывания и известные работы Плисси (1563), Глауберта (1653) и др. о роли минеральных солей в питании растений, шведский ученый Валериус (1753) предположил, что растения питаются гумусом. Наиболее активно и широко эту неверную гумусовую теорию питания растений распространял немецкий агроном А.Тэер (1752-1828). Минеральным веществам по этой теории отводилась второстепенная роль, т.е. как веществам, ускоряющим процесс разложения в почве и переводящим гумус в усвояемую форму.

Окончательный крах гумусовой теории питания растений произошел после выхода в свет в 1840 г. Книги Тус фон Либиха (1803-1873) «Химия в приложении к земледелию и физиологии» Только неограничекая природа доставляет растениям их первоначальную пищу. Логическим продолжением минеральной теории питания растений является его теория удобрения и истощения почвы.

Роль русских ученых в развитии учения о питании растений и науки агрохимии:

Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765) – «О слоях земных (1753)

Андрей Тимофеевич Болотов (1738 – 1833) – автор серии статей по удобрению полей, плодородию почв

Д. И. Менделеев (1834 – 1907) – постановка агрохимических опытов, применение удобрений, обработка почвы

Александр Николаевич Жнельгарт (1832 -1893( - «Химические основы земледелия» - доказал эффективность фосфорных удобрений

Павел Андреевич Костычев (1845 – 1895) – первый русский агромикробиолог

Клемент Аркайдий Тимирядев (1843 – 1920) – биологический синтез азота бобовыми растениями

Петр Самсонович Коссович (1862 – 1915) – бобовые усваивают азот корнями. «Журнал опытной агрономии»

Дмитрий Николаевич Прянишников (1865 – 1948) – теория нитратного и аммиачного питания растений

Ян Вольдемарович Пейве (1906 – 1976) – роль микроэлементов в питании растений и в фиксации азота клубеньковыми бактериями.

Законы агрохимии (Законы Либиха):

Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений, который устанавливает, что ни один из факторов жизни растений не может быть заменен никаким другим. Независимо от количественной потребности в том или другом факторе жизни физиологически они одинаково необходимы растению.

Закон минимума, оптимума и максимума – «Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен».

Закон совокупного действия факторов жизни растений

Все факторы жизни растений действуют совокупно, т.е. взаимодействуют в процессе роста и развития растений. Совместное действие факторов жизни растений проявляется не только в лучшем использовании растениями каждого из них, но и путем воздействия друг на друга.

Закон возврата

«Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения». При компенсации выноса веществ и энергии из почвы она сохраняет свое плодородие, при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы. Закон возврата – научная основа воспроизводства почвенного плодородия.

Система земледелия

- комплекс взаимосвязанных технологических (агротехнических), мелиоративных и организационных мероприятий по использованию земли, восстановлению и повышению плодородия почвы.

Система земледелия включает ряд взаимосвязанных элементов: организацию земельной территории и севооборотов, систему обработки почвы, систему удобрений, мероприятия…

Примитивные системы земледелия

Подсечно-огневое – лес выжигают и сеют культуры прямо в золе, через несколько лет переходят на новый участок.

Лесопольное земледелие – участок засевается вновь через некоторое время после зарастания лесом.

Залежное земледелие – осваивается целина, по мере истощения переходят на новые участки, а старые забрасываются

Переложное земледелие – старые участки оставляются на 8-15 лет, а затем снова используется

Экстенсивные системы земледелия

Паровое зерновое земледелие

Многопольно-травянистое земледелие

Переходные системы земледелия

Улучшенное зерновое земледелие (введение в зернопаровые севообороты многолетних трав или пропашных культур) более рациональное использование земель и удобрений

Травопольное земледелие

Интенсивные системы земледелия

Плодосеменное земледелие – плодородие почвы поддерживается и улучшается чередованием культур (зерновых, бобовых и пропашных), повышенным удобрением и тщательной обработкой почвы.

Пропашное земледелие – с применением ирригации удобрением. Научно обоснованной агротехники

Системы земледелия 21 века

Точечное земледелие – плодородие почвы поддерживается и улучшается с учетом агрохимичеких свойств каждой разности территории и стадий роста и развития возделываемой культуры.