Агрономическая химия. Общая задача агрохимии

• Название: Общая задача агрохимии
• Дата: 18.11.2019
• Размер: 60.64 Kb.
• Имя файла: Агрономическая химия.docx
• Тип: Задача; #95853
• страница: 1 из 3

1. 
   Агрономическая химия, или агрохимия, – наука о взаимодействии растений, почвы и удобрений в процессе выращивания сельскохозяйственных культур, о круговороте веществ в земледелии, рациональном применении удобрений с целью увеличения урожаев, улучшения качества растениеводческой продукции и повышения плодородия почвы.
   

Общая задача агрохимии – разработка научных основ применения удобрений. Сюда входит большой круг вопросов, которые можно свести к следующим трем проблемам: питание растений, свойства почвы в связи с применением удобрений и приемы рационального использования органических, минеральных и известковых удобрений в связи с круговоротом питательных элементов в земледелии.

1……В соответствии с целями и задачами агрохимии ее методы исследований делятся на две группы: биологические и лабораторные, используемые совместно и взаимно дополняющие друг друга. Биологические методы включают: полевой опыт с сельскохозяйственными культурами, производственные опыты на больших площадях в хозяйствах, вегетационный опыт в остекленных специальных вегетационных домиках. Лабораторные методы предполагают использование химических, физико-химических и микробиологических анализов растений, почвы и удобрений. Отдельные её разделы неразрывно связаны с физиологией растений, химией, биохимией, почвоведением, микробиологией, земледелием, растениеводством, экономикой и организацией предприятий.

2. 
   Исследования РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси показали, что 1 кг азота, фосфора и калия (NPK) увеличивает урожайность зерновых на 5,0 – 6,6 кг, картофеля – на 20, сахарной свеклы – на 26 кг. Внесение 1 т органических удобрений дает прибавку 14 – 25 кг зерна, 80 – картофеля, 125 кг сахарной свеклы.
   

Таким образом, повышение урожайности сельскохозяйственных культур напрямую связано с органическими и минеральными удобрениями, правильное применение которых, кроме того, улучшает качество продукции. Так, внесение азотных удобрений повышает содержание белка в зерне на 1 – 3 %, фосфорные и калийные удобрения способствуют повышению накопления крахмала в картофеле, сахара в корнях сахарной свеклы, увеличивают выход 2….волокна в прядильных и жира в масличных культурах.

Удобрения улучшают свойства и плодородие почвы, условия питания растений, снижают подвижность в почве радиоактивных элементов, тяжелых металлов и некоторых пестицидов, ограничивая их поступление в растениях.

В Беларуси минеральные удобрения начали производить в 1965 г. В 1990 г. было получено 6 млн. т удобрений в действующем веществе, в т.ч. калийных – 5,0 млн. т, азотных – 0,75 и фосфорных – 0,25 млн. т. В мировом производстве калийных удобрений в 1990 г. на долю Беларуси приходилось 22 %. Основные производители минеральных удобрений: азотных – Гродненское производственное объединение "Азот", фосфорных ­– Гомельский химический завод и 2……калийных – производственное объединение "Беларуськалий".

3. 
   Питание растений - процесс поглощения и усвоения из окружающей среды химических элементов, необходимых для их жизни. Одни питательные элементы растения поглощают из воздуха в форме углекислого газа и молекулярного кислорода, другие - из почвы в форме воды и ионов минеральных солей. Соответственно различают воздушное (фотосинтез) и почвенное (корневое) питание.
   

Выборочная впитывающим способность растений приводит физиологическую реакцию солей и минеральных удобрений. Физиологическая реакция солей проявляется при взаимодействии минеральных удобрений с растениями в процессе питания.

Физиологически кислыми называют удобрения, из которых растения в основном усваивают катионы, а анионы, которые остаются в растворе, подкисляют почвенный среду. 3……Типичными физиологически кислыми удобрениями является NH4C1 и (NH4) 2SO4. Физиологическая кислотность калийных удобрений KCl, K2SO4 и других ниже, чем аммонийных. В почве физиологическая кислотность всего проявляется в зоне деятельности молодых корешков.

Физиологически щелочными называют удобрения, из которых растения усваивают преимущественно анионы, а катионы, остаются в растворе, подщелачивают грунтовую среду. К ним относятся NaNO3, Ca (NO3) 2 и др.

Физиологически нейтральными называют удобрения, из которых растения в одинаковом количестве усваивают и катионы, и анионы, они значительно не изменяют реакцию почвенного раствора, например KNO3.

4. 
   Усвоения питательных веществ растениями зависит от внутренних и внешних условий питания. К внутренним условиям относятся наследственные признаки, обусловливающие анатомическую и морфологическое строение каждого вида растений, темпы роста, наступление фазы развития, способ размножения, производительность и химический состав урожая, требования к свойствам среды и др.
   

В природе каждого растения заложено ее способность усваивать из внешней среды элементы питания, характерные для всего растительного мира, но в определенном соотношении и в типичной для каждого вида динамике в течение вегетационного периода.

Усвоения растениями элементов питания зависит от свойств почвы, ее водно-воздушных и температурных режимов, освещенности и других условий внешней среды. Основное 4…..условие нормального питания растений - наличие элементов питания.

Элементы питания для растений содержатся в почвенном растворе, органических соединениях и в твердой минеральной фракции почвы. Легкодоступными для растений есть элементы питания с почвенного раствора и с грунтовых коллоидов. При определенных условиях элементы питания, которые находятся в недоступной для растений форме, становятся доступными. Например, часть азота, фосфора и серы гумуса превращается в доступные соединения вследствие минерализации. Труднодоступные соединения фосфата кальция в кислой среде почвы превращаются в доступные формы. Кроме того, часть легкоусвояемых элементов питания, наоборот, может превращаться в недоступные для растений формы.

5. Растения в разные периоды роста предъявляют неодинаковые требования к условиям внешней среды, в том числе к условиям питания. Поглощение растениями азота, фосфора, калия и других питательных элементов в течение вегетации происходит неравномерно. В связи с этим различают критический и максимальный периоды питания.

Начальный период роста – критический в отношении фосфорного питания. Недостаток фосфора в раннем возрасте настолько сильно угнетает растения, что урожай резко снижается даже при обильном питании фосфором в последующие периоды. Вследствие высокой напряженности синтетических процессов при слаборазвитой еще корневой системе молодые растения особенно требовательны к условиям питания. Следовательно, в прикорневой зоне в этот период питательные 5…..элементы должны находиться в легкодоступной форме, но концентрация их не должна быть высокой, а фосфор должен преобладать по сравнению с азотом и калием.

Максимальный период потребления растениями питательных элементов обычно совпадает с периодом интенсивного роста стеблей, листьев. В это время растения особенно много потребляют азота. Недостаток азота в этот период приводит к угнетению роста, а в дальнейшем – к снижению урожая и его качества.

Цель основного внесения удобрений – обеспечить растения элементами питания на всю вегетацию, поэтому до посева в большинстве случаев вносят полную дозу органических удобрений и подавляющую часть минеральных. Припосевное удобрение (в рядки, при посадке – в лунки, гнезда) вносят, чтобы обеспечить растения в начальный 5…..период развития легкодоступными формами питательных элементов, прежде всего фосфором. Для снабжения растений элементами питания в наиболее ответственные периоды вегетации в дополнение к основному и припосевному удобрению проводят подкормки. Выбор срока, способа внесения удобрений и заделки их в почву зависит от особенностей биологии растений, климатических условий, вида и формы удобрения.

Регулируя условия питания растений по периодам роста внесением удобрений, можно направленно воздействовать на величину урожая и его качество.

6. Рационально использовать удобрения помогает диагностика питания растений, дающая информацию об обеспеченности посевов питательными элементами. С ее помощью можно управлять минеральным питанием сельскохозяйственных культур. Особенно важна диагностика минерального питания при возделывании сельскохозяйственных культур по интенсивным технологиям, которые предусматривают более высокие по сравнению с обычными дозы удобрений и требуют очень тщательного контроля за питанием растений за время вегетации.

Наиболее высокую отдачу от удобрений можно получить при комплексной диагностике, которая включает почвенную, растительную и метеорологическую и позволяет более точно установить уровень минерального питания на различных этапах 6…..органогенеза, или фенофаз растений. В настоящее время стала использоваться дистанционная диагностика.

Почвенная диагностика – это агрохимическое обследование почв с целью определения содержания подвижных форм фосфора, калия, минерального или усвояемого азота (минеральный + легкогидролизуемый), подвижных форм микроэлементов и т.д. Растительная диагностика может быть визуальной и химической (тканевой и листовой). Визуальная диагностика растений позволяет по внешнему виду посевов судить о недостатке или избытке тех или иных питательных элементов.

7. Почва состоит из трех фаз – твердой, жидкой или почвенного раствора, и газообразной, или почвенного воздуха, которые находятся в тесной взаимосвязи. Твердая часть почвы состоит из минеральной части (разрушенные горные породы), на которую в большинстве почв приходится около 90-99 % массы твердой фазы, и органической части. Почти половина твердой фазы приходится на кислород, одна треть на кремний, более 10 % на алюминий и железо и только 7 % – на остальные элементы. Азот почти целиком содержится в органической части почвы.

Минеральная часть почвы состоит преимущественно из частиц различных минералов. Частицы различных размеров принято называть механическими элементами. Частицы более 1 мм называют скелетом почвы или ее каменистой частью, все частицы мельче 7……1 мм – мелкоземом. В мелкоземе выделяют две фракции: физический песок (размер частиц более 0,01 мм) и физическую глину (менее 0,01 мм). Относительное или процентное содержание в почве частиц различного размера называют гранулометрическим составом почвы. Процентное соотношение фракций физического песка и физической глины положено в основу классификации почв по грансоставу. Гранулометрический состав – важная агрономическая характеристика почвы. Он оказывает огромное влияние на ее механические свойства, на водный, воздушный, тепловой и пищевой режимы, удельное сопротивление и износ рабочих органов почвообрабатывающих орудий. По отношению к механической обработке выделяют легкие и тяжелые почвы. Легкие почвы (песчаные и супесчаные) обладают хорошей водопроницаемостью и аэрацией, слабо удерживают влагу, 7….они бесструктурны, бедны гумусом и элементами питания. Тяжелые почвы (глинистые) плохо водопроницаемы, но способны удерживать много влаги длительное время. В тяжелых почвах накапливается больше гумуса и элементов питания, они способны к оструктуриванию. Такие почвы оказывают большое сопротивление при обработке, так как обладают большой связностью и липкостью во влажном состоянии.

8. Важнейшей частью почвы является органическое вещество. Органическая часть подразделяется на две группы: 1) негумифицированные органические вещества растительного и животного происхождения;2) органические вещества специфической природы или перегнойные.

В группу негумифицированных веществ входят отмершие, но не разложившиеся или полуразложившиеся остатки растительного и животного происхождения. Они являются источником питательных веществ для растений, легко разлагаются в почвы и переходят в доступную для растений минеральную форму.mОколо 85-90 % общего количества органического вещества приходится на долю гумусовых веществ – высокомолекулярных азотсодержащих соединений. Гумусовые вещества по составу и свойствам делят на следующие группы: гуминовые кислоты, фульвокислоты, гумины.

8……Содержание гумуса в верхнем слое наших дерново-подзолистых почв колеблется от менее 1 до 3 % и более, в черноземах – до 10-12 % и более.

Незначительная часть гумусовых веществ в почве находится в свободном состоянии, остальная часть вступает во взаимодействие с минеральной частью, образуя органоминеральные соединения, которые позволяют закреплять гумус в почве.

Следует указать, что в жизни почвы – в ее генезисе и развитии плодородия –огромная роль принадлежит не только гумусовым веществам, но и неразложившимся органическим остаткам. Органическое вещество является источни-ком элементов питания (N, P , K, Ca, микроэлементов), служит материалом для создания структурных агрегатов, регулирует 8…..связность почвы (уменьшает силу сцепления глины и увеличивает сцепление песка), снижает сопротивление при обработке почв, улучшает газообмен, что положительно влияет на жизнедеятельность микроорганизмов, улучшает водно-воздушный, тепловой режимы почвы.

Основными приемами, способствующими повышению содержания гумуса в почве, являются: систематическое внесение органических удобрений, посев сидеральных культур, многолетних трав, известкование кислых почв, рациональ-ная система обработки почвы, проведение мелиоративных мероприятий.

9. Почва состоит из трех фаз – твердой, жидкой или почвенного раствора, и газообразной, или почвенного воздуха, которые находятся в тесной взаимосвязи. Почвенный раствор — жидкая фаза почвы вместе с растворенными в ней веществами. Атмосферные осадки, соприкасаясь с твердой фазой почвы, растворяют различные соединения и превращаются в почвенный раствор. В нем содержатся органические кислоты и их соли, а также нитраты, фосфаты, сульфаты, хлориды, карбонаты и др. общими особенностями климата, а также временем года, погодой, деятельностью человека (внесение удобрений и др.).

Почвенный раствор образуется в результате взаимодействия воды, поступающей в почву, с ее твердой фазой и растворения некоторых органических и минеральных веществ и их производных. Наиболее существенным 9……источником почвенных растворов являются атмосферные осадки. Атмосферные осадки, поверхностные воды, росы, грунтовые воды, попадая в почву и переходя в категорию жидкой ее фазы, изменяют свой состав при взаимодействии с твердой и газообразной фазами почвы, с корневыми системами растений и живыми организмами, населяющими почву. Образующийся почвенный раствор, в свою очередь, играет огромную роль в динамике почв, питании растений и микроорганизмов, принимает активное участие в процессах преобразования минеральных и органических соединений в почвах, в их передвижении по профилю.

10. Механическая поглотительная способность – это наиболее простой вид поглощения, которое происходит благодаря наличию в почве тончайших пор и капиллярных ходов. Мелкие твердые частицы, взвешенные в фильтрующейся через почву воде, задерживаются, т. е. механически поглощаются. Механическая поглотительная способность зависит от гранулометрического и агрегатного состава почвы и ее сложения, у песчаных почв она минимальная, у глинистых – максимальная. Механически первоначально поглощаются фосфоритная мука, известковые удобрения (любой степени измельчения), микроорганизмы. Благодаря механической поглотительной способности из почвы не вымываются илистые частицы и нерастворимые в воде удобрения.

10…..Физическая поглотительная способность почвы – это способность ее положительно или отрицательно адсорбировать газы, молекулы солей, спиртов, щелочей и других веществ. Растворенное вещество притягивается или отталкивается поверхностью твердых частиц почвы. Интенсивность физического поглощения прямо зависит от количества мелкодисперсных частиц в почве и считается положительным, когда молекулы растворенного вещества притягиваются частицами почвы сильнее, чем молекулы воды, и отрицательным, если сильнее притягиваются молекулы воды. Положительное физическое поглощение аммиака почвой происходит при внесении безводного аммиака или аммиачной воды, отрицательное – растворов нитратов и хлоридов. Это обусловливает высокую подвижность последних в почве, что необходимо 10…..учитывать при внесении нитратных и хлорсодержащих минеральных удобрений. Нитратные минеральные удобрения следует вносить ближе к посеву или в подкормку, а содержащие много хлора – с осени, чтобы произошло хотя бы частичное вымывание хлора, так как большинство культур отрицательно реагирует на хлор.

11. Химическая поглотительная способность почвы – это способность почвы удерживать ионы путем образования труднорастворимых или нерастворимых в воде соединений в результате химических реакций, происходящих в почве. Наибольшее значение химическое поглощение имеет при превращении соединений фосфора в почве.

12. Биологическая поглотительная способность почвы состоит в том, что азот и зольные элементы удерживаются почвой в составе органических веществ, образуемых растениями и почвенными микроорганизмами, благодаря чему эти питательные элементы не вымываются из почвы. Биологическое поглощение играет важную роль в превращении нитратных соединений азота в почве. Так, легкорастворимые соли азотной кислоты удерживаются в почве главным образом будучи усвоенными микроорганизмами. После их отмирания и минерализации они вновь становятся доступными для растений. В среднем на площади 1 га микроорганизмы могут удерживать до 125 кг азота, 40 – фосфора и 25 кг калия.

13. Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность – это способность мелкодисперсных коллоидных частиц почвы (от 0,00025 мм до 0,001 мм), несущих отрицательный заряд, поглощать различные катионы из раствора, причем поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного количества других, ранее поглощенных твердой фракцией почвы. Совокупность мелкодисперсных почвенных частиц, обладающих обменной поглотительной способностью, К. К. Гедройц назвал почвенным поглощающим комплексом (ППК).

14. Кислотность почв проявляется в разных формах и обусловлена помимо алюминия другими элементами и соединениями. В настоя­щее время различают следующие формы или виды почвенной ки­слотности: 1) актуальная кислотность; 2) потенциальная кислот­ность, которая подразделяется на обменную и гидролитическую кислотность.

Актуальная кислотность. Эта форма кислотности наиболее проста для понимания; так называют кислотность почвенного раствора, обусловленную растворенными в нем компонентами. Потенциальная кислотность (скрытая) – кислотность ППК, т. е. ионы водорода и алюминия находятся в ППК.

В гумусовых горизонтах потенциальная кислотность обусловлена водородом, в горизонте В – алюминием. Источником водорода являются органические 14…..кислоты, которые образуются при разложении. Органических остатков и угольная кислота. Источником алюминия является кристаллическая решетка глинистых минералов.

В зависимости от характера выраженности различают 2 формы потенциальной кислотности – это обменная и гидролитическая.

Обменная кислотность – это кислотность, обусловленная обменно-поглощенными ионами водорода и алюминия, которые извлекают из почвы при обработке ее раствором нейтральной соли КCl.

При обработке почвы нейтральной солью не все ионы водорода и алюминия переходят в почвенный раствор. Часть их прочно закрепляется почвенными коллоидами, их можно вытеснить гидролитически щелочной солью – уксусно-кислым натрием. Эта 14…..кислотность называется гидролитической. Она свойственна даже черноземам. Эта кислотность характеризует общую кислотность почвы (и почвенного раствора и ППК) и выражается в мг-экв\100 г почвы.