§ 25.1. Удобрения и их классификация
Эффективность удобрений значительно возрастает, если их применяют в комплексе с другими приемами агротехники.
Д. И. Менделеев в 1867 г. писал: «Я восстаю против тех, кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что, хорошо удабривая, можно и кое-как пахать».
Применение удобрений дает хороший результат, если соблюдаются следующие условия:
- Правильно и своевременно обрабатывают почвы, внедряют комплексы мероприятий по борьбе с ее эрозией, сорняками, различными вредителями и болезнями растений, а также подбирают лучшие сорта. Например, для Нечерноземья эффективность минеральных удобрений во многом зависит от известкования кислых почв и от фосфатного режима в них.
- Правильно сочетают органические и минеральные удобрения, широко применяют местные удобрения.
- Выбирают дозы, соотношения, формы, сроки и способы внесения удобрений с учетом севооборотов.
Необходимость применения удобрений в сельском хозяйстве ярко иллюстрирует утверждение Ю. Либиха о том, что цивилизации процветают и гибнут вместе со своей почвой: «Рим выбрасывает в сточные трубы плодородие Сицилии». Он имел в виду, что вместе с пшеницей из Сицилии в Рим вывозили и важнейшие питательные вещества, которые уже не возвращались в почву Сицилии, а безвозвратно выносились через сточные трубы столицы Италии в море. Сицилия, бывшая житница Рима, превратилась со временем в район с самыми бедными почвами в мире.
Однако чрезмерное и неправильное использование удобрений в сельском хозяйстве дает также значительный отрицательный эффект. Возникновение важнейших проблем: избыточное содержание нитритов и нитратов в сельскохозяйственной продукции; необходимость выращивания экологически чистых плодов и овощей; загрязнение водоемов, морей и океанов вымываемыми удобрениями; включение ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве, в круговорот веществ — вот та цена, которую платит человечество в обмен за достижение высоких урожаев при использовании удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.
Рассмотрим классификацию удобрений. По происхождению их разделяют на неорганические или минеральные, органические, органоминеральные и бактериальные. По агрегатному состоянию они могут быть твердыми, жидкими и суспензированными.
Минеральные удобрения — неорганические вещества (в основном соли), содержащие необходимые для растений элементы питания. Их получают химической или механической обработкой неорганического сырья.
К минеральным относят также удобрения, получаемые из азота воздуха или являющиеся побочными продуктами при выплавке металла (томасшлак), коксохимическом производстве и производстве капролактама (сульфат аммония).
Минеральные удобрения, получаемые химической переработкой сырья, отличаются более высокой концентрацией питательных элементов.
По составу минеральные удобрения подразделяются на азотные, фосфорные, калийные и микроудобрения (борные, молибденовые и т. д.).
Органические удобрения. Питательные элементы в них находятся в веществах растительного и животного происхождения. Это в первую очередь навоз, а также различные продукты переработки веществ растительного и животного происхождения (торф, жмых, рыбная и кровяная мука, птичий помет, фекалии, городские отходы и отбросы различных пищевых производств). Сюда относят и зеленые удобрения (люпин, сераделла).
Органоминеральные удобрения содержат органические и минеральные вещества. Их получают путем обработки аммиаком и фосфорной кислотой органических веществ (торфа, сланцев, бурого угля) или путем смешивания навоза либо торфа с фосфорными удобрениями.
Бактериальные удобрения — препараты, содержащие культуру микроорганизмов, фиксирующих органическое вещество почвы и удобрений (азотобактерин, нитрагин почвенный).
По агрохимическому воздействию минеральные удобрения разделяют на прямые, косвенные и препараты, регулирующие рост растений.
I. Прямые удобрения предназначаются для непосредственного питания растений. Они содержат азот, фосфор, калий, магний, серу, железо и микроэлементы (В, Mo, Сu, Zn) и делятся на простые и комплексные.
Простые удобрения содержат один из элементов питания: азот, фосфор, калий, молибден и т. д. В свою очередь, их подразделяют на:
- азотные удобрения, которые различают по форме соединений азота: аммиачные, аммонийные, нитратные, амидные, и их сочетания;
- фосфорные удобрения, в основу классификации которых положена их растворимость в воде и органических кислотах, они делятся на: растворимые в воде (гидрофосфат аммония, дигидрофосфат аммония, двойной суперфосфат), нерастворимые в воде, но растворимые в растворах лимонной кислоты и ее солей (преципитат), труднорастворимые в воде (фосфоритная мука, простой суперфосфат);
- калийные удобрения разделяют на: сырые соли (минералы каинит, сильвинит), концентрированные удобрения, полученные переработкой природных калийных солей (КСl, K2SO4), золы (древесные и торфяные), содержащие поташ — К2СO3;
- микроудобрения — технические смеси, содержащие микроэлементы В(ОН)3 (Н3ВO3, молибдат аммония и др.).
Комплексные удобрения содержат не менее двух питательных элементов.
II. Косвенные удобрения применяют для химического, физического, микробиологического воздействия на почву с целью улучшения условий использования удобрений. Например, для нейтрализации кислотности почв применяют молотые известняки, доломит, гашеную известь; для мелиорации солонцов используют гипс; для подкисления почв используют гидросульфит натрия.
Источник
Агрохимия
Агрономическая хи́мия (Агрохи́мия) — наука об оптимизации питания растений, применения удобрений и плодородия почвы с учётом биоклиматического потенциала для получения высокого урожая и качественной продукции сельского хозяйства, прикладная наука, составная часть раздела химии — «неорганическая химия».
Агрохимия — также учебная дисциплина о химических процессах в почве и растениях, минеральном питании растений, применении удобрений и средств химической мелиорации почв. Включает определение содержания в почвах и растениях химических элементов, белков, аминокислот, витаминов, жиров, углеводов; установление механического и минералогического состава почв, содержания в них органической части (гумуса), солей, водорослей, микроорганизмов и др. Изучает влияние удобрений на растения и почву.
Содержание
Наука
Агрохимия — наука, которая изучает круговорот веществ в системе «почва — растение — удобрения», а также их влияние на качество сельскохозяйственной продукции и проблемы охраны окружающей среды в зоне ведения аграрного сектора экономики государства.
Агрохимические исследования касаются вопросов воспроизводства плодородия почв, высокоэффективного использования минеральных, органических удобрений, микроэлементов на фоне других средств химизации, изучение агрохимической, экономической, энергетической и экологической эффективности удобрений, их физико-химических и агрохимических свойств, организации системы химизации отраслей агро-промышленного комплекса.
Основные разделы агрохимии:
- питания растений, химия почвы и удобрений;
- взаимодействие удобрений с почвой и микроорганизмами;
- применения удобрений под отдельные растения;
- система удобрения в севообороте;
- методика агрохимических исследований;
- химические средства борьбы с сорняками, болезнями и вредителями сельскохозяйственных культур;
Агрохимия является научной основой химизации сельского хозяйства. Она развивается под воздействием требований земледелия и призвана способствовать повышению его культуры. Агрохимия применяет в своих исследованиях методику химического анализа растений, почвы и удобрений, широко пользуется методами лабораторного и полевого опыта, меченых атомов, спектроскопии и хроматографии и другими.
История
Агрохимия — молодая наука, хотя многие приёмы агрохимии (применение органических удобрений) вошли в практику земледелия в глубокой древности и описаны еще в I веке. н. э.. Как наука она начала формироваться лишь в XIX веке, когда сложились основные представления о том, из чего состоят, чем и как питаются растения. Как вехи на пути становления агрохимии обычно отмечают опыты Я. Б. ван Гельмонта (1634), осветившие роль воды в питании растений, а также высказывания М. В. Ломоносова (1753) и А. Лавуазье (1761) о воздухе как источнике питательных веществ, вскоре подтвержденные опытами Дж. Пристли, Я. Ингенхауза, Ж. Сенебье и Н. де Соссюра, показавшими, что растения поглощают из воздуха СО2 и выделяют О2 и что это связано с фотосинтезом. Начало изучению круговорота веществ в земледелии было положено в 30-х годах XIX века французским учёным Ж.-Б. Буссенго. Он установил, что клевер и люцерна способны обогащать почву азотом. В 1866 году русский учёный М. С. Воронин открыл, что азот накапливается в клубеньках, образующиеся на корнях растений под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Немецкий агрохимик Г. Гельригель (нем.) русск. окончательно установил, что азот воздуха усваивают микроорганизмы, живущие в клубеньках на корнях бобовых растений. Немецкий учёный Ю. Либих (1840 год) создал теорию минерального питания растений, которая сыграла большую роль в развитии представлений о питании растений и о удобрениях.
Россия
Имперский период
Зарождение отечественной агрохимии в 60—70 гг. связано с Д. И. Менделеевым, который исследовал вопросы питания растений и повышения урожайности сельскохозяйственных культур. Особое внимание Менделеев уделял применению удобрений и использованию питательных веществ подпахотных слоев почвы. Д. И. Менделеев — инициатор изучения в грунтовых условиях эффективности костной муки, суперфосфата и извести.
В России развитие агрохимии связано с трудами А. Н. Энгельгардта (1832—1893). В 70—80-х гг. в своем имении он изучил эффективность минеральных и органических удобрений, в частности роль извести и люпина. В 1888 год опубликовал труд по использованию фосфоритной муки, А. Е. Зайкевича (1888 год) — который предложил строчный способ внесения суперфосфата, П. А. Костычева (1884 год) — автора первого руководства по агрохимии. Большое влияние на развитие агрохимии оказал К. А. Тимирязев. В 90-х гг 19-го века по его предложению были построены первые вегетационные домики, в которых ставились опыты по изучению питания растений и их удобрение. Открытие в конце 19-го века крупных залежей фосфоритов дало новый толчок развитию агрохимии, была доказана возможность непосредственного применения размолотых фосфоритов как удобрения и использования их для выработки суперфосфата.
Большая заслуга в этом принадлежит Д. Н. Прянишникову (1865—1948) — изучил процессы усвоения растениями аммиачного азота, что позволило организовать промышленное производство аммиачных удобрений и широко их применять в земледелии. Проведенные им исследования фосфоритов способствовали развитию производства фосфорных удобрений. Он выделил взаимосвязь между тремя взаимодействующими факторами: почвой, растением и удобрением, определил роль бобовых культур в азотном балансе, развил учение о плодосменной системе земледелия и севообороте.
Советский период
После переворота (революции) начался новый этап в развитии агрохимии. Индустриализация страны и коллективизация в деревне вызвали необходимость широкой химизации земледелия. Вскоре после революции был создан Комитет по химизации народного хозяйства, в 1919 году — научный институт удобрений, в 1928 году — кафедры агрохимии при ряде высших учебных сельскохозяйственных заведений. В 1931 году в составе Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук организован Всесоюзный научно-исследовательский институт удобрений, агротехники и агропочвоведения. Перед институтом и другими научными учреждениями была поставлена задача изучить эффективность минеральных и органических удобрений в различных почвенно-климатических и производственных условиях и на этой основе разработать принципы рационального размещения и применения удобрений.
Постсоветский период
В 90-е годы двадцатого века применение удобрений существенно сократилось.
Учебная дисциплина
Учебная дисциплина о химических процессах в почве и растениях, минеральном питании растений, применении удобрений и средств химической мелиорации почв. Включает определение содержания в почвах и растениях химических элементов, белков, аминокислот, витаминов, жиров, углеводов; установление механического и минералогического состава почв, содержания в них органической части (гумуса), солей, водорослей, микроорганизмов и др. Изучает влияние удобрений на растения и почву и включает в себя:
- Предмет, методы и задачи агрохимии. История развития агрохимии. Повышение плодородия почв и оптимизация питания растений.
- Предмет, методы и задачи агрохимии среди фундаментальных и прикладных наук.
- История развития. Учения о питании растений и формировании агрохимии как науки.
- Агрохимия и плодородие почвы.
- Питание растений
- Виды удобрений, их химический состав и свойства, условия повышения эффективности и методы оптимизации доз их применения.
- Минеральные удобрения.
- Органические удобрения, их виды и эффективное использование.
- Известкование и гипсование почв.
- Научные основы системы применения удобрений.
- Понятия о системе удобрений и основные положения системы удобрения в севообороте.
- Система удобрения отдельных культур в севообороте.
- Экологические проблемы и функции агрохимии. Экономическая и энергетическая эффективность использования агрохимических средств.
- Экологическая оценка агрохимических средств. Пути возможного загрязнения окружающей среды удобрениями.
- Экологические функции агрохимии.
- Экономическая и энергетическая эффективность применения удобрений.
Агрохимическое производство
Агрохимическое производство — производство удобрений — отличается высокой энергоёмкостью. Например, доля газа в структуре себестоимости азотных удобрений доходит до 75 % [1] [2] .
Россия контролирует 8,4 % мирового рынка минеральных удобрений, уступая только Индии, контролирующей 10 % рынка, США (13,1 %) и Китаю (20,6 %) [3] . Продукция агрохимии занимает третье место в российском экспорте после продуктов топливно-энергетического и металлургического секторов экономики. В 2005 году Россия произвела на экспорт азотных удобрений на $1,4 млрд, смешанных — $1,3 млрд, калийных — $1,2 млрд.
Основные компании-производители минеральных удобрений в России — Акрон, Еврохим, Фосагро. В Белоруссии -Гомельский химический завод. В Северной Америке -Potash Corporation of Saskatchewan. Международные — Yara
Источник
Урок по химии «Минеральные удобрения»
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Класс__________ Дата проведения___________
План-конспект на тему: «Минеральные удобрения».
Цель и задачи: Дать представление о минеральных удобрениях, важнейших химических элементах, необходимых для развития растений (макро- и микроэлементах). Воспитание самостоятельности, ответственности, сотрудничества; формирование логического и абстрактного мышления; формирование нравственных качеств развитие умений учебно-познавательной деятельности. Развитие интеллекта, культуры устной и письменной речи; развитие мотивационной сфер личности, способности к анализу; развитие мышления через обучение анализировать и строить аналогии; развитие внимания, умения использовать изученный материал для познания нового .
1. Организационный момент
3. Изучение нового материала
Минеральные удобрения — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания .
В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах – молибдена, на черноземах – марганца и т. п. Применение минеральных удобрений – один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью минеральных удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель. Для внесения минеральных удобрений используются туковые сеялки.
Установлено, что в состав растений входит около 70 элементов. Некоторые из них – макроэлементы – необходимы растениям в больших количествах; другие же – микроэлементы – требуются в незначительных количествах.
1. МАКРОЭЛЕМЕНТЫ – углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера, магний, калий, кальций.
2. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ – железо, марганец, бор, медь, цинк, молибден, кобальт и др.
Три важнейших элемента – азот, фосфор и калий – необходимы растениям в больших количествах. Поэтому удобрения, содержащие эти элементы, получают в промышленных масштабах.
При недостатке азота задерживается образование зелёной массы, растения плохо растут, их листья желтеют. Азотные удобрения необходимы растениям в весенний период.
Фосфор необходим при росте и развитии репродуктивных органов растений (цветков, плодов).
Калий ускоряет процесс фотосинтеза и содействует накоплению углеводов (сахара – в сахарной свекле, крахмала в картофеле). У злаковых он способствует укреплению стебля и тем самым устраняет их полегание.
Железо, марганец, бор и другие микроэлементы играют определённую роль в жизни растений. Так, например, при наличии микроэлемента бора растения лучше усваивают азот, фосфор, и калий. Медь, марганец и цинк ускоряют окислительно-восстановительные процессы и тем самым способствуют росту растений. Железо участвует в синтезе хлорофилла.
Растения поглощают макро – и микроэлементы из почвенного раствора в виде ионов ( NH 4 + , NO 3 — , K + и других)
Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в них, минеральные удобрения подразделяют на простые и комплексные.
1) Простые минеральные удобрения содержат один какой-либо элемент питания ( P , K , N ). К ним относятся фосфорные, азотные, калийные и микроудобрения.
2) Комплексные минеральные удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента.
4. Закрепление: Демонстрация 6 . ОПБП
Основной компонент группы азотных удобрений, как понятно из названия — азот.
Эти удобрения способствуют развитию надземной части растений и выпускается в 4-х формах:
· нитратная форма (натриевая и кальциевая селитра) в которой азот содержится в виде кислоты, легко растворимой в воде. Селитру вносят в почву осенью или ранней весной, в небольших дозах (передозировка способствует накоплению в плодах вредных для здоровья человека нитратов ) используют в подкормках. Селитра рекомендована для кислых почв и растений с кратким периодом вегетации ( редис , укроп , петрушка , ранняя капуста , салат );
· аммонийная форма (сульфат аммония), где в «свободном парении» находятся ионы аммония. Сульфат аммония вносят в грунт по осени, так как он довольно слабо растворяется в почве, которую следует раскислять (сульфат аммония — физиологически кислое удобрение). Для этого на 1 кг удобрения добавляют 1,3 кг извести. К сульфату аммония неравнодушны лук , помидоры и огурцы , поздняя капуста и прочие растения с долгим вегетационным периодом;
· амидная форма ( мочевина ) — самое концентрированное азотное удобрение, которое в почве преобразуется в углекислый аммоний, необходимый для получения обильного урожая. Вносится под деревья и кустарники — либо прямо в почву при рыхлении, либо в виде водного раствора при поливе. Мочевина тоже физиологически кислое удобрение, а это значит, что почву нужно раскислять (к 1 кг мочевины добавить 2 кг извести);
· аммонийно-нитратная форма (аммиачная селитра) — физиологически кислое удобрение, одна часть которого легко растворяется в воде и свободно перемещается в грунте, а другая — замедленного действия. Аммиачная селитра применяется для подкормки картофеля , свеклы , зерновых культур. Особенно эффективна в сочетании с фосфором и калием.
Подкормки азотными удобрениями производят в несколько приёмов, строго соблюдая инструкции на упаковке: здесь лучше соблюдать принцип: лучше недоудобрить, чем переудобрить.
Фосфорные удобрения значительно ускоряют цветение растений и завязывание плодов. Фосфор обычно заделывают в почву при перекопке осенью или ранней весной. Он плохо растворяется в воде: период от внесения в почву до достижения корней составит 1,5-2 месяца.
Вот несколько наиболее популярных видов фосфорных удобрений:
· простой суперфосфат — водорастворимое удобрение, которое содержит гипс и серу, применяется для всех типов почв. Его можно сыпать в рядки и лунки, а можно использовать в подкормках. Содержит от 14% до 20% фосфора и вносится обычно под ягодные кустарники и плодовые деревья;
· двойной суперфосфат — простое удобрение, хорошо растворимое в воде. Содержит серу и фосфор (45%-50%), вносится под ягодные кустарники и плодовые деревья;
· фосфоритная мука — труднорастворимое удобрение, содержит до 25% фосфора. Её вносят только на кислые почвы, так как фосфор становится доступен растениям только под воздействием кислоты. Фосфоритная мука, внесённая в почву в повышенных дозах, обеспечивает растения фосфором на несколько лет.
Калий способствует не только увеличению урожайности растений, но и повышает их сопротивляемость заболеваниям, увеличивает срок лёжкости плодов и существенно улучшает их вкусовые качества. Калийные удобрения редко используют в чистом виде: как правило, их комбинируют с азотом, фосфором и микроэлементами (медью, цинком, магнием, железом и так далее).
Все калийные удобрения хорошо растворяются в воде, а наиболее популярны из них следующие:
· хлористый калий — природное удобрение, производимое из калийных руд. С одной стороны, удобрение содержит хлор, что нежелательно для некоторых садовых культур, а с другой — является кладезем ценных элементов, необходимых для питания растений. Поэтому хлористый калий лучше вносить в почву по осени — к весне его «вредная» часть вымывается. Особо любят калий картофель, ячмень, свекла, гречиха и некоторые зерновые культуры;
· калийная соль — содержит в составе хлористый калий, сильвинит и каинит. По действию аналогична хлористому калию, вносится в почву только осенью;
· сернокислый калий — не содержит в составе хлора, пригоден для всех культур, особенно отзывчивы к нему корнеплоды. Его вносят как непосредственно в почву, так и используют в подкормках. Сочетается со всеми макро- и микроудобрениями, кроме содержащих кальций.
Комплексные минеральные удобрения
К группе комплексных минеральных удобрений относятся:
· аммофос — бесхлорное, безнитратное удобрение, содержащее азот (52%) и фосфор (12%). Пригодно для всех видов овощных и плодово-ягодных культур;
· диаммофоска — гранулированное азотно (10%) — фосфорно (26%) — калийное (26%) удобрение, которое содержит микроэлементы (кальций, магний, железо, цинк, сера и прочие), существенно увеличивающие агрономическую ценность диаммофоски. Используется для всех групп растений;
· нитроаммофоска — сложное удобрение, содержащее азот (16%), фосфор (16%), калий (16%), серу (2%). Нитроаммофоска прекрасно усваивается растениями, подходит для применения на почвах любого состава и для всех видов растений;
· нитрофоска — комплексное азотно (11%) — фосфорно (10%) -калийное (11%) удобрение, используется как основная подкормка растений. Применяется для всех культур, на тяжёлые почвы вносится по осени, на лёгкие можно внести и весной.
Источник