Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сборник задач по агрономической химии. Учебное пособие.pdf
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Казанский государственный аграрный университет»
Кафедра агрохимии и почвоведения
СБОРНИК ЗАДАЧ
ПО АГРОНОМИЧЕСКОЙ ХИМИИ
Рекомендовано методическим советом Казанского аграрного
университета в качестве учебного пособия по направлениям
подготовки «агрономия», «агрохимия и агропочвоведение»
Казань – 2021
Посвящается памяти любимого Учителя –
Хабибуллина Хатипа Мухлисовича
УДК 631.8
ББК 40.4
Г47
Сборник задач по агрономической химии: Учебное пособие / М.Ю.
Гилязов. - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2021. - 308 с.
ISBN 978-5-6044 928-0-2
Сборник задач рассмотрен, одобрен и рекомендован к изданию
методическим советом Казанского государственного аграрного
университета (протокол № 1 от 28 сентября 2021 г.).
Сборник задач предназначен для организации внеаудиторной и
аудиторной самостоятельной работы студентов и аспирантов по
агрономической химии, обучающихся по направлениям «агрономия»,
«агрохимия и агропочвоведение». Учебное пособие подготовлено в
целях своевременной актуализации учебно-методических материалов
образовательных программ во исполнение подпункта 2 пункта 4
Решения Президиума Совета законодателей Российской Федерации
при Федеральном Собрании Российской Федерации «О мерах по
обеспечению плодородия земель сельскохозяйственного назначения»
от 18 декабря 2020 г.
Рецензенты:
Руководитель Татарского научно-исследовательского
института агрохимии и почвоведения - обособленного структурного
подразделения ФГБУН «Федеральный исследовательский центр
«Казанский научный центр Российской академии наук», к.с.-х.н.
Е.А. Прищепенко;
Заведующий кафедрой растениеводства и плодоовощеводства
ФГБОУ ВО «Казанский ГАУ», д.с.-х.н., профессор М.Ф. Амиров;
Старший научный сотрудник лаборатории экологии почв ГБУ
«Институт проблем экологии и недропользования АН РТ», д.б.н.,
профессор А.Т. Сабиров.
© Гилязов М.Ю., 2021
© ФГБОУ ВО Казанский ГАУ, 2021
ОГЛАВЛЕНИЕ
3
Введение ………………………………………………………. 5
Расчет содержания действующих веществ удобрений по
1
химическим формулам ……………………………………….. 7
Расчет норм и доз физической массы удобрений ………….. 10
2
Установление необходимости и очередности известкования 15
3
Определение норм известковых удобрений по величине
4
обменной кислотности ……………………………………….. 28
Определение норм известковых удобрений по величине
5
гидролитической кислотности ……………………………….. 41
Определение норм известковых удобрений по
6
нормативному методу ………………………………………... 49
Определение норм гипсовых удобрений ……………………. 60
7
Определение количества навоза, накапливаемого в
8
хозяйстве ………………………………………………………. 71
Определение баланса гумуса и необходимой насыщенности
9
севооборота органическими удобрениями для простого
воспроизводства гумуса ……………………………………… 77
Определение действующего вещества водного аммиака по
10
плотности и потерь аммиака при хранении и
транспортировке ……………………………………………… 105
Прогноз эффективности применения труднорастворимых
11
фосфорных удобрений по агрохимическим показателям
почвы …………………………………………………………... 113
Определение хозяйственного, биологического и
12
нормативного выносов питательных элементов
сельскохозяйственными культурами ………………………... 118
Определение коэффициентов использования питательных
13
элементов почвы и удобрений сельскохозяйственными
культурами ……………………………………………………. 126
Прогноз урожайности сельскохозяйственных культур по
14
агрохимическим показателям почвы ………………………... 134
Определение норм минеральных удобрений по нормативам
15
затрат на единицу урожая …………………………………… 143
Определение норм удобрений по программному комплексу
16
«РАДОЗ – ВВ» ………………………………………………... 149
Определение норм минеральных удобрений расчетно-
17
балансовым методом для получения запланированной
урожайности …………………………………………………... 158
18 Определение норм минеральных удобрений расчетно-
4
балансовым методом для получения запланированной
прибавки урожая ……………………………………………… 167
Определение норм минеральных удобрений расчетно-
19
балансовым методом по лимитирующему фактору ……….. 175
Определение норм минеральных удобрений методом
20
нормативного баланса ………………………………………... 186
Определение дополнительных норм фосфорных удобрений
21
для расширенного воспроизводства запасов подвижных
форм фосфора почвы …………………………………………. 198
22 Определение насыщенности пашни минеральными
удобрениями …………………………………………………... 207
23 Определение агрономической эффективности
(окупаемости) минеральных удобрений …………………….. 212
Оценка экономической эффективности применения
24
удобрений ……………………………………………………... 218
Энергетическая оценка эффективности применения
25
удобрений ……………………………………………………... 228
Расчет хозяйственного баланса питательных элементов
26
в севооборотах и прогнозирование возможного изменения
плодородия почв ……………………………………………… 246
Ответы …………………………………………………………. 270
Список использованной и рекомендуемой литературы…….. 274
Приложения …………………………………………………… 280
ВВЕДЕНИЕ
По ГОСТ 20432-83 «Агрохимия — наука о взаимодействии
удобрений, почвы, растений и климата, круговороте веществ в
земледелии и рациональном применении удобрений». Несколько шире
толкуется агрохимия в Большой советской энциклопедии [12]:
«Агрохимия или агрономическая химия, наука, изучающая приёмы
воздействия на химические и биохимические процессы, протекающие
в почве и в растениях, минеральное питание растений, применение
удобрений и средств химической мелиорации почв с целью улучшения
плодородия почв и повышения урожайности». По объектам и методам
исследования агрохимия относится одновременно к химическим и
биологическим наукам, а по задачам исследования её можно отнести к
фундаментальным и прикладным наукам. Теоретические положения
агрохимической науки самым непосредственным образом определяют
многие технологические операции возделывания
сельскохозяйственных культур, способы и методы сохранения
почвенного плодородия. Поэтому научные положения и практические
приемы агрохимии по оптимизации питания и воспроизводства
плодородия почв должны быть в арсенале каждого, кто трудится на
земле.
Основатель отечественной агрохимической науки Д.Н.
Прянишников писал, что «Главной задачей агрохимической науки
является изучение круговорота веществ в земледелии и выявление тех
мер воздействия на химические процессы, протекающие в растениях и
почвах, для повышения урожаев и сохранения плодородия почвы…
Самым главным рычагом воздействия на этот круговорот является
удобрение».
Действительно, применение удобрений - одно из главных
факторов повышения продуктивности сельскохозяйственных культур и
воспроизводства плодородия почв. Такое положение вещей следует из
одного из основных законов земледелия – «закона возврата», согласно
которому «все вещества, используемые растением для создания
урожая, должны полностью возвращаться в почву с удобрениями». Из
этого вытекает ещё один важный вывод о том, что по мере роста
урожайности необходимость и масштабы возврата в почву
отчужденных питательных элементов в составе удобрений будет
неуклонно возрастать. Уже сейчас в странах с высокоразвитым
земледелием не менее 50 % прибавки урожая получают за счет
удобрений. В дальнейшем значимость удобрений будет только расти,
5
поэтому важнейшей задачей агрономических кадров остается
высокоэффективное их использование.
В условиях усиления антропогенной нагрузки на природную
среду, в том числе на почвенный покров, удобрения становятся не
только главным рычагом повышения урожайности, улучшения
качества растениеводческой продукции, сохранения и повышения
плодородия почв сельскохозяйственных земель, но и рекультивации
нарушенных и реабилитации загрязненных земель.
Эффективность применения удобрений определяется многими
факторами: свойствами почвы, складывающимися метеоусловиями на
конкретном поле, биологическими особенностями культуры и
свойствами самих удобрительных средств. Удобрения должны быть
применены не вслепую, а на основе результатов агрохимических
анализов почв, растений и удобрений. Специалисты сельского
хозяйства должны уметь их интерпретировать и максимально полно
использовать в своей практической деятельности. Важной
компетенцией агрономов и агрохимиков следует считать их умение
установить агрономическую, экономическую и энергетическую
эффективность удобрений. Только такие знания, умения и навыки
позволять выпускникам быть финансово успешными, только такие
специалисты могут обеспечить экономически обоснованное и
экологически безопасное применение удобрений.
Сборник задач предназначен для организации внеаудиторной и
аудиторной самостоятельной работы студентов и аспирантов по
агрономической химии, оказания помощи при написании курсовых
проектов, выполнении выпускных квалификационных работ.
Полагаем, что учебное пособие будет полезным агрономическим
кадрам для решения практических вопросов применения удобрений:
расчета норм органических и минеральных удобрений, химических
мелиорантов, прогноза урожайности сельскохозяйственных культур по
агрохимическим параметрам почв, прогноза и установления баланса
гумуса и питательных элементов в различных севооборотах,
упрощенного расчета агрономической, экономической и
энергетической эффективности применения удобрений.
Сборник задач состоит из 26 разделов, охватывающих
основные разделы агрохимии. В каждом разделе даны 30 задач,
достаточных для индивидуальной работы каждого студента
академической группы, пояснения основным терминам, используемым
при решении задач, и необходимая для расчетов справочная
информация. Здесь же приведены примеры решения задач и ответы на
некоторые задачи, что будет достаточно удобным для самопроверки.
6
1 РАСЧЕТ СОДЕРЖАНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
УДОБРЕНИЙ ПО ИХ ХИМИЧЕСКИМ ФОРМУЛАМ
Пояснения и справочная информация
Действующее вещество (Д.В.) удобрения – основной элемент
питания растений, содержащийся в удобрении. В настоящее время в
нашей стране содержание действующего вещества в макроудобрениях
измеряется в расчете на элементарный азот (N), пятиокись фосфора
(Р2О5), окись калия (К2О). Действующее вещество известковых
удобрений измеряется процентным содержанием СаСО3, гипсовых –
СаSO4, микроудобрений – цинком, бором, медью, молибденом,
кобальтом и т.д. Во многих странах исчисление действующих веществ
фосфорных, калийных и известковых удобрений ведется
соответственно процентом элементарного фосфора (Р), калия (К) и
кальция (Са). В специальной агрохимической литературе иногда
действующее вещество удобрений, особенно комплексных,
указывается цифрами в скобках. При этом первая цифра указывает
содержание в процентах азота, вторая - Р2О5, третья - К2О. Например,
запись «нитроаммофоска (17:17:17)» означает, что данное удобрение
содержит по 17 % азота, фосфора (Р2О5) и калия (К2О).
Химическая формула — это условная запись состава
вещества посредством химических знаков, индексов и коэффициентов.
Индекс - цифра, показывающая число атомов одного и того же
элемента в молекуле вещества. Коэффициент - цифра, показывающая
число молекул в составе сложного вещества.
Молекулярной массой вещества называют массу молекулы,
выраженную в атомных единицах массы. Относительная молекулярная
масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы данного
вещества больше 1/12 массы атома углерода, масса которого 12 а. е. м.
Относительная (округленная) атомная масса химических элементов,
входящих в состав основных удобрений, дана в таблице 1.1.
Задачи
В задачах 1.1-1.30 вычислите теоретически возможное
содержание действующего вещества в удобрениях по их химическим
формулам. Сравнивайте вычисленные Вами содержания действующих
веществ с фактическими содержаниями в промышленных удобрениях,
приведенными в приложении1. Объясните причины расхождения
7
между величинами теоретического и фактического содержания
действующего вещества в удобрениях.
Таблица 1.1
Относительные атомные массы (округленные) некоторых
химических элементов
Химический
знак элемента
Относительная
атомная масса
Химический
знак элемента
Относительная
атомная масса
H 1 S 32
B 11 CI 35,5
C 12 K 39
N 14 Ca 40
O 16 Mn 55
F 19 Fe 56
Na 23 Cu 64
Mg 24 Zn 65
AI 27 Mo 96
Si 28 I 127
P 31 Pb 207
1.1. Аммиачная селитра
1.2. Кальциевая селитра
1.3. Сульфат аммония
1.4. Хлористый аммоний
1.5. Натриевая селитра
1.6. Мочевина
1.7. Цианамид кальция
1.8. Жидкий аммиак
1.9. Простой суперфосфат
1.10. Двойной суперфосфат
1.11. Преципитат
1.12. Мартеновский фосфатшлак
1.13. Термофосфат
1.14. Фосфоритная мука
1.15. Хлористый калий
1.16. Калий сернокислый
1.17. Калимагнезия
1.18. Калимаг
1.19. Каинит природный
1.20. Сильвинит молотый - nKCl∙mNaCl, если n/m равен 1/3
8
1.21. Борная кислота
1.22. Аммоний молибденовокислый
1.23. Марганец сернокислый
1.24. Медный купорос
1.25. Цинк сернокислый
1.26. Известняковая мука
1.27. Сыромолотый гипс
1.28. Калийная селитра
1.29. Аммофос (моноаммонийфосфат)
1.30. Диаммофос (диаммонийфосфат).
Пример решения задачи. Вычислите теоретически возможное
содержание действующего вещества в вивианите.
Решение.
1.Напишем химическую формулу вивианита Fe3(PO4)2∙8H2O,
где действующим веществом является фосфор, измеряемый
процентным содержанием Р2О5.
2.Находим относительную молекулярную массу
Fe3(PO4)2∙8H2O и Р2О5.
Мr(Fe3(PO4)2∙8H2O) = (56∙3)+(31+16∙4∙2) +8∙(1∙2+16) =502 а.е.
Мr(P2O5) = (31∙2)+(16∙5) =142 а.е.
3.Вычисляем процентное содержание P2O5 в составе
вивианита, принимая 502 а.е. за 100 %. При этом исходим из того, что
на одну молекулу Fe3(PO4)2∙8H2O приходится одна молекула Р2О5.
502 – 100 %
142 - Х Х= (142∙100)/502=28,3 %
Ответ. 28,3 %
9
2 РАСЧЕТ НОРМ И ДОЗ ФИЗИЧЕСКОЙ
МАССЫ УДОБРЕНИЙ
Пояснения и справочная информация
Норма удобрения - общее количество удобрений (в кг д.в./га),
вносимого под сельскохозяйственную культуру в течение всего
периода ее выращивания всеми способами (до, при и после посева).
Доза удобрения - часть нормы удобрения, (в кг д. в./ га),
вносимая под сельскохозяйственную культуру тем или иным
способом: до, при и после посева. Если удобрения применяются лишь
одним из указанных способов, то доза численно равна норме.
Условное обозначение норм и доз удобрений. В
агрохимической литературе нормы и дозы азотных, фосфорных и
калийных удобрений принято обозначать буквами и цифрами.
Заглавными (прописными) буквами указываются виды удобрений (N азотные, Р - фосфорные, К - калийные), а цифрами у основания этих
букв - нормы или дозы питательного элемента в кг действующего
вещества на 1 га. Например, запись N90Р60К45 означает, что норма
внесения азота 90 кг д.в./га, фосфора (Р2О5) - 60 кг д.в./га, калия (К2О) 45 кг д.в./га.
Доза (или норма) удобрения в физическом исчислении
(весе) - количество того или иного удобрения, вносимого на 1 га в
килограммах, центнерах или тоннах.
Задачи
2.1. Вычислите дозу внесения аммиачной селитры (34-0-0) на
посевах озимой ржи, если по данным тканевой диагностики доза
ранневесенней азотной подкормки равна 51 кг д.в./га.
2.2. Вычислите дозу внесения аммиачной селитры (34-0-0) на
посевах озимой пшеницы, если по данным тканевой диагностики доза
ранневесенней азотной подкормки равна 68 кг д.в./га.
2.3. Вычислите дозу внесения мочевины (46-0-0) на посевах
яровой пшеницы, если по данным листовой диагностики доза поздней
летней азотной подкормки равна 39 кг д.в./га.
10