Лекция 1 - Горский государственный аграрный университет

Лекция 1
Знакомство с курсом (перекличка)
Рекомендуемая литература по агрохимии
Основная:
1. Ягодин В.А. Агрохимия. М., Агропромиздат, 1989, 655 с. или любое
другое издание.
2. Клечковский В.М., Петербургский А.В. Агрохимия. М., Колос, 1967,
584 с. или любое другое издание.
3.
Минеев
В.Г.
Агрохимия.
М.,
1990,
издание
Московского
университета, 486 с.
4. Ягодин и др. Агрохимия. М., Мир, 2003.
Дополнительная:
1. Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. М.,
Колос, 1977.
2. Джанаев Г.Г. Почвы и удобрения в Северной Осетии. Изд. «Ир»,
Орджоникидзе, 1971.
3. Газданов А.В., Газданов А.У. Агрохимия в вопросах и ответах. Изд.
Горского ГАУ, Владикавказ, 1999.
4. Дзанагов С.Х. Эффективность удобрений в севообороте и
плодородие почв. Изд. Горского ГАУ, Владикавказ, 1999.
Агрохимия на нашей кафедре преподается по модульно-блочной
системе, которая заключается в том, что вест курс разделен на пять модулей,
в каждом из которых два-три блока, содержащих от четырех до двенадцати
вопросов.
Текущая успеваемость студентов проверяется опросом в начале каждой
лекции (5-8 минут), на лабораторно-практических занятиях и в конце
прослушивания лекции по каждому модулю. То есть, в начале каждой лекции
и лабораторного занятия проводится опрос по материалам предыдущей
лекции или лабораторного занятия. После прочтения лекции по материалам
каждого модуля демонстрируются учебные кинофильмы и только потом
студенты сдают промежуточный экзамен отдельно по каждому модулю.
В
осеннем
семестре
студенты
слушают
лекции
и
сдают
промежуточные экзамены по двум модулям, в весеннем – по трем. Итоговый
экзамен проводится в летнюю сессию, после сдачи зачета и защиты
курсового проекта. Студенты, получившие оценки 5 освобождаются от
итогового экзамена.
Рабочая программа по агрохимии составлена на основании типовой
программы курса «Агрохимия» по специальности 310200 «Агрономия».
2
МОДУЛЬНО-БЛОЧНЫЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ
КУРСА АГРОХИМИИ
МОДУЛЬ 1. Агрохимия – научная основа химизации земледелия.
Химический состав и питание растений
Блок 1. Агрохимия – научная основа химизации земледелия
Вопросы: 1. Предмет, цели, задачи и методы агрохимии.
2. Роль зарубежных и отечественных ученых в развитии
агрохимии.
3. Значение удобрений и применение их в наиболее развитых
странах мира, РФ и РСО-Алания.
4. Экономическая эффективность применения удобрений.
Блок 2. Химический состав и питание растений
Вопросы: 1. Химический состав растений.
2. роль отдельных элементов питания в жизни растений.
3. Питание растений. Поступление питательных веществ в
листья и корни.
4. Физиологическая реакция солей.
5. Периодичность питания растений, дробное внесение
удобрений.
МОДУЛЬ 2. Свойства почв и их химическая мелиорация
Блок 1. Свойства почв в связи с питанием растений и применением
удобрений
Вопросы: 1. Состав почвы. Минеральная часть почвы.
2. Органическое вещество почвы, его минерализация.
3. Поглотительная способность почв и ее виды.
4. Кислотность и буферная способность почвы.
3
5. Агрохимическая характеристика основных типов почв РФ
и РСО-Алания.
Блок 2. Химическая мелиорация почв
Вопросы: 1. Известкование почв.
2. Гипсование почв.
МОДУЛЬ 3. Минеральные и органические удобрения
Блок 1. Минеральные удобрения и их классификация.
Вопросы: 1. Классификация минеральных удобрений.
2. Азотные удобрения.
3. Фосфорные удобрения.
4. Калийные удобрения.
5. Микроудобрения.
6. Комплексные удобрения
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 1. Навоз и навозная жижа.
2. Торф, компосты и птичий помет.
3. Фекалий, городской мусор, хозяйственные отходы и
сапропель.
4. Зеленые удобрения.
МОДУЛЬ 4. Диагностика питания растений и система удобрения
сельскохозяйственных культур в севооборотах
Блок 1. Диагностика питания растений
Вопросы: 1. Почвенная диагностика
2. Растительная диагностика
Блок 2. Система удобрений отдельных культур
4
Вопросы: 1. Физиологические основы определения потребности
сельскохозяйственных культур в удобрениях
2.
Влияние
различных
факторов
на
эффективность
органических и минеральных удобрений.
3.
Определение
норм
минеральных
удобрений
под
сельскохозяйственные культуры.
4. Приемы и формы, сроки, способы и техника внесения
удобрений.
5. Удобрение озимой пшеницы и кукурузы
6. Удобрение картофеля и технических культур.
7. Удобрение овощных культур.
8. Удобрение плодовых и ягодных культур.
Блок 3. Система удобрения в севообороте
Вопросы: 1. Принципы составления системы удобрения в севообороте.
2. Система удобрения в полевом севообороте.
3. Система удобрения в кормовом севообороте.
4. Система удобрения в овощном севообороте.
5. Техника и технологии выполнения робот при хранении,
доставке и внесении удобрений.
МОДУЛЬ
5.
Проведение
агрохимических
исследований,
применение удобрений и агроэкология
Блок 1. Проведение агрохимических исследований
Вопросы: 1. Полевой и производственный опыты.
2. Вегетационный и лизиметрический опыты.
Блок 2. Применение удобрений и агроэкология
Вопросы: 1. Показатели загрязнения окружающей среды.
2. Защита окружающей среды от загрязнения.
5
Согласно учебному плану специальности 310200 (Агрономия) на
изучение курса «Агрохимия» выделяется 146 часов, в том числе лекции 58,
лабораторных занятий – 56, практических занятий – 20, курсовой проект – 10.
Модуль 1, блок 1, вопросы 1 и 2
Вопрос 1. Предмет, цели, задачи и методы агрохимии
Агрохимия – наука, которая изучает особенности питания растений
состав и свойства почв и удобрений, а также взаимодействие этих трех
объектов в процессе питания растений. Кроме того, агрохимия изучает
баланс и круговорот питательных элементов в земледелии.
Значение
указанных
вопросов
позволяет
наиболее
эффективно
применять удобрения, что может обеспечить получение высоких урожаев
сельскохозяйственных культур с хорошими показателями качества. А
незнание может привести к большим неудачам.
Например,
многочисленные
исследования
отечественных
и
зарубежных ученых показали, что для получения высоких урожаев с
хорошим качеством у таких урожаев с хорошим качеством у таких очень
распространенных сельскохозяйственных культур, как озимая пшеница и
сахарная свекла система удобрения вследствие особенностей их питания на
разных типах почв должна сильно различаться. Для получения высоких
урожаев озимой пшеницы с хорошими показателями качества под эту
культуру надо вносить наравне с достаточным количеством фосфорнокалийных удобрений, к тому же вносить их дробно в несколько приемов,
чтобы растения от начала до конца вегетации были обеспечены этим
элементом. При таком внесении удобрений урожай озимой пшеницы бывает
высоким, а зерно содержит много белка, что позволяет готовить из него хлеб
отменного качества. Всякое отклонение дозы азота в большую или в
меньшую сторону от оптимальной отрицательно сказывается на величине и
6
качестве урожая. Повышение дозы вызывает полегание растений, а снижение
– дефицит азота. И в том и в другом случаях снижается урожай и ухудшается
качество зерна.
Сахарной свекле тоже необходимы все три элемента, но азот должен
преобладать в первой половине вегетации, когда растения формируют
вегетативные органы. Во второй половине вегетации, когда формируется
корень и накапливается в нем сахар, должны преобладать фосфор и калий.
Повышенная обеспеченность культуры азотом вызывает рост ботвы в ущерб
формированию корня, повышенное накопление в растениях «вредного»
белка в ущерб накоплению сахара, а «вредный» белок в последующем
мешает извлечению сахара их корней сахарной свеклы.
Или другой пример, когда внесение свежего навоза под огурец, снижая
пустоцвет способствует повышению урожая этой культуры, тогда как при
внесении такого же навоза под морковь, вызывая разветвление корня, портит
качество урожая.
Для рационального применения удобрений необходимо знать состав и
свойства почв, потому что не зная реакцию почвы и запасы в ней подвижных
форм питательных элементов невозможно правильно спланировать систему
удобрения сельскохозяйственных культур, а следовательно, получать
высокие и устойчивые урожаи.
Точно так же, не зная физиологическую реакцию удобрений,
содержание в них питательных веществ и другие свойства, невозможно их
правильно применять и вместо пользы можно сильно навредить и почве и
сельскохозяйственным культурам, а следовательно, и хозяйству.
Поэтому академик Д.Н. Прянишников говорил, что никакой избыток
удобрений никогда не сможет заменить недостаток агрохимических знаний у
работников сельского хозяйства. А академик К.А. Тимирязев говорил…
чтобы чем, когда и как кормить растения для получения высоких урожаев,
надо спросить их самих в тех условиях, в которых они произрастают.
7
Сегодня, благодаря результатам многочисленных исследований ученых
всего мира мы точно знаем, что только хорошее знание особенностей
питания растений, состава и свойств почв и удобрений позволяет вносить
удобрения
наиболее
рационально
и
эффективно,
что
способствует
повышению урожаев и качества всех сельскохозяйственных культур.
Главной задачей агрохимии является управление круговоротом и
балансом химических элементов в системе почва-растение, выявление тех
мер воздействия на химические процессы, протекающие в почве и растении,
которые могут повышать урожаи или в лучшую сторону изменять его состав.
А главной целью агрохимии является создание наилучших условий
питания растений с учетом знания свойств почв и удобрений, особенностей
их взаимодействия, определение наиболее эффективных форм, способов,
сроков внесения удобрений. Академик Д.Н. Прянишников взаимодействие
трех
объектов
изучения
агрохимии
выразил
в
виде
следующего
треугольника:
Растение
Почва
Удобрение
Три вершины этого треугольника обозначают растение, почва и
удобрение, а двойные стрелки взаимное влияние каждого из этих объектов
на остальные.
Изучение питания растений и взаимодействия между растением,
почвой и удобрением составляет теоретическую агрохимии, знание которой
позволяет творчески решать многие
практические вопросы применения
удобрений.
Агрохимия прочно связана с физиологией растений, потому что
минеральное питание является одним из основных регулируемых факторов,
8
используемых для целенаправленного управления ростом и развитием
растений
с
целью
создания
высокого
урожая
хорошего
качества.
Регулирование других факторов роста – света, тепла и влаги – возможно
только в защищенном грунте. В сельскохозяйственном
же производстве
приходится лишь приспосабливаться к определенному уровню солнечной
радиации,
подбирая
соответствующие
культуры,
сорта
и
приемы
агротехники.
Наземные растения ежегодно извлекают из атмосферы около 20 млрд.
тонн углерода в форме СО2 (1300 кг на 1 га), а вся совокупность растений,
включая морские водоросли (около 150 млрд. тонн. Только наземные
растения ежегодно перерабатывают 4217 кДж космической энергии (света) в
продукты ассимиляции.
Однако коэффициенты использования солнечной энергии весьма
низки. В посевах сельскохозяйственных культур коэффициент использования
ФАР (фотосинтетически активной радиации, составляющей всего 47-49%
интегральной солнечной радиации) не превышает 0,3-0,5%. Максимально
возможным для процесса истинного фотосинтеза считается КПД ФАР 28%.
Наиболее интенсивное накопление биомассы (до 700 кг/га в сутки)
наблюдается
в
фитоценозах
при
хороших
условиях
освещенности,
температуры, водоснабжения, высоким уровнем минерального питания и
составляет 14% приходящейся за день энергии ФАР.
Человек не может активно влиять на поток солнечной радиации,
трудно изменить и другие необходимые для жизнедеятельности растений
факторы поэтому применение удобрений является решающим фактором
повышения урожайности растений и улучшения круговорота и баланса
веществ в земледелии.
Агрохимия, изучая особенности питания растений, тесно связана и с
растениеводством. А изучая состав и свойства почв – с почвоведением и
земледелием. Изучение состава, свойств и получение удобрений тесно
связывает агрохимию с химическими науками.
9
Методы
агрохимии.
Для
изучения
вышеуказанных
объектов
агрохимия пользуется целым рядом методов, которые объединяются в две
группы – биологические и лабораторные. Они применяются совместно и
взаимно дополняют друг друга.
Биологические
методы
включают
в
себя
полевой
опыт,
вегетационный и лизиметрический методы.
Полевой опыт является основным методом изучения эффективности
удобрений в различных почвенно-климатических условиях. Он проводится в
полевых условиях на специально выделенном участке, характерном
изучаемой почвенной разности. Достоверность и ценность результатов
повышается при длительном их проведении (не менее трех лет) и точном
соблюдении методических рекомендаций, так как при этом исключается
действие случайных факторов.
Производственный опыт закладывается непосредственно в колхозах и
совхозах. Он дает возможность проверить результаты полевых опытов и
установить
действие
удобрений
на
урожай
и
его
качество
в
производственных условиях.
Вегетационный метод позволяет исследовать воздействие отдельных
факторов на рост и развитие растений, на обмен веществ, урожай и его
качество.
В вегетационных опытах растения выращивают в специальных
стеклянных вегетационных домиках или под сеткой на искусственных средах
в сосудах с водой, песком или почвой. Вегетационные сосуды бывают
стеклянными, пластмассовыми или металлическими. Последние изнутри
покрываются специальной краской.
В этих опытах можно строго контролировать и регулировать условия
питания растений и в определенной степени условия внешней среды – режим
увлажнения, освещенность, температуру и др.
Лизиметрический способ позволяет в природных условиях с
помощью специальных устройств (лизиметров) изучить передвижение
10
почвенного раствора по профилю почвы. Лизиметры закладываются на
разной глубине почвы и собирают просачивающийся почвенный раствор,
который подвергается анализу. Эти опыты позволяют установить количества
и глубину миграции воды и питательных элементов.
Лабораторные методы агрохимического анализа растений, почв и
удобрений включают биохимические и микробиологические методы, а так
же методы изотопных индикаторов. Ведущая роль среди лабораторных
методов принадлежит химическому анализу, но вместе с этим широкое
распространение имеют такие инструментальные методы, как фотометрия и
потенциометрия.
Агрохимический анализ растений необходим для оценки качества
урожая, определения размеров выноса питательных элементов с урожаем,
диагностики
питания
растений,
изучения
использования
культурами
питательных элементов из почвы и удобрений.
Агрохимический анализ почв проводится с целью изучения состава и
свойств почв, процессов взаимодействия удобрений с почвой, содержания и
формы
питательных
элементов
в
почве,
обеспеченность
растений
доступными формами питательных элементов.
Агрохимический анализ удобрений используется для изучения
состава
и
свойств
органических
и
минеральных
удобрений,
их
взаимодействие с почвой и доступности растениям.
Агрохимический анализ растений, почв и удобрений позволяет
изучить состояние баланса питательных веществ в земледелии и научно
обоснованно осуществлять регулирование питания сельскохозяйственных
культур с помощью удобрений.
На
основе
результатов
полевых
и
производственных
опытов,
подкрепленных результатами лабораторных анализов с обязательной
экономической оценкой изучаемых приемов удобрения, даются практические
рекомендации производству.
11
В итоге можно утверждать, что агрохимия является научной
основой химизации земледелия, которая наряду с комплексной механизацией
и мелиорацией земель определяет научно-технический прогресс в сельском
хозяйстве, является одним из основных путей его интенсификации,
повышения его продуктивности.
Вопрос 2. Роль зарубежных и отечественных ученых в развитии
агрохимии
История развития агрохимии неразрывно связано с развитием наших
знаний о питании растений. А знания о повышении плодородия почв с
помощью
разнообразных
удобрительных
средств
накапливались
с
незапамятных времен в результате практической деятельности многих
поколений земледельцев.
Еще древние люди знали, что, выжигая лес можно несколько лет
получать хорошие урожаи сельскохозяйственных культур. А древние
римляне и египтяне уже знали о том, что урожаи выращиваемых культур
можно повышать запашкой зеленых бобовых растений, внесением навоза,
извести, различных бытовых отходов и отходов рыболовецкого промысла.
Загадка роста и питания растений давно привлекла внимание пытливых
умов. Философы-материалисты античной Греции на основании число
умозрительных заключений говорили о том, что для жизни растений
необходимы огонь, земля, вода и воздух. Они были близки к истине,
поскольку солнце (огонь) является источником света и энергии для
фотосинтеза растений, земля – источником минеральных элементов питания,
воздух – источником углекислого газа, а вода – не только составная часть
зеленых растений, на долю которых приходится не менее 75% их массы, но и
важнейший
фактор
и
участник
всех
процессов
жизнедеятельности
организмов.
Однако последовавшее затем тысячелетнее господство церкви с её
мертвыми догмами вызвало застой в развитии всех наук до наступления
эпохи Возрождения. Здравые мысли о питании растений вновь начали
12
появляться
лишь
естествоиспытатель
в
16
веке,
когда
в
1563
году
французский
Бернард Палиссии высказал мнение, что соль есть
основа жизни и роста посевов. Причиной истощения почв он считал удаление
из почвы этой соли, а пользу удобрения видел в возвращении её в почву, хотя
не мог сказать о какой соли идет речь.
Почти сто лет спустя (в 1656 г) английский химик Глаубер обратил
внимание на селитру как питательное для растений вещество, однако это
верное в сущности положение прошло мимо агрономии того времени.
Гениальную догадку
о воздушном питании растений высказал М.В.
Ломоносов (1753 г). Он писал: «Преизобильное решение тучных дерев,
которые на бесплодном песку корень свой утвердили, ясно изъявляет, что
жирными листами жирный тук из воздуха впитывают. Однако лишь в конце
18 века Пристли (1775 г), Ингенгуз (1779 г) и Сенобье (1782 г)
экспериментально показали, что зеленые листья растений на свету усваивают
из воздуха углекислый газ (СО2), выделяя из него кислород и оставляя в себе
углерод, который используется для построения растительных тканей. Так
был открыт фотосинтез.
В области же корневого питания даже после обнаружения фотосинтеза
еще длительное время господствовали неверные теории. В 1761 г шведский
ученые Валериус выдвинул «гумусовую теорию» питания растений, которую
очень широко стал распространять немецкий ученый Тэер. Он считал, что
гумус почвы – единственный источник питания растений, минеральные же
вещества лишь способствуют переводу его в удобоусвояемую форму.
В 1836 году французский ученый Буссенго установил факт накопления
азота в почве бобовыми культурами и положил начало изучению круговорота
питательных веществ в земледелии. Он высказал предположение, что
бобовые культуры усваивают азот из воздуха и вместо гумусовой теории
развил азотную теорию питания растений. Он указал на первостепенное
значение азота в земледелии и показал, что культура клевера приводит к
улучшению азотного баланса и значительному увеличению урожая.
13
Буссенго
был
не
только
мыслителем,
он
проводил
точные
агрохимические и физиологические эксперименты, подчеркивая, что для
проверки мнения ученых «нужно спрашивать мнение самого растения». Его
работы по азотному обмену в растениях положили начало биохимическому
направлению в агрохимических исследованиях. Синтез Либиховской теории
о роли зольных элементов и тезис Буссенго о значении азота в удобрениях
сыграли больную роль в дальнейшем развитии теории корневого питания
растений, поэтому Буссенго по праву считается основателем агрохимии.
Коренной поворот во взглядах на питание растений произошел в 1840
году, когда немецкий химик Либих в книге «Химия в приложении к
земледелию и физиологии» в популярной форме подверг уничтожающей
критике «гумусовую теорию» и сформулировал свою теорию минерального
питания
растений.
Он
объяснил
причины
истощения
почвы
при
однообразной культуре и выдвинул теорию удобрений, основанную на
возврате в почву взятых из нее элементов питания. Он сформулировал «закон
минимума»,
по
которому
высота
минимального фактора (питательного
урожая
зависит
от
количества
элемента), т.е. если в почве
минимальное содержание фосфора, то, сколько бы не вносили азота, калия,
серы и других элементов урожай остается на уровне минимальной
обеспеченности фосфором.
Основными недостатками теории Либиха были следующие: 1. Он
недооценивал значение азота, ошибочно считая, что поступающего
с
осадками аммиака в почву вполне достаточно; 2. Неверным было его мнение
о возможности замены навоза золой; 3. Полный возврат питательных
элементов в почву тоже не всегда обязателен.
Важной значение для развития учения о питании растений имели
опыты по их выращиванию в бесплодных средах (песке, воде). В 1858 году
Кноп и Сакс сумели довести растения в искусственных средах при
добавлении минеральных солей до полного созревания. Им удалось точно
14
установить какие элементы, в каких
количествах и
соотношениях
необходимы для питания растений.
Большую роль сыграли исследования и Гельригеля (1886 г) по
изучению азотного питания бобовых культур. Он экспериментально доказал,
что бобовые растения способны с помощью развивающихся на их корнях
клубеньковых бактерий усваивать азот атмосферы и обогащать им почву.
После хорошего травостоя клевера и люцерны почва получает азота и
органического вещества не менее, чем его поступает с дозой навоза 35 т/га.
В последующих опытах с выращиванием растений на питательных
смесях из минеральных солей была доказана потребность растений в азоте,
фосфоре, калии, кальции, сере и других макро- и микроэлементах, показана
их равноценность и незаменимость каждого из этих элементов для растений.
Параллельно с развитием теории питания растений в сельском
хозяйстве начинается применение минеральных удобрений. Уже в середине
19 века в странах Западной Европы применяли суперфосфат и чилийскую
селитру, а в 1865 г стали использовать калийные удобрения, добываемые с
Страссфурте калийные удобрения, добываемые в Страссфурте из природных
залежей.
Роль отечественных ученых
в развитии агрохимии
В развитии агрохимии выдающуюся роль сыграли отечественные
ученые. Начало разработки вопросов питания растений и применения
удобрений в нашей стране относится к концу 18 –началу 19 века. Передовые
представители отечественной агрономической науки того времени Комов
И.М. (1750-1792), Болотов А.Т. (1738-1833) и Пошман А.П. (1792-1852)
указывали на большое значение для питания растений и восстановления
плодородия почвы применению навоза, компостов, золы, извести и других
местных
удобрений,
на
необходимость
удобрениями.
15
развития
опытного
дела
с
С 60-х годов 19 века в нашей стране начинается систематические
научные исследования в области питания растений и применения удобрений.
Особенно большое значение имели работы Энгельгардта А.Н., Менделеева
Д.И., Костычева П.А., Тимирязева К.А.
Профессор
Энгельгардт
А.Н.
(1832-1893)
был
горячим
пропагандистом применения минеральных удобрений, навоза, извести и
сидератов. Он
впервые в России доказал высокую эффективность
фосфоритной муки на подзолистых почвах и разработал основы ее
применения.
Менделеев Д.И. (1834-1907) многое сделал для развития агрохимии.
Под его руководством в различных районах страны были проведены первые
полевые опыты с минеральными удобрениями, которые он считал мощным
средством
повышения
урожаев.
Фактически
он
положил
начало
географической сети опытов в нашей стане.
В создании научных
основ агрохимии большое значение имели
классические исследования Тимирязева К.А. (1843-1920) по фотосинтезу и
минеральному питанию растений. Он ввел в научную практику методику
вегетационных опытов и в 1872 г впервые в России построил вегетационный
домик.
В 1884 году один из основоположников отечественной агрономической
науки Костычев П.А. (1845-1895) выпустил книгу «Учение об удобрении», в
которой он критиковал «теорию полного возврата» Либиха. Он отмечал, что
плодородие
почвы зависит не только от количества в ней питательных
веществ, но и от структуры почвы и от других физических свойств. Им
выполнены работы по характеристике фосфатного режима почв.
Дальнейшее развитие агрохимии связано с деятельностью академика
Прянишникова Д.Н. (1865-1948) и его многочисленных учеников. Д.Н.
Прянишников опубликовал более 400 научных работ, многие из которых
получили мировую известность. Особенно большое значение имели его
классические исследования по азотному питанию растений и применению
16
азотных удобрений. Он установил, что аммонийные соли являются
равноценным источником азотного питания для растений, как и соли азотной
кислоты.
Под руководством Д.Н. Прянишникова изучались вопросы фосфорного
и калийного питания растений, а так же применение фосфорных, калийных и
микроудобрений. При его активном участии были организованы научный
институт по удобрениям при ВСНХ (ныне ВИУА), Всесоюзный институт
удобрений
агротехники
и
агропочвоведения,
Центральный
научно-
исследовательский институт сахарной промышленности. Фундаментальные
труды Д.Н. Прянишникова до настоящего времени используются для
подготовки специалистов, как в нашей стране, так и за рубежом.
В развитии агрохимии большой вклад внесли многие другие
отечественные ученые.
Коссович П.С. (1862-1915) показал возможность усвоения растениями
аммиачного азота без перехода его в нитратный. Он доказал, что
клубеньковые бактерии связывают азот атмосферы, поступивший через
корни, а не через листья бобовых культур. Им исследованы процессы
усвоения свободноживущими бактериями азота воздуха.
Гедроиц К.К (1872-1932) установил виды поглотительной способности
почвы. Выяснил, что в явлениях обмена, происходящих в почве, участвуют
гумус, органические остатки почвы, микроорганизмы и минеральная часть
почвы. Он установил также, что реакции обмена между катионами протекают
моментально.
Лебедянцев
А.Н
(1878-1941)
впервые
установил
возможность
эффективного применения фосфоритной муки в северной части Черноземной
зоны. Им проведены исследования по сравнительной эффективности
минеральных удобрений в различных районах нашей страны.
Кедров-Зихман О.К. (1885-1964) разработал теоретические основы
действия извести. Им было изучено также влияние на растения магния и
бора.
17
Найдин П.Г. (1893-1969) – инициатор создания и руководитель
Всесоюзной географической сети опытов с удобрениями ВИУА.
Сабинин Д.А. (1889-1951) проводил научные исследования по
минеральному питанию и другим разделам физиологии растений.
Дикусар И.Г. (1897-1973) много работал по азотному питанию
растений, роли азота и фосфора в обмене веществ, условиям аммонийного и
нитратного питания растений
Каталымов М.В. (1907-1969) проводил исследования по теории и
практике применения микроэлементов в сельском хозяйстве.
Турчин Ф.В. (1902-1965) был инициатором применения соединений,
меченых стабильным изотопом 15N. Он провел классические исследования
по поступлению в растения и использованию на синтез аминокислот и
белков азота нитратов, аммония и амидов. Этими исследованиями были
установлены последовательность образования в растениях отдельных
аминокислот и факт постоянного обновления белков. Он занимался еще
агрохимической
характеристикой
простых
и
сложных
минеральных
удобрений.
Клечковский В.М. (1900-1972) являлся одним их основоположников
агрохимии искусственных радионуклидов. Он установил, что одним из
приемов
снижения
радионуклидов
содержания
является
в
применение
сельскохозяйственной
органических
и
продукции
минеральных
удобрений. Он изучал также вопросы фосфатного питания растений и
количественных закономерностей действия удобрений.
Пейве Я.В. (1906-1976) разработал теорию дифференцированного
применения микроудобрений в растениеводстве нашей страны с учетом
содержания усвояемых форм микроэлементов в почвах и физиологических
особенностей растений.
Авдонин Н.С. (1903-1980) изучил особенности питания растений в
разные периоды их роста и разработал теоретические основы подкормки
18
растений. Он занимался также вопросами улучшения плодородия дерновоподзолистых почв и повышения на них эффективности удобрений.
Соколов А.В. (1898-1980) выполнил оригинальные исследования в
области физиологии растений, агрохимии и почвоведения. Он разработал
метод определения обменной кислотности почв, методику определения форм
почвенных фосфатов и содержание форм фосфора в растениях. Им были
организованы комплексные исследования по агрохимической характеристике
почв СССР и потребности их в удобрениях.
Вольфклвич С.И. (1896-1980) выполнил исследования по экстракции
фосфорной кислоты из отечественного фосфатного сырья и является одним
из авторов технологии переработки апатитового сырья на суперфосфат. Под
его руководством проведены работы по химии и технологии минеральных
удобрений. Он внес большой вклад в разработку и осуществление планов
химизации сельскохозяйственного производства в нашей стране.
Журбицкий З.И. (1896-1986) изучал вопросы теории питания растений
и методики постановки вегетационных опытов. Им были выполнены работы
в области дифференцированного питания растений и специфики питания
отдельных сельскохозяйственных культур.
Большой вклад в развитие агрохимии внесли такие крупные
отечественные ученые как Сокольский А.Н., Тюлин А.Ф., Бобко Е.В.,
Чириков Ф.В., Синягин И.И., Власюк П.А., Петербургский А.В., Кулаковская
Т.Н. и др.
В развитии химизации земледелия в нашей стране большую роль
сыграла Географическая сеть опытов с удобрениями, начало которой было
положено Менделеевым Д.И. Позднее Прянишников Д.Н., Лебедянцев А.Н. и
Найдин П.Г. продолжили эти опыты на новой основе, охватив ими различные
почвенно-климатические зоны. Это позволило обосновать в большинстве
земледельческих районов страны оптимальные дозы и соотношения
питательных веществ в удобрении многих сельскохозяйственных культур.
19
Лекция 2
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Что такое агрохимия, каковы ее цели и задачи?
2. Каково значение удобрений в повышении урожая и улучшении
качества с.-х. культур?
3. Что такое гумусовая теория питания растений, кто и когда ее
выдвинул?
4. Что таеое теория минерального питания, кто и когда ее выдвинул?
5. Какова
связь
между
(почвоведением,
агрохимией
физиологией
и
другими
растений,
науками
земледелием,
растениеводством и др.)
Тема: Блок 1 модуль 1
Вопрос 3: Значение удобрений и применение их в наиболее
развитых странах мира, РФ и РСО-Алании.
Вопрос 4. Экономическая эффективность применения удобрений.
Вопрос 3: Значение удобрений и применение их в наиболее
развитых странах мира, РФ и РСО-Алании.
В наше время важное значение удобрений для повышения плодородия
почв и продуктивности земледелия общеизвестно, доказывать мало кому
приходится.
Весь опыт доказывает, что уровень урожайности с.-х. культур тесно
связан с количеством применяемых удобрений (таблица 1).
20
Таблица 1
Зависимость урожайности зерновых культур от
обеспеченности минеральными удобрениями
1983 г
Страны
1984 г
кг/га д.в.
урожайность,
ц/а
кг/га д.в.
урожайность,
ц/а
СССР
103
15,9
103
14,4
США
88
35,4
107
43,9
Франция
289
49,5
301
59,8
ФРГ
436
45,6
422
53,0
Венгрия
300
46,3
234
53,0
Рекордные урожаи зерновых намного выше. Например, в ГДР в 1984
году на площади 72 га было получено 101,3 ц/га, а в Англии в 1982 г
получено 156,5 ц/га зерна. Мировой рекорд по кукурузе достигает 222 ц/га, а
риса 142 ц/га. Поэтому мировое применение минеральных удобрений с 1937
по 1987 год выросло в 12 раз.
По прогнозу ФАО в 2010 году мировая потребность в минеральных
удобрениях составит 307,2 млн. т, из которых 170 млн.тонн азота, 70
млн.тонн Р2О5 и 60 млн. тонн К2О. Применение удобрений в расчете на
одного человека возрастает с 55 до 145 кг питательных веществ в
промышленно развитых странах и с 7 до 23 кг в развивающихся странах.
По расчетам специалистов рост урожайности сельскохозяйственных
культур на 50% определяется применением удобрений и около 50%
приходится на другие приемы: агротехнику, сорта, мелиорацию, гербициды и
другие (рис.1).
21
60
50
40
30
20
10
0
1770-1780г
Средневековое
трехполье без
клевера
1840-1880г
Влияние
плодосмена с
клевером
1925г Влияние
мин.удобрен. на
фоне клевера
1985г Влияние
комплексной
химизации
Урожай
Рис. 1. Изменение уровня урожаев в Западной Европе за 210 лет
По
данным
американских
ученых
рост
урожайности
сельскохозяйственных культур в этой стране произошел на 41% за счет
применяемых удобрений, на 15-20% за счет применения гербицидов и других
средств защиты растений, на 15% за счет более совершенной агротехники, на
8% улучшение семян, на 5% за счет ирригации и на 11-18% за счет прочих
факторов.
С ростом урожайности сельскохозяйственных культур возрастает
потребление питательных элементов растениями, поэтому чем выше
планируемая
урожайность
любой
культуры,
тем
больше
требуется
удобрений. Однако необходимо учитывать, что урожай возрастает в прямой
зависимости от увеличения норм удобрений лишь до определенного уровня,
при котором достигается наибольшая оплата единицы удобрения получаемой
сельскохозяйственной продукцией. Поэтому увеличение доз удобрений
экономически оправдано до тех пор, пока издержки, связанные с
применением дополнительных количеств удобрений, полностью окупаются
стоимостью прибавки в урожае (рисунок 3).
22
35
30
25
20
15
10
5
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Урожай
Рис. Зависимость урожая от норм удобрений
Эффективность применения удобрений зависит от целого ряда
факторов, основными из которых являются обеспеченностиь растений водой,
высокая агротехника, борьба с сорной растительностью, сроки и способы их
внесения (таблица 2, 3, 4).
Таблица 2
Прибавки в урожаях сельскохозяйственных культур
от минеральных удобрений
Прибавка в урожае от 1 т удобрений, т
Культуры
калия (К2О)
12-15
фосфора
(Р2О5)
7-8
Картофель
100-120
50-60
40-50
Лен
1,5-2,5
1,2-2,0
0,9-1,5
Сахарная свекла
120-140
55-60
40-50
10-12
5-6
2
Озимая пшеница
Хлопчатник
азота (N)
23
3-4
Таблица 3
Действие комплекса агроприемов на урожай картофеля
Варианты опыта
Урожай, т/га
Прибавка, т/га
Без удобрений, низкая агротехника
9,1
-
Внесение удобрений
16,0
6,9
Повышенная агротехника без удобрений
15,4
6,3
Повышенная агротехника с удобрениями
27,4
18,3
Таблица 4
Прибавки в урожаях сахарной свеклы в зависимости от времени и
способа внесения удобрений, т/га
При внесении NРК
Опытные станции
весной под культиватор
осенью под плуг
Харьковская
2,7
6,5
Мироновская
2,6
5,0
Курская
3,7
6,0
6
5
4
3
2
1
0
N50Р75К30
N80Р110К50
Три полива
N110Р150К70
N140Р190К90
Пять поливов
Рис. 3. Влияние норм удобрений на урожай яровой пшеницы в
зависимости от числа поливов
24
В Советском Союзе производство и применение минеральных
удобрений росло быстрыми темпами, что оказывало значительное влияние на
повышение урожайности сельскохозяйственных культур (таблица 5).
Таблица 5
Рост производства минеральных удобрений в СССР
(в тыс. тонн питательных веществ)
Годы
Всего
питательных
веществ
1928
В том числе
N
Р2О5
К2О
25,6
2,3
23,3
-
1935
50,5
7,6
31,2
12,2
1940
740,0
199,0
326,0
221,0
1945
253,0
152,6
46,0
54,6
1950
1235,7
392,2
531,0
312,0
1955
2299,4
613,0
895,0
791,0
1960
3280,5
1003,0
1191,7
1084,0
1965
7389,0
2722,0
2300,0
2368,0
1970
13080,0
5422,0
3566,0
4092,0
1975
22122,0
8036,0
57103,0
8383,0
1980
25395,1
10949,8
7614,8
6822,0
1987
27412,2
11786,6
8563,8
7052,0
1990
~ 32000,0
~
~
~
Уже в 1973 году наша страна вышла на первое место в мире по
производству минеральных удобрений, а в 1990 году достигла уровня 32 млн.
тонн питательных элементов. Соответственно росли и дозы их под все
сельскохозяйственные культуры (таблица 6).
25
Таблица 6
Рост применения минеральных удобрений под сельскохозяйственные
культуры в СССР (в кг/га питательного вещества)
Годы
Культуры
1966-1970
1971-1975
1976-1980
1984
1987
Зерновые
22
38
51
70
93
Хлопчатник
325
364
409
372
410
Лен-долгунец
138
172
201
207
199
Сахарная свекла
230
306
460
482
419
Картофель
142
221
272
305
284
Овощи и бахчевые
113
189
269
268
420
После развала Советского Союза произошел катастрофический срыв в
производстве минеральных удобрений. Сегодня Российская Федерация
выпускает ежегодно около 10 млн. тонн минеральных удобрений, из которых
8 млн. тонн продаются за границу. Хозяйства страны оставшихся 2 млн. тонн
в 2000 году смогли выкупить только 1 млн. из-за дороговизны, второй
миллион остался в складах (материалы совещания правительства РФ), и в
последующем тоже был продан за границу.
Разумеется,
минеральных
что
такое
удобрений
снижение
отрицательно
производства
сказалось
на
и
применения
урожайности
сельскохозяйственных культур. Положение усугубляется еще и тем, что в
России резко сократилось поголовье скота, а следовательно, и накопление и
внесение навоза и других органических удобрений.
Кроме того, причин низкой эффективности даже вносимых количеств
удобрений в современной сельскохозяйственной практике РФ много. Это и
недооценка человеческого фактора, и недостаточное внимание к подготовке
и переподготовке кадров, недостаточная заинтересованность работников всех
звеньев в конечном результате. Это и отсутствие сбалансированной поставки
всех элементов питания в нужном ассортименте, наличие около 40 млн. га
26
кислых почв, требующих известкования, применение малых количеств
навоза и то некомпостированного, содержащего до 10 млн. штук семян
сорняков в каждой тонне, неравномерность внесения удобрений, требующая
дальнейшего совершенствования машин и механизмов.
В 90-е годы, в связи с резким снижением количества вносимых в почву
органических и минеральных удобрений, снизилось содержание гумуса в
почвах и
повысилась их
кислотность, стал отрицательным баланс
питательных элементов. Без применения удобрений быстро падает почвенное
плодородие и как следствие резко снижаются урожаи сельскохозяйственных
культур. Например, в опытах, проведенных на базе Смоленского филиала
ВИУА, за 7 лет отмечено снижение в почвах содержания Р2О5 на 50%. Такая
картина наблюдается и по другим питательным элементам.
В то же время из страны вывозят удобрения и продают за рубеж,
которые при внесении их в почвы России дали бы гораздо больший
экономический эффект, так как 1 кг действующего вещества удобрений дает
4-8 кг зерна.
В 1986-1990 гг. в России потреблялось 13 млн. тонн минеральных
удобрений, а для расширенного воспроизводства необходимо минимум 16,5
млн. тонн. Казалось достичь нужного уровня осталось немного, но
произошел обвал в связи с развалом страны (СССР).
В 1994-1998 гг. поставка удобрений сельскому хозяйству России
составила 1,4-1,6 млн. тонн, а продажа за рубеж 8 и более млн. тонн, причем
на внутреннем рынке цены на удобрения значительно превосходили мировой
уровель, а на внешнем составляли около 70% мировых цен. Фактически
сегодня по Российской Федерации мы на 1 га пашни вносим не более 10 кг/га
действующего вещества.
Стратегия российского земледелия на начало 21 века должна состоять в
его интенсификации, уровень производства зерна необходимо довести к 2025
году до 170-190 млн. тонн, что позволит России обеспечить свою
продовольственную безопасность.
27
Для
достижения
указанных
целей
необходимо
прекратить
экспортировать за рубеж минеральные удобрения и направить для
применения в Российской Федерации.
Для большей ясности приведу следующие материалы.
В работе Г.А.Романенко и А.И.Тлотюнникова (1997) приводятся
цифры, которые не оставляют сомнений в том, что в Российской Федерации
сорван план химизации земледелия (таблица 7).
Таблица 7
Годы
Показатели
Сокращение по
сравнению с
1990 г
Внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры
в Российской Федерации
1990
1993
1994
1995
1. Внесено мин.удобр. (100% пит. веществ)
млн. тонн всего
9,9
4,3
2,1
1,5
6,6 раза
2. На 1 га посева, кг/га
88
46
24
17
5,2 раза
3. Зерновые, кг/га
81
44
23
16
5,1 раза
4. Сахарная свекла, кг/га
431
247
150
120
3,6 раза
5. Лен-долгунец, кг/га
172
86
46
29
5,9 раза
6. Подсолнечник, кг/га
85
27
9
9
9,4 раза
7. Картофель
265
176
119
113
2,3 раза
В последующие годы эти цифры продолжали снижаться, тогда как в
странах Европы и Азии оставались на высоком уровне (таблица 8).
28
Таблица 8
Среднее потребление минеральных удобрений на 1 га пашни
(100% содержание питательных элементов), кг/га
Страна
Количество
В среднем в мире
95
Великобритания
367
Франция
309
Германия
480
Япония
429
Россия
10
РСО-Алания
12
Голландия
780
Приведенные цифры свидетельствуют о том, что соответствующие
органы в правительстве Российской Федерации не беспокоятся о развитии
собственного
сельского
сельскохозяйственной
хозяйства,
продукции,
а
что
делают
на
наш
ставку
на
взгляд
импорт
совершенно
недопустимо.
Вопрос 4. Экономическая эффективность применения удобрений
Применение удобрений обогащая почву питательными веществами не
только повышает урожаи и качество сельскохозяйственных культур, но
является очень выгодным с экономической точки зрения (таблица 9).
Расчеты показали, что один рубль затраченный на минеральные
удобрения, обеспечивает получение продукции растениеводства в среднем на
2,2 рубля. А удельный вес затрат на приобретение и внесение минеральных
удобрений
в
целом
по
стране
составлял
растениеводстве.
29
15-17%
всех
затрат
в
Таблица 9
Экономическая эффективность применения минеральных
удобрений в среднем по СССР за 1966-1987 гг.
Годы
Показатели
19661970
19711975
19761980
19811983
1987
1. Внесено мин.удобрений, кг
38
60
81
86
111
2. Прибавка в урожае от удобрений, зер.ед
220
270
330
310
499
3. Стоимость прибавки по ценам 1973 г, руб.
32,2
40,6
49,0
49,1
81,3
18,3
22,8
26,1
23,4
42,7
5. Условно чистый доход, руб./га
1,34
1,30
1,14
0,91
1,10
6. Прибыль на 1 руб. затрат, руб.
134
130
114
91
110
7. Рентабельность, %
13,7
17,8
22,9
25,7
38,7
4. Затраты
на
получение
прибавки
удобрений
от
Оплата удобрений урожаем зависит от целого ряда факторов, в том
числе от плодородия почв, уровня агротехники и др. Например, в
Нечерноземной зоне России с высокой влагообеспеченностью и низким
плодородием почв при урожае зерновых свыше 30 ц/га за счет удобрений
получается 70-80% прироста урожая.
В сухой же степи на долю удобрений приходится не более половины
прироста урожая, что снижает и экономическую эффективность применения
удобрений. Там важную роль играют система обработки почвы и накопление
влаги, засухоустойчивость сортов и другие показатели.
Установлено также, что в среднем по СССР оплата прибавкой урожая 1
кг азота составляет в зависимости от дозы 4,5-8,0 кг/га зерна озимой
пшеницы, 1 кг фосфора 4,0-7,3 кг/га, 1 кг калия 2,2-3,7 кг/га зерна.
Как было отмечено выше, в последнее десятилетие произошло резкое
снижение количества вносимых под сельскохозяйственные культуры
удобрений, что вызывало такое же резкое снижение урожайности последних.
30
Однако причин низкой эффективности удобрений в современном
сельском хозяйстве России много. Это не только нехватка, но и высокая
стоимость удобрений; низкая агротехника из-за нехватки техники, запчастей
и горюче-смазочных материалов; нехватка и высокая стоимость гербицидов
и
других
ядохимикатов;
это
недооценка
человеческого
фактора
–
недостаточное внимание к подготовке и переподготовка кадров; это и
отсутствие техники для равномерного внесения удобрений; это и наличие
трудноуправляемых факторов (засуха, переувлажнение, солнечная радиация).
В практике сельскохозяйственного производства утвердилось мнение,
что с повышением урожая сельскохозяйственных культур снижается
качество их продукции, то есть происходит так называемое «ростовое
разбавление» различных веществ, в том числе и белковых. Однако если
соблюдать все агротехнические правила, заботиться о сбалансированном
обеспечении растений макро- и микроэлементами, повышение урожая почти
всегда сопровождается улучшением качества урожая, а следовательно,
можно получить максимальный экономический эффект: плата за величину
урожая + плата за его качество.
Следует помнить, что наравне с повышением урожаев и качества
сельскохозяйственных
культур
получения
большого
экономического
эффекта удобрения могут загрязнять почвы, водоемы и другие объекты
природы. Они содержат нитраты, отрицательно влияющие на здоровье
животных и человека. Правильное, научно обоснованное применение
удобрений позволит получить все выгоды без риска для здоровья людей.
Лекция 3
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Каковы факторы, влияющие на эффективность удобрений
2) Что такое баланс питательных элементов в земледелии?
31
3) Какова
экономическая
эффективность
применения
удобрений и от каких факторов зависит?
4) Каковы прогрессивные способы применения удобрений?
Блок 2. Химический состав и питание растений (всего 6 часов)
Вопросы: 1. Химический состав растений – 12
2. Роль отдельных элементов в жизни растений – 22.
Вопрос 1. Химический состав растений
Растение состоит из сухого вещества и воды. В вегетативных
органах растений содержание воды составляет 70-95%, а в семенах – 515%. Содержание воды и сухого вещества в зависимости от культуры
колеблется в широких пределах. Например, содержание воды в огурцах,
томатах и бахчевых культурах достигает 95%, а сухого вещества
опускается до 5%, тогда как в семенах масличных культур, наоборот,
содержание воды опускается до 7-8%, а сухого вещества до 92-93%. В
кочанах капусты, корнях редиса и турнепса сухого вещества 7-10%, а
воды 90-93%. В корнях сахарной свеклы и клубнях картофеля сухого
вещества содержится 20-25%, а воды 75-80% (таблица 1).
В состав сухого вещества растений входит 90-95% органических
соединений и только 5-10% минеральных солей. Органические
вещества в растениях представлены белками, жирами, крахмалом,
сахарами, клетчаткой, пектиновыми и другими веществами (таблица 1).
Таблица 1
Средний химический состав урожая
сельскохозяйственных культур, % (по Плешкову)
32
Культуры
Пшеница
Ячмень
Рис
Кукуруза
Горох
Фасоль
Соя
Подсолнечник
Лен
Картофель
Сахарная свекла
Морковь
Лук репчатый
Вода
Белки
Жиры
Углеводы
Зола
14
13
11
15
13
13
11
8
8
78
75
86
85
14
9
7
9
20
18
29
22
23
1,3
1,0
0,7
2,5
2,0
2,2
0,8
4,7
1,5
1,2
16,0
50
35
0,1
0,2
0,2
0,1
67,5
70,5
78,6
68,0
58,4
62,0
34,0
12,0
24,0
17,8
20,4
10,1
8,8
1,7
3,0
0,5
1,5
2,5
3,0
3,5
3,5
4,0
1,0
0,8
0,9
0,7
Различные сельскохозяйственные культуры выращиваются для
получения продукции с определенным содержанием белков, жиров и
углеводов. Например, качество зерновых и зернобобовых культур
оценивается по содержанию белка и других белковых соединений,
качество подсолнечника – по содержанию жира, качество корней
сахарной свеклы по содержанию сахара и так далее. А вот высокое
содержание клетчатки в сене снижает качество, тогда как высокое
содержание ее в стеблях конопли, льна и коробках хлопчатника дает
высокий выход волокна, которое состоит в основном из клетчатки.
Функции
воды
в
растениях
обусловлены
присущими
ей
физическими и химическими свойствами. Она обладает высокой
удельной теплоемкостью и благодаря способности испаряться при
любой температуре предохраняет растения от перегрева. Вода –
прекрасный растворитель минеральных солей, которые служат пищей
для растений.
Вода является не просто наполнителем растительных клеток, но и
неотъемлемой частью их структуры. Оводненность клеток тканей
33
растений обуславливает их тургор (давление жидкости внутри клетки на
ее
оболочку),
является
важным
фактором
интенсивности
и
направленности разнообразных физиологических и биохимических
процессов.
Вода обладает способностью пропускать лучи видимой и близкой
к ней ультрафиолетовой части света, необходимой для фотосинтеза, но
задерживает
определенную
часть
инфракрасной
теплорадиации.
Содержание воды в растениях зависит от вида и возраста растений,
условий водоснабжения и минерального питания.
Белки и другие азотистые соединения. Белки – основа жизни
организмов. Они играют решающую роль во всех процессах обмена
веществ, выполняют каталитические функции, являются основным
запасами веществами растений.
Углеводы в растениях представлены сахарами (моносахара и
олигосахариды) и полисахаридами (крахмал, клетчатка, пектиновые
вещества). Преобладающими моносахаридами в растениях являются
глюкоза и фруктоза, а олигосахаридами – сахароза, которая является
основным запасным веществом в корнях сахарной свеклы (14-22%) и
сахарного тростника (11-25%).
Крахмал в небольших количествах содержится во всех частях
растений, но в качестве основного запасного вещества накапливается в
клубнях, семенах и луковицах (до 70% и более).
Клетчатка
(целлюлоза)
является
основным
компонентом
клеточных стенок. Волокно хлопчатника (на 95-98%), лубяные волокна
льна, конопли и кунжута на 80-90% представлены клетчаткой.
Жиры
и
жироподобные
вещества
(липиды)
являются
структурными компонентами цитоплазмы растительных клеток, а у
маслинных культур выполняют роль запасных соединений (до 60%).
34
Сухое вещество растений на 95% состоит из Органогенных
элементов (углерод – 45%, кислород – 42%, водород – 6,5% и азот –
1,5%) (таблица 2)
Таблица 2
Содержание основных элементов питания в различных
сельскохозяйственных культурах (% на сухое вещество); для
корнеплодов, овощных культур и зеленой массы на сырое вещество
Культуры
Азот
Пшеница: зерно
Солома
Кукуруза
Рис
Горох
Фасоль
Соя
Подсолнечник
Свекла сахарная
Картофель
Морковь
Капуста
Томаты
Люцерна во время
цветения
Сено луговое
2,50
0,20
1,80
1,20
4,50
3,68
5,80
2,61
0,24
0,32
0,18
0,33
0,26
2,60
0,70
Зольные элементы
Р2О5
0,85
0,20
0,57
0,81
1,00
1,38
1,04
1,39
0,08
0,14
0,11
0,10
0,07
0,65
0,70
К2 О
0,50
0,90
0,37
0,31
1,25
1,72
1,26
0,95
0,25
0,60
0,40
0,35
0,32
1,50
1,80
МgО
0,15
0,10
0,20
0,18
0,13
0,29
0,25
0,51
0,05
0,06
0,05
0,03
0,06
0,31
0,41
СаО
0,07
0,28
0,03
0,07
0,09
0,24
0,17
0,20
0,06
0,03
0,07
0,07
0,04
2,52
0,95
При сжигании растений остаются зольные элементы (зола), на
долю которых приходится около 5% массы сухого вещества.
Состав
золы
различных
растений
различен
и
отражает
неодинаковую потребность культур в элементах минерального питания.
В растениях обнаружено более 70 элементов, но можно
предполагать, что более точные и совершенные методы анализов
позволят расширить эти данные.
35
Из всех элементов, обнаруженных в растениях, 20 считаются
необходимыми, а еще 12 – условно необходимы. К необходимым
относятся элементы, без которых растения не могут полностью
завершить цикл своего развития и которые не могут быть заменены
другими элементами (это углерод, кислород, водород, азот, фосфор,
калий, кальций, магний, жедезо, сера, бор, медь, марганец, цинк,
молибден, ванадий, кобальт и йод).
По 12 условно необходимым элементам в ряде опытов имеются
сведения об их положительном действии на растения (это кремний,
алюминий, фтор, литий, серебро, стронций, кадмий, титан, хром, никель
и другие.
Кроме того, необходимые питательные элементы в зависимости от
процентного содержания в растениях делятся на макроэлементы,
микроэлементы и ультрамикроэлементы.
К
макроэлементам
относятся те,
содержание
которых
в
растениях составляет от сотых долей до целых процентов – азот,
фосфор, калий, кальций, магний, сера, углерод, кислород, водород и др.
К микроэлементам относятся те, содержание которых в
растениях составляет от тысячных до стотысячных долей процента (бор,
медь, цинк, кобальт, молибден, марганец).
Ультромикроэлементы – это те элементы, содержание которых в
растениях опускается ниже стотысячных долей процента.
Такое деление весьма условно, потому что если взять железо, то
по
количественному
содержанию
его
нужно
относить
к
макроэлементам, а по выполняемым в растительном организме
функциям – к микроэлеметнам.
Растения – концентраторы химических элементов. Многие
растения
обладают
способностью
36
концентрировать
отдельные
химические элементы, что учитывается при выращивании с.-х. культур,
потому что оно во многом определяет их питательную ценность.
Например, молибден концентрируется в бобовые растения и мы
знаем о важной роли этого элемента в процессе симбиотической
фиксации азота атмосферы. Бор концентрируется в свекле, где он
необходим для предупреждения такого заболевания свеклы как гниль
сердечка. Положительное влияние натрия на урожай свеклы совпадает с
тем, что этот элемент накапливают растения свеклы. Таким образом,
наблюдается связь между метаболизмом растений накопителей и их
способностью концентрировать минеральные элементы.
Соотношение элементов питания и их вынос с урожаем.
Соотношение элементов питания, расходуемых на создание с.-х.
продукции значительно меняется в зависимости от культуры и
структуры урожая.
Например, обычно в зерне содержится примерно в 4 раза больше
азота и фосфора, чем в соломе, а калия и кальция, наоборот, в соломе в
2-3 раза больше, чем в зерне. Для картофеля, подсолнечника, капусты,
сахарной свеклы характерно гораздо большее потребление калия, чем
зерновым культурам. Клеверу и конопле присуще высокое потребление
кальция.
Вынос элементов минерального питания с урожаем с.-х. культур
определяется
биологическими
особенностями
и
условиями
выращивания. Различают биологический и хозяйственный вынос
элементов питания.
Хозяйственный вынос – это вынос питательных элементов с
основной и побочной продукцией (зерно, солома).
37
Биологический вынос – это вынос питательных элементов всеми
частями растений (основной и побочной продукцией, пожнивными
остатками, корнями, опавшими листьями).
Например, с урожаем 20 т/га сахарная свекла выносит 100 кг/га
К2О. интенсивное применение минеральных удобрений приводит к
возрастанию урожайности, а следовательно, и к увеличению выноса
питательных элементов.
Вопрос 2. Роль отдельных элементов в жизни растений
Несмотря на резкие различия в количественной потребности,
функции каждого необходимого макро- и микроэлемента в растениях
строго специфичны. Ни один элемент не может быть заменен другим.
Недостаток любого макро – или микроэлемента приводит к нарушению
обмена веществ и физиологических процессов у растений, ухудшению
их роста и развития, снижению урожая и его качества.
Азот
входит
в
состав
белков,
ферментов,
хлорофилла,
нуклеиновых кислот, витаминов и алкалоидов. Без азота нет ни белка,
ни хлорофилла и других азотсодержащих веществ, а следовательно, и
живой природы, в том числе и растений и животных.
Характерным признаком азотного голодания является торможение
роста вегетативных органов растений и появление бледно зеленой и
даже желтой окраски на старых листьях растений.
При нормальном азотном питании листья темно зеленые, растения
формируют мощный ассимиляционной стебле- листовой аппарат и
полноценные репродуктивные органы.
Избыточное, особенно одностороннее снабжение растений азотом
вызывает образование большой вегетативной массы в ущерб товарной
38
части урожая: у корне- и клубнеплодов израстание в ботву, а у зерновых
и льна полегание посевов.
Фосфор входит в состав органоидов и ядра клеток растений, в
состав нуклеопротеидов и
нуклеиновых
кислот, фосфатидов и
сахарофосфатов, фитина, ферментов, витаминов и минеральных
соединений. Без фосфора, как и без азота, жизнь невозможна.
Фосфор играет исключительно важную роль в процессах обмена
энергии в растениях. Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза
и энергия, выделяющаяся при дыхании, аккумулируется в растениях в
виде энергии фосфатных связей макроэргических соединений – АТФ и
др.
Накопленная в АТФ энергия используется для всех жизненных
процессов роста и развития растений. При недостатке фосфора
нарушаются обмен энергии и веществ в растениях, тормозится развитие
образования репродуктивных органов, задерживается созревание,
снижается урожай и ухудшается его качество.
Растения при недостатке фосфора резко замедляют рост, листья их
приобретают пеструю окраску: серо-зеленую, пурпурную, краснозеленую.
Усиленное снабжение растений фосфора ускоряет их развитие и
позволяет получить более ранний урожай, одновременно улучшается
качество продукции.
Калий в отличие от азота и фосфора не входит в состав
органических соединений, а находится в ионной форме в клеточном
соке и вакуолях. Он участвует в процессах синтеза и оттока углеводов в
растениях, обуславливает водоудерживающую способность клеток и
тканей, влияет на устойчивость растений к неблагоприятным условиям
внешней среды и поражаемость культур болезнями.
39
При недостатке калия нарушается обмен веществ в растениях,
клетки
которых
начинают
расти
неравномерно,
что
вызывает
гофрированность, куполообразное закручивание листьев, края которых
приобретают обожженный вид – «краевой запал».
При нормальной обеспеченности растений калием они лучше
растут и развиваются, более устойчивы против засух и морозов,
вредителей и болезней, поэтому выше урожай и лучше его качество.
Кальций содержится во всех растительных органах в виде
щавелевокислого кальция, а иногда в виде солей пептиновой,
фосфорной и серной кислот. Он играет важную роль в фотосинтезе и
передвижении углеводов, в процессах усвоения азота растениями,
учувствует
в
процессах
формирования
клеточных
оболочек,
обусловливает обводненность и поддержание структуры клеточных
органелл.
Кальций в отличие от азота, фосфора и калия повторно не может
использоваться
(реутилизироваться),
поэтому
его
недостаток
проявляется на молодых органах растений.
Недостаток кальция сказывается прежде всего на состоянии
корневой системы растений: рост корней замедляется, не образуются
корневые волоски, корни ослизняются
и загнивают. При этом
тормозится рост растений, на листьях появляется хлоротичность, затем
они желтеют и преждевременно отмирают.
Магний входит в состав хлорофилла и фитина. Он учувствует в
передвижении фосфора в растениях и углеводном обмене, влияет на
активность окислительно-восстановительных процессов.
При недостатке магния снижается содержание хлорофилла в
листьях и развиается хлороз между жилками, а сами жилки остаются
40
зелеными. Острый дефицит магния вызывает «мраморовидность»
листьев, их скручивание и пожелтение.
Сера входит в состав белков, аминокислот (метионина, цистина и
цистеина), ферментов, витаминов, чесночных и горчичных масел. Он
принимает участие в азотном, углеводном обменах растений, в
процессах дыхания и синтеза жиров.
При недостатке серы образуются мелкие, со светлой желтоватой
окраской листья, ухудшаются рост и развитие растений.
Железо
входит
в
состав
окислительно-восстановительных
ферментов растений и участвует в процессах дыхания и обмена
веществ, в синтезе хлорофилла.
При недостатке железа вследствие нарушения образования
хлорофилла у растений на листьях развивается хлороз – теряют зеленую
окраску, затем белеют и преждевременно отмирают.
Бор оказывает большое влияние на углеводный, белковый и
нуклеиновый обмены. При его недостатке нарушаются синтез и
передвижение углеводов, формирование репродуктивных органов,
оплодотворение и плодоношение.
Бор в растениях не может реутилизироваться, поэтому при его
недостатке, прежде всего, страдают молодые растущие органы,
происходит отмирание точек роста.
При борном голодании бобовых нарушается развитие клубеньков
на корнях и снижается симбиотическая фиксация молекулярного азота
из атмосферы, замедляется рост и формирование репродуктивных
органов. Картофель при недостатке бора поражается паршой, у
плодовых деревьев появляется суховершинность. Положение можно
поправить внесением бора путем опрыскивания растений раствором
микроудобрения, содержащего бор.
41
Молибден играет исключительно важную роль в азотном питании
растений. Он участвует в процессах фиксации молекулярного азота и
восстановлении нитратов в растениях.
Внешние признаки недостатка молибдена сходны с признаками
азотного голодания – резко тормозится рост растений, вследствие
нарушения синтеза хлорофилла они приобретают светло-зеленую
окраску.
Дефицит молибдена ограничивает развитие клубеньков на корнях
бобовых,
наблюдается
деформация
листовых
пластинок
и
преждевременное их отмирание, резко снижается урожай и содержание
белка в растениях.
Недостаток молибдена при больших дозах азота может приводить
к накоплению в растениях повышенных количеств нитратов, токсичных
для животных и человека.
Марганец входит в состав окислительно-восстановительных
ферментов,
участвующих
в
процессах
дыхания,
фотосинтеза,
углеводного и азотного обмена растений. Он играет важную роль в
усвоении нитратного и аммиачного азота растениями.
Самый характерный симптом марганцевого голодания – точечный
хлороз листьев. На листовых пластинках между жилками появляются
мелкие хлоротичные пятна, затем пораженные участки отмирают.
Медь
входит
в
состав
целого
ряда
окислительно-
восстановительных ферментов и принимает участие в процессах
фотосинтеза, углеводного и белкового обмена.
Недостаток доступной растениями меди осушенных торфянистоболотных почвах вызывает «болезнь обработки» или «белую чуму» у
зерновых культур. Заболевание начинается с побеления кончиков
листьев и их засыхания.
42
При недостатке меди резко снижается урожай зерна, а при остром
медном голодании наблюдается полное отсутствие плодоношения.
Цинк
входит
в
состав
окислительно-восстановительных
ферментов ауксинов (ростовых веществ) и оказывает многостороннее
действие на обмен энергии и веществ в растениях. При недостатке
цинка нарушается фотосинтез, процессы фосфорирования, синтез
углеводов и белков, обмен фенольных соединений.
Специфические признаки цинкового голодания – задержка роста
междоузлий,
появление хлороза
и
мелколиственности, развитие
разеточности.
Он недостатка цинка чаще всего страдают плодовые и цитрусовые
культуры. При сильном поражении ветви отмирают, что приводит к
«суховершинности».
Кобальт входит в состав витамина В12. Необходимый растениям
для биологической фиксации молекулярного азота. При его недостатке
в кормах у животных нарушается обмен веществ – ослабляется
образование гемоглобина, белков, нуклеиновых кислот и животные
заболевают акобальтозом, сухостой, авитаминозом.
Внешние признаки недостатка кобальта сходны с признаками
азотного голодания – листья растений приобретают бледно-зеленую
окраску, потом желтеют и опадают.
Недостаток
или
избыток
микроэлементов
приводит
к
заболеваниям людей и животных. Например, низкое содержание в пище
марганца вызывает бесплодие, меди – малокровия и заболевания
рахитом, избыток молибдена – желудочных расстройств, нехватка йода
– к заболеваниям щитовидной железы и так далее.
Микроэлементы нужны растениям в ограниченных количествах.
Вынос их с урожаем сельскохозяйственных культур составляет лишь
43
десятки или сотни граммов с 1 га, поэтому потребность в них чаще
всего удовлетворится за счет запасов самих почв и вносимых
удобрений. Однако недостаток отдельных микроэлементов у более
требовательных к их наличию культур может проявляться на почвах с
низким содержанием доступных растениям форм того или иного
соответствующего микроудобрения существенно повышает урожай с.-х.
культур и улучшает его качество.
Лекция 4
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Значение азота в жизни растений
2) Значение фосфора в жизни растений
3) Значение калия в жизни растений
4) Значение микроэлементов в жизни растений
Тема: Блок 2. Химический состав и питание растений
Вопросы: 3. Питание растений. Поступление питательных
элементов в листья и корни
Питание растений – это один из важнейших факторов их жизни,
при
котором
происходит
обмен
веществ
между
растением
и
окружающей средой: неорганические вещества почвы, атмосферы и
воды поступает в растение, где используется в синтезе сложных
органических соединений, а ряд веществ выводится из растительного
организма в окружающую среду.
Зеленые
растения
из
углекислого
газа,
воды
и
простых
минеральных солей с помощью солнечной энергии и многочисленных
ферментов образуют сложнейшие органические вещества, которые в
44
свою очередь являются пищей для человека и животных. В процессе
питания вся зеленая растительность в дневное время выделяет огромное
количество кислорода, которым дышат все живые организмы. Вот
почему вся жизнь на земле обусловлена созидательной работой высших
и низших растений.
Зеленые растения земного шара ежегодно образуют в пересчете на
глюкозу до 400 млрд. тонн свежих органических веществ, в том числе
115 млрд. тонн на суше. При этом связывается до 170 млрд. тонн СО2 и
разлагается при фотолизе в растениях до 130 млрд. тонн воды с
выделением 115 млрд. тонн свободного кислорода.
Для
синтеза
органического
вещества
на
земле
растения
используют до 2 млрд. тонн азота и 6 млрд. тонн зольных элементов.
Запасы азота в атмосфере достигают 4 ∙ 1015 т, но они не определяют
обеспеченность с.-х. культур этим элементом, потому что растения
используют в основном азот почвы, а не атмосферы. В связи с этим
продуктивность
растений
определяется
наличием
минеральных
соединений азота в почве.
Все зольные элементы практически полностью потребляются
растениями из почвы, поэтому оптимизация их содержания в почве в
доступной для растений форме является одной из важнейших задач
агрохимии.
Вода необходима растениям в процессе питания не только для
фотолиза, но и в значительно большем количестве для испарения
листьями. При образовании 1 ц сухой массы урожая за время вегетации
с.-х. культуры испаряют 300-400 ц воды. Эту величину называют
коэффициентом транспирации, который при неблагоприятных условиях
развития
растений
может
увеличиваться
благоприятных условиях снижается на 15-20%.
45
в
1,5-2,0
раза,
а
в
Существуют два типа питания живых организмов: автотрофный и
гетеротрофный. Автотрофный – усвоение минеральных солей, воды и
углекислого газа растениями и синтез из них органического вещества.
Гетеротрофный – использование готовых органических веществ
животными и большинством микроорганизмов.
Кроме того, питание растений подразделяется на воздушное
(фотосинтез) и корневое, о чем мы постараемся рассказать по порядку.
Воздушное питание растений (фотосинтез)
Фотосинтез – это процесс образования простых углеводов
растениями из углекислоты (СО2) атмосферы и воды почвы при
участии
солнечных
лучей.
Кроме
того,
фотосинтез
является
первоисточником энергии, необходимой для поступления минеральных
веществ для поступления минеральных веществ через корни и
передвижения их по растению.
На световой стадии фотосинтеза происходит реакция разложения
воды с выделением кислорода и образованием богатого энергией АТФ и
восстановлению продуктов, которые на следующей темновой стадии
участвуют в синтезе углеводов и других органических соединений.
При
образовании
простых
углеводов
(гексаз)
суммарное
уравнение фотосинтеза выглядит так:
6СО2 + 6Н2О + 2874 кДж → С6Н12О6 + 6О2
Путем дальнейших превращений из простых углеводов в
растениях образуются более сложные углеводы (сахара, крахмал,
клетчатка) и другие органические соединения. Синтез аминокислот,
белка
и
других
азотсодержащих
органических
соединений
осуществляется за счет минеральных соединений азота (фосфора и
46
серы) и промежуточных продуктов обмена (синтеза и разложения
углеводов), природа которых пока до конца не ясна.
При воздушном питании растения синтезируют сложнейшие
органические
вещества
из
углекислого
атмосферы через листья, воды
газа,
поступающего
из
и минеральных солей, поглощаемых
корнями из почвы. Каждое растение синтезирует одно или несколько
органических веществ, которые представляют наибольший интерес для
питания человека. Например, белок и крахмал – в зерновых и
зернобобовых культурах, сахар – в сахарной свекле, жир – в
подсолнечнике, клетчатка – в хлопчатнике, конопле и льне и так далее.
Направленность действия фотосинтетического аппарата зависит от
видовых особенностей растений, их возраста, интенсивности и качества
света, уровня азотного питания и др.
Образование органического вещества в процессе фотосинтеза
происходит с поглощением большого количества солнечной энергии.
Однако лишь небольшая ее часть (2-5%), попадающая на поверхность
вегетирующих растений, используется ими на синтез органических
веществ.
Остальная
часть
солнечной
энергии
используется
на
транспирацию, а также, отражаясь, бесследно теряется в атмосфере.
За период вегетации растение испаряет воды в 300-500 раз больше,
чем вес его сухого урожая. На испарения листьями расходуется не
менее 25, а в южных районах до 75-95% энергии солнечных лучей,
попадающих на растение, что в 10-45 раз больше, чем запасается в
урожае.
Рассмотрим
в
какой
форме
в
организме
накапливается,
переносится и используется энергия, необходимая для образования в
растениях сложных органических веществ. Энергия, выделяемая в
процессе окисления веществ, не превращается сразу в тепловую, а
47
переходит в особый вид химической энергии – в макроэргические
фосфатные связи аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и другие
макроэргические соединения. Их можно разделить на две основные
группы:
1. Глицефосфат, 3-фосфоглицериновая кислота, глюкозо-6-фосфат и
др. (величина свободной энергии гидролиза фосфатной связи 0,8-3,0 ккал
на 1М);
2. Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) и аденозиндифосфорная
кислота (АДФ), 1,3-дифосфоглицериновая кислота и др. (величина
свободной энергии гидролиза фосфатной связи 6-16 ккал на 1М).
В живых организмах основное значение среди макроэргических
соединений принадлежит аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ),
другие макроэргические соединения служат лишь промежуточными
переносчиками энергии.
При
регулировании
условий
выращивания
растений
ассимиляционная поверхность листьев может колебаться от 5 до 50
тыс.м2 на 1 га. Изреженные посевы могут поглотить только 20-25%
падающей на них фотосинтетически активной радиации, а используют
на фотосинтез только 1-2% от поглощенной. Нормальные же посевы за
вегетационный период могут поглощать 50-60% падающей на посевы
фотосинтетически активной радиации и накапливают в органических
веществах урожая 2-3% от поглощенной энергии.
Теоретически возможно использование 20-25% фотосинтетически
активной радиации, поглощаемой листьями. Но если даже коэффициент
использования поглощенной энергии на фотосинтез повысит до 6-8%,
то расход воды на создание 1 т сухого вещества снизится с 400-500 до
75-100 т. Вот почему главной задачей генетиков и селекционеров
считается создание сортов, обладающих высокой фотосинтетической
48
способностью,
а
биологов,
агрохимиков,
агрономов
и
других
специалистов агропромышленных условий выращивания, которые
позволят наиболее эффективно реализовать возможности сортов с.-х.
культур.
Корневое питание
Азот и зольные элементы поглощаются из почвы деятельной
частью корневой системы растений в виде ионов (анионов или
катионов). Так, азот может поглощаться в виде аниона NО3- и катиона
NН4+. Только бобовые растения способны в симбиозе с клубеньковыми
бактериями усваивать молекулярный азот атмосферы. Фосфор и сера
усваиваются в виде анионов фосфорной и серной кислот – Н2РО4- и SО4. Калий, кальций, магний, натрий, железо в виде катионов K+, Ca+, Mg+,
Na+, Fe, а микроэлементы в виде соответствующих катионов или
анионов МО, В, Сu, Zn, Co, Mn.
Растения усваивают ионы не только из почвенного раствора, но и
ионы, поглощенные почвенными коллоидами. Более того, растения
активно воздействуют корневыми выделениями на твердую фазу почвы,
переводя необходимые питательные вещества в доступную форму.
Корневая система растений и ее поглотительная способность.
Мощность
корневой
системы,
ее
строение
и
характер
распределения в почве у разных видов растений резко различаются. Но
активная часть корней, благодаря которой происходит поглощение
элементов минерального питания из почвы, у всех видов растений
представлена молодым растущими корешками.
По мере нарастания каждого отдельного корешка верхняя его
часть утолщается, покрывается снаружи опробковевшей тканью и
теряет способность к поглощению питательных веществ. Рост корня
49
происходит у самого его кончика, защищенного корневым чехликом. В
непосредственной близости к окончанию корешков располагается зона
делящихся меристематических клеток. Выше ее находится зона
растяжения, в которой наряду с увеличением объема клеток и
образованием в них центральной вакуоли начинается дифференциация
тканей с формированием флоэмы – нисходящей части сосудистой –
проводящей системы растений, по которой происходит передвижение
органических веществ из надземных органов в корень.
На расстоянии 1-3 мм от кончика растущего корешка находится
зона образования корневых волосков. В этой зоне завершается
формирование и восходящей части проводящей системы – ксилемы, по
которой осуществляется передвижение воды, части поглощенных ионов
и синтезированных в корнях органических соединений от корня в
надземную часть растений.
Корневые волоски представляют собой тонкие выросты наружных
клеток с диаметром 5-72 мкм (1 мкм = 1 ∙ 10-6м) длиной 80-1500 мкм, а
число нескольких сотен поэтому деятельная, способная к поглощению
питательных элементов поверхность корневой системы, увеличивается
в десятки раз (таблица 1).
Таблица 1
Развитие корней и корневых волосков у различных культур
Корни
Культура
длина, м
Корневые волоски
поверхност число,
ь, см2
млн
50
длина,
м
поверхнос
ть, см2
Овес
Рожь
Соя
Мятлик
луговой
4,6
6,4
2,9
38,4
316
503
406
2129
6,3
12,5
6,1
51,6
74
1549
60
5166
3419
7677
277
15806
Влияние корневой системы распространяется на большой объем
почвы благодаря постоянному росту корней и возобновлению корневых
волосков. Старые корневые волоски отмирают (живут несколько суток),
а новые непрерывно образуются уже на других участках растущего
корешка. На участке же с отмершими корневыми волосками кожица
пробковеет, поступление воды и питательных веществ через нее
затрудняется.
Скорость роста корней у однолетних полевых культур может
достигать 1 см в сутки. Растущие молодые корешки извлекают
необходимые ионы из почвенного раствора на расстоянии от себя до 20
мм, а поглощенные почвой ионы до 2-8 мм.
По
мере
пространственное
нарастания
корня
перемещение
происходит
зоны
активного
непрерывное
поглощения
питательных элементов из почвы. При этом наблюдается явление
хемотропизма, которое заключается в том, что корень растет в
направлении расположения доступных форм питательных элементов
(положительный
хемотропизм)
или
рост
тормозится
в
зоне
повышенной, неблагоприятной для растений концентрации солей
(отрицательный хемотропизм).
Необходимо отметить, что корень является не только органом
поглощения, но и синтеза органических соединений, с том числе
аминокислот и белков. Последние используются для обеспечения
жизнедеятельности и процессов роста самой корневой системы, а также
51
частично транспортируются в надземные органы. Основные положения
синтетической деятельности корневой системы развил Д.А. Сабинин.
Основные положения его концепции сводятся к следующему:
1. Корень способен не только поглощать минеральные элементы,
но и перерабатывать их полностью или частично и подавать в
надземные органы в измененном виде.
2. Синтетическая деятельность корня осуществляется на основе
притекающих в корни ассимилятов, то есть зависит от фотосинтеза.
3. Корень оказывает воздействие на надземные органы путем не
только обеспечения водой и минеральными элементами, но и
продуктами специфических реакций обмена веществ, протекающих в
корне – фитогормонами неауксиновой природы.
Среди ростовых веществ, обнаруженных в пасоке, в первую
очередь следует назвать цитокинины, которые рассматриваются как
фактор,
способствующий
интенсивному
метаболизму
листьев
и
задерживанию их старение. Вырабатываются они главным образом в
корне и частично в листьях.
Гиббереллины являются необходимым фактором для роста стебля.
Прекращение роста надземных органов при удалении коней связано не
только с ухудшением поступления элементов питания и воды, но и с
прекращением притока из корней цитокининов и гиббереллинов.
Образование воздушных корней на стеблях и стволах растений можно
объяснить необходимостью выработки цитокининов и гиббереллинов.
Контакт клеток растений с окружающей средой осуществляет
цитоплазматическая мембрана (или плазмалемма), которая принимает
участие во многих других функциях клетки. Она состоит из двух слоев
фосфолипидов,
которые
смыкаются
гидрофобными
концами.
В
определенных участках в молекулы фосфолипидов встроены белки, то
52
есть
плазмалемма
фосфолипидный
представляет
слой
со
собой
встроенными
биомолекулярный
молекулами
белков-
переносчиков.
Фосфолипидные
(гидрофильные
молекулы
группы)
и
имеют
неполярные
полярные
«хвосты»
«головки»
(длинные
углеводородные гидрофобные остатки). Они плохо растворяются как в
полярном растворителе – воде (мешают неполярные «хвосты»), так и в
неполярной среде – масле (мешают полярные «головки».
Цитоплазматическая мембрана имеет толщину 10-12 нм (1нм =
1∙10-9 м) и является не только барьером, но и местом, где происходит
вовлечение поглощенных ионов в различные реакции обмена веществ.
Через мембрану любой клетки зоны поглощения корня одновременно
проникают сотни различных веществ, растворимые не только жирах, но
и в воде.
Теория поглощения питательных элементов. К настоящему
времени утвердилось представление о том, что транспорт питательных
элементов в клетку обеспечивается двумя автономными механизмами –
пассивным током веществ по электрохимическому градиенту и их
активным переносом против электрохимического градиента.
Ионы несут электрический заряд, поэтому их распределение
между клеткой и средой определяется как разностью электрических
потенциалов, так и разностью концентрации. Суммарно эти две
величины принято обозначать как электрический градиент.
Вероятно,
у
растений
имеется
несколько
поглотительных
механизмов, постоянно меняющееся сочетание которых обусловливает
течение всего процесса, причем один механизм дополняет другой.
53
Диффузия – передвижение молекул газов жидкостей или
растворенного вещества по градиенту концентрации – от большей
концентрации к меньшей.
Свободное пространство – часть общего объема тканей коневой
системы, в которую ионы поступают и из которой выделяются
вследствие диффузии. Оно составляет около 4-6% общего объема корня
и локализовано в рыхлой первичной оболочке клеточных стенок
снаружи от плазмолеммы.
Свободное
пространство
делится
на
два
вида:
«водное
пространство» и доннатовское пространство». «Водное пространство»
локализовано в центральной части каналов, в нем концентрация ионов
равна концентрации наружного раствора, поэтому отсюда ионы
свободно могут переходить путем диффузии в воду.
«Доннатовское пространство» локализовано ближе к стенкам
клеток, где катионы концентрируются вследствие отрицательного
заряда стенок и из которого катионы путем обмена выделяются только в
солевой раствор.
Известно, что клеточные стенки растений легко проницаемы,
потому что радиус ионов минеральных солей составляет 0,4-0,6 нм (1
нм = 10-9 м), тогда как радиус каналов клеточных стенок 5-20 нм.
Свободное пространство является тем участком питательных
среды и зоной поглощения, из которой жизнедеятельная часть клетки
черпает необходимые элементы питания.
Однако
поступление
питательных
элементов
в
свободное
пространство правильнее рассматривать не как их поглощение, а как
первый подготовительный этап поглощения.
Первым этапом поглощения является адсорбция ионов на
наружной поверхности цитоплазматической мембраны (плазмалеммы),
54
которая состоит из двух слоев фосфолипидов, между которыми
встроены молекулы белков. Благодаря такой мозаичной структуре
отдельные
участки
цитоплазматической
мембраны
имеют
отрицательные и положительные заряды, за счет которых может
происходить одновременно адсорбция катионов и анионов из наружной
среды в обмен на другие ионы.
Обменным фондом катионов и анионов у растенй могут являться
ионы Н+ ОН-, а также Н+ и НСО3-, образующиеся при диссоциации
угольной кислоты, выделяемое при дыхании.
Адсорбция ионов на поверхности плазмолеммы носит обменный
характер и не требует затрат энергии. В обмене принимают участие не
только ионы почвенного раствора, но и ионы поглощенные почвенными
коллоидами.
Транспорт
адсорбированных
ионов
с
наружной
стороны
плазмолеммы на внутреннюю против электрохимического градиента
требует обязательной затраты энергии. Такая «активная» перекачка
осуществляется с участием специальных «переносчиков» и так
называемых ионных насосов, в функционировании которых важная
роль принадлежит белкам, обладающих АТФ-азной активности.
Специфика поступления различных ионов, известная в настоящее
время, утверждает наличие только калий-натриевого и протонного
ионных насосов. Калий-натриевый ионный насос – это специфический
фермент калий натриевая АТФ-аза, который осуществляет выкачивание
из клеток ионов Nа+ и вхождение ионов К+.
Лекция 5
Проверка посещаемости
Вопросы по предыдущей лекции:
55
1) В чем заключается воздушное питание растений?
2) Какие основные типы питания существуют?
3) Какова роль корня в поглощении элементов питания?
4) Какая роль принадлежит корневым волоскам в корневом питании
растений?
5) Перечислите основные этапы поглощения ионов корневой системы
растений?
Тема: Блок 2. Химический состав и питание растений
Вопросы:
4.
Избирательное поглощение ионов
Физиологическая реакция солей
растениями.
5. Периодичность питания растений. Дробное внесение
удобрений
Вопрос
4.
Избирательное поглощение ионов
Физиологическая реакция солей
растениями.
Основное количество питательных элементов растениями усваивают из
почвы в виде анионов и катионов, но в незначительных количествах могут
использовать аминокислоты, сахара, сахарофосфаты и другие органические
соединения.
Азот поглощается в основном в виде аниона нитрата NО3¯ и катиона
аммония NН4+, которые постоянно образуются в почве из органических
веществ
в
результате
процессов
аммонификации
и
нитрификации,
осуществляемых микроорганизмами.
В общем бюджете форм связанного азота, активно используемого в
процессе круговорота данного элемента в природе, исключительно важное
значение имеет процесс фиксации молекулярного азота из атмосферы,
56
которое осуществляется рядом почвенных микроорганизмов и многими
растениями в симбиозе с микроорганизмами.
Фосфор усваивается в виде аниона фосфорной кислоты: Н2РО4-, НРО4-2
или РО4-3.
Сера усваивается растениями в виде аниона серной кислоты SО4-2,
который в растениях последовательно восстанавливается до сульфита SО3-2 и
сульфида S2-, который присоединяя водород образует сульфгидрильные
группы S-Н.
Хлор поступает в растения в виде иона Cl¯, который во многих
растениях может накапливаться в больших количествах, не оказывая на них
отрицательного действия (солеустойчивые растения).
Бор и молибден поступают в растения в виде анионов-боратов и
молибдатов.
Кальция, калий, магний, медь, железо и цинк поступают в растения в
виде соответствующих катионов, а марганец – в виде катионов или анионов.
Во многих процессах жизнедеятельности большую роль играют
переходы цитоплазмы из состояния геля в состояние золя. Ионы щелочных
металлов (К+, Nа+) повышают, а ионы щелочноземельных (Са2+, Mg2+)
снижают оводненность цитоплазмы.
Различные элементы питания в процессах внутриклеточного обмена
используются растениями в неодинаковой степени. Больше поступает в
растение из почвы тех ионов, которые более необходимы для синтеза
органических веществ, для построения новых клеток, тканей и органов.
Например, если в растворе присутствует NH4Cl, то растения будут
интенсивнее и в больших количествах поглощать катионы NН4 (в обмен на
Н+), поскольку они используются для синтеза аминокислот, а затем и белков.
В то же время ионы Сl¯ необходимы растениям в относительно небольших
количествах, поэтому поглощение их будет ограниченным. В почвенном
растворе в этом случае будут накапливаться ионы Сl¯ и Н+, которые дают
соляную кислоту – произойдет его подкисление.
57
Если же в растворе будет содержаться NaNO3, то растения будут в
больших количествах и быстрее поглощать анионы NО3¯ в обмен на анионы
НСО3¯. В растворе будут накапливаться катионы Nа+ и анионы НСО3¯ с
образованием щелочи NаНСО3. произойдет его подщелачивание.
Избирательное поглощение растениями катионов и анионов из состава
соли обуславливает ее физиологическую кислотности или физиологическую
щелочность.
Соли, из состава которых в больших количествах поглощается анион,
чем катион, являются физиологически щелочными – происходит образование
щелочи и подщелачивание среды – это NaNO3, KNO3, Ca(NO3)2.
Соли из которых катион поглощается быстрее и в больших количествах
являются физиологически кислыми – NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)2CO3, KCl,
K2SO4. процесс протекает с образованием кислоты и подкислением среды.
Физиологическая
реакция
солей,
используемых
в
качестве
минеральных удобрений, обязательно должна учитываться во избежание
ухудшения
условий
роста
и
развития
растений,
а
следовательно,
сельскохозяйственных культур.
Влияние условий внешней среды и микроорганизмов на поглощение
питательных веществ растениями.
Поглощение питательных веществ из почвы представляет собой
активный физиологический процесс, связанный с жизнедеятельностью не
только корневой системы, но и всего растения в целом. Неотъемлемой
частью метаболизма клеток корня являются дыхание и синтез веществ
(переносчиков), осуществляющих процесс поступления и транспорта
элементов минерального питания.
Для растений хорошо доступны все растворимые, а также обменнопоглощенные
формы
элементов
питания.
Остальные
соединения
непосредственно недоступны для растений и могут усваиваться ими только
после перехода в доступную форму.
58
Поглощение
питательных
веществ
растениями
зависит
от
их
биологических особенностей, от освещенности, от свойств почвы, в том
числе уровня плодородия, связанного с содержанием органического вещества
и с минералогическим составом почвы, от механического состава ее,
температуры, влажности, аэрации, реакции и концентрации почвенного
раствора.
Концентрация питательного раствора. Корневая система растений
может усваивать питательные вещества даже из сильно разбавленных
растворов (0,01-0,05%). В естественных условиях концентрация почвенного
раствора незасоленных почв колеблется в пределах 0,02-0,2%. Минеральные
элементы
лучше
усваиваются
растениями
из
растворов
умеренно
повышенных концентраций, а вода лучше поглощается корневой системой,
расположенной в неудобренной зоне (таблица 1).
Таблица 1
Концентр.
питательного
раствора
Масса 10
растений в
возрасте 26
дней
Зеленая масса
при уборке
Урожай плодов
На 100 частей
зеленой массы
имеется плодов
в урожае
г/л
ммоль/л
г
%
г
%
г
%
вода
-
10
-
-
-
0
-
-
0,41
2,9
138
53,7
145
60,5
27
8,6
19
0,74
5,4
175
68,0
152
63,5
99
31,6
65
2,13
15,7
265
103,0
230
96,0
174
55,5
76
3,56
25,9
257
100,0
240
100,0
314
100,0
130
4,96
36,2
188
72,8
205
85,5
130
41,5
65
6,93
46,5
177
69,0
110
46,0
53
16,9
48
Как видно из приведенных данных, с увеличением концентрации
питательного раствора до 15,7-25,9 ммоль/л развитие растений улучшилось,
самый высокий урожай плодов получен при концентрации питательного
раствора 25,9 ммоль/л. Более высокие концентрации питательного раствора
59
вызывали резко отрицательное действие, что объясняется тем, что
повышение концентрации солей в растворе увеличивает его осмотическое
давление и затрудняет поступление в растения воды и питательных веществ.
Соотношение
макро-
и
микроэлементов.
Нормальное
функционирование растительного организма осуществляется при строго
определенном соотношении катионов и анионов во внешней среде. Знание
этой
закономерности
позволило
сформулировать
представление
об
антагонизме ионов при их поступлении в живую клетку. Каждому виду
растений необходимо определенное соотношение питательных элементов,
изменяющееся в течение вегетации.
Важное значение для нормального развития корней имеет соотношение
солей в растворе, его физиологическая уравновешенность. Физиологически
уравновешенным называется раствор, в котором отдельные питательные
вещества находятся в таких соотношениях, при которых происходит
наиболее
эффективное
представленный
использование
какой-нибудь
одной
их
растениями.
солью,
Раствор,
физиологически
уравновешенным.
Одностороннее преобладание в растворе одной соли, особенно избыток
какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное действие на
растения. Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В
нем проявляется антагонизм ионов, каждый ион взаимно препятствует
избыточному поступлению другого иона в клетки корня. Например, Са2+ в
высоких концентрациях тормозит избыточное поступление К +, Nа+ или Мg2+,
и наоборот. Такие же антагонистические отношения существуют и для ионов
К+ Nа+, К+ и NН4+, К+ и Мg2+, NО3 и Н2РО4-, Cl- и Н2РО4- и др.
Таким образом, одни и те же ионы могут положительно или
отрицательно действовать на поглощение других. При этом направленность
действия может изменяться в зависимости от условий. Явление антагонизма
и синергизма в поглощении макро- и микроэлементов может определяться
реакцией среды, уровнем содержания в среде и растений других элементов
60
питания, их соотношениями, видом растений, температурой внешней среды и
др.
Антагонизм – когда избыток какого-либо элемента препятствует
поступлению в корень других элементов.
Синергизм – когда увеличение количества элемента, находящего в
недостаточной концентрации, способствует поглощению других элементов.
Большое значение для создания урожая имеет способность растений
многократно использовать элементы минерального питания. Однако нужно
помнить, что повторно могут использоваться (реутилизироваться) азот,
фосфор, калий, магний. Сера используется частично в составе органических
соединений, а кальций, железо, марганец, бор, медь и цинк не могут
реутилизироваться.
Дефицит многократно используемых элементов проявляется на старых
листьях, а у не используемых повторно – на молодых органах.
Влажность почвы. Содержание достаточного количества влаги в
почве является необходимым условием для нормального развития растений и
оказывает большое влияние на поступление в них элементов питания.
Влияние влажности почвы на поступление в растение элементов
питания определяется в основном следующими факторами:
1. Улучшением общего физиологического состояния растений, так как
нормальная оводненность тканей способствует улучшению фотосинтеза,
биосинтеза белков и некоторых других процессов обмена веществ, которые
во многом определяют поглощение растениями питательных элементов.
2. Улучшением развития и расположения корней при нормальном
содержании влаги в почве и увеличением в связи с этим их общей
поглотительной способности.
3. Универсальностью воды как среды диффузии ионов из почвенного
раствора и почвенного поглощающего комплекса к корневым волоскам
растений.
61
При дефиците влаги нарушается согласованность в работе ферментных
систем, усиливаются процессы гидролиза и распада органических веществ,
резко снижается интенсивность фотосинтеза, прекращается рост растений.
Следует отметить, что только около 0,2% поглощенной корнями воды
расходуется на построение тела растений, а свыше 99% ее испаряется.
Аэрация и питание растений. Аэрация почвы и питательных
растворов резко меняет интенсивность поглощения питательных элементов
растениями. Содержание кислорода и углекислого газа в среде, окружающей
корни, сильно варьирует. В частично анаэробных условиях ухудшается
снабжение поглощающих клеток кислородом и повышается содержание
углекислого газа. Максимальное поглощение питательных элементов
корнями растений наблюдается при содержании кислорода 2-3%. Причем
дальнейшее увеличение концентрации кислорода до 100% не увеличивает
скорость поглощения солей (таблица 2).
Аэрация
почвы
микроорганизмы
и
оказывает
связанные
сильное воздействие на почвенные
с
их
жизнедеятельностью
процессы
превращения питательных веществ в почве.
Таблица 2
Влияние температуры и аэрации на урожай томатов и их питание
Усвоено на 1 растение, мг-экв.
Н2РО4¯
К+
Са2+
Температура, ºС
Аэрация
Урожай
плодов, кг
NO3¯
14-20
обычная
7
446
115
506
329
141
20-23
обычная
8
854
143
600
393
143
14-20
усиленная
10
1074
160
738
445
197
Мg2+
Тепло и питание растений. Температура оказывает существенное
влияние не только на прорастание семян и развитие всходов, но и на
поступление в растительный организм элементов питания. Установлено,
например, что при пониженных температурах (10-11ºС) затрудняется
использование растениями фосфора, поступление азота нитратов ухудшается
при температуре ниже 5-6ºС. В условиях оптимального минерального
62
питания температура около 5-6ºС является критической для поступления
основных элементов минерального питания в растениях.
Низкие температуры тормозят включение минеральных соединений
азота в синтетические процессы. Считается, что температура ниже 10ºС
отрицательно влияет на поступление всех минеральных элементов в корни.
Свет. Освещенность растений и поглощение ими минеральных
элементов находятся в непосредственной связи. Растения начинают усиленно
поглощать элементы минерального питания при первых же лучах солнца. В
случае затенения снижается не только интенсивность фотосинтеза, но и
поглощение питательных веществ корнями. А выдерживание растений в
течение длительного времени в темноте приводит к полному прекращению
поступления элементов минерального питания. Это объясняется тем, что в
процессе фотосинтеза накапливаются органические вещества, служащие
материалом, используемые в процессе дыхания.
Таким образом, влияние света на поглощение элементов питания
выражается в том, что в процессе фотосинтеза растения создают вещества,
необходимые для дальнейших метаболических реакций поглощенных ионов,
и запас энергетического материала.
Реакция почвенной среды. Реакция почвенной среды имеет важное
физиологическое значение для всех растительных организмов. Она оказывает
на
растительный
организм
прямое
и
косвенное
влияние.
Прямое
отрицательное влияние заключается в том, что высокая концентрация ионов
водорода нарушает физико-химическое состояние цитоплазмы клеток
корней, их наружные клетки ослизняются, нарушается их нормальная
проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими питательных
веществ.
Косвенное отрицательное воздействие заключается в том, что кислые
почвы имеют неблагоприятные биологические, физические и химические
свойства. В них сильно подавлена деятельность полезных почвенных
микроорганизмов и развита в почве деятельность грибов и других
63
микроорганизмов, среди которых много паразитов и возбудителей различных
болезней растений.
Коллоидная часть кислых почв бедна кальцием и другими основаниями
вследствие вытеснения их ионами водорода, поэтому кислые почвы
обладают плохой структурой. Кроме того, при повышенной кислотности
повышается подвижность алюминия и марганца в почве, что отрицательно
влияет на жизнедеятельность растений.
В кислых почвах уменьшается подвижность молибдена и растения
ощущают его дефицит.
Вопрос 5. Периодичность питания растений. Дробное внесение
удобрений
В различные периоды роста растения представляют неодинаковые
требования к условиям внешней среды, в том числе и к питанию. Следует
различать два основных периода питания растений: 1. Критический период –
когда размеры потребления могут быть небольшими, но недостаток
элементов питания в это время резко ухудшает рост и развитие растений; 2.
Период
максимального
поглощения
–
когда
происходит
наиболее
интенсивное потребление питательных веществ.
В начальный период развития растения потребляют относительно
небольшие абсолютные количества всех питательных веществ, но весьма
чувствительны как к недостатку, так и к избытку их в растворе.
Начальный период роста растений является критическим 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 (таблица 3).
Разметы потребления растениями всех элементов питания значительно
возрастает в период интенсивного роста надземных органов – стеблей и
листьев, а ведущая роль в ростовых процессах принадлежит азоту. Поэтому
повышенное азотное питание способствует усиленному росту вегетативных
64
органов, формированию мощного ассимиляционного аппарата. Недостаток
же азота в этот период приводит к угнетению роста, а в последующем – к
снижению урожая и его качества.
Таблица 3
Влияние периодического питания растений ячменя
фосфором на урожай
Урожай, %
общий зерно
100
100
Условия питания
1. Нормальное питание фосфором с начала вегетации
2. Растения не получали фосфор первые 15 дней
17,4
0
3. растения не получали фосфор в период от 45 до 60 дней
102
104
Ко времени цветения и начала плодообразования потребность в азоте
большинства растений уменьшается, но возрастает роль фосфора и калия, что
обусловлено
передвижении
их
физиологической
органических
ролью
соединений,
–
участием
обмене
в
синтезе
энергии,
и
особенно
интенсивно происходящих при формировании репродуктивных органов и
образовании запасных веществ в товарной части урожая.
В период плодообразования, когда нарастание массы заканчивается,
потребление всех питательных веществ постепенно снижается, а потом
прекращается. Дальнейшее образование органического вещества и другие
процессы жизнедеятельности обеспечиваются в основном за счет повторного
использования питательных веществ, ранее накопленных в растениях.
Различные сельскохозяйственные культуры отличаются по размерам и
интенсивности
поглощения
питательных
элементов
в
течение
вегетационного периода. Все зерновые злаковые (кроме кукурузы), лен,
конопля, ранний картофель и некоторые овощные культуры отличаются
коротким периодом интенсивного питания. Например, озимая рожь уже в
осенний период поглощает 25-30% всего количества питательных веществ,
тогда как сухая масса растений за этот период достигает всего лишь 10%
конечного урожая.
65
Яровая пшеница за сравнительно короткий промежуток – от выхода в
трубку до конца колошения (около месяца) – потребляют до 75% всего
количества питательных веществ.
Некоторые растения (подсолнечник, сахарная свекла и другие)
характеризуются более плавным и растянутым потреблением питательных
веществ, поглощение которых продолжается почти до конца вегетации.
Отдельные элементы питания поглощаются растениями с различной
интенсивностью: у кукурузы, например, наиболее быстрыми темпами идет
потребление калия, затем азота и значительно медленнее поглощается
фосфор. Причем, поглощение калия полностью заканчивается к периоду
образования метелок, а азота – к периоду образования зерна. Поступление
фосфора более растянуто и продолжается до конца вегетации.
Потребление основных элементов питания сахарной свеклой также
происходит неравномерно. В первую декаду после всходов отношение
Р : N : К в растениях равно 1,0 : 1,5 : 1,4. затем в период интенсивного
нарастания листьев это соотношение меняется, составляя в мае 1,0 : 2,5 : 3,0,
в июне 1,0 : 3,0 : 3,5, в июле 1,0 : 4,0 : 4,0. В августе, когда происходит
конреобразование и накопление сахаров, соотношение этих элементов
становится 1,0 : 3,6 : 5,5, то есть особенно сильно увеличивается поглощение
калия.
Слишком обильное азотное питание в период образования корней и
накопления в них сахара нежелательно, так как стимулирует рост ботвы в
ущерб росту корня и сахаронакоплению. Кроме того, в корнях накапливается
«вредный белок», мешающий извлечению сахара из корней. Поэтому в этот
период очень большое значение имеет достаточный уровень обеспеченности
растений калием и фосфором.
Неодинаковая
количественная
потребность
и
интенсивность
поглощения растениями отдельных элементов питания должна учитываться
при разработке системы применения удобрений. Особенно важно обеспечить
благоприятные условия питания растений с начала вегетации и в периоды
66
максимального
поглощения
питательных
элементов, что
достигается
сочетанием различных способов внесения удобрений: основное, припосевное
и подкормки.
Основное удобрение – обеспечивает питание растений на протяжении
всей вегетации, полная норма органических удобрений и подавляющую часть
минеральных вносят до посева (осенью под вспашку – органические,
фосфорные и калийные удобрения, а азотные – весной под перепашку зяби
или предпосевную культивацию).
Припосевное удобрение – вносят в небольших дозах (10-20 кг/га д.в.)
для снабжения растений легкодоступными питательными веществами в
самом начале развития. Чаще всего вносится фосфор (Р10-20).
Подкормки
ответственные
–
вносятся
периоды
для
снабжения
элементами
питания.
растений
Они
в
наиболее
планируются
в
дополнение к основному и припосевному удобрению. В отдельных случаях в
подкормки могут планироваться значительная часть нормы удобрений.
Например, под озимые колосовые и хлопчатник большую часть азота вносят
в подкормки (2 и более).
Выбор срока, способа внесения удобрений и заделки их в почву
зависит не только от биологических особенностей с.-х. культур, но и от
почвенно-климатических условий, вида и формы удобрений.
Регулируя условия питания растений по периодам роста в соответствии
с их потребностью путем внесения удобрений, можно направленно
воздействовать на величину урожая и его качество.
Лекция 6
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Что такое воздушное питание растений?
2) Что такое корневое питание растений?
67
3) Что такое избирательное поглощение элементов питания растений?
4) Что такое физиологическая реакция солей?
5) Как протекает процесс поглощения ионов корневой системы растений?
Тема: Модуль 2. Свойства почв и их химическая мелиорация
Блок 1. Свойства почв в связи с питанием растений и применения
удобрений
Вопросы: 1. Состав почвы. Минеральная часть почвы.
2. Органическое вещество почвы, его минерализация.
3. Поглотительная способность почвы, ее виды.
Вопрос 1. Состав почвы. Минеральная часть почвы
Для правильного применения удобрений необходимо не только
учитывать потребности растений в элементах питания в разные периоды их
развития, но и знать химический состав, биологические, физико-химические
свойства почвы, которые определяют уровень ее плодородия и характер
превращения в ней внесенных удобрений.
Почва состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.
Газообразная
фаза
или
почвенный
воздух
отличается
от
атмосферного повышенным содержанием углекислого газа – в среднем около
1,0%, иногда 2-3% и более, тогда как в атмосферном содержание СО2
составляет около 0,03%. А содержание кислорода значительно меньше, чем в
атмосфере.
Состав почвенного воздуха зависит от интенсивности газообмена
между почвой и атмосферой. Образование углекислого газа в почве
происходит
в
результате
разложения
органического
вещества
микроорганизмами и дыхания корней. Образующийся СО2 частично
выделяется из почвы в атмосферу, улучшая воздушное питание растений, а
частично растворяется в почвенной влаге, образуя угольную кислоту
68
Н2О+СО2 = Н2СО3, которая вызывает подкисление почвенного раствора, в
результате чего усиливается переход в доступное для растений состояние
нерастворимых соединений Р, К, Са, Мg и др.
При избыточном увлажнении почвы и плохой аэрации содержание СО2
в почвенном воздухе повышается, а количество кислорода снижается до 812% и ниже, что отрицательно сказывается на развитии растений и
микроорганизмов.
Жидкая фаза почвы или почвенный раствор наиболее подвижная и
активная часть почвы. Он является непосредственным источником воды и
питательных элементов для растений. Состав и концентрация его изменяется
в результате разнообразных биологически, химических и физико-химических
процессов. Между жидкой, газообразной и твердой фазами почвы постоянно
устанавливается подвижное равновесие. Поступление солей в почвенный
раствор зависит от хода процессов выветривания и разрушения минералов,
разложения органического вещества в почве, внесения органических и
минеральных удобрений.
Обычно содержание воднорастворимых солей в почвах составляет
0,05%, их избыток (более 0,2) вредно действует на растения,
а при
содержании их 0,3-0,5% растения погибают.
В составе почвенного раствора могут находиться различные анионы и
катионы, наиболее важными из которых для растений являются ионы К+,
Са2+, Мg2+, NН4+,NО3-, SО42- и Н2РО4- и постоянное их пополнение. Кроме
того, в почвенном растворе могут быть воднорастворимые органические
вещества и растворенные газы (кислород, аммиак, углекислый газ и др.).
Состав и концентрация почвенного раствора могут заметно изменяться
под влиянием ряда факторов. Содержание солей в нем повышается при
внесении удобрений, снижении влажности почвы, усилении минерализации
органического вещества. А усвоение питательных веществ растениями,
вымывание растворимых веществ в нижележащие горизонты или переход их
69
в нерастворимую форму приводят к уменьшению концентрации почвенного
раствора.
От концентрации и степени диссоциации растворенных веществ
зависят осмотическое давление почвенного раствора и поглощение воды
конями
растений.
Осмотическое
давление
почвенного
раствора
в
незасоленных почвах значительно ниже, чем в клеточном соке, поэтому
поглощение воды культурными растениями затруднено.
Твердая фаза почвы или почвенный поглощающий комплекс
состоит из минеральной и органической частей, которые являются
основными источниками питательных веществ для растений.
Таблица 1
Средний элементарный состав твердой фазы почвы
Элемент
%
Элемент
%
Элемент
%
Кислород
49,0
Барий
0,05
Галлий
10-3
Кремний
33,0
Стронций
0,03
Олово
10-3
Алюминий
7,1
Цирконий
0,03
Кобальт
8 ∙ 10-4
Железо
3,7
Фтор
0,02
Торий
6 ∙ 10-4
Углерод
2,0
Хром
0,02
Мышьяк
5 ∙ 10-4
Кальций
1,3
Хлор
0,01
Йод
5 ∙ 10-4
Калий
1,3
Ванадий
0,01
Цезий
5 ∙ 10-4
Натрий
0,6
Рубидий
6 ∙ 10-3 Молибден
3 ∙ 10-4
Магний
0,6
Цинк
5 ∙ 10-3 Уран
1 ∙ 10-4
Водород
0,5
Церий
5 ∙ 10-3 Бериллий
10-4
Титан
0,46
Никель
4 ∙ 10-3 Германий
10-4
Азот
0,10
Литий
3 ∙ 10-3 Кадмий
5 ∙ 10-5
Фосфор
0,08
Медь
2 ∙ 10-3 Селен
1 ∙ 10-6
Сера
0,08
Бор
1 ∙ 10-3 Ртуть
10-6
Марганец
0,08
Свинец
1 ∙ 10-3 Радий
8 ∙ 10-11
Около половины твердой фазы приходится на кислород, одна треть –
на кремний, свыше 10,0% - на алюминий и железо и лишь 7% составляют
остальные элементы (таблица 1).
Азот практически полностью содержится в органической части почвы,
углерод, кислород, водород, фосфор и сера – как в минеральной, так и в
органической, а все другие элементы – в минеральной части почвы.
70
Минеральная часть почвы составляет 90-99% массы твердой фазы и
имеет
сложный
минералогический
состав.
Она
представлена
кристаллическими кремнекислородными и алюмокремнекислородными (или
силикатными
и
алюмосиликатными)
минералами,
аморфными
и
кристаллическими гидроксилами алюминия, железа и кремния, а так же
различными нерастворимыми минеральными солями.
Наибольшее распространение в почвах имеет первичный силикатный
минерал кварц (SiО2, двуокись кремния). Его содержание в почвах
превышает 60%, а в легких почвах (песчаных и супесчаных) достигает 90% и
более.
Он
характеризуется
большой
механической
прочностью
и
устойчивостью к химическому выветриванию, поэтому не участвует в
химических реакциях в почвах.
Из
первичных
алюмосиликатных
минералов
в
почве
широко
распространены калиевые и натриевые полевые шпаты, в меньшей степени –
калийная и железисто-магнезиальные слюды. Первичные минералы – кварц,
полевые шпаты и слюды – обычно присутствуют в почве в виде частиц песка
и пыли.
Вторичные (глинистые) минералы образуются при изменении полевых
шпатов и слюд в процессе выветривания и почвообразования. Они находятся
в почве главным образом в виде мелкодисперсионных илистых и коллоидных
частиц и обладают большой суммарной поверхностью и поглотительной
способностью.
Различные
механические
минералогический и химический
фракции
почвы
имеют
неодинаковые
состав и различаются по содержанию
элементов питания. Более крупные частицы почвы (песчаные и пылеватые)
состоят
в
основном
из
кварца
(силикатный
минерал),
поэтому
характеризуется высоким содержанием кремния, но меньшим других
элементов питания.
В состав же мелкодисперсной коллоидной и илистой фракции входят
преимущественно первичный и вторичные алюмосиликатные минералы
71
(полевые шпаты и слюды), поэтому в них больше содержится алюминия,
железа, калия, натрия и других питательных элементов. В связи с этим более
тяжелые
почвы
(глинистые
и
суглинистые)
богаче
питательными
веществами.
Мелкодисперсные минеральные частицы почвы в месте с органическим
веществом обуславливают ее поглотительную способность и физические
свойства
(влагоемкость,
водопроницаемость,
воздушный
и
тепловой
режимы), поэтому играют важную роль при взаимодействии удобрений с
почвой.
Вопрос 2. Органическое вещество почвы
Органическое вещество почвы составляет небольшую часть твердой
фазы почвы, но имеет важное значение для ее плодородия и питания
растений. Его содержание в почвах
колеблется от 1-3% в подзолистых
почвах и сероземах до 8-10% и более – в мощных черноземах.
Органическое вещество почвы, состоит в основном на 90% из
гуминовых и фульвокислот и только небольшая часть представлена
негумифицированными остатками растений, животных и микроорганизмов.
Общий запас гумуса в пахотном слое почв с относительно невысоким
его содержанием – сероземах и дерново-подзолистых – составляет 30-50 т, в
черноземах 100-200 т, а в метровом слое соответственно 20-120 и 300-800 т/га.
Основной запас азота почвы сосредоточено в органическом веществе,
поэтому почвы, содержащие больше органического вещества, отличаются и
более высоким содержанием азота. В состав органического вещства входят
также фосфор и сера. Эти питательные элементы (N, Р, S) переходят в
усвояемую растениями минеральную форму только при разложении
(минерализации) гумуса.
Кроме того, гумусовые и фульвокислоты гумуса, а также углекислота,
образующаяся при разложении гумуса, оказывают растворяющее действие на
72
труднорастворимые соединения фосфора, калия, магния, кальция и др., в
результате чего они переходят в доступные для растений формы.
Гумусовые вещества вместе с мелкодисперсными минеральными
частицами почвы участвуют в адсорбционных процессах, определяют
поглотительную способность почвы и ее буферность.
Органическое вещество почвы
служит источником питания
и
энергетическим материалом для большинства почвенных микроорганизмов,
поэтому в почве постоянно протекают два противоположных процесса –
гумусообразование
и разложение гумуса, соотношение между которыми
определяет изменение его общего количества.
Гумусовые вещества почвы труднее подвергаются минерализации, чем
органические соединения растительных остатков и негумифицированных
веществ. Однако при длительном возделывании с.-х. культур без внесения
удобрений может произойти значительное снижение общего количества
гумуса и азота в почве. Размеры ежегодной минерализации органического
вещества в пахотном слое дерново-подзолистых почв 0,6-0,7 т, а черноземов
1,0 т/га, с образованием соответственно 30-35 и 50 кг минерального азота.
При среднем содержании азота в гумусе около 5% каждую еденицу
доступного растениям азота (NО3- + NН4+) должно минерализоваться
двадцатикратное количество гумуса.
Систематическое применение органических и минеральных удобрений,
обеспечивая
повышение
урожайности
с.-х.
культур,
способствует
сохранению и накоплению запасов гумуса и азота в почве, так как с ростом
урожайности увеличивается количество поступающих в почву корневых и
пожнивных остатков и усиливаются процессы гумусообразования.
Содержание питательных веществ в разных типах почв разное (таблица 2)
Таблица 2
Валовый сбор питательных веществ в разных почвах
Почва
Р2О5
N
%
т/га
%
73
К2 О
т/га
%
т/га
Дерново-подзолистая
песчаная
0,02-0,05
0,6-1,5
0,03-0,06
0,9-1,8
0,5-0,7
15-21
суглинистая
0,05-0,13
1,5-4,0
0,04-0,12
1,2-3,6
1,5-2,5
45-75
Чернозем
0,2-0,5
6,0-15,0
0,1-0,3
3,0-9,0
2,0-2,5
60-75
Серозем
0,05-0,15
1,5-4,5
0,08-0,2
2,4-6,0
2,5-3,0
75-90
Общие запасы азота, фосфора и калия в большинстве почв
значительны, в десятки и сотни раз превышающие вынос их с урожаем одной
культуры. Однако основная масса питательных элементов находится в почве
в недоступном для растений соединений. Поэтому валовые запасы
питательных веществ в почве характеризуют ее потенциальное плодородие.
Для оценки эффективного плодородия почвы важное значение имеет
содержание питательных веществ в доступной для растений форме.
В разных почвах процессы минерализации протекают с неодинаковой
интенсивностью в зависимости от характера соединений, которыми
представлены питательные вещества, климатических условий, уровня
агротехники и предшествующей удобренности. Поэтому эффективное
плодородие может меняться как по типам почв, так и по хозяйствам и даже
по полям севооборотов. В связи с этим важное значение имеет
агрохимический анализ почв, дающий возможность определить все
параметры эффективного плодородия, чтобы правильно рассчитать нормы
улобрений под запланированнцю урожайность с.-х. культур.
Вопрос 3. Поглотительная способность почвы ее виды
Поглотительной способностью почвы называется ее способность
поглощать различные вещества и удерживать их.
Академик
К.К.
Гедройц
различал
пять
видов
поглотительной
способности.
1.
Биологическая
поглотительная
способность
–
связана
с
жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые
74
избирательно поглощают из почвы необходимые питательные элементы,
переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от
выщелачивания.
Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации,
влажности и других свойств почв, от количества и состава органического
вещества, служащего источником пищи и энергетического материала для
большинства почвенных микроорганизмов.
Нитратный азот может закрепиться в почве только биологическим
путем, никаким другим путем он не удерживается и может вымываться в
грунтовые воды или галечник, которые иногда залегают на небольшой
глубине.
2.
Механическая
поглотительная
способность
обусловлена
свойством почвы, как всякого пористого тела, задерживать мелкие частицы
из фильтрующихся суспензии.
Механическим поглощением объясняется сохранение и характер
распределения в почве илистых частиц и вносимых нерастворимых
удобрений – фосфоритной муки, извести и других.
3. Физическая поглотительная способность – эта положительная или
отрицательная адсорбция частицами почвы целых молекул растворимых
веществ. Она в основном зависит от суммарной поверхности твердых частиц
почвы. Например, при измельчении 1 см3 вещества, имеющего поверхность 6
см2, на кубики с длиной ребра 0,001 и 0,000001 см2. Поэтому чем больше в
почве мелкодисперсных частиц, тем больше суммарная поверхность, на
которой происходит поглощение.
Положительное физическое поглощение наблюдается в отношении
многих органических соединений – спиртов, органических кислот и
оснований, высокомолекулярных органических соединений. Из минеральных
соединений почва физически поглощает только щелочи.
Отрицательное физическое поглощение характерно для растворимых
минеральных солей и неорганических кислот. Отрицательное физическое
75
поглощение наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов
и нитратов, что обуславливает их высокую подвижность. Они всегда
находятся в почвенном растворе, вместе с ним мигрируют по профилю почвы
и могут вымываться при ее высокой влажности. Такое вымывание Cl¯ - иона
имеет положительное значение, так как избыток его вреден для растений.
Поэтому удобрения, содержащие много хлора вносятся осенью под вспашку,
чтобы за зиму хлор вымылся из пахотного горизонта и не вредил росту и
развитию растений весной.
Для нитратов такое вымывание нежелательно, поэтому нитратные
удобрения лучше вносить весной, незадолго до посева или в подкормку.
Химическая поглотительная способность связана с образованием
нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате
химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве.
Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в
почве. При внесении воднорастворимых фосфорных удобрений, содержащих
фосфор в виде монокальцифосфата (суперфосфаты – Са(Н2 РО4)2, аммофоса –
NН4Н2РО4 и др.) в почве происходит интенсивное связывание фосфора. В
кислых почвах, содержащих много полуторных окислов, химическое
поглощение идет с образованием труднорастворимых фосфатов алюминия и
железа. В почвах же, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат
кальция
в
почвенном
растворе
связывание
происходит
в
(черноземы,
результате
сероземы)
образования
химическое
слаборастворимых
фосфатов кальция.
Химическое поглощение фосфора обуславливает слубую подвижность
его в почве и снижает доступность этого элемента из внесенных в почву
легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора
почвы располагаются в следующем порядке: красноземы → дерновоподзолистые → сероземы → черноземы.
Физико-химическая, или обменная поглотительная способность – это
способность мелкодисперсных коллоидных частиц (от 0,2 до 0,001 мкм)
76
почвы поглощать из раствора различные катионы, причем, поглощение
одних катионов сопровождается вытеснением
в раствор эквивалентного
количества других, ранее связанных твердой фазой почвы.
Способность органических и минеральных коллоидных частиц к
обменному поглощению катионов обусловлена тем, что большая часть их
имеет отрицательные заряды.
Разные катионы обладают неодинаковой способностью к поглощению.
Чем больше заряд (валентность) катиона и его атомная масса, тем сильнее он
поглощается и труднее вытесняется из поглощенного состояния. Исключение
из этого правила составляют ионы Н+, которые имеют наименьшую атомную
массу, но обладают высокой энергией поглощения и способностью вытеснять
другие катионы из ППК.
Емкость поглощения – это содержание в почве обменно-поглощенных
катионов. Она обозначается буквой Т и выражается в мг.-экв. на 100 г почвы.
Величина емкости поглощения характеризует поглотительную способность
почвы.
Например, если в 100 г почвы в поглощенном состоянии содержится
200 мг Са2+, 24 Мg2+ и 9 мг NН4+, то емкость поглощения будет равна:
200 24 9

  12,5 мэкв. на 100 г (где 20 - эквивалентная масса Са, 12 - Мg и
20 12 18
18 - NН4).
Поглотительная способность почвы – это способность поглощать и
удерживать ионы. Она оказывает большое влияние на превращение в почве
минеральных удобрений, на их подвижность. На почвах с малой
поглотительной способностью (песчаных и супесчаных) при внесении
легкорастворимых удобрений возможно вымывание питательных веществ и
излишнее повышение концентрации раствора. На почвах же с высокой
поглотительной
способностью
вымывание
питательных
повышение концентрации почвенного раствора не происходит.
77
веществ
и
Разные почвы отличаются не только по общей емкости поглощения, но
и по составу поглощенных катионов.
В большинстве почв в составе поглощенных катионов преобладает
Са2+, второе место занимает Мg2+ и в значительно меньших количествах
находятся К+ и NН4+. Сумма Са2+, и Мg2+ обычно составляет 90% обменнопоглощенных катионов.
В кислых почвах (подзолистых и красноземах) среди поглощенных
катионов значительную часть занимают Аl3+ и Н+, а в солонцеватых почвах
N+.
Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние на свойства
почвы и условия роста растений. Кальций коагулирует органические и
минеральные коллоиды, поэтому его преобладание в составе поглощенных
катионов способствует поддержанию прочной структуры и обуславливает
хорошие физические свойства почвы (черноземы).
Насыщение почвы натрием вызывает пептизацию коллоидов, что
приводит к их вымыванию, разрушению структурных агрегатов и ухудшение
физических свойств почвы. Кроме того, при наличии натрия в ППК
происходит вытеснение его в раствор в обмен на другие катионы с
образованием
соды,
что
вызывает
щелочную
реакцию
почвы,
неблагоприятную для развития растений.
Степень
насыщенности
почв
основаниями
показывает
долю
поглощенных основаниями в общей емкости поглощения и выражается в
процентах:
V
S
100 , %
Т
где V – степень насыщенности почв основаниями, в %
Т – емкость поглощения в м экв. на 100 г почвы
S – сумма поглощенных оснований в м экв. на 100 г почвы
78
При высоком содержании в ППК ионов водорода и алюминия они
могут переходить в почвенный раствор и подкислять его, что оказывает
вредное действие на растение.
Лекция 7
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Из каких фаз состоит почва
2. Чем отличается почвенный воздух от атмосферного
3.
Каковы
зависимость
минералогического
состава
почвы
от
механического
4. Виды поглотительной способности почв и их характеристики
Тема: Модуль 2. Блок 1
Вопросы: 4. Кислотность и буферная способность почв
5. Агрохимическая характеристика основных типов почв РФ,
РСО-Алания
Вопрос 4. Кислотность и буферная способность почв
Реакция почвенной среды оказывает сильное влияние на развитие
растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность
происходящих в ней химических и биохимических процессов. Усвоение
растениями
питательных
микроорганизмов,
почвенных
элементов,
минерализация
минералов,
деятельность
органических
растворение
веществ,
труднорастворимых
почвенных
разложение
соединений,
коагуляция и пептизация почвенных коллоидов и другие физико-химические
процессы в сильной степени зависят от реакции почвы.
Кислотность почвы вызывается наличием в почвенном растворе
свободных ионов водорода и в почвенно-поглощающем комплексе ионов
79
водорода и алюминия, то есть реакция почвенного раствора зависит от
соотношения в нем ионов водорода и гидроксила (таблица 1) поглощенных
ППК ионов Н+ и Аl+.
Таблица 1
Зависимость реакции почвенного раствора от концентрации
ионов водорода и рН
Реакция
рН
Концентрация Н+-ионов, г/л
Сильнокислая
3-4
10-3-10-4
Кислая
4-5
10-4-10-5
Слабокислая
5-6
10-5-10-6
Нейтральная
7
10-7
Слабощелочная
7-8
10-7-10-8
Щелочная
8-9
10-8-10-9
Сильнощелочная
9-11
10-9-10-11
Если концентрация ионов Н+ = ОН¯ = 10-7, то отрицательный логарифм
10-7 = 7
В чистой дистиллированной воде Н+ = ОН¯ = 10-7, следовательно для
такой воды рН = 7. если же начинает преобладать концентрация ионов Н +, то
реакция раствора (или воды) смещается в сторону кислой, потому что на
столько же уменьшается концентрация ионов гидроксила (ОН¯).
Произведение концентрации ионов для воды является величиной
постоянной:
(Н+) (ОН¯) = (10-7) ∙ (10-7) = 10-14
Если в растворе увеличивается концентрация ионов Н+, то на столько
же уменьшается количество ионов гидроксила, например, если ионов Н+
стало 10-5, то ионов гидроксила на основании приведенного равенства станет
ОН¯ = 10-9 : (10-5) ∙ (10-9) = 10-14
Как видно из таблицы, абсолютные концентрации ионов очень малы
(10-7 = 0,0000007) и очень неудобны для обозначения, поэтому принято
80
выражать концентрацию ионов водорода в виде отрицательного логарифма
числа 10, обозначаемого символом рН. Для чистой воды отрицательный
логарифм будет составлять 7, то есть рН = 7 (lg10-7 = 7 ∙ lg10 = 7 ∙ 1 = 7).
Поэтому вместо Н+ = 10-7 пишут рН = 7.
Щелочную реакцию имеют почвы сухих степей, полупустынь и
пустынь – южные черноземы, каштановые почвы (рН-7,5), сероземы (рН до
8,5) и солонцы (рН до 9 и более).
Близкая к нейтральной (рН 6,5-7) реакция раствора у обыкновенного и
мощного черноземов. Выщелоченные черноземы и серые лесные почвы
имеют слабокислую реакцию (рН 5,5-6,0), а дерново-подзолистые и
некоторые торфяные почвы – кислую или сернокислую реакцию (рН 4-5 и
ниже).
Кислые почвы занимают в нашей стране огромные площади (десятки
млн. га, в СССР было более 60 млн. га). Их широко используют для
выращивания зерновых, кормовых и овощных культур, а многие с.-х.
культуры отрицательно относится к почвенной кислотности, поэтому важное
значение имеет выяснение природы почвенной кислотности и разработка
способов ее устранения.
Кислотность почвы бывает двух видов: актуальная и потенциальная. В
свою
очередь
потенциальная
делится
на
два
вида:
обменную
гидролитическую.
КИСЛОТНОСТЬ
АКТУАЛЬНАЯ
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ
ОБМЕННАЯ
81
ГИДРОЛИТИЧЕСКАЯ
и
Актуальная кислотность – это кислотность почвенного раствора,
обусловленная повышенным содержанием ионов Н+ по сравнению с ионами
ОН-.
Повышенная актуальная кислотность вредна для растений и полезных
почвенных
микроорганизмов.
Растения
гибнут,
если
рН
ниже
4
(прекращается синтез белков). Большинство культурных растений и
почвенных микроорганизмов нормально развиваются при нейтральной и
слабокислой реакции.
Актуальную
угольная
кислота,
кислотность
почвенного
минеральные
и
раствора
органические
монет
кислоты
вызывать
и
их
физиологически кислые соли, которые могут появиться в почве в результате
внесения соответствующих удобрений. Однако в насыщенных основаниями
(СА, Мg, Na) почвах происходит нейтрализация кислот, поэтому их реакция
слабощелочная или нейтральная.
Обменная кислотность вызывается более подвижными ионами
водорода и алюминия ППК и обнаруживается растворами нейтральных
солей.
|ППК| Н + КCl = |ППК| К + НCl
Образовавшаяся НCl подкисляет почвенный раствор.
Кроме водорода в сильнокислых почвах в поглощенном состоянии
имеется алюминий, который тоже вытесняется в раствор с образованием
хлористого алюминия. Последний, гидролитический распадаясь тоже дает
HCl и подкисляет среду.
к
|ППК| Аl + 3КСl = |ППК| к + АlСl3
к
АlCl3 + 3Н2О = Аl(ОН)3 + 3НСl
Обменная кислотность характерна для деново-подзолистых почв,
красноземов и для почв северной части черноземной зоны. В почвах,
82
имеющих слабокислую реакцию водной вытяжки, обменная кислотность
незначительна, а в щелочной вообще отсутствует.
Обменная кислотность выражается величиной рН КСl – вытяжки или в
миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. В величину обменной кислотности
входит и актуальная кислотность, следовательно, обменная кислотность
всегда больше, чем актуальная кислотность.
Гидролитическая
кислотность
вызывается
менее
подвижными
ионами водорода и алюминия и обнаруживается при взаимодействии почвы с
растворами гидролитически щелочных солей, например, СН3СООNа.
Это
более
общая кислотность, которая
включает актуальную,
обменную и собственно гидролитическую кислотности. Объясняется это тем,
что
при
определении
гидролитической
кислотности
применяется
гидролитически щелочная соль СН3СООNа, раствор которой имеет рН 8,2,
тогда как для определения обменной кислотности применяется раствор
хлористого калия (КСl), имеющий рН 5,8-6,0.
При щелочной реакции раствора, то есть при избытке ОН ¯, последний
будет способствовать вытеснению из ППК большего количества катионов
водорода, чем при применении нейтральной соли КСl.
5Н
I. |ППК| 2Са + 11СН3СООNа
|ППК| 11Nа + 5СН3СООН +
Mg
рН = 8,2
+ 2Cа(СН3СОО)2 + MgСН3(СОО)2
5Н
II. |ППК| 2Са + 8КСl
|ППК|
Mg
8К
3Н
2НСl + 2СаСl2 + MgСl2
рН = 5,8-6,0
В первом случае вытиснилось из ППК пять катионов Н+, в котором
только два, поэтому гидролитическая кислотность, как правило, выше
обменной.
83
Гидролитическую кислотность выражают в м.-экв. на 100 г почвы.
Проявляется она в самом начале обеднения почв основаниями. При
дальнейшем обеднении почвы основаниями появляются обменная и
актуальная кислотности.
Гидролитическая
кислотность
присуща
прежде
всего
дерново-
подзолистым почвам, ее величина в этих почвах колеблется в широких
пределах от 2-3 до 10-12 м.-экв. на 100 г почвы, столько же составляет (8-12
м.экв. на 100 г) у оподзоленных черноземов, значительно меньше у
выщелоченных черноземов (3-4 м.экв.) и отсутствует у обыкновенных и
южных черноземов.
Знание величины гидролитической кислотности необходимо для
уточнения доз известкования и фосфорирования почв. Она должна
учитываться и при определении степени насыщенности почв основаниями.
Возникает вопрос, вредна ли гидролитическая кислотность для
растений, поскольку она включает в себя главным образом менее подвижную
часть потенциальной кислотности. Ответ должен быть такой: если в почве
выражена одновременно и обменная и гидролитическая кислотности (то есть
там, где есть условия для ее перехода в обменную), то она вредна и ее нужно
устранить известкованием; если же почва имеет только гидролитическую
кислотность и не имеет обменной (например, многие черноземы), тогда она
не представляет особого вреда для растений, так как находится в неактивной
форме.
Поэтому не случайно нуждаемость почв в извести определяют по
величине обменной кислотности (или рН солевой вытяжки), а дозы извести
рассчитывают уже по гидролитической кислотности или по полной величине,
или по ее какой-то доле.
Величина гидролитической кислотности используется также для
прогноза действия фосфоритной муки. Голубев Б.А. установил, что
положительное действие фосфоритной муки начинает проявляться при
84
величине гидролитической кислотности не менее 2,5-3,0 м.-экв. на 100 г
почвы.
85
Степень насыщенности почв основаниями
Реакция почвенного раствора зависит не только от размеров обменной
и гидролитической кислотности, но и от степени насыщенности почв
основаниями.
Если величину гидролитической кислотности почв обозначить буквой
Н, а суммарное количество поглощенных оснований (Са, Mg, К, Nа и др.)
буквой S, то сложение их дает общую емкость поглощения почвы (Т) в м.экв. на 100 г почвы: Т = S + Н, м.-экв. на 100 г.
Степень насыщенности почв основаниями – это доля поглощенных
оснований от общей емкости поглощения в %%.
V
Степень
S
100
T
насыщенности
или
почв
V
S
100
SН
основаниями
является
важным
показателем для характеристики поглотительной способности и степени
кислотности почв (рисунок 1).
20
15
10
5
0
V=50%
V=80%
Нг
V=50%
S
Рис. 1. Соотношение между величиной емкости поглощения,
гидролитической кислотностью и степенью насыщенности
основаниями
Если гидролитическая кислотность двух почв одинакова и равна 4 м.экв. на 100 г, но емкость поглощения первой почвы 8, а второй 20 м.-экв., то
в первой почве на 4 м.-экв. гидролитической кислотности приходится только
4 м.-экв. поглощенных оснований и степень насыщенности ее равна 50%, а во
86
второй почве на те же 4 м.-экв. Нг приходится 16 м.-экв. поглощенных
оснований и степень насыщенности достигает 80%.
Несмотря на равную величину Нг, первая почва с меньшей степенью
насыщенности основаниями будет относительно более кислой. Она сильнее
нуждается в устранении кислотности (известкованием), чем вторая почва, у
которой кислотность составляет лишь небольшую часть всей емкости
поглощения. Третья почва имеет такую же степень насыщенности (50%), как
и первая, но емкость поглощения и гидролитическая кислотность у них
различные. Несмотря на одинаковую степень насыщенности, третья почва с
более высокой гидролитической кислотностью требует больше извести,
чтобы реакция этой почвы сравнилась с реакцией первой почвы.
Буферная способность почвы – это способность почвы противостоять
изменению реакции среды в кислую или щелочную сторону. Буферной
способностью обладают как жидкая, так и твердая фаза почвы. В жидкой
фазе почвы основным противостоящим кислоте веществом является
бикарбонат кальция, который может нейтрализовать кислотность.
Са (НСО3)2 + 2НСl = СаСl2 + 2Н2О + 2СО2
Буферность твердой фазы против подкисления обусловлена главным
образом содержанием поглощенных оснований. Кислота при взаимодействии
с такой почвой нейтрализуется, а вместо нее в растворе появляется
нейтральная соль:
|ППК| Са + 2НCl = |ППК| 2Н + СаCl2
При этом водород кислоты поглощается почвой в обмен на
поглощенный кальций. Чем больше в почве поглощенных оснований (Са,
Mg, К, Nа), тем выше буферность против подкисления, что и наблюдается в
черноземных почвах.
Наибольшая буферность способность против кислоты выражена у
карбонатных почв, карбонаты которых нейтрализуют кислотность:
СаСО3 + 2НСl = СаСl2 + Н2О + СО2
87
В такие почвы можно без опасения вносить физиологически кислые
удобрения.
Почвы тяжелого механического состава обладают более высокой
буферностью, чем почвы легкого механического состава.
Буферность почвы против подщелачивания находится в прямой
зависимости от величины гидравлической кислотности почвы. Чем выше
гидролитическая кислотность, тем лучше будет связываться в ней щелочь,
например: Са(ОН)2 : | почва | 2Н + Са(ОН)2 = | почва | Са + 2Н2О
Слабо противостоят подщелачиванию песчаные почвы вследствие
малой величины гидролитической кислотности, поэтому в такие почвы
вносят уменьшенные дозы извести. Повышенные дозы могут вызвать
сильную щелочную реакцию, не менее вредную для растений, чем кислая.
Буферные свойства почв можно улучшить внесением органических и
минеральных удобрений.
Блок 2. Агрохимическая характеристика основных типов почв РФ
РСО-Алания
Общий запас питательных веществ в почве и содержание их в
доступных для растений формах, интенсивность процессов перехода
питательных веществ из неусвояемого состояния в усвояемое и обратно в
значительной степени определяют условия питания растений и потребность
их в удобрениях.
При высоком содержании усвояемых питательных веществ в почве
потребность в удобрениях снижается, а при низком – повышается. В
зависимости от состава и свойств почвы общий запас и количество
усвояемых питательных веществ в разных почвах неодинаковы, поэтому
отзывчивость на удобрения и эффективность их на разных почвах различны.
В связи с этим знание состава почвы, ее свойств и происходящих в ней
физико-химических, химических и биологических процессов очень важно
88
для понимания характера превращений в ней удобрений, особенностей
действия их на разных почвах, в следовательно, для наиболее эффективного
применения
удобрений в соответствии с требованиями возделываемых
растений и почвенно-климатических условий.
В
нашей
горизонтальной
стране
почвы
закономерностью
распространены
в
в
следующем
соответствии
порядке:
с
дерново-
подзолистые, серые лесные, чернозем, каштановые почвы, сероземы.
А в Северной Осетии-Алании почвы распространены в соответствии с
вертикальной
зональностью:
каштановые,
черноземы,
серые
лесные,
дерново-глеевые и бурые лесные.
Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию (обменная до 2 ,
а гидролитическая до 6 м.-экв. на 100 г), низкую емкость поглощения (5-15
м.-экв.) и степень насыщенности основаниями (30-70%).
Для дерново-подзолистых почв характерно низкое содержание гумуса
и как общих, так и подвижных форм азота, фосфора и калия.
Дерново-подзолистые
почвы
достаточно
увлажнены,
поэтому
применение органических и минеральных удобрений дает на них высокий
эффект.
Серые лесные почвы в зависимости от мощности гумусового
горизонта, содержания гумуса и выраженности признаков оподзоливания
подразделяются на светло-серые, серые и темно-серые (таблица2).
Таблица 2
Мощность
гумусового
горизонта, см
Агрохимические свойства серых лесных почв
Гумус,
%
Светло-серые
15-25
1,6-3,4
4,8-5,4
2,3-3,8
10-18
72-82
6
10
Серые
25-30
2,2-4,7
5,2-5,7
2,9-3,5
14-25
76-87
8
13
Темно-серые
40-60
3,5-7,0
5,5-6,0
2,3-5,4
20-36
80-86
12
15
Подтип
Нг
рНсол.
Р2О5
S
К2О
V,%
м.-экв. на 100 г
89
мг на 100 г
От светло-серых к серым и темно-серым почвам увеличивается
мощность гумусового горизонта, содержание гумуса, сумма обменных
оснований и степень насыщенности основаниями, уменьшается кислотность.
Серые лесные почвы обычно имеют невысокое содержание усвояемых
соединений азота, подвижного фосфора и калия, но оно может сильно
колебаться в зависимости от степени окультуренности и предшествующей
удобренности почвы.
Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более
высоким естественным плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт и
как общих так и подвижных форм азота, фосфора и калия (таблица 3).
Таблица 3
Агрохимические свойства черноземов
Нг
Т
Гумусовый
горизонт,
см
Гумус, %
Выщелоченный
80-150
6-9
5,5-6,5
2-4
45-55
85-95
Типичный
100-180
8-12
6,5-7
0,5-3
50-60
90-98
Обыкновенный
60-140
5-8
7-8
0-1
40-50
95-100
Южный
40-80
3-6
7-8
0-0,5
25-35
98-100
Подтип
Несмотря
обеспеченность
на
высокое
усвояемыми
рН-водн.
V,%
м.-экв. на 100 г
потенциальное
формами
азота
плодородие
питательных
черноземов,
элементов,
особенно старопахотных и слабоудобрявшихся почв, очень части невысокая.
Поэтому на них наблюдается высокая эффективность фосфорных, а при
благоприятных условиях увлажнения и азотных удобрений.
Каштановые почвы делятся на темно-каштановые, каштановые и
светло-каштановые, отличающиеся по агрохимическим свойствам (таблица 4).
90
Таблица 4
Агрохимические свойства каштановых почв
Гумусовый
горизонт,
см
Гумус,
%
Общий
азот,
%
Общий
фосфор,
%
рН сол.
S,
м.-экв.
на 100 г
Темно-каштановые
35-45
4-5
0,2-0,3
0,1-0,2
7-7,2
30-35
Каштановые
30-40
3-4
0,15-0,20
0,1-0,2
7,2-7,5
20-23
Светло-каштановые
25-30
2-3
0,10-0,15
0,08-0,15
7,4-8
12-15
Подтип
Темно-каштановые почвы являются переходными от черноземов к
каштановым, реакция у них слабощелочная гумусовый горизонт достигает 45
см.
У каштановых и светло-каштановых почв, которые распространены в
более засушливых районах сухих степей, меньше мощности гумусовых
горизонтов, ниже содержание гумуса и общего азота. Среди светлокаштановых почв много солонцеватых и сильно солонцеватых разностей.
Каштановые почвы богаты калием, но имеют низкую обеспеченность
подвижными формами азота и фосфора. Однако эффективность удобрений
на этих почвах из-за недостатка влаги обычно низкая. В условиях богарного
земледелия рекомендуется внесение небольших доз фосфорных удобрений в
рядки при посеве зерновых культур. При орошении эффективность азотных
и фосфорных удобрений малоэффективна.
Сероземы подразделяется на три подтипа: светлые, типичные и
темные. Земледелие на этих почвах ведется при орошении, без орошения
возможно только на темных сероземах.
Сероземы
характеризуются
высокой
карбонатностью,
малогумусностью и низким содержанием азота. Гумуса в слое 0-20 см
содержится в светлых 1,0-1,5%, типичных 0,5-3,0%, темных до 4-5%.
Содержание общих форм азота соответстенно 0,07-0,12; 0,1-0,2; 0,35-0,40%
фосфора 0,08-0,2; калия 2,5-3,0%.
91
Сероземы имеют слабощелочную реакцию (рН 7,2-8), низкую емкость
поглощения (у светлых 8-10, типичных 12-15, темных 18-20 м.-экв. на 100 г).
Из суммы обменно-поглощенных катионов до 90% занимает Са2+ и до 15%
Мg2+, а К+ и N+ до 8%.
Для
орошаемых
сероземов
характерна
высокая
биологическая
активность и нитрификационная способность, но образующиеся нитраты
интенсивно мигрируют при поливах по профилю почвы. Для повышения
плодородия
этих
почв
крайне
важно
систематическое
применение
органических и минеральных удобрений и выращивание в севооборотах
люцерны.
Агрохимическая характеристика почв Северной Осетии-Алания
Территория
природными
РСО-Алания
поясами,
которые
представлена
сильно
ярко
различаются
выраженными
по
почвенно-
климатическим условиям, но характерны вертикальной зональностью
климатических и почвенных условий (таблица %).
В плоскостной части республики с севера на юг сменяют друг друга
следующие природные зоны:
1. Полынно-злаковая засушливая степь на каштановых почвах.
Количество выпадающих осадков в среднем за много лет составляет 250-420
мм, сумма положительных температур 3800°С.
2. Более увлажненная разнотравно-злаковая степь на обыкновенных
черноземах и лугово-черноземных карбонатных почвах. Среднемноголетняя
сумма положительных температур 3500°С, а количество выпадающих
осадков 520 мм.
3. Лесостепь с неустойчивым увлажнением на выщелоченных
черноземах и лугово-черноземных выщелоченных почвах. Количество
выпадающих осадков достигает 650 мм, а сумма положительных температур
3000-3200°С.
92
4. Лесолуговая зона с повышенным увлажнением на дерново-глеевых
и бурых лесных почвах. Количество выпадающих осадков составляет 830-870
мм, а часто достигает 1500 и более мм. Сумма положительных температур
опускается до 2800-3000°С.
Почвы этих зона характеризуются следующими показателями (таблица 5).
Таблица 5
Агрохимическая характеристика почв Северной Осетии-Алании
Слой, см
Гумус, %
рН возд.
Нг, м.-экв.
100 г
Содержание в мг. на
100 г
V, %
Темно-каштановые
0-20
до 4
7,3
-
100
4
2
30
Каштановые
0-20
до 3
7,5
-
100
3
1
40
Светло-каштановые
0-20
до 2
8,0
-
100
2
0,5
60
Обыкновенный чернозем
0-20
до 6
7,2
-
100
5
3
25
Выщелоченный чернозем
0-20
до 10
6,5
до 4
85
8
8
12
Дерново-глеевая почва
0-20
до 7
5,5
10-12
65
6
7
8
Почвы
N
Р2О5
К2 О
В почвах Северной Осетии-Алания с севера на юг снижается
содержание доступных форм калия (с 60 до 8 мг на 100 г почвы), но
повышается содержание азота (с 2 до 12 мг на 100 г) и фосфора (с 0,5 до 8-10
мг на 100 почвы). Одновременно повышается почвенная кислотность (рН с 8
до 5,5, а Нг с 0 до 12 м.-экв. на 100 г почвы).
На всех почвах с.-х культуры хорошо отзываются на внесение
органических и минеральных удобрений, особенно на севере на каштановых
почвах и обыкновенных черноземах при орошении, а на юге при
известковании кислых дерново-глеевых и бурых лесных почв.
Лекция 8
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Чем вызывается кислотность почвы, ее виды
2) Что такое буферная способность почвы
93
3) Что показывает степень насыщенности почв основаниями
4) Чем отличается климатические условия и почвы разных зон
плоскостной части РСО-Алания
Тема: Модуль 2. Блок 2. Химическая мелиорация почв
Вопросы: 1. Известкование кислых почв
2. Гипсование солонцовых почв
В нашей стране значительные площади занимают кислые и щелочные
солонцовые почвы. Наличие в поглощенном состоянии в кислых почвах
большого количества ионов водорода и алюминия, а в солонцовых –
катионов натрия резко ухудшают физические, физико-химические и
биологические свойства этих почв, их плодородия. Для коренного улучшения
кислых и солонцовых почв необходима химическая мелиорация их в
сочетании с другими агротехническими мероприятиями.
Методы химической мелиорации кислых и солонцов почв основаны на
изменении состава поглощенных катионов, главным образом путем введения
кальция в ППК. Для нейтрализации кислотности и повышения плодородия
кислых почв основным мероприятием является известкование, а для
устранения повышенной щелочности и улучшения свойств солонцовых почв
– гипсование.
Применение методов химической мелиорации на кислых и щелочных
почвах является важнейшим условием интенсификации с.-х. производства на
этих почвах, повышения их плодородия и эффективности вносимых
органических и минеральных удобрений.
Отношение различных с.-х. культур к реакции почвы и
известкованию
Для каждого вида растений существует определенная наиболее
благоприятная для его роста и развития реакция среды. Большинство с.-х.
94
культур и полезных почвенных микроорганизмов лучше развивается при
реакции среды, близкой к нейтральной (рН 6-7).
По отношению к реакции среды и отзывчивости на известкование с.-х.
культуры делятся на следующие группы:
1. Не переносят кислой реакции люцерна, эспарцет, корнеплоды,
конопля, капуста: для них оптимум рН лежит в узком интервале от 7 до 7,5.
они очень сильно отзываются на известкование даже на слабокислых почвах.
2. Чувствительны к повышенной кислотности почв – пшеница,
ячмень, кукуруза, подсолнечник, все бобовые культуры (за исключением
люпинов и сераделлы) огурцы, лук, салат. Они лучше растут при
слабокислой и нейтральной реакции (рН 6-7) и хорошо отзываются на
известкование не только сильно- но и среднекислых почв.
3. Менее чувствительны к повышенной кислотности рожь, овес,
просо,
гречиха,
тимофеевка,
редис,
морковь,
томаты.
Они
могут
удовлетворительно расти в широком интервале рН (от 4,5 до 7,5), но
наиболее благоприятна для их роста слабокислая реакция (рН 5,5 – 6,0). Эти
культуры
положительно
реагируют
на
известкование
сильно-
и
среднекислых почв.
4. Нуждаются в известковании только на средне- и сильнокислых
почвах лен и картофель. Картофель мало чувствителен к кислотности, а лен
лучше растет на слабокислых почвах (рН 5,5 – 6,5). Высокие нормы извести
оказывают отрицательное действие на качество урожая этих культур:
картофель сильно поражается паршой, снижается содержание крахмала в
клубнях, а лен заболевает бактериозом, ухудшает качество волокна.
5. Хорошо переносят кислую реакцию почвы и отрицательно
реагируют на известкование люпин, сераделла и чайный куст, поэтому при
известковании повышенными нормами они снижают урожай.
Таким образом, на большинство сельскохозяйственных культур
повышенная кислотность почвы оказывает отрицательное действие, поэтому
они положительно отзываются на известкование.
95
Кислая реакция почвы оказывает многостороннее отрицательное
действие на растения, но их можно объединить в две группы: прямое
отрицательное действие и косвенное отрицательное действие.
Прямое отрицательное действие заключается в том, что ухудшается
проницаемость оболочек клеток, поэтому затрудняется использование воды и
питательных веществ почвы и внесенных удобрений, нарушается обмен
веществ, ослабляется синтез белков, подавляются процессы превращения
простых углеводов в более сложные органические соединения, ухудшается
рост и ветвление корней. Особенно чувствительны растения к кислой
реакции в первый период роста, сразу после прорастания.
Косвенное
отрицательное
действие
кислотности
так
же
многостороннее. Кислые почвы имеют неблагоприятные биологические,
физические и химические свойства. Их коллоидная часть бедна кальцием и
другими основаниями. Вследствие вытеснения кальция ионами водорода из
почвенного перегноя повышаются его дисперсность и подвижность, а
насыщение водородом минеральных коллоидных частиц приводит к
постепенному их разрушению. Этим объясняется
малое содержание в
кислых почвах коллоидной фракции, они поэтому имеют неблагоприятные
физические, биологические физико-химические свойства, плохую структуру,
низкую емкость поглощения и слабую буферность.
В кислых почвах деятельность полезных почвенных микроорганизмов,
особенное азотфиксирующих бактерий, для развития которых благоприятна
нейтральная реакция (рН 6,5-7,5), сильно подавлена. Поэтому образование
доступных для растений форм азота, фосфора и других элементов питания
протекают слабо. В то же время повышенная кислотность способствует
развитию в почве грибов, среди которых много паразитов и возбудителей
различных болезней растений.
Отрицательное действие повышенной кислотности в значительной
степени связана с увеличением подвижности алюминия и марганца и
снижением доступности фосфора и молибдена. Кроме того, в кислых почвах
96
затрудняется поступление в растения кальция и магния, поэтому ухудшается
их питание и этими элементами.
Влияние извести на свойства и питательный режим почвы
Внесением
извести
нейтрализуются
свободные
органические
минеральные кислоты в почвенном растворе, а также ионы водорода в
почвенном поглощающем комплексе, то есть устраняются актуальная и
обменная кислотности, значительно снижается гидролитическая кислотность,
повышается насыщенность почв основаниями.
Замена поглощенного ППК водорода кальцием сопровождается
коагуляцией почвенных коллоидов, в результате чего уменьшается их
разрушение и вымывание, улучшаются физические свойства почвы –
структурность, водопроницаемость, аэрация.
При внесении извести снижается содержание а почве подвижных форм
алюминия и марганца, поэтому устраняется их вредное действие на растения.
В результате снижения кислотности и улучшения физических свойств
почвы
под
влиянием
известкования
усиливается
жизнедеятельность
полезных почвенных микроорганизмов и мобилизвция ими азота, фосфора,
серы и других макро и микроэлементов из почвы. Только подвижность бора
и марганца может снижаться, но это можно поправить внесением
соответствующих микроудобрений.
Улучшение питания растений азотом и зольными элементами связана
также с тем, что на известкованных почвах растения развивают более
мощнцю корневую систему, способную усваивать большее количество
питательных элементов.
При внесении в почву извести протекают следующие реакции: СаСО3 +
Н2О + СО2 = Са(НСО3)2 под влиянием углекислоты почвенного раствора
СаСО3-нерастворимый в воде переходит в растворимый бикарбонат Са –
Са(НСО3)2.
97
При внесении в почву извести протекают следующие реакции:
СаСО3+Н2О+СО2=Са(НСО3) - под влиянием углекислоты почвенного
раствора СаСО3 – нерастворимы в воде переходит в растворимый бикарбонат
Са–Са(НСО3)2. Последний диссоцирует на ионы Са2+ и 2НСО3- и частично
подвергается гидролизу – Са(НСО3)2+2Н2О=Са(ОН)2+2Н2О+2СО2
Са(ОН)2=Са2++2ОН-.
В почвенном растворе, содержащем бикарбонат кальция, повышается
концентрация ионов Са2+ и ОН-. Катионы кальция вытесняю ионы водорода
из ППК и кислотность нейтрализуется:
Н
|ППК| Н + Са2+ + 2НСО3
Н
|ППК| Са + 2Н2СО3
Определение нуждаемости почв в известковании и нормы извести
Эффективность известкования зависит от степени кислотности почв:
чем выше кислотность, тем острее потребность в известковании и больше
прибавки в урожае. Поэтому прежде чем вносить известь необходимо
определить степень кислотности почвы и нуждаемость ее в известковании,
установить норму извести в соответствии с особенностями почвы и
возделываемых растений.
Необходимость известкования ориентировочно можно определить по
некоторым внешним признакам: кислые сильноподзолистые почвы имеют
белесый цвет, на них плохо растут и сильно выпадают клевер, люцерна,
озимая пшеница, обильное развитие щавелька, пикульника, торицы полевой,
лютика ползучего, белоуса, щучки. Однако с достаточной для практических
целей точностью она может быть определена по обменной кислотности (рН
солевой вытяжки).
При значении рН солевой вытяжки 4,5 и ниже потребность в
известковании сильная, 4,6-5 средняя, 5,1-5,5 слабая и при рН более 5,5
отсутствует.
98
Величина кислотности важный но не единственный показатель,
характеризующий потребность почв в известковании. Важно учитывать
также степень насыщенности почв основаниями (V, %) и ее механических
состав. С учетом этих трех показателей степень нуждаемости почв
в
известковании может быть установлена значительно точнее (таблица 1).
Таблица 1
Оценка степени нуждаемости почв в известковании в зависимости от
их свойств
Мех. состав почв
Тяжело и средне
суглинистые
Легкосуглинистые
Супесчаные и
песчаные
Заболоченные
торфянистые
Сильная
рН,
V, %
<
<
Средняя
Слабая
рН,
V, %
рН,
V, %
Отсутствует
рН,
V, %
>
>
4,5
50
4,5-5,0
50-65
5,0-5,5
65-75
5,5
75
4,5
40
4,0-5,0
40-60
5,0-5,5
60-70
5,5
70
4,5
35
4,5-5,0
35-50
5,0-5,5
50-60
5,5
60
3,5
35
3,5-4,2
35-55
4,2-4,8
55-65
4,8
65
При проведении известкования, кроме свойств почвы, необходимо
учитывать также особенности возделываемых культур.
Сильно-нуждающиеся почвы известкуют в первую очередь, средненуждающиеся во вторую очередь и слабо-нуждающиеся в третью очередь. В
севооборотах с большим удельным весом льна и картофеля слабонуждающиеся почвы не известкуют, а в севооборотах с чувствительными к
кислотности культурами в первую очередь необходимо известковать не
только почвы сильно-, но и средненуждающиеся.
Нормы извести зависят от степени кислотности почв, их механического
состава и особенностей возделываемых культур. Количество извести,
необходимое для уменьшения повышенной кислотности пахотного слоя
почвы до слабокислой реакции (до рН 5,6-5,8), благоприятной для
большинства сельскохозяйственных микроорганизмов, называется полной
нормой.
Ориентировочные нормы извести можно определить по величине рН
солевой вытяжки, рекомендуемой ВИУА (таблица 2).
99
Таблица 2
Нормы извести в зависимости от рН солевой вытяжки и механического
состава (СаСО3, т/га)
рН солевой вытяжки
Почвы
Супесчаные и
легкосуглинистые
Средне- и
тяжелосуглинистые
4,5 и
меньше
4,6
4,8
5,0
5,2
5,4-5,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,0-2,0
6,0
5,5
5,0
1,5
4,0
3,5-4,0
Более точно величину полной нормы извести можно установить по
гидролитической кислотности. Для этого Нг умножают на коэффициент 1,5 и
получают количество чистой извести в т/га.
Норма же конкретных известковых удобрений определяется по
следующей формуле:
Н
НормаСаСО3 в.т / га.поНг 100 100
%СаСО3 в. удобр.(100  %частиц.более.1. мм
На тяжелых почвах и под культуры, очень чувствительные к
повышенной кислотности (свекла, кукуруза, клевер, люцерна, капуста и др.),
лучше вносить полную норму извести, рассчитанную по Нг. На более легких
малобуферных почвах и для культур, не чувствительных почвах и для
культур, не чувствительных к кислотности (картофель, люпин, лен и др.),
норму извести необходимо уменьшить на 35-50%.
Для лучшей организации известкования зональные агрохимические
лаборатории составляют и передают хозяйствам картограммы кислотности
почв и нуждаемости в известковании, которую проводят за счет бюджетных
государственных средств.
Разработка проектно-сметной документации по известкованию кислых
почв проводится проектно-изыскательскими станциями химизации, которая
есть и в РСО-Алании.
Эффективность известкования зависит от степени кислотности почв,
особенностей
возделываемых
культур,
100
нормы
и
вида
применяемых
известковых удобрений. Чем больше кислотность почвы и норма извести,
тем больше эффективность от известкования (таблица 3).
Таблица 3
Прибавки урожая сельскохозяйственных культур на дерновоподзолистых почвах от внесения извести, ц/га
Культуры
Оз. пшеница
Оз. рожь
Оз. ячмень
Овес
Яровая пшеница
КНС
Мн. травы
Сахарная свекла
сильная
2-4
4-6
6-8
3,9
4,6
5,4
2,0
3,0
3,4
3,6
4,0
4,5
2,0
2,3
2,6
2,0
2,4
2,6
40,0
60,0
70,0
18,0
25,0
27,0
35,0
60,0
80,0
Степень кислотности почвы
средняя
2-4
4-6
6-8
2-4
2,7
4,0
4,6
1,0
1,7
2,0
2,4
0,5
3,0
3,6
4,1
1,4
1,7
2,0
2,2
0,5
1,0
1,5
2,0
0,5
20,0
30,0
40,0
10,0
12,0
15,0
18,0
9,0
30,0
40,0
60,0
-
слабая
4-6
1,5
1,0
1,8
1,0
0,8
15,0
12,0
40,0
6-8
2,0
1,2
2,0
1,2
0,8
20,0
13,0
40,0
Известкование улучшает и качество урожая сельскохозяйственных
культур, особенно в том случае, когда применяют известковые материалы,
содержащие магний и одновременно вносят борные удобрения. Под
влиянием известкования повышается содержание сахаров в корнеплодах,
белка и жира в семенах, больше накапливается каротина и аскорбиновой
кислоты в травах и корнеплодах, улучшаются посевные качества семян.
Изменения,
вызываемые
в
почве
известкованием,
сохраняются
длительное время, поэтому положительное действие полной нормы извести
проявляются на протяжении 15-16 лет. Каждая тонна известкового удобрения
на средне- и сильнокислых почвах дает за ротацию семипольного
севооборота общую прибавку урожая всех культур, равную в переводе на
зерно 0,6-0,8 т, а за две ротации 1,2-1,5 т/га.
Продолжительность действия известкования и его эффективность тем
выше, чем больше норма извести.
Известкование является основным условием эффективного применения
удобрений на кислых почвах, оно резко увеличивает эффективность
последних, особенно под культуры чувствительные к кислотности почв –
корнеплоды, кукурузу, озимую пшеницу, бобовые и овощи.
101
Под влиянием извести ускоряется разложение внесенного в почву
навоза и повышается использование растениями содержащихся в нем
питательных веществ, а навоз усиливает положительное действие извести на
свойства почвы.
Под влиянием известкования сильно возрастает эффективность и
минеральных удобрений. На произвесткованных сильнокислых почвах по
сравнению с непроизвесткованными эффективность минеральных удобрений
по озимой пшенице, ячмене, ржи в среднем возрастает в 2 раза, а на клевере в
3-5 раз.
Известкование обеспечивает значительный экономический эффект.
Затраты на известкование окупаются стоимостью прибавки урожая за 1-2
года, а за две ротации севооборота от полной нормы извести чистый доход
может превысить расходы в 12-15 раз.
Известковые удобрения
Получают размолом или обжигом твердых известковых пород
(известняка, доломита, мела) или используют для известкования мягкие
известковые породы и различные отходы промышленности, богатые
известью.
Твердые известковые породы:
Известняковая мука является основным промышленным известковым
удобрением, получается размолом известняков. Она состоит в основном из
СаСО3, но часто содержит и МgСО3 (до 15-18%). Чем больше в известняке
карбоната магния, тем он прочнее и при содержании МgО более 18-20%
порода
называется
доломитом,
при
размоле
которого
получается
доломитовая мука.
Промышленные известковые удобрения должны содержать не менее
85% СаСО3 и МgСО3. Чем тоньше размол известняковой и доломитовой
муки, тем быстрее нейтрализуется почвенная кислотность и тем выше
эффективность.
Поэтому
согласно
102
государственному
стандарту
известняковая мука 1 класса должна содержать не более 5% частиц крупнее 1
мм и 70% диаметром менее 0,25 мм с влажностью не более 1,5% и с
примесями не более 15%.
Жженая и гашеная известь
При обжиге твердых известняков карбоната кальция и магния (СаСО3 и
МgСО3) теряют углекислый газ (СО2), превращаясь в оксид Са и Мg,
получается жженая или комовая известь:
СаСО3 = СаО +СО2;
МgСО3 = МgО + СО2
При их взаимодействии с водой образуется гидроксид Са или Мg – так
называемая гашеная известь:
СаО + Н2О = Са(ОН)2;
МgО + Н2О = Мg(ОН)2
По способности нейтрализовать кислотность почвы 1 т Са(ОН)2 равна
1,35 т СаСО3.
Гашенная известь получается как отход на известковых заводах и при
производстве хлорной извести. В ней может быть много комков, которые
необходимо отсеивать.
Пушенка – быстродействующее известковое удобрение, особенно
ценное для глинистых почв. Гашеная известь, в том числе и пушенка, стоит
дороже, а действие ее менее продолжительное вследствие более быстрого
вымывания кальция.
Мягкие известковые породы
В
отличие
от
твердых
эти
породы
являются
вторичными
пресноводными известковыми отложениями. Они не требуют размола,
быстрее действуют и более эффективны.
Известковые штуфы (ключевая известь) – содержит 90-98% СаСО3.
Их месторождения чаще всего встречаются в притеррасных поймах, в местах
выхода ключей.
103
Гажа (озерная известь) – содержит 80-95% СаСО3. Залежи ее
приурочены к местам высохших водоемов, в которые в прошлом поступала
вода, богатая известью.
Мергель – содержит СаСО3 25-50%. Он представляет собой смесь
СаСО3 с глиной и песком.
Торфотуф – содержит СаСО3 10-70%. Это низинный торф, богатый
известью. Очень ценное удобрений, наиболее пригодное для бедных
органическим веществом кислых почв, расположенных вблизи залежей
удобрений.
Природная доломитовая мука – содержит СаСО3 + МgСО3 до 95%.
Месторождение ее встречаются там. Где расположены карбонатные
отложения, что бывает на глубине 40-80 см слоем 1-2 м и более среди
твердых доломитов.
Известковые отходы промышленности по эффективности часто не
уступают известняковой муке, а экономически использование их более
выгодно, так как в этом случае отпадают дополнительные расходы на добычу
и размол известковых пород.
Сланцевая зола – содержит СоСО3 30-48% и MgСО3 1,3-3,8%. Кроме
того, в нее входят калий, натрий, сера, фосфор и некоторые микроэлементы.
Она получается при сжигании горючих сланцев на промышленных
предприятиях и электростанциях.
Дефекат – это отходы свеклосахарного производства. Сухой дефекат
содержит 60-70% СаСО3, 10-15% - органического вещества, 0,2-0,7% азота,
0,2-0,9% фосфора и 0,3-1,0% калия.
Доменные и мартеновские шлаки – получаются как отходы при
выплавке чугуна и стали. Содержат: СаО 30-50, SiО2 12-37, MgО 2-10, Р2О5
0,1-3,5, MnО 0,4-5,6.
Доломитовая пыль – это отходы металлургической промышленности,
получаемые при обжиге доломита в Загранках. Свежая доломитовая пыль
104
состоит в основном из СаО и MgО, но потом переходит в СаСО3 и MgСО3.
По нейтрализующей способности ее 1 т равна 1,5 т СаСО3.
Белый известковый шлак – это отходы при электроплавке стали, белый
порошок, пригодный для известкования, содержит СаО 50-68%, MgО 6-15%,
SiО2 15-25%, а также фосфор, марганец, серу.
Белитовая мука – это отходы алюминиевой промышленности.
Содержит СаО 45-50, Nа2О 25, SiО2 30%.
В
качестве
известковых
удобрений
можно
применять
отходы
различных производств, не имеющих вредных для растений примесей.
Вопрос 2. Гипсование солонцовых почв
Гипсованием называется внесение в почву гипса (СаSО4 · 2Н2О) для
химической мелиорации солонцовых почв, которые характеризуются
щелочной реакцией. Щелочная реакция этих почв обуславливает наличие Nа
в ППК и соды (Nа2СО3) в почвенном растворе.
Солонцы
и
солонцеватые
почвы
характеризуются
плохими
физическими, физико-химическими и биологическими свойствами: во
влажном
состоянии
сильно
набухают,
становятся
трудно
водо-
и
воздухопроницаемыми; вязкими и мажущимися – заплывают; а в сухом
состоянии превращаются в плотную твердую массу, не поддающуюся
обработке.
В зависимости от количества поглощенного натрия эти почвы делятся
на три группы:
1. Слабосолонцеватые, содержащие в ППК натрия 5-10% от общей
емкости поглощения;
2. Солонцеватые, содержащие 10-20%;
3. Солонцы, содержащие более 20%.
Солонцы в зависимости от глубины залегания солонцового горизонта
тоже подразделяются на три группы:
1. Корковые – солонцовый горизонт залегает на глубине не более 7 см;
105
2. Среднестолбчатые – солонцовый горизонт на глубине 8-15 см;
3. Глубокостолбчатые – солонцовый горизонт на глубине 15 см.
Щелочная реакция солонцовых почв очень вредна для культурных
растений, а плотный солонцовый горизонт препятствует проникновению
коневой системы вглубь, поэтому урожайность с.-х. культур на таких почвах
бывает крайне низкой.
Для коренного улучшения солонцов и солонцеватых почв, содержащих
более 10% Nа от общей емкости поглощения, необходимо проводить
гипсование.
Солонцовые почвы подразделяются на две группы, различающиеся по
способам мелиорации.
1. Степные солонцы преимущественно распространены в зоне
каштановых и бурых почв. Характеризуются нейтральной реакцией и
глубоким залеганием грунтовых вод, поэтому поступления с ними солее в
корнеобитаемый слой не происходит. Улучшить эти почвы можно и без
гипса, путем глубокой обработки для вовлечения в процесс мелиорации
собственного кальция в процесс (СаСО3 или СаSО4 и нижележащего
горизонта).
2. Луговые, содовые солонцы распространены главным образом в
Зауралье и Западной Сибири. Они имеют щелочную реакцию и близкий к
поверхности уровень грунтовых вод, поэтому уровень грунтовых вод,
поэтому подвержены вторичному засолению. Для улучшения этих почв
необходимо внесение гипса в сочетании с глубокой обработкой почвы,
применение органических и минеральных удобрений, орошение и другие
агротехнические приемы.
Слабосолонцеватые
почвы
(натрия
меньше
10%)
улучшают
агробиологическим методом – трехярусной вспашкой с внесением больших
норм навоза, посевом люцерны и других культур, которые аккумулируют
кальций в корнях. После их разложения кальций освобождается и
106
вытесняется из ППК натрий. Особенно эффективно этот процесс идет при
орошении.
Изменения, вызываемые в почве гипсом
При внесении гипса в почву протекают следующие реакции:
1. Он реагирует с содой почвенного раствора:
NаСО3 + СаSО4 = СаСО3 + Nа2SО4
2. Он реагирует с ППК, вытесняя натрий
|ППК|
Na
+ СаSО4 = |ППК|Са + Na2SО4
Na
И в одном и другом случае образуется легко растворимая в воде соль –
Nа2SО4. При образовании в почве небольшого количества этой соли она не
оказывает вредного действия на растения. Однако при гипсовании солонцов,
содержащих Nа более 20% от емкости поглощения, образуется большое
количество NaSО4 и его необходимо удалить из корнеобитаемого слоя путем
орошения.
Гипс, внесенный в солонцовую почву устраняет ее щелочную реакцию,
заменяет поглощенный натрий кальцием, что сопровождается коагуляцией
почвенных коллоидов, почва приобретает прочную комковатую структуру,
улучшаются ее физические свойства, водопроницаемость, аэрация и
облегчается обработка.
Устраняя щелочность и улучшая физические свойства почвы,
гипсование создает благоприятные условия для развития и деятельности
почвенных микроорганизмов. Таким образом под влиянием гипсования
повышается плодородие солонцовых почв, они становятся пригодными для
возделывания даже требовательных к условиям произрастания культур.
Эффективность гипсования
107
Внесенный в почву гипс взаимодействует с ППК медленно, поэтому
без орошения его положительное действие проявляется постепенно – через 45 лет. Важным условием быстрой мелиорации солонцов под влиянием гипса
является достаточная влажность почвы, при которой свойства солонцовых
почв изменяются значительно быстрее и полнее, поэтому и эффективность
гипсования выше при орошении.
Эффективность гипсования солонцов значительно повышается при
внесении навоза и минеральных удобрений (таблица 4).
Таблица 4
Действие гипса и удобрений на урожай яровой пшеницы
Солонцы среднестобчатые
урожай,
прибавка,
ц/га
ц/га
1,0
-
Варианты опыта
Контроль
Солонцы глубокостолбчатые
урожай,
прибавка,
ц/га
ц/га
9,9
-
Гипс – 5 т/га
-
-
12,5
2,6
Гипс – 10 т/га
9,0
8,3
14,5
4,6
Контроль
1,7
-
4,5
-
Гипс 5 т + N60Р60
9,5
7,8
12,6
8,1
Гипс 5 т + Навоз 40 т/га
15,4
13,7
16,2
11,7
Гипс 10 т + Навоз 40 т/га
12,1
10,4
18,6
14,1
Положительное влияние гипса на плодородие почвы наблюдается в
течение 8-10 лет, причем вследствие постепенного взаимодействия гипса с
почвой действие его из года в год возрастает.
Нормы, сроки и способы внесения гипса
При гипсовании не требуется полного вытеснения обменного натрия из
почвы. Допустимое количество натрия в ППК, которое не оказывает
отрицательного влияния на свойства почвы, равняется 10% от общей емкости
поглощения (или 0,1 Т).
Для расчета дозы гипса можно пользоваться формулой:
108
СаSO4 · 2H2O (в т/га) = (Na-0,1Т) ∙ 0,086 Нd, где
0,086 – 1 м.-экв. СаSO4 · 2H2O, г
Nа – содержание поглощенного Nа, м.-экв. на 100 г почвы;
0,1 – 10% Nа от емкости поглощения, допустимое содержание
поглощенного слоя, см
Н – глубина пахотного слоя
d – объемная масса гумусового слоя.
Солонцовые почвы встречаются пятнами менее 30% общей площади,
то гипсуют только пятна, а если они занимают более 30%, то гипсуют весь
участок, но разными нормами.
Больше нормы гипса можно вносить постепенно, в течение 2-8 лет, а
при орошении нормы гипса снижают на 25-30%. Мелиорирующее действие
гипса во многом зависит от степени перемешивания его с почвой, поэтому
гипс обязательно запахивают в солонцовый горизонт. На легких корковых
солонцах весь гипс вносят после вспашки и заделывают культиваторами, на
средне и глубокостолбчатых солонцах, в которых солонцовый горизонт
залегает на глубине 8-20 и более см, гипс вносят в два приема – часть нормы
под плуг с предплужником, а остальное – после вспашки под культиватор.
В некоторых почвах солонцовых почвах под солонцовым горизонтом
находится богатый гипсом слой. В таких случаях проводят самогипсование –
пашут почву плантажным плугом на глубину гипсового слоя и почву с ним
тщательно перемешивают.
Быстрый
способ
коренной
мелиорации
солонцов
землеванием
заключается в том, что поверхность солонцовых пятен покрывают при
помощи скрепера 15-20 см слоем рядом расположенной богатой кальцием и
гумусом черноземной почвы за один прием. С таким количеством почвы на 1
га попадая в солонцовый горизонт улучшает его.
Материалы применяемые для гипсования почв:
109
1. Гипс сыромолотый (СаSО4 2Н2О) – содержит гипса 71-73%. Это
тонко размолотый природный гипс белого или серого цвета. Влажность его
не должна превышать 8%, иначе слеживается и превращается в глыбы.
2. Фосфогипс – это отходы производства двойного суперфосфата и
преципитата. Очень тонкий порошок белого или серого цвета, содержащий
70-75% СаSО4 и небольшое количество Р2О5 2-3%.
3. Глиногипс добывается из природных залежей. В естественном
состоянии рыхлый не требует размола. Содержит от 60 до 90% СаSО4 и от 1
до 11% глины.
Лекция 9
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1. Как относятся сельскохозяйственные культуры к кислотности
почвы?
2. Каково значение известкования почв?
3. Какие известковые удобрения существуют?
4. Какие почвы подвергаются гипсованию?
5. Какие процессы протекают в почве при гипсовании?
Тема:
Модуль 3. Минеральные и органические удобрения
В этом модуле два блока: 1. Минеральные удобрения и их
классификация; 2. Органические удобрения и их классификация.
В первом блоке шесть вопросов: 1. Классификация минеральных
удобрений; 2. Азотные удобрения; 3. Фосфорные удобрения; 4. Калийные
удобрения; 5. Микроудобрения; 6. Комплексные удобрения.
110
Во втором блоке четыре вопроса: 1. Навоз и навозная жижа; 2. Торф,
компосты и птичий помет; 3. Фекалий, городской мусор, хозяйственные
отходы и сапропель; 4. Зеленые удобрения.
На сегодня первые два вопроса первого блока:
1. Классификация минеральных удобрений
2. Азотные удобрения
Применение удобрений является мощным средством управления
развитием растений и повышения урожайности сельскохозяйственных
культур. Однако успехи во многом зависят от их правильного хранения и
применения. Поэтому для организации правильного хранения, снижения
потерь при транспортировке и повышения эффективности применения
необходимо знать их физические, химические и механические свойства,
важнейшими из которых являются: растворимость в воде, гигроскопичность,
влажность,
слеживаемость,
влагоемкость,
рассеиваемость,
гранулометрический состав, прочность гранул, угол естественного откоса и
плотность. Все эти параметры свойств удобрений должны отвечать
требованиям соответствующих ГОСТов.
Я на них останавливаться не буду, оставляю для самостоятельного
изучения студентов.
ВОПРОС 1. Классификация минеральных удобрений
Все удобрения подразделяются на две основные группы: органические
и минеральные. К органическим удобрениям относятся навоз, торф,
компосты, навозная жижа, фекалии, птичий помет, зеленые удобрения,
сапропель и др.
Минеральные удобрения в зависимости от содержания питательных
элементов делятся на две группы: простые или односторонние, комплексные
или многосторонние.
111
К
простым
(односторонним)
удобрениям
относятся
азотные,
фосфорные, калийные и микроудобрения, содержащие один питательный
макро- или микроэлемент.
К комплексным (многосторонним) удобрениям относятся те удобрения,
которые в своем составе содержат два и более питательных макро- или
микроэлемент.
ВОПРОС 2. Азотные удобрения
Роль азота в питании растений, содержание
и превращение его в почве
Азот является одним из основных питательных элементов. Он входит в
состав белков, нуклеиновых кислот, хлорофилла, фосфатидов, алкалоидов,
ферментов, большинства витаминов и других органических соединений,
играющих исключительно важную роль в жизнедеятельности растительных
организмов.
Можно утверждать, что без азота нет белка, хлорофилла и
нуклеиновых кислот, а следовательно, нет и живой природы, в том числе и
растений.
Основным источником азота для растений являются соли азотной
кислоты и соли аммония. В естественных условиях питание растений азотом
происходит путем потребления ими аниона NО3- и катиона NН4+,
находящийся в почвенном растворе и в обменно-поглощенном почвенными
коллоидами состоянии. Только бобовые культуры с помощью почвенных
клубеньковых бактерий способны усваивать молекулярный азот атмосферы.
Азот, поступивший в растения в минеральных формах, проходит
сложный цикл превращений, конечным этапом которых является включение
его в состав белковых молекул. Белки синтезируются из аминокислот,
которые в свою очередь, образуются при взаимодействии аммиака с
кетогруппой соответствующих органических кислот – это называется
аминированием, т.е.
112
Аминирование – процесс взаимодействия аммиака с кетогруппой
соответствующих органических кислот с образованием аминокислот, из
которых синтезируется белки.
Дезаминирование – отщепление аминогруппы от аминокислоты, в
результате которого образуется аммиак и кетокислота. Кетокислота
используется растением для переработки в углеводы, жиры и другие
вещества; аммиак же снова вступает в реакцию прямого аминирования
кетокислот с образованием соответствующих аминокислот.
Переаминирования
–
это
процесс
переноса
аминогруппы
аминокислоты (донатор) на кетогруппу (акцептор) с образованием других
аминокислот.
Наиболее легко подвергаются переаминированию глутаминовая и
аспарагиновая кислоты и их амиды – аспарагин и глутамин, что говорит о
большой роли этих соединений в процессах обмена веществ в растениях.
Примеры аминирования:
1. Щавелевоуксусная кислота, присоединяя аммиак и отщепляя воду,
образует иминощавелевоуксусную кислоту, которая восстанавливается до
аспарагиновой кислоты
СООН ∙ СО ∙ СН2СООН
 NН 3
 Н 2О
щавелевоуксусная кислота
СООН · С = NН · СН2 · СООН + 2Н
иминощавелевоуксусная кислота
СООН · СН2 · СНNН2 · СООН
аспарагиновая кислота
-
2. Подобным же образом из кетоглутаровой кислоты и аммиака
образуется глутаминовая кислота:
СООН ∙ СО ∙ СН2 ∙СН2 СООН
 NН 3
 Н 2О
113
кетоглутаровая кислота
СООН · С = NН · СН2 · СН2 СООН + 2Н
СООН · СНNН2 · СН2 · СН2 · СООН
иминоглутаровая кислота
-
глутаминовая кислота
3. Аспарагиновая кислота образуется и прямым присоединением
аммиака к фумаровой кислоте
СООН ∙ СН = СН ∙ СООН
фумаровая кислота
NН 3
СООН СН2 СНNН2СООН
аспартоза
аспаргиновая кислота
Реакция образования аминокислот прямым аминированием кетокислот
играет большую роль в метаболизме растительного организма. Она
указывает на связь белкового и углеводного обменов.
Примеры переаминирования:
1. Пировиноградная кислота, присоединяя аминную группу от
аспарагиновой кислоты дает аланин.
СООН ∙ СН2 ∙ СНNН2СООН + СН3СОСООН
аспарагиновая кислота
пировиноградная кислота
СН3 ∙ СНNН2СООН + СООН ∙ СН2 ∙ СО ∙ СООН
аланин
щавелевоуксусная кислота
2. Пировиноградная кислота, присоединяя аминную группу от
глутаминовой кислоты тоже дает аланин.
СООН ∙ СН2 ∙ СН2 ∙ СНNН2СООН + СН3СО ∙ СООН
глутаминовая кислота
пировиноградная кислота
СН3 ∙ СНNН2 ∙ СООН + СООН ∙ СН2СН2∙ СО ∙ СООН
аланин
α-кетоглутарова кислота
Реакция переаминирования была открыта в 1973 г советскими учеными
А.Е. Брауттенном и М.Г. Крицманом.
Путем переноса аминогрупп аминокислот на кетокислоты может
синтезироваться значительное число аминокислот, входящих в состав белка.
114
Переаминирование имеет большое значение для синтеза белков, а
также
для
дезаминирования
аминокислот.
При
дезаминировании
отщепляется аминогруппа от аминокислоты, в результате чего образуется
аммиаки кетокислота, которая используется растением для переработки в
углеводы, жиры и другие вещества. Аммиак же вступает в реакцию прямого
амминирования
аминокислоты.
кетокислот,
Кроме
того,
возникающих
аммиак
из
реагирует
углеводов,
с
и
дает
аспарагиновой
и
глутаминовой кислотами, способными связать еще по одной его молекуле,
давая, таким образом, амиды аминодикарбоновых кислот.
СООН ∙ СН2 ∙ СНNН2 ∙ СООН + NН3 – Н2О = СОNН2 · СН2 ∙ СНNН2 ∙ СООН
аспарагиновая кислота
аммиак
аспарагин
Точно также образуется в растениях амид глютаминовой кислоты –
глютамин.
Аспарагин и глютамин могут накапливаться в тканях в значительных
количествах, не оказывая вреда самим растениям.
Работами академика Д.Н. Прянишникова установлено, что в результате
образования аспарагина и глуттимина происходит обезвреживание аммиака,
накапливающегося в тканях высших растений при дезаминировании
аминокислот или обильном аммиачном питании и недостатке у растений
углеводов.
В процессе переаминирования участвуют не только аспарагиновая и
глутаминовая кислоты, но и аспарагин и глутамин.
В синтезе белков большую роль играют нуклеиновые кислоты. Они
являются как бы матрицей (каркасом), на которой фиксируются в
определенной последовательности аминокислоты, вступая в пептидные связи
и образуя бесконечное разнообразие белковых молекул.
Наряду с синтезом белков в растениях идет и распад их на
аминокислоты
с
отщеплением
аммиака.
Гидролиз
(распад)
белков
катализируется ферментами-протеазами. В молодых растущих органах и в
115
молодых растениях синтез белков превышает распад, а в старых органах
преобладают процессы распада белков.
Весь сложный цикл синтеза сложных органических веществ в
растениях начинается, как показано выше, с аммиака, и распад их
завершается
его
образованием.
Это
послужило
основанием
Д.Н.
Прянишникову сказать, что «аммиак» есть альфа и омега в обмене азотистых
веществ у растений».
При прорастании семени запасные белковые вещества распадаются до
аминокислот. При последующем их окислении в деятельных органах
проростков азот отщепляется в форме аммиака, который идет на образование
аминокислот (аспарагиновой и глутаминовой) и амидов (аспарагина и
глутамина) и в конечном итоге используется для синтеза белков и других
азотистых соединений во вновь образующихся органах растений.
В
дальнейшем
по
мере
образования
корневой
системы
и
фотосинтезирующей поверхности листьев синтез белка идет за счет азота,
поглощаемого из внешней среды. В начальный период роста растения
потребляют сравнительно небольшое количество азота. Однако недостаток
его в этот период резко отрицательно сказывается на всем дальнейшем росте
растения.
Наиболее интенсивное поглощение растениями азота из почвы и его
использование для синтеза аминокислот и белков происходит в период
максимального роста и образования вегетативных органов.
В разных частях растений азотный обмен имеет неодинаковые характер
и
интенсивность,
поэтому
в
растительном
организме
происходит
перераспределение азота. В течение всей вегетации в молодых растущих
органах преобладают процессы синтеза, а в более старых – процессы распада
белка.
В фазе формирования семян содержащиеся в листьях белковые
вещества подвергаются интенсивному распаду, продукты которого (в
116
основном аминокислоты) передвигаются в созревающие семена, где вновь
переходят в белки.
При нормальном азотном питании растений повышается синтез
хлорофилла и белковых веществ, ускоряется рост и несколько замедляется
старение листьев, растения образуют мощную надземную массу, имеющая
темнозеленую
окраску,
улучшается
формирование
и
развитие
репродуктивных органов, в результате чего резко повышается урожай и
содержание в нем белка.
Избыточное азотное питание растений способствует созданию мощной
надземной массы, которая у зерновых часто полегает, задерживает
созревание растений, у корнеплодов и клубнеплодов повышается в урожае
доля ботвы за счет снижения урожая корней и клубней. Кроме того, в корнях
сахарной свеклы накапливается много азотистых соединений (аминокислот),
которые снижают процент извлечения сахара; в овощных культурах
накапливается много нитратов и нитритов, вредных для людей и животных.
Исследованиями Д.Н. Прянишникова и его учеников установлено, что
аммиачный и нитратный азот при определенном сочетании внешних и
внутренних условий могут быть равноценными источниками азота для
растений. Однако при некоторых условиях лучшим источником азота может
быть NН4+, а при других условиях –NО3-.
При нейтральной реакции и достаточной обеспеченности кальцием,
магнием и калием растения лучше потребляют NН4+, а при кислой реакции и
повышенном содержании фосфора и молибдена -NО3-. При недостатке
молибдена
задерживается
восстановление
нитратов
и
они
могут
накапливаться в растениях.
Усвоение аммиачного азота растениями во многом зависит
и от
внутренних факторов, в частности от содержания углеводов, при недостатке
которых мало образуется органических кислот, в том числе и α-кетокислот,
которые
служат
акцепторами
для
связывания
аммиака.
Последний
накапливается в значительных количествах и может вызывать «аммиачное
117
отравление растений». Поэтому для внесения с семенами, бедными
углеводами, лучшей формой азотного удобрения является нитратная.
Азот в растениях содержится в основном (до 90%) в составе белков
семян, а растительные белки содержат азота около 16% (14-18%). Наиболее
богаты азотом семена бобовых и масличных культур, меньше его в зерне
злаков. В вегетативных органах азота намного меньше, чем в семенах.
Например, в зерне злаков – озимой пшеницы – содержание азота колеблется
от 2,3 до 35% сухого вещества, а в соломе – от 0,4 до 0,7%.
Азот в почве находится в основном в составе органического вещества и
его содержание зависит от содержания гумуса в почве. Только небольшая
часть азота (в виде NН4+) находится в необменопоглощенном состоянии и
удерживается в кристаллической решетке алюмосиликатных минералов.
В черноземах общее содержание азота достигает 0,5%, а в дерновоподзолистых почвах и сероземах не превышает 0,15%, но часто опускается
до 0,05%. Общий запас азота в пахотном слое разных почв колеблется от 1,5
до 15 т/га.
Основная масса почвенного азота (до 99%) находясь в составе
органических веществ (белковых и гуминовых) недоступна растениям.
Только малое количество азота (до1%) содержится в легкодоступной
растениям минеральной форме (NО3- и обменного NН4+ ). В связи с этим
нормальное
обеспечение
растений
азотом
зависит
от
скорости
минерализации азотистых веществ в почве.
Разложение азотистых органических веществ в почве в общем виде
может быть представлено следующей схемой:
белки и гуминовые кислоты → аминокислоты и амиды → аммиак
→ нитриты → нитраты → молекулярный азот
Аммонификация – это распад азотистых органических веществ почвы
до аммиака, осуществляемая обширными группами микроорганизмов:
бактерий, актиномицетов, плесневых грибов. Эти микроорганизмы выделяют
118
ферменты, под действием которых белковые вещества гидролизуются до
аминокислот. Последние легко усваиваются микроорганизмами и под
действием ферментов (дезаминаз и дезамидаз) подвергаются процессам
дезаминирования и дезамидирования, в результате чего от амино- и
амидосоединений
отщепляется
аммиак
и
образуются
различные
органические кислоты, которые дальше разлагаются до простейших
соединений – СО2, Н2О, Н2, СН4.
Выделяющийся
аммиак
образует
соли
с
соответствующими
органическими и минеральными кислотами (угольной, азотной, муравьиной,
уксусной и др.), которые получаются при минерализации органического
вещества почвы:
2NН3 + Н2СО3 = (NН4)2СО3; NН3 + НNО3 = NН4NО3
Аммоний (NН4) поглощается почвенными коллоидами:
NH 4
Са
| ппк |
+ (NН4)2 СО3 = | ппк | NH 4 + СаСО3
Са
Ca
Аммонификация происходит во всех почвах при разной реакции среды,
в присутствии воздуха и без него, но в анаэробных условиях, а также при
сильнокислой и щелочной реакциях она сильно замедляется. Кроме того, на
скорость аммонификации влияют температура, влажность почвы и другие
почвы.
В анаэробных условиях азотистые органические вещества разлагаются
до аммиака, а в аэробных условиях соли аммония окисляются до нитратов.
Нитрификация – процесс окисления солей аммония до нитратов,
осуществляется группой специфических бактерий, для которых это
окисление является источником энергии.
Установлено, что нитрификация является многоэтапным процессом. В
окислении аммиачных солей до азотистой кислоты (первая фаза) принимают
участие бактерии рода Nitrosomonas, Nitrosocyistis и Nitrosospira, а до азотной
кислоты (вторая фаза) – бактерии рода Nitrobacter.
119
(+Н2О)
NН3
(-2Н)
NН4ОН
(+Н2О-2Н)
(-2Н)
NН2ОН
НNО
гидроксиламин
НNО2
азотистая к-та
НNО3
азотная к-та
Образовавшаяся в почве в результате нитрификации азотная кислота
нейтрализуется бикарбонатом кальция или магния или же поглощенными
основаниями.
2НNО3 + Са(НСО3)2 = Са(NО3)2 + 2Н2СО3
Са
| ппк | Са + 2НNО3 = | ппк |
Са
Н
Н
Са
+ Са(NО3)2
Са
При хорошем доступе воздуха, влажности почвы 60-70% капиллярной
влагоемкости, температуре 25-31ºС и рН 6,2-8,2 нитрификация протекает
интенсивно и основная масса аммиачного азота быстро окисляется до
нитратов.
На скорость окисления аммиака до нитратов влияют и обработка
почвы, известкование и внесенные удобрения.
Процесс нитрификации наряду с положительным значением играет и
отрицательную роль, так как нитраты не только накапливаются в почве, но
вследствие своей подвижности могут и вымываться из нее, а также
подвергаться денитрификации с образованием газообразных форм азота (NО,
N2О, N2), в результате чего азот выделяется из почвы.
Денитрификация – это процесс восстановления нитратного азота до
газообразных форм, в результате чего происходят потери азота из почвы. Он
осуществляется обширной группой бактерий, носящей общее название
денитрификаторов (Bact. denitrificans, Bact. stutzeri, Bact. fluorescens, Bact.
pyocyaneum и др).
Этот процесс особенно интенсивно развивается в условиях, когда в
почве отсутствует воздух, почва имеет щелочную реакцию и в избытке
органическое вещество, богатое клетчаткой, глюкозой или другими
120
углеродами. Процесс восстановления нитратов до нитритов происходит с
участием фермента нитратредуктазы, а дальнейшее восстановление нитратов
– с помощью нитритредуктазы.
С6Н12О6 + 6НNО3
6СО2 + 9Н2О + 3N2О + 2289 кДж
Процесс дыхания за счет нитратов позволяет денитрификаторам
развиваться в анаэробных условиях.
В настоящее время установлено, что восстановление нитратов
денитрифицирующими бактериями идет через ряд промежуточных этапов:
НNО3
НNО2
(НNО)2
N2О
нитрат
нитрит
гипонитрит
закись N
N2
молекулярный азот
Молекулярный азот и закись азота являются основными газообразными
продуктами биологической денитрификации, вследствие улетучивания
которых происходят потери азота из почвы.
Помимо биологической денитрификации, газообразные потери азота из
почвы
обусловлены
косвенной
денитрификацией,
или
хемоденитрификацией, то есть восстановлением нитратов в результате ряда
химических реакций. В ней участие микроорганизмов ограничивается
разложением органического вещества до аминокислот, аммиака и азотистой
кислоты, которые вступая между собой в реакцию восстанавливают свой азот
до молекулярного.
R – NН2
+
аминокислота
НNО2
=
R – СН2СООН + Н2О + ↑N2
азотистая к-та
К образованию N2 приводит и химическое взаимодействие таких
промежуточных продуктов при нитрификации, как гидроксиламин и
азотистая кислота:
3NН2ОН
+
НNО2
5Н2О
+
2N2
Восстановление нитратов до NО, N2О и N2 возможно и при реакции их
с почвенным органическим веществом, сохраняющим фенольные и
хинонные группы, и при взаимодействии с ионами Mn2+ и Fe2+.
121
Кроме того, азотистая кислота очень нестойка, при кислой реакции (рН
ниже 5) она очень легко разлагается с образованием азотистой кислоты и
окиси азота, которая может улетучиваться из почвы.
В
почве
одновременно
с
минерализацией
азотсодержащих
органических соединений происходят процессы иммобилизации, которые
носят биологический характер. Микроорганизмы строят белок своих тел,
используя углеводы и азот, в результате минеральные соединения азота
вновь переходят в органические, неусвояемые для растений.
В результате биологического синтеза в почве азот не теряется а
переходит в состав сложных органических соединений.
При
отмирании
и
последующем
разложении
микроорганизмов
белковый азот их тел частично освобождается в минеральные формы (NН3),
а часть в процессе гумификации включается в состав гумусовых веществ.
Процессы мобилизации и иммобилизации азота протекают в почве
одновременно, интенсивность их, соотношение между ними в значительной
мере определяют азотный режим в почве и условия азотного питания
растений.
Биологический азот в земледелии играет огромную роль, как с научной
точки зрения, так и с точки зрения производства и агроэкологии.
Микробиологическая фиксация атмосферного азота – это экологически
чистый путь снабжения растений азотом, требующий относительно
небольших энергетических затрат на активизацию азотофиксаторов в почве.
Установление благоприятного сочетания биологического азота с азотом
вносимых удобрений в питании сельскохозяйственных культур позволяет
сбалансировать круговорот питательных веществ в земледелии, не вызывая
нарушения равновесия в окружающей среде, то есть в биогеоценозах.
Большую часть воздуха составляет газообразный азот. Над каждым
гектаром суши и водной поверхности Земли содержится 80 тысяч тонн азота,
который практически недоступен большинству высших растений. Только
122
бобовые культуры и целый ряд микроорганизмов обладают уникальной
способностью фиксировать молекулярный азот атмосферы.
К настоящему времени уже имеются сведения о фиксации азота
ризосферой риса, кукурузы, сорго, пшеницы и других культур. В целом
известно более 200 видов небобовых культур, фиксирующих азот атмосферы
с помощью микроорганизмов ризосферы. Однако симбиоз клубеньковых
бактерий
с
бобовыми
растениями
наиболее
продуктивен,
величина
биологической фиксации при этом может достигать 300 кг/га азота.
Согласно оценкам ученых (Мишустин, 1983 г) суммарная годовая
продукция азотфиксации в наземных экосистемах составляет 175-190 млн.
тонн,
из
которых
90-110
млн.
тонн
приходится
на
почвы
сельскохозяйственных угодий. Ежегодный выпуск минеральных удобрений
60млн. тонн, кроме того, с органическими удобрениями вносится около 15
млн. тонн. С учетом коэффициентов использования азота этих удобрений
(для
минеральных
не
более
50%,
для
органических
15-30%)
сельскохозяйственные растения получают из этих источников 30-35 млн.
тонн азота в год. В тоже время ежегодный вынос азота из почвы с
продукцией сельского хозяйства составляет 110 млн. тонн (FAO production
year book, 1981). Следовательно, основная масса азота в урожае (70-75%)
представлена азотом «биологическим» и
органического
вещества
почвы.
азотом минерализующегося
Поэтому
изучение
особенностей
ассоциативной азотфиксации привело к выводу о большой ее экологической
значимости – именно этим путем, вероятнее всего, происходит пополнение
фонда доступного азота в большинстве природных экосистем.
Основным ферментом, осуществляющим процесс азотофиксации
является нитрогеназа, выделение которого возможно только в анаэробных
условиях.
Характерной
особенностью
этого
фермента
является
восстановление не только молекулярного азота, но и других субстратов,
обладающих тройными связями.
123
В
состав
симбиотических
азотофиксирующих
систем,
помимо
нитрогеназы, входят другие металлсодержащие белки бактероидов и тканей
клубенька, особенно железосодержащего белка леггемоглобина, роль
которого в механизме симбиотической фиксации молекулярного азота
огромна.
Проблема фиксации молекулярного азота комплексная, она затрагивает
микробиологию, химию, агрохимию, биологическую химию, физику,
молекулярную биологию и молекулярную генетику.
Трудно переоценить агрономический эффект, который получают от
посевов бобовых культур в севообороте. Они оставляют на поле богатые
азотом пожнивные остатки, не только накапливают азот, но и ускоряют
минерализацию
растительных
остатков,
повышают
использование
почвенного азота и увеличивают урожай последующих культур. Практика
показывает, что высокие урожаи бобовых культур можно получать лишь при
устранении кислой реакции почв, применении фосфорных, калийных и
отдельных микроудобрений.
Молекулярный
азот
фиксируется
и
несимбиотическими,
свободноживущими бактериями, интенсивность азотофиксации которых во
многом зависит от запасов легкодоступных
почве,
влажности,
температуры,
органических соединений в
механического
состава,
степени
аэрированности корнеобитаемого слоя, концентрации СО2, наличия в почве
макро- и микроэлементов.
Сведения о величине не симбиотической азотофиксации разноречивы и
колеблются от 1,0 до 80 кг/га азота.
Наиболее важные практические аспекты проблемы биологического
азота:
1. Эколого-биологическое и агрономическое изучение естественного
процесса позволит все более полноценно использовать природную
фиксацию азота и найти способы ее интенсификации;
124
2. Знание условий связывания азота биологическим путем позволит
разработать новые способы получения азотных удобрений;
3. Использование генной инженерии, а также ряда достижений биохимии
и молекулярной биологии будет способствовать распространению
процесса азотофиксации на многие сельскохозяйственные культуры;
4. Расшифровка механизма фиксации азота дает возможность более
целенаправленно разработать пути воздействия на этот процесс в
природе с целью его интенсификации.
Производство и применение азотных удобрений
Промышленное
производство
минеральных
азотных
удобрений
основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и
водорода. Азот получают пропусканием воздуха в генератор с горящим
коксом, а источником водорода служит природный газ, нефтяные и коксовые
газы. Из смеси N2 и Н2 (в соотношении 1:3) при высокой температуре и
давлении в присутствии катализаторов получают аммиак:
N2 + 3Н2 = 2NН3
Синтетический аммиак используют не только для производства
аммонийных солей, но и азотной кислоты, которая идет для производства
аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.
Все минеральные азотные удобрения делятся условно на четыре
группы:
1. Нитратные удобрения, содержащие N в нитратной форме – КNО3,
Са(NО3)2, NаNО3.
2. Аммонийно-аммиачные удобрения, содержащие N в аммонийной или
аммиачной форме – (NН4)2, NН4Cl, NН3, NН4ОН.
3. Аммонийно-нитраные удобрения, содержащие N в аммонийной и
нитратной формах – NН4NО3.
4. Амидные удобрения, содержащие N в амидной форме – СО(NН2)2
125
1. Нитратные удобрения
Нитратные удобрения составляют менее 1,0% выпускаемых азотных
удобрений, но рассмотрение их свойств и превращение в почве представляет
интерес с точки зрения правильного понимания особенностей применения
других азотных удобрений.
1. Натриевая селитра (нитрат Nа, азотнокислый Nа, чилийская селитра)
– NаNО3, содержит N 16%, Nа 26%.
Выпускаемая сегодня NаNО3 является побочным продуктом при
получении азотной кислоты из аммиака. Это мелкокристаллическая соль
белого или желтовато-бурого цвета, хорошо растворимая в воде. Обладает
слабой
гигроскопичностью,
поэтому
при
правильном
хранении
не
слеживается и сохраняет хорошую рассеиваемость.
2. Кальциевая селитра (нитрат Са, азотнокислый Са) – Са(NО3)2,
содержит N 17%.
Получается при нейтрализации азотной кислоты известью, а также в
качестве побочного продукта при производстве комплексных удобрений –
нитрофосок.
Это кристаллическая соль белого цвета, очень гигроскопичная и даже
при нормальных условиях хранения сильно слеживается, доходя до
полужидкого состояния.
Натриевая и кальциевая селитры – это физиологически щелочные
удобрения. Из них растения больше поглощают анион –NО3-, а катион с
углекислотой почвы дает щелочь, подщелачивая почвенную среду.
Реакция NaNO3 и Ca(NO3)2 с почвой:
Са
| ппк |
+ 2NаNО3
Са
126
Na
| ппк | Na + Са(NО3)2
Ca
Н
| ппк | Н + Са(NО3)2
Н
| ппк |
Н
+ 2НNО3
Са
Катионы Са и К поглощается почвой, а анионы остаются в почвенном
растворе сохраняя высокую подвижность. Поэтому эти удобрения во
избежание потерь рекомендуется вносить весной под перепашку зяби или
предпосевную культивацию.
2. Аммонийно-аммиачные удобрения
Твердые аммонийные удобрения составляют около 6% от валового
производства азотных удобрений.
1. Сульфат аммония (сернокислый аммоний) – (NН4)2SО4 – содержит
20,5% азота, 24% серы.
Получается нейтрализацией серной кислоты аммиаком, выделенным из
отходящих газов при коксовании углей (коксохимический сульфат аммония)
или поглощением серной кислотой синтетического аммиака (синтетический
сульфат аммония).
Кристаллическая соль, хорошо растворимая в воде. Гигроскопичность
слабая, поэтому при правильном хранении не слеживается.
Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксо-химический изза наличия органических примесей имеет серую, синеватую или красноватую
окраску.
2. Хлористый аммоний – NH4Cl, содержит азот 25%, хлор 67%.
Получают
как
побочный
продукт
при
производстве
соды.
Кристаллическая соль, хорошо растворимая в воде и мало гигроскопичная.
Сульфат аммония и хлористый аммоний являются физиологически
кислыми удобрениями, так как растения больше поглощают катион, а
анионы с почвенной водой дают кислоты, которые и подкисляют почвенный
раствор.
127
Из этих удобрений NН4 поглощается nnk, предотвращая подвижность
азота, поэтому указанные удобрения можно вносить и осенью.
При внесении же при посеве или в подкормку предпочтение нужно
отдавать нитратным удобрениям, потому что их азот легче потребляется
растениями.
Жидкие аммиачные удобрения
3. Безводный аммиак – NН3 – содержит азота – 82%. Получается
сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду –
бесцветная подвижная жидкость с плотностью 0,61 и температурой кипения
34ºС. При хранении в открытых сосудах быстро испаряется, поэтому
храниться в герметически закрытых стальных цистернах.
4. Аммиачная вода – NН4ОН – содержит азота 16-20% в зависимости от
сорта: 1-й сорт 20,5%, второй 16%.
Аммиачная вода – это раствор безводного аммиака в воде, бесцветная
или желтоватая жидкость с резким запахом нашатырного спирта. Упругость
паров аммиака небольшая, поэтому хранить и транспортировать ее можно в
герметических резервуарах, рассчитанных на невысокое давление.
В аммиачной воде азот находится в виде NН3 и NН4ОН, причем NН3
содержится больше, чем NН4ОН. Этим обусловлена возможность потерь
азота за счет улетучивания NН3. Использовать ее в качестве удобрения проще
и безопаснее, чем жидкий аммиак, но низкое содержание N может
рассматривать как ее недостаток. Вот почему ее производство уменьшается, а
производства безводного аммиака увеличивается.
Преимущества жидких азотных удобрений заключается в том, что
производство и применение их обходятся значительно дешевле. Стоимость
единицы азота в жидком и водном аммиаке в 2 раза меньше, чем в
аммиачной селитре, а затраты труда на их внесение почти в 3 раза ниже, чем
твердых удобрений.
128
Жидкие
азотные
удобрения
вносят
специальными
машинами,
обеспечивающие немедленную заделку их на глубину 10-12 см на тяжелых
почвах и 16-18 см на легких. Поверхностное внесение их недопустимо,
потому что NН3 сразу испаряется.
Жидкие азотные удобрения можно вносить и под зяблевую вспашки, и
под предпосевную культивацию и даже в подкормки. При работе с ними
необходимо соблюдать правила техники безопасности.
3. Аммонийно-нитратные удобрения
1. Аммиачная селитра (азотно-кислый аммоний, нитрат аммония) –
NН4NО3 – в основное азотное удобрение, содержит N – 34,0%. Получается
нейтрализацией азотной кислоты аммиаком. Это кристаллическая соль
белого или серого цвета, хорошо растворяется в воде, обладает средней
гигроскопичностью, поэтому может слеживаться.
Гранулированная аммиачная селитра при правильном хранении
слеживается меньше и лучше сохраняет рассыпчатость. В ней половина
(17%) азота в форме NН4+, а половина (17%) – в форме NО3-. Из ее раствора
растения быстрее поглощают NН4+, чем NО3-, поэтому она является
физиологически кислым удобрением.
4. Амидные удобрения
1. Амидное удобрение (карбамид) – СО(NН2)2 – содержит не менее 46%
азота. Получается синтезом из аммиака и углекислого газа при высоких
давлениях и температуре. Это белое кристаллическое вещество, хорошо
растворимое в воде, обладающая слабой гигроскопичностью, поэтому при
правильном хранении мало слеживается.
Мочевина является одной из лучших азотных удобрений и по
эффективности равноценна аммиачной селитре, а на рисе – сульфату
аммония. Ее можно применять под все культуры как в основное удобрение,
129
так и в подкормки. При внесении в почву мочевину сразу же нужно
заделывать, чтобы избежать потери в виде аммиака.
Во внекорневую подкормку овощных, плодовых и зерновых культур
предпочтительнее применять мочевину, она дает меньше ожогов, чем
аммиачная селитра.
Для консервации азота мочевины и аммиачных удобрений в почве в
аммонийной форме используются ингибиторы нитрификации, которые при
внесении в почву с удобрениями в дозе 1,5-2,0 кг/га ториозят нитрификацию
в течение 1,5-2 месяцев и сохраняют минеральный азот почвы в аммиачной
форме, снижая потери азота в газообразной форме и в форме нитратов в 1,52,0
раза.
Такое
сочетание
аммиачных
удобрений
и
ингибиторов
нитрификации, снижая потери азота, значительно повышает эффективность
применяемых удобрений.
Лекция 10
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Что такое аммонификация, нитрификация и денитрификация
2) Что такое аминирование, дезаминирование и переаминирование
3) Какова классификация азотных удобрений
4) Назовите основные азотные удобрения и их действующие начала
Тема: Модель 3. Блок 1
Вопросы: 3. Фосфорные удобрения
4. Калийные удобрения
3. Фосфорные удобрения
Фосфор играет исключительно важную роль в жизни растений и
животных. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая
клетка. Он входит в состав нуклеиновых кислот (ДНК и РНК),
130
нуклепротеидов, фосфопротеидов, макроэргические АТФ, АДФ и других
соединений).
Нуклеиновые
кислоты
–
рибонуклеиновая
(РНК)
и
дезоксирибонуклеиновая (ДНК) представляют собой высокомолекулярные
вещества, участвующие в самых важных процессах жизнедеятельности: РНК
– в синтезе специфических для данного организма белков, ДНК – в передаче
наследственных свойств и переносе биологической информации.
Нуклеиновые кислоты с белками образуют сложные белки –
нуклеопротеиды, которые содержатся в эмбриональных тканях и клеточном
ядре. Важной группой являются фосфоропротеиды – соединения белковых
веществ с фосфорной кислотой. К ним относятся белки-ферменты, которые
являются катализаторами многих биохимических реакций.
Фосфатиды – это сложные эфиры глицерина, жирных кислот и
фосфорной кислоты, которая, в свою очередь, связана с другими
соединениями, например с холином. Они способствуют проницаемости в
клетку различных веществ. Более богаты фосфатидами семена бобовых и
масличных культур.
Фитин – содержится во всех частях и тканях растений, но главным
образом накапливается в семенах (1-2% от сухой массы) в виде запасного
вещества, фосфор которого используется при прорастании семени молодым
растением.
Сахарофосфаты – фосфорные эфиры сахаров вследствие своей
мобильности играют большую роль в процессах фотосинтеза, дыханияи при
взаимных превращениях углеводов (сахарозы и крахмала). Не случайно в
крахмале содержится небольшие количества фосфора.
АТФ-аденозинтрифосфорная кислота играет исключительно важную
роль в жизни растений. Она является своеобразным аккумулятором энергии,
а в дальнейшем ее поставщик для многих обменных и синтетических
процессов в растениях.
131
АТФ как переносчик энергии участвует в биосинетезе белков, жиров,
крахмала, сахарозы, глутамина и многих других соединений. Особенно
велика роль фосфорных соединений фотосинтеза, дыхания и брожения.
Фосфорилирование – самые разнообразные превращения углеводов в
растениях начинаются с присоединения фосфорной кислоты к молекулам
углеводов, то есть с их фосфорилирования.
Дефосфорилирование
–
отщепление
фосфорной
кислоты
от
фосфорсодержащего соединения в растениях.
Таким образом, фосфор входит с состав многих органических
биологически важных веществ в растениях, без которых жизнедеятельность
организмов невозможна.
Фосфор ускоряет созревание растений, под его влиянием в листьях
ускоряются процессы распада белков и переход продуктов распада в
репродуктивные органы, в зерно.
Фосфор улучшает водный режим растений, способствует более
экономному расходованию влаги, поэтому не случайно суперфосфат
обеспечивает
прибавки
в
урожае
не
только
в
условиях
хорошей
обеспеченности почвы влагой, но и при относительном ее недостатке в
полузасушливые годы.
Фосфор повышает зимостойкость озимых культур, что объясняется
влиянием фосфора на повышение синтеза сахаров в узлах кущения растений.
Благодаря фосфору в корнях сахарной свеклы образуется больше сахаров, а в
клубнях картофеля больше крахмала.
Фосфор способствует развитию корневой системы, более быстрому
росту в первые периоды жизни растений, поэтому рядковое внесение
небольших доз фосфора дает значительные прибавки в урожае с.-х. культур.
Недостаток фосфорного питания отрицательно сказывается на росте и
развитии растений, что проявляется даже на внешнем виде растений.
Например, листья кукурузы приобретаю фиолетовый оттенок, сахарной
свеклы – интенсивно пурпурный, у картофеля края листьев закручиваются
132
вверх, окраска становится темной, у томатов на нижней стороне листьев
появляется багровая окраска
Фосфорные удобрения не только повышают урожай, но и меняют его
структуру в желательном направлении: повышается доля наиболее ценной,
репродуктивной части.
В зрелом злаковом растении больше фосфора сосредоточено в зерне,
меньше – в соломе, поэтому чем больше производится товарного зерна, тем
меньше фосфора возвращается в почву и тем больше требуется вносить
фосфорных минеральных удобрений. Количество фосфора в растениях
составляет примерно 33% от количества азота.
В различные периоды жизни растения потребляют неодинаковое
количество фосфора. В начальный период с появлением всходов растениям
фосфор крайне необходим, хотя и в небольших количествах. Причем,
недостаток фосфора в этот период нельзя компенсировать даже обильным
последующим внесением.
Наибольшее количество фосфора зерновые в фазах трубкования и
колошения, лен – в период цветения, хлопчатник 90% фосфора потребляет
после цветения, только корнеплоды, клубнеплоды, капуста потребляют
фосфор более или менее равномерно на протяжении вегетационного периода.
Опытами кафедры ТСХА с применением радиоактивного изотопа
32
Р
установлено, что доля фосфора в составе урожая, усваиваемая из удобрения,
с возрастом овса уменьшалась, а доля фосфора, усвоенная из почвы
повышалась. Причем во все фазы развития овса внесенное фосфорное
удобрение усиливало усвоение растениями фосфора почвы. Аналогичное
влияние, как мы отмечали азотных удобрений – они повышают усвоение
азота почвы.
Источники фосфорного питания растений
Основным источником фосфорного питания растений являются соди
ортофосфорной кислоты. Растения могут использовать соли и других
133
фосфорных
кислот
–
метафосфорной,
пирофосфорной
и
вообще
полифосфорных кислот, но после гидролиза их в почве и перевода их с
помощью ферментов (фосфатазы) в ортофосфорную кислоту и ее соли.
Фосфорная
кислота
–
трехосновная,
поэтому
она
может
отдиссоцировать три аниона: Н2РО4-, НРО42- и РО43-. В условиях слабокислой
реакции преобладает первый аниона, в условиях нейтральной – второй.
Доступность растениям различных солей фосфорной кислоты зависит
от их растворимости в воде. Наиболее растворимы соли фосфорной кислоты
с одновалентными катионами калия, натрия и аммония. Хорошо растворимы
и усваиваются растениями однозамещенные фосфаты Са, Мg – Са(Н2РО4)2 и
Мg (Н2РО4)2.
Двухзамещенные соли СаНРО4 и МgНРО4 нерастворимы в воде, но
растворимы с слабых кислотах, в том числе органических. Благодаря
кислотности почвы и корневых выделений они также являются важным
источником фосфорного питания растений.
Трехзамещенные фосфаты – Са3(РО4)2 являются труднорастворимыми,
то есть не растворяются в воде и слабых кислотах, поэтому не могут
усваиваться большей частью с.-х. культур. Они могут частично растворяться
и усваиваться только в кислой среде и растениями, которые имеют
повышенную кислотность корневых выделений – люпином, гречихой,
горчицей и др.
Фосфор в почвах содержится как в органической, так и в минеральных
формах. Во всех почвах, как правило, содержание фосфора зависит от
механического состава и содержания гумуса. Однако всегда преобладают
минеральные фосфаты. Чем тяжелее механический состав, тем выше и
содержание фосфора, чем больше содержится в почве гумуса, тем больше
содержится и фосфора.
Например, по данным П.М.Смирнова, А.В.Петербургского (1975), в
среднеподзолистой почве на 1 га пахотного слоя содержится общего фосфора
134
2,3 т, из которых органического 0,7 и минерального 1,7 т; в мощном
черноземе соответственно 4,4 1,6 и 2,8 т; в сероземе 4,2 0,6 3,6.
Фосфор, входящий в состав органических веществ (сложных белков,
фосфатидов, фитина и др.) недоступен растениям. Он становится доступным
только после минерализации, то есть разложения органических веществ с
помощью микроорганизмов до простых растворимых в воде солей
фосфорной кислоты.
Минеральные
соединения
фосфора
в
почвах
представлены
труднорастворимыми солями Ае, Fe, Ca, Mg. При этом в дерновоподзолистых почвах больше фосфатов Ае и Fe, а в черноземах, особенно в
карбонатных, больше фосфатов Ca и Mg. Та часть фосфатов, которая
представлена растворимыми солями Са(Н2РО4)2, Mg(Н2РО4)2, КН2РО4,
(NН2)НРО4, NН4Н2РО4, NаН2РО4 легко доступна растениям.
Растения усваивают фосфор и из менее растворимых двухзамещенных
солей фосфорной кислоты СаНРО4 и МgНРО4. Трехзамещенные фосфаты
становятся доступными после их разложения под воздействием почвенной
кислотности или кислых корневых выделений.
Фосфорные удобрения
Из множества минералов, имеющих в своем составе фосфор, только
изверженный апатит и осадочные фосфориты являются сырьем для
производства фосфорных удобрений.
Апатит – изверженный минерал, широко распространенный в
дисперсном состоянии в материнских породах, на которых возникли почвы.
Но залежи его крайне редки. Самое крупное было открыто в 1923 году на
Кольском полуострове в Хибинах. Незначительные и менее ценные по
составу месторождения апатитов встречаются на Урале, в Южном
Прибайкалье.
Фосфориты образовались при минерализации животных, населявших
Землю в отдаленные геологических эпохи, а также осаждением фосфорной
135
кислоты кальцием из воды. В нашей стране крупные месторождения
фосфоритов имеются в Ленинградской области, остальные месторождения
оказались на территории Казахстана (Каратау) и Эстонии.
Апатит
является
кристаллическим
веществом,
фосфориты
же
встречаются как кристаллические так и аморфные.
Общий запас фосфора на Земле в разведанных месторождениях
апатитов и фосфоритов достигает 1·108 т, но только небольшая часть их
имеет промышленное значение.
При современном масштабе добычи фосфорного сырья, превысившей
28 млн. т фосфора в год, его хватило бы на 3 тысячи лет. Однако нужно
помнить, что темпы добычи сырья быстро растут, а методы извлечения
фосфора совершенствуются. Перспективен терический метод, позволяющий
получать элементарный фосфор и на его основе высококонцентрированные
полифосфорные кислоты и затем их соли.
В настоящее время преобладает экстракционный метод разложение
апатита или фосфорита серной кислотой или смесями ее с азотной или
фосфорной кислот.
Недостатком этого метода является загрязненность экстракционной
фосфорной кислоты и его конечного продукта многочисленными примесями
и невысокая концентрация производимых удобрений.
Фосфорные
удобрения
по
растворимости,
а
следовательно,
доступности растениям делятся на три группы:
1. Однозамещенные фосфаты, хорошо растворимые в воде и
легкодоступные
растениям
–
суперфосфат
простой,
двойной,
аммонизированный и обогащенный.
2. Двухзамещенные фосфаты, не растворимые в воде, но растворимые в
слабых кислотах, поэтому фосфор их доступен растениям – преципитат,
обесфторенный фосфат, плавленый фосфат, томасшлак и мартеновский
фосфатшлак.
136
3. Трехзамещенные фосфаты, нерастворимые ни в воде, ни в слабых
кислотах, поэтому их фосфор плохо доступен растениям – фосфоритная мука
и костяная мука.
Однозамещенные фосфаты
1. Суперфосфат простой Са(Н2РО4)2 ∙ Н2О + СаSО4
Он является основным фосфорным удобрением в нашей стране.
Содержание Р2О4 в зависимости от исходного сырья и выпускаемого сорта
колеблется от 14 до 20%: 1 сорт 18-20%, 2 сорт 16-18%, 3 сорт 14-16%.
Содержание гипса достигает 40%. Это порошковидное или чаще всего
гранулированное удобрение белого или серого цвета с содержанием
свободной фосфорной кислоты не более 5%. Получается оно при обработке
тонко размолотого апатита или фосфорита серной кислотой.
[Са3(РО4)2]3 СаF2 + 7Н2SО4 + 3Н2О = 3Са(Н2РО4)2 ∙ Н2О + 7СаSО4 + 2НF
На 1 т сырья расходуют 1 т серной кислоты и получают около 2 т
удобрения, поэтому содержание Р2О5 в полученном удобрении в два раза
меньше, чем в исходном сырье.
Гранулированный суперфосфат в настоящее время является основной
формой, выпускаемой нашей промышленностью. Он обладает лучшими, чем
порошковидный суперфосфат физическими свойствами и более эффективен.
Порошковидная форма суперфосфата больше контактирует с почвой,
поэтому в результате химической реакции фосфор связывается в формах
недоступных растениям. Гранулированный же суперфосфат контактирует с
почвой только поверхностью гранул, поэтому внутри гранул сохраняется
микроочаги доступного растениям монокальцифосфата. Этим объясняется
более высокая эффективность гранулированного суперфосфата.
Гранулированный суперфосфат можно вносить как в основное
удобрение, так и при посеве и в подкормку.
2. Двойной суперфосфат Са(Н2РО4)2 ∙ Н2О содержит Р2О5 40-50%. В
отличие от простого суперфосфата не содержит СаSО4. Он выпускается в
137
основном в гранулированном виде. Технология его получения включает две
стадии: вначале получают фосфорную кислоту обработкой исходного сырья
повышенным количеством серной кислоты
[Са3(РО4)2]3 СаF2 + 14Н3РО4 + 10Н2О = 10Са(Н2РО4)2 ∙ Н2О + 2НF
В обоих случаях фтористый водород улетучивается и улавливается.
Простой
и двойной суперфосфаты, взятые в эквивалентных дозах
действуют на урожай почти одинаково, поэтому преимущество двойного
суперфосфата заключается в уменьшении затрат на упаковку, перевозку,
хранение и внесение в почву.
При разложении активного концентрата смесью серной и фосфорной
кисло получают обогащенный суперфосфат с содержанием Р2О5 до 25%. Его
применяют так же, как другие суперфосфаты.
3. Суперфос новое перспективное фосфорное удобрение. Оно
получается при неполном разложении фосфоритов фосфорной кислотой.
Новшество состоит в том, что фосфорной кислоты берется меньше, тем
самым экономится это ценное дефицитное сырье. По своему действию
суперфос не только не уступает преципитату, но приближается к действию
суперфосфатов. Содержание Р2О5 составляет 38%, из которых 19%
усвояемого.
Двухзамещенные фосфаты
1. Преципитат СаНРО4)2 ∙ 2Н2О – порошок белого или светло-серого
цвета. Содержит в зависимости от исходного сырья 25-35% Р2О5. Получают
его из апатита или фосфорита путем разложения их серной кислотой до
образования
нейтрализуют
фосфорной
кислоты.
известковым
Полученную
молоком,
в
фосфорную
результате
двухзамещенный фосфат кальция (преципитат).
Н3РО4 + Са(ОН)2 = СаНРО4 ∙ 2Н2О
После этого полученный продукт сушат и измельчают.
138
кислоту
образуется
Преципитат обладает хорошими физическими свойствами – не
слеживается, хорошо рассеивается, хотя в воде не растворим, но доступен
растениям, особенно на кислых почвах.
Преципитат в отличие от суперфосфатов пригоден преимущественно
для основного внесение, запахиваемого на необходимую глубину. Питаться
фосфором этого удобрения растения начинают после того, как разовьют
сильную корневую систему, способную усваивать двухзамещенные фосфаты.
Локальное же удобрение служит пищей молодым проросткам с еще
слабо
развившейся
корневой
системой,
неспособной
к
усвоению
малорастворимых солей. Поэтому локально нужно вносить фосфорные
удобрения содержащие Р2О5 в воднорастворимой форме – суперфосфаты
гранулированные.
2. Обесфторенный фосфат пока малораспространенное удобрение.
Оно содержит Р2О5 из апатита 30-32%, из фосфоритов Каратау 20-22%. Это
тонкоразмолотый порошок светло-серого цвета, 70-90% которого растворим
в 2%-ой лимонной кислоте. Оно получается путем разложения апатита при
высоких температурах без затраты серной кислоты.
Обесфтореный фосфат применяется только в основное удобрение, где
по своей эффективности приближается к суперфосфату.
3.
Томасшлак
Са4Р2О9
или
Са3(РО4)2
·
СаО.
Это
отходы
металлургической промышленности, получают при переработке железных
руд, богатых фосфором, по методу Томаса. Томасшлак – тяжелый тонкий
порошок темно-серого или черного цвета с хорошими физическими
свойствами. Содержание Р2О5 8-20%.
4. Мартеновский фосфатшлак – отходы металлургических заводов с
меньшим, чем в Томасшлаке содержанием Р2О5 3-12%.
Шлаки с более высоким содержание могут применяться как фосфорные
удобрения, а с меньшим содержанием фосфора – в качестве известковых
удобрений.
139
Трехзамещенные фосфаты
1. Фосфоритная мука Са3(РО4)2 получается размолом фосфорита до
состояния тонкой муки. Содержание Р2О5 колеблется в зависимости от сорта
от 19 до 30%: высший сорт 30%, первый 25%, второй 22%, третий 19%.
Фосфоритная мука содержит фосфор в виде трехкальциевого фосфата,
нерастворимого в воде и слабых кислотах. Поэтому его фосфор не доступен
растениям. Она вносится только на кислых почвах, где по эффективности не
уступает суперфосфату. Причем, чем выше кислотность, тем выше
эффективность фосфоритной муки.
140
Применение фосфорных удобрений
Фосфорные
удобрения
оказывают
значительное
положительное
действие на урожай всех с.-х. культур. Можно считать, что каждый центнер
простого суперфосфата при основном внесении обеспечивает прибавку в
урожае зерна до 1,5 ц. При внесении же в рядки прибавка в урожае
увеличивается более, чем в два раза.
Для получения высоких урожаев с.-х. культур необходимо обеспечить
фосфорное питание растений на протяжении всей вегетации. Поэтому
фосфорное удобрение следует вносить в основное удобрение, при посеве и в
ряде случаев и в подкормку.
В качестве основного удобрения можно использовать все формы
фосфорных удобрений, а в качестве припосевного удобрения и подкормок –
только суперфосфаты, содержащие фосфор в виде монокальцийфосфата.
4. Калийные удобрения
В отличие от азота и фосфора калий не входит в состав органических
соединений. Он в растениях находится в ионной форме в цитоплазме и
вакуолях, а в ядре отсутствует. Около 20% калия удерживается в клетках
растений в обменно-поглощенном состоянии коллоидами цитоплазмы, до 1%
его необменно поглощается митохондриями, а основная часть (около 80%)
находится в клеточном соке и легко извлекается водой. Поэтому калий
вымывается из растений дождями, особенно из старых листьев.
Калий влияет прежде всего на усиление гидратации коллоидов
цитоплазмы, повышая степень их дисперсности, что помогает растениям
лучше удерживать воду и легче переносить временные засухи.
Калий усиливает накопления крахмала в клубнях картофеля, сахарозы
– в клубнях сахарной свеклы, моносахаридов – в плодовых и ягодных
культурах.
141
Калий повышает холодоустойчивость и зимостойкость растений,
устойчивость растений против грибных и бактериальных болезней.
Калий усиливает синтез высокомолекулярных углеводов, в результате
чего утолщаются клеточные стенки соломины злаковых культур, что
повышает их устойчивость против полегания, а у льна и конопли улучшается
качество волокна.
Калий важен также при аммонийном питании с.-х. культур. Недостаток
калия приводит к нарушению метаболизма в растении. Дефицит его
вызывает ослабление деятельности ряда ферментов, нарушения в углеводном
и белковом обменах в растении, усиливая затраты сахаров на дыхание, ведет
к образованию щуплого зерна, снижению всхожести и жизненности семян и
в итоге отрицательно влияет на величину и качество урожая.
При недостаточном калийном питании растения быстрее болезнями, а в
послеуборочный период из-за этого снижается сохраняемость урожая.
Внешние признаки калийного голодания растений проявляются в
следующем: старые листья преждевременно желтеют, начиная с краев; в
дальнейшем их края буреют, а потом отмирают и опадают, вследствие чего
края листьев приобретают рваный вид. Больше всего от недостатка калия
страдают
калийлюбивые
культуры:
корнеплоды
и
клубнеплоды,
подсолнечник.
Калий поглощается растениями в виде катиона оставаясь в клетке как
заряженный ион, который образует лишь слабые связи с веществами клетки.
Накапливаясь в клетке в значительных количествах, калий является
основным противоионном для нейтрализации отрицательных зарядов как
неорганических анионов, так и клеточных полуэлектролитов, а также создает
ионную асимметрию и разность электрических потенциалов между клеткой и
средой.
Содержание калия в почвах, растениях и удобрениях принято выражать
в пересчете на его оксид К2О. Среднее содержание калия в урожае с.-х.
культур приводим в таблице 1.
142
Таблица 1
Среднее содержание К2О в урожае с.-х. культур
(в % на абс.сухое в-во)
Культура
Оз. зерновые
Яр. зерновые
Кукуруза
Горох
Сахарная
свекла
Кормовая
свекла
Картофель
Продукция
К2 О
зерно
солома
зерно
солома
зерно
стебель
зерно
солома
корнеплоды
ботва
корнеплоды
ботва
клубни
ботва
0,65
1,10
0,67
1,30
0,43
0,93
1,46
0,60
1,00
3,00
3,50
2,63
2,40
3,70
Тимофеевка
сено
2,42
Культура
Продукция
К2 О
Капуста
качаны
4,60
Морковь
корнеплоды
3,20
Огурцы
плоды
5,65
Томаты
плоды
5,60
Лен
солома
1,10
Хлопчатник
волокно
1,00
Клевер
сено
1,80
Люцерна
Вика
сено
сено
1,80
1,20
По сравнению с зерновыми и бобовыми культурами корнеплоды и
клубнеплоды содержат в урожае значительно больше калия. Но особенно
много калия в продукции овощных культур.
Таблица 2
Содержание К2О в урожае основных с.-х. культурах
Культура
Зерновые хлеба
Лен и конопля
Подсолнечник
Картофель
Сахарная свекла
Капуста
Зернобобовые
Клевер (сено)
Люцерна (сено)
Луговые травы (сено)
Сбор продукции, т/га
товарной
побочной
2,0-2,5
4,0-6,0
1,0
4,5-6,5
1,8
7,5
20,0
12,0
30,0
20,0
70,0
40,0
2,0
3,0
6,0
10,0
6,0
-
Общий вынос К2О,
кг/га
45-77
50
360
200
175
310
40
90
до 150
до 120
Вынос питательных веществ на единицу урожая основной продукции в
значительной степени зависит от соотношения в урожае между товарной и
побочной продукцией. У зерновых культур калия меньше в товарной части
143
урожая по сравнению с нетоварной части урожая по сравнению с нетоварной,
а в клубнеплодах, многолетних травах, силосных и овощных культурах
большая доля калия приходится на хозяйственно ценную часть урожая
(таблица 2).
Так, в зерне пшеницы содержится лишь 15% калия от имеющегося в
надземной массе, а в соломе – остальные 85%. И наоборот, в клубнях
картофеля находится не менее 95% калия, а в ботве – всего лишь до 5%
общего выноса его с урожаем этой культуры. Чем меньше калия содержится
в товарной части урожая и меньше в нетоварной, остающейся в поле, а также
в кормах, используемых в данном хозяйстве, тем в меньшей степени калий
исключается из биологического круговорота и тем лучший баланс этого
элемента складывается в почвах этого хозяйства.
Валовое содержание калия в почвах в 5-50 раз больше, чем азота, и в 840 раз больше чем фосфора. Следовательно, почвы имеют значительно
больший запас калия, чем азота и фосфора.
Калий главным образом находится в минеральной части почвы – в
органической части его очень мало: 1. В составе кристаллической решетки
первичных и вторичных минералов; 2. В обменно- и необменнопоглощенном состоянии в коллоидных частицах; 3. В составе пожнивнокорневых остатков и микроорганизмов; 4. В виде минеральных солей
почвенного раствора, что составляет очень малую долю от валового калия.
Наилучшим источником питания растений являются растворимые в
воде соли калия. Хорошо используется растениями калий пожнивнокорневых
остатков
Непосредственным
и
микроорганизмов
резервом
являются
после
обменные
их
отмирания.
катионы
и
малорастворимые соли, а ближайшим резервом питания служат гидрослюды,
вермикулиты, вторичные хлориты, монтмориллонит, необменные катионы.
Потенциальным резервом являются полевые шпаты, слюды, пироксины и
первичные хлориты.
144
Содержание в почве подвижного калия который является основной
формой питания растений, составляет лишь 0,5-2,0% от валовых запасов К2О.
Однако между формами калия в почве существует подвижное равновесие и
если растение поглощает водорастворимый калий, то количество его в почве
пополняется за счет обменного, а уменьшение последнего через некоторое
время может в значительной степени возобновиться за счет необменного,
фиксированного калия. Таким образом, по мере потребления растениями
подвижного калия запасы его будут пополняться за счет труднообменного, а
также калия кристаллической решетки минералов.
Сырьем для получения калийных удобрений являются природные
калийные соли, промышленные залежи которых у нас сосредоточены в
европейской части России, в Соликамске (более 12 млрд. т.)
Калийные
удобрения
подразделяются
на
концентрированные:
хлористый калий, сернокислый калий, хлористый калий – электролит,
калийная соль, калимагнезия, калийно-магниевый концентрат и сырые соли.
1. Хлористый калий (хлорид калия)
КCl. Является основным
калийным удобрением в нашей стране, который составляет до 90% общего
производства калийных удобрений. Содержит 54-61% К2О. Хлористый калий
производится двумя способами: флотационным и галургическим.
Флотационным
способом
хлористый
калий
получают
из
сильвинитовой руды. Сущность метода заключается в том, что для отделения
в сильвините КCl от NCl добавляют поверхностно-активные вещества
(амины), которые адсорбируются только на поверхности зерен КCl и при
интенсивной продувке воздухом они всплывают, а кристаллы NaCl оседают.
Флотационный хлористый калий имеет боле крупные естественные
кристаллы розового цвета, а регенты удержанные на поверхности кристаллов
КCl, резко уменьшают гигроскопичность и слеживаемость удобрения.
Галургический способ производства КCl из сильвинитной руды основан
на различной растворимости КCl и NаCl в воде. Растворение ведется при 90145
100°С
с
последующим
охлаждением
кристаллизируется, а NаCl остается
до
20-25°С.
При
этом
КCl
в растворе. Это свойство солей и
использовано в циклическом процессе данного способа производства КCl.
Мелкокристаллический
хлористый
калий,
полученный
обоими
способами, слеживается, поэтому его гранулируют до размеров гранул 1-3
мм, что значительно улучшает физические свойства удобрения.
2.
Сернокислый
калий
(сульфат
калия)
К2SО4.
Является
мелкокристаллическим порошком белого или сероватого цвета, хорошо
растворимый в воде. Содержит не менее 46% К2О. Получается путем
выделения К2SО4 из природных сульфатных калийных солей Прикарпатского
месторождения.
Сульфат калия имеет хорошие физические свойства, негигроскопичен
и не слеживается. Может применяться на любых почвах и под все культуры,
но особенно пригоден под те культуры, которые чувствительны к хлору
(табак, виноград, цитрусовые, лен, картофель и др.).
Производство К2SО4 обходится очень дорого, поэтому он занимает
небольшой удельный вес среди калийных удобрений.
3. 40%-ная калийная соль. Получается механическим смешиванием
хлористого калия с тонкоразмолотым сильвинитом. По составу и свойствам
занимает промежуточное положение между КCl и КClNaCl.
Калийная соль наиболее эффективна под сахарную свеклу и кормовые
корнеплоды,
которые
положительно
реагируют
на
натрий
и
малочувствительны к хлору.
Для культур, чувствительных к хлору калийная соль малопригодна изза выскокого содержания хлора. Она вносится осенью под зяблевую
вспашку, при этом хлор за зиму вымывается из корнеобитаемого слоя и в
последующем не вредит растениям.
146
4. Калимагнезия К2SO4 · MgSO4 ∙ 6Н2О. Содержит 30% К2О и до 10%
МgО.
Получается в небольших количествах из природных сульфатных
калийных
солей
Прикарпатского
месторождения
путем
их
перекристаллизации.
Калимагнезия хорошее удобрение для культур чувствительных
к
хлору и потребляющих наряду с калием много магния (картофель, лен,
клевер).
5. Хлоркалий-электролит. Продукт получаемый при производстве
магния из соликамского карналлита, содержит 32-45% К2О, 30% NаCl и 2%
MgCl. В качестве нового удобрения может применяться под все с.-х.
культуры.
Применение калийных удобрений
Все калийные удобрения хорошо растворяются в воде, поэтому при
внесении в почву быстро вступают во взаимодействие с почвеннопоглощающим комплексом.
К
Са
|ППК|
+ 2КCl
Са
|ППК|
Н
Al
|ППК| К + СаCl2;
Са
К
К
|ППК| + АlCl2 + НCl
К
К
+ 4КCl
Калий и другие катионы (Na+, Mg+), входящие в состав калийных
удобрений, поглощаются коллоидной частью почвы, а хлор остается в
почвенном растворе, поэтому легко вымывается.
В результате перехода калия в ППК снижается его подвижность в
почве и предотвращается вымывание, за исключением песчаных и
супесчаных почв с малой емкость поглощения. Коэффициент использования
растениями калия из калийных удобрений 60-70%.
147
На почвах среднего и тяжелого механического состава калийные
удобрения следует вносить с осени под зяблевую вспашку.
На легких песчаных и супесчаных почвах, особенно в районах с
большим количеством выпадающих осадков, где возможно вымывание
калия, калийные удобрения лучше вносить весной под перепашку зяби или
культивацию.
Все калийные удобрения – физиологически кислые соли, но
физиологическая кислотность у них меньше, чем у аммонийных удобрений,
и проявляется она при длительном их применении.
На кислых почвах калийные удобрения, особенно высоких доз, лучше
вносить на фоне известкования.
Важным условием эффективности калийных удобрений является
хорошее обеспечение растений азотом и фосфором. На почвах бедных азотом
и фосфором одни калийные удобрения не дают должного эффекта.
На черноземных почвах, содержащих достаточно калия, применение
калийных удобрений (с азотно-фосфорными) необходимо только под
культуры, потребляющие много калия – сахарная свекла, подсолнечник,
картофель, овощи.
С увеличением применения навоза, содержащего много калия на всех
типах почв потребность в калийных удобрениях значительно уменьшается.
Лекция 11
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какова классификация фосфорных удобрений
2. Чем отличаются однозамещенные фосфата от трехзамещенных
3. Когда и как применяются фосфорные удобрения
4. Какие калийные удобрения существуют
5. Когда и как применяются калийные удобрения
Тема: Модуль 3. Блок 2
148
Вопросы: 5. Микроудобрения
6. Комплексные удобрения
Вопрос 5. Микроудобрения
Как я уже говорил, элементы, которые содержатся в растениях от
тысячных долей процента до стотысячных, называются микроэлементами, а
удобрения содержащие их – микроудобрениями.
Хотя
микроэлементы
нужны
растениям
в
очень
небольших
количествах, однако каждый из них выполняет строго определенные
функции и не может быть заменен никаким другим элементом.
1. Бор (В)
Растениям
необходим для образования и передвижения углеводов.
Положительно влияет на белковый, углеводный и нуклеиновый обмены, на
накопление сахара в сахарной свекле, крахмала в картофеле, способствует
процессам цветения и оплодотворения, повышает урожай и качество семян,
что имеет огромное практическое значение.
Недостаток бора вызывает глубокие нарушения углеводного обмена в
растении: отмирает точка роста, расстраивается проводящая система,
уменьшается
снабжение
корней
углеводами,
тормозится
процесс
фотосинтеза.
Наибольшая потребность в боре выражена у льна, корнеплодов,
клевера, люцерны, капусты. Урожаями разных культур выносится от 21 до
270 г бора с 1 га.
Бор в почвах содержится в разных формах. Валовое его содержание в
дерново-подзолистых почвах составляет 2-5 мг, в серых лесных почвах 3-9, в
черноземах 9-12 мг на 1 кг почвы, но доступные растениям форсы бора
составляют всего от 3 до 10% от общего его количества.
149
Количество воднорастворимого бора в дерново-подзолистых почвах
составляет 0,1-0,5 мг на 1 кг почвы, в серых лесных 0,3-0,7 а в черноземах
0,4-1,7 мг на 1 кг почвы.
По степени обеспеченности растворимым бором почвы подразделяются
на следующие группы (в мг на 1 кг почвы):
1. очень низкая – менее 0,15
2. низкая – 0,15-0,33
3. средняя – 0,33-0,50
4. высокая – 0,50-0,70
5. очень высокая – 0,70 и более.
На
подвижность
бора
в
почве
большое
влияние
оказывает
известкование, при котором содержание растворимого бора снижается. Это
объясняется тем, что под влиянием известкования в почве усиливается
деятельность микроорганизмов, которые используют бор для построения
органических соединений своего организма.
Борные удобрения. Основными формами борных удобрений являются:
борная кислота 17,3% бора, суперфосфаты простой и двойной 0,2 и 0,4%
бора, бормагниевые удобрения 2,3%, известково-аммиачная селитра 0,2%,
бура 11% бора.
Борная кислота и бура применяются для препосевной обработки семян
(дозы соответственно 100-200 и 200-300 г на 1 га) и некорневых подкормок
посевов (0,2-0,4 бора на 1 га). Остальные борсодержащие удобрения вносятся
в почву из расчета 0,5-0,8 кг бора на 1 га.
Применение борных удобрений в первую очередь рекомендуется под
сахарную свеклу, лен, семенники бобовых трав, корнеплоды, овощи,
плодовые культуры на известкованных почвах.
При внесении борных удобрений на почвах с низким содержание
доступных форм бора полностью устраняются заболевания корнеплодов
«гнилью сердечка» и дуплистостью корня, льна – бактериозом, картофеля –
150
паршой,
плодовых
–
суховершинностю
деревьев,
пятнистостью
и
опробковением плодов.
Урожайность корней у корнеплодов повышается на 30-50 ц с 1 га,
волокна и семена льна 0,5-1,5, зерна бобовых культур на 2-4, семян клевера и
люцерны на 0,5-1,0 ц с 1 га
2. Молибденовые удобрения
Молибдену принадлежит исключительно важная роль в азотном
питании растений. Он участвует в процессах фиксации молекулярного азота
и восстановлении нитратов в растениях.
Дефицит молибдена ограничивает развитие клубеньков на корнях
растений, резко тормозится рост растений, они приобретают бледно-зеленую
окраску, наблюдаются деформация листовых пластинок и преждевременное
отмирание листьев.
Особенно большое значение имеет молибден для бобовых культур. Он
усиливает деятельность клубеньковых бактерий способствует лучшему
усвоению ими азота воздуха.
Молибден
входит
в
состав
фермента
нитратредуктазы,
способствующего восстановлению в растениях нитратного азота до
аммиачного, а следовательно, и синтезу аминокислот и белковых веществ.
Поэтому неслучайно молибденовые удобрения значительно повышают
процент белка в растениях, а бобовые его содержат в 10 раз больше, чем
другие культуры.
Например, при урожайность 10 ц/га зерна бобовые культуры выносят
3-5 г молибдена, а злаковые при той же урожайности 0,2-0,3 г.
Молибден в почвах. Валовое содержание молибдена в разных почвах
колеблется в пределах 1,0-12,0 мг на 1 кг почвы, а подвижного молибдена: в
дерново-подзолистых почвах 0,04-1,0 мг, черноземах 0,02-0,33, в каштановых
почвах 0,09-0,6, в сероземах 0,03-0,15 мг на 1 кг почвы.
151
Внешние признаки недостатка молибдена сходны с признаками
азотного голодания – резко тормозится рост растений, вследствие нарушения
синтеза хлорофилла они приобретают бледно-зеленую окраску.
По степени обеспеченности молибденом почвы подразделяются на
следующие группы (в мг на 1 кг почвы)
1. очень низкая – менее 0,1
2. низкая – 0,1-0,22
3. средняя – 0,22-0,33
4. высокая – 0,33-0,50
5. очень высокая – 0,50
Молибденовые удобрения. К молибденовым удобрениям относятся
молибденово-кислый аммоний 52% Мо, порошок содержащий Мо 15%,
отходы электроламповой промышленности 0,4% Мо, суперфосфат простой и
двойной 0,1-0,2% Мо.
Первые два удобрения используются для предпосевной обработки
семян (50-70 г Мо, а молибдат аммония еще для внесения корневой
подкормки посевов 10-200 г Мо на 1 га.
Молибденизированные суперфосфаты вносят в рядки при посеве – с
обычной нормой суперфосфата в 10-15 кг/га Р2О5 вносится 50-75 г Мо на 1
га. Молибденсодержащие отходы промышленности вносятся в почву до
посева (0,2-0,3 кг Мо на 1 га).
Применение молибдена на кислых почвах повышает урожайность
гороха на 3-4 ц/га, семян клевера и вики – соответственно на 8-10 и 7-9,
семян клевера на 0,5-1,0, моркови на 70-80 ц/га, салата, редиса, капусты на
20-30%. Под влиянием молибдена значительно улучшается качество
продукции.
3. Марганцевые удобрения
152
Марганец является составной частью белковой основы многих
ферментов, поэтому влияет на синтез аскорбиновой кислоты, аминокислот,
полипептидов и белков, на восстановление в растениях нитратов до аммиака.
При недостатке марганца наблюдается серая пятнистость у овса,
пятнистая желтуха на листьях сахарной свеклы, чаще всего страдают от
недостатка марганца плодово-ягодные культуры.
Вынос марганца с урожаем растений колеблется в пределах от 100 до
700 г/га.
Марганец в почвах. Валовое содержание марганца в разных почвах
колеблется от 0,01 до 0,4%. Содержание подвижных форм этого элемента в
дерново-подзолистых почвах составляет 5-15 мг на 100 г почвы, черноземы
содержат значительно меньше подвижного Мn – 0,1-7,5 мг на 100 г почвы.
Недостаток марганца чаще всего проявляется на черноземных и
дерново-карбонатных
характеризуются
почвах,
высоким
а
дерново-подзолистые
содержанием
подвижного
Мn,
почвы
поэтому
применение марганцевых удобрений на этих почвах может оказать
отрицательное действие, так как избыток марганца вредно для растений.
Марганцевые удобрения применяют главным образом под сахарную
свеклу,
кукурузу,
картофель,
овощи
и
плодово-ягодные
культуры,
обеспечивая значительное повышение урожая.
Например,
применение
марганцевых
удобрений
на
Украине
обеспечивает прибавки урожая корней сахарной свеклы 14-25 ц/га при
одновременном увеличении сахаристости на 0,11-0,33%, а озимой пшеницы
на 3,2-4,7 ц/га зерна, капусты картофеля и огурцов на 40-50 ц/га
В качестве марганцевых удобрений используются сернокислый
марганец 22% Мn, марганизированный суперфосфат 1,5-2,0% и отходы
марганцево-рудной промышленности (марганцовые шламы) 9-15% Мn.
Марганцовые шламы можно вносить
под зяблевую вспашку или
перепашку зяби 3-4 ц/га. Марганизированный суперфосфат нужно вносить в
рядки при посеве семян дозой Р2О5 10-15 кг/га.
153
Сернокислый марганец применяется для предпосевной обработки
семян и некорневых подкормок. Для опудривания или намачивания семян
50-100 г на 1 ц семян, для некорневой подкормки 0,05%-ный раствор соли
при расходе 300-500 л на 1 га.
4. Медные удобрения
Медь играет важную роль в окислительных процессах, углеводном и
белковом обмене, а также в образовании хлорофилла. Она стабилизирует
действие хлорофилла, задерживает процесс физиологического старения
листа и этим способствует удлинению периода его жизнедеятельности.
В растениях медь содержится в небольших количествах от 3 до 15 мг
на 1 кг сухого вещества. Зерновые при урожайности 12-25 ц/га зерна выносят
с 1 га 15-30 г меди; клевер при урожайности сена 25-40 ц/га 25-30 г;
корнеплоды при урожайности 250-500 ц/га от 40 до 80 г.
Медное голодание больше других испытывают злаковые культуры,
особенно на осушенных болотных почвах. При недостатке меди растения
становятся бледно-зелеными, начинают усиленно куститься (вследствие
отмирания точки роста стебля), кончики листьев белеют. При сильном
заболевании (белая чума) колосья не выходят из листовых влагалищ, стебель
постепенно засыхает, зерно становится щуплым, урожайность сильно
снижается (до 2-3 ц/га).
При
недостатке
суховершинность.
меди
Болезнь
у
плодовых
сопровождается
деревьев
образованием
появляется
большого
количества молодых побегов, появлением хлороза на верхних листьях, на
коре образуются трещины, происходит выделение камеди.
Медь в почвах. Валовое содержание меди в зависимости от почвенной
разновидности колеблется в широких пределах от 1,5 до 30 мг/кг. Очень
бедны медью торфянистые почвы (2-8 мг на 1 кг почвы), причем в них медь
содержится
в
малодоступных
для
растений
металлоорганических
соединениях, поэтому на этих почвах медные удобрения высокоэффективны.
154
Количество подвижной меди в дерново-глеевых почвах составляет
0,05-5 мг на 1 кг сухой почвы, в черноземах 2,5-10,0. Следовательно, из
перечисленных почв самыми бедными медью являются дерново-подзолистые
почвы.
Медные удобрения. В качестве медных удобрений применяют
пиритные огарки 0,25-0,6% Сu, Медный купорос 23-25% Сu.
Пиритные огарки 1 раз в 5 лет вносят как основное удобрение под
зяблевую вспашку (0,8-1,5 кг Сu на 1 га) или весной под перепашку зяби. А
медный купорос применяется для некорневой подкормки и обработки семян
до посева. Для подкормки 250-500 к Сu растворяют в 300-500 литрах воды.
Расход соли для обработки семян 50-100 га на 1 ц семян.
5. Цинковые удобрения
Цинк играет в растениях важную физиологическую роль. Он входит в
состав ряда ферментов, способствует образованию и накоплению витаминов
С и Р, а также ростовых веществ.
При
недостатке
цинка
у
плодовых
деревьев
наблюдается
суховершинность (верхние ветви отмирают, листья приобретают уродливую
форму).
Больше всего цинка обнаружено в сахарной свекле, подсолнечнике, овсе,
просе. Вынос цинка с урожаем с.-х. культур колеблется от 50 до 200 г с 1 га.
Валовое содержание цинка в почвах колеблется от 25 до 65 мг на 1 кг
почвы. Более подвижен и доступен растениям цинк на кислых почвах. Бедны
им карбонатные почвы, особенно зафосфаченные, на которых чаще всего
возникает потребность в цинковых удобрениях.
В
качестве
цинковых
удобрений
применяют
сульфат
цинка,
цинкосуперфосфат, шлаки медеплавильных заводов. Последние чаще всего
вносят в почву в дозе 0,5-1,5 ц/га. Сернокислый цинк применяют как для
обработки семян (6-8 л 0,05-0,1%-ного раствора на 1 ц семян) так и для
некорневой подкормки (200-400 л 0,01-0,02%-ного раствора на 1 га).
155
В
качестве
цинкового
удобрения
применяется
еще
полимикроудобрение (ПМУ-7), который содержит Zn до 20%. Применяется
ПМУ-7 в дозе 3 кг на 1 т семян зерновых культур.
6. Кобальтовые удобрения
Роль кобальта в жизни растений изучена пока недостаточно, но
известно, что он является составной частью витамина В12, играет большую
роль в физиологических процессах.
Среднее содержание кобальта в растениях от 0,01 до 0,6 мг на 1 кг
сухого вещества. Вынос кобальта зерновыми культурами при урожайности
15-20 ц/га от 0,9-1,9 г, бобовыми травами при урожайности сена 25-40 ц/га –
от 1,0 до 2,1 г, сахарной свеклой при урожайности 250-300 ц/га от 1,9-3,0 г.
Кобальт в почвах. Валовое содержание кобальта в почвах колеблется
от 1,0 до 15 мг на 1 кг почвы или от 3,0 до 45 кг/га. А растворимых
соедниней этого элемента содержится в почвах от 1,0 до 5,0 мг на 1 кг почвы
или от 3,0 до 15 кг/га.
Меньше всего подвижного кобальта в супесчаных и торфяных почвах,
а дерново-подзолистые почвы и черноземы значительно богаче.
По обеспеченности подвижным кобальтом почвы подразделяются на
следующие группы (мг на 1 кг почвы):
1. очень низкая – менее 0,5
2. низкая – 0,5-1,0
3. средняя – 1,0-1,5
4. высокая – 1,5-3,3
5. очень высокая – более 3,3
Кобальтовые
удобрения.
В
качестве
кобальтовых
удобрений
используют сернокислый кобальт (СоSО4-) и азотнокислый кобальт
(Со(NО3)2). Оба удобрения можно применять как для смачивания семян пред
посевом, так и для некорневой подкормки посевов.
156
Применение кобальтсодержащих удобрении не только повышает
урожайность с.-х. культур, но значительно улучшает и их качество.
Например, на подзолистых почвах под действием кобальта урожай корней
сахарной свеклы (данные 44 опыта) повышался на 35 ц/га, а сахаристость на
0,8%, в результате чего сбор сахара с 1 га повысился на 1,0 т/га.
Перспективы использования микроудобрений
Важная роль микроэлементов в повышении продуктивности с.-х.
культур и все возрастающая потребность в них выдвигают задачу
обеспечения с.-х. производства перспективными формами микроудобрений,
позволяющими наиболее эффективно использовать эти необходимые
растениям элементы питания.
Результаты
перспективных
многочисленных
видов
целесообразности
и
форм
исследований
микроудобрений
производства
и
по
изучению
свидетельствуют
применения
о
обогащенных
микроэлементами удобрений, в том числе и комплексных.
Испытания опытных и опытно-промышленных партий основных
удобрений с микроэлементами в производственных условиях показали, что
только за счет бора в нитроаммофоске, внесенной на выщелоченных
черноземах и дерново-подзолистых почвах, получают следующие прибавки в
урожае: корней сахарной свеклы 30-40 ц/га, семян капусты 2,6, семян гороха
2,9. Также же прибавки дает добавление к минеральным удобрениям других
микроэлементов.
Одновременное внесение микроэлементов с основными удобрениями
оправдывает себя и экономически. По прогнозам, потребность с.х. в
микроэлементах должна на 70% обеспечиваться микроэлементами в составе
основных удобрений и на 30% за счет технических солей, применяемых для
некорневой подкормки и предпосевной обработки семян.
157
Вопрос 6. Комплексные удобрения
Комплексными называются удобрения, содержащие в различном
сочетании и соотношении два и более элементов питании: азота, фосфора,
калия, микроэлементов. Они подразделяются на двойные (азотно-фосфорные,
азотно-калийные и фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорнокалийные) удобрения. По способу производства их делят на три группы:
сложные, сложно-смешанные или комбинированные и смешанные.
1. Сложными называются удобрения, которые в составе одного
химического соединения содержат два и более питательных элемента:
аммофос – NН4Н2РО4, диаммофос – (NН4)2НРО4, калийная селитра – КNО3,
магний-аммоний фосфат – МgNН4РО4.
2.
К
сложно-смешанным
или
комбинированным
относятся
комплексные удобрения, которые получаются в едином технологическом
процессе и содержащие в одной грануле два и более питательных элемента,
хотя и в виде различных соединений. К ним относятся нитрофос и
нитрофоска, нитроаммофос и нитроаммофоска, полифосфаты аммония и
калия,
карбоаммофосы,
фосфорнокалийные
прессованные
удобрения,
жидкие комплексные удобрения.
3. Смешанные удобрения представляют собой смеси простых
удобрений, получаемых в заводских или в хозяйственных условиях.
В нашей стране ассортимент комплексных удобрений представлен в
основном следующими формами: двойные – аммофос, нитроаммофосы,
нитрофосы, фосфаты калия; тройные – аммофоски, нитроаммофоски,
нитрофоски, магний аммоний фосфат.
Для сложных и комбинированных удобрений характерна высокая
концентрация основных питательных элементов и отсутствие или малое
содержание балласта, что обеспечивает значительную экономию труда и
средств на их транспортировку, хранение и применение.
158
1. Сложные удобрения
Аммофос
NН4Н2РО4
получают
нейтрализацией
ортофосфорной
кислоты аммиаком Н3РО4 + NН3 = NН4Н2РО4. Содержит: N 9-11%, Р2О5 4245%. Удобрение малогигроскопичное, хорошо растворяется в воде.
Аммофос можно вносить как в качестве основного удобрения, так и
при посеве с семенами и в подкормку. Недостатком его считается малое
содержание азота, поэтому на практике к нему приходится добавлять какоелибо азотное удобрение.
2. Диаммофос (NН4)2НРО4. производство аммофоса основано на
насыщении ортофосфорной кислоты аммиаком. А если продолжить этот
процесс, получается диаммофос: Н3РО4 + 2NН3 = (NН4)2НРО4.
Содержание азота 18%, фосфора 50%. Сумма содержания азота
достигает 70%, поэтому считается самым концентрированным из всех
сложных удобрений. Способы применения и свойства такие же что у
аммофоса.
3. Калийная селитра КNО3. Это соль содержит азота 13-15%, калия
45%, белого цвета, хорошо растворяется в воде, не содержит балласт и
обладает хорошими физическими свойствами.
Основным недостатком этого удобрения считается малое содержание
азота и отсутствие фосфора, поэтому на практике к нему приходится
добавлять азотное и фосфорное удобрения.
4. Магний-аммоний-фосфат или Фосфоаммомагнезия МgNН4РО4 ·
Н2О. Это слаборастворимое сложное удобрение, содержащее азот 8%,
фосфор 40%, магний 16%. Нитрификация аммония этого в почве протекает
также быстро, как и сульфата или нитрата аммония. Пригодно для основного
внесения даже в больших дозах без вреда для растений. В состав соли могут
быть введены и микроэлементы. Это удобрение имеет важное значение для
теплиц.
5. Полифосфаты (общая формула Нn+2РnOзn+1
159
Представляют собой линейные полимеры, содержащие сотни групп
РО4. Имеются и ультраполимеры этого типа, которые содержат тысячи
подобных групп.
Полифосфаты
удобрениями,
являются
качественно
высококонцентрированными
отличающиеся
от
сложными
стандартных
форм
специфичностью структуры фосфатного компонента.
Макроэнергетическая
природа
Р-О-Рсвязи,
при
помощи
которой
формируются цепи и кольца полифосфатного аниона в значительной мере
определяют влияние этих удобрений на некоторые физико-биохимические
процессы в растениях.
До недавнего времени технология производства концентрированного
суперфосфата,
преципитата
и
фосфата
аммония
основывалась
исключительно на ортофосфорной кислоте (Н3РО4), которая содержит не
более 54% Р2О5. производимые же в настоящее время смеси полифосфорных
кислот содержит от 70 до 83% Р2О5, что позволяет получить более
концентрированные комплексные удобрения.
Процесс образования полифосфорных кислот требует нагрева и
вакуума:
вакуум
Н4Р2О7 + Н2О;
нагрев
вакуум
Н3РО4 + Н4Р2О7
Н5Р3О10 + Н2О;
нагрев
вакуум
Н5Р3О10
3НРО3 + Н2О и т д.
нагрев
2Н3РО4
В этих реакциях происходит конденсация (уплотнение молекул
фосфорной кислоты с выделением воды), поэтому полифосфорные кислоты
называют конденсированными.
Ряд
полифосфорных
кислот
можно
представить
так
НРО3
–
метафосфорная, Н4Р2О7 – пирофосфорная, Н5Р3О10 – триполифосфорная,
Н6Р4О13 – тетраполифосфорная и т. д.
160
Исходным продуктом для получения полифосфатов служит смесь
полифосфорных
кислот,
которые
получают
из
концентрированной
ортофосфорной кислоты или из фосфора, добываемого термическим путем.
Особенности структуры полифосфатов позволяют вводить в состав из
молекулы
несколько
элементов
минерального
питания,
включая
микроэлементы. Это открывает широкие перспективы для дальнейших
исследований в направлении создания новых видов и форм таких удобрений.
Среди
перспективных
сложных
удобрений
следует
отметить
полифосфат аммония, который содержит азот 15%, фосфор 60%.
Это удобрение высокую эффективность проявляет на многих типах
почв, особенно на их карбонатных разновидностях.
2. Сложно-смешанные или комбинированные удобрения
1. Нитроаммофосы и нитроаммофоски соответственно двойные и
тройные удобрения, получают разложением апатита или фосфорита азотной
кислотой. При этом получается кальциевая селитра, дикальцифосфат и
примеси монокальциифосфата:
Са3(РО4)2 + 2НNО3 = Са(NО3)2 + 2СаНРО4
Кальциевая селитра сильно гигроскопичная и быстро отсыревает,
поэтому для улучшения физических свойств удобрения нитрат кальция
переводят в другое соединение – это достигается различными способами:
1. в полученную смесь (пульпу) вводят сульфат аммония, который
реагирует с кальциевой селитрой с образованием аммиачной селитры и
безводного серно-кислого кальция:
Са(NО3)2 + (NН4)2SО4 = 2NН4NО3 + СаSО4
Для получения тройного удобрения на этой стадии процесса в пульпу
добавляют в необходимой пропорции хлористый калий. Частично он
реагирует с аммиачной селитрой с образованием хлористого аммония и
калийной селитры:
161
КСl +NН4NО3 = NН4Сl + КNО3
В дальнейшем массу высушивают и гранулируют. В каждой грануле
находятся СаНРО4 · 2Н2О,
Са(Н2РО4)2 · Н2О,
NН4NО3,
NН4Сl,
КСl,
КNО3, СаSО4 и примеси, содержащиеся в исходном фосфатном сырье.
2. К пульпе добавляются аммиак и серная кислота. При этом
достигается тот же результат, что при внесении сульфата аммония, но
аммиак может вызвать вследствие местного подщелачивания среды
частичную ретроградацию образовавшихся усвояемых солей фосфорной
кислоты.
Чтобы
избежать
этого,
одновременно
прибавляют
небольшое
количество растворимой соли магния. Введение хлористого калия позволяет
получить удобрение, очень близкое по составу и свойствам к сульфатной
нитрофоске, называемой сернокислой нитрофоской.
3. Самым перспективным способом является прибавление к пульпе
аммиака и фосфорной кислоты; нитрат кальция превращается в однодвухзамещенные фосфаты кальция и аммиачную селитру.
3Н2О + 2Са(NО3)2 + 4Н3РО4 + 5NН3 =
= 4NН4NО3 + СаНРО4 ∙ 2Н2О + Са(Н2РО4)2 ∙ Н2О + NН4Н2РО4
Введение хлористого калия дает еще NН4Сl и КNО3 и получается
фосфорная нитрофоска.
Действие нитрофосок, как правило более эффективно, чем равных доз
NРК простых удобрений.
Содержание
NРК.
В
нашей
стране
выпускается
одна
марка
гранулированной нитофоски с общим содержанием NРК около 33% (азот 11,
фосфор 11, калий 11%).
2. Нитроаммофосы и нитроаммофоски получают нейтрализацией
аммиаком смеси азотной и фосфорной кислот. Удобрение, получаемое на
основе
моноаммонийфосфата,
называется
нитроаммофосом,
добавлении хлористого калия – нитроаммофоской.
162
а
при
Удобрение, получаемое на основе диаммонийфосфата, называется
динитроаммофосом, а при добавлении КСl – динитроаммофоской.
Нитроаммофосы могут выпускаться с содержанием азота 10-30%,
фосфора 14-27%. В нитроаммофосках общее содержание NРК составляет
51% (азот 17, фосфор 17 и калий 17% - в марке А; в марке Б соответственно
13, 19, 19%).
3. Карбоаммофосы и карбоаммофоски содержат азот в амидной и
аммиачной
формах,
фосфор
и
калий
в
водорастворимой
форме.
Карбоаммофос получают из мочевины, фосфорной кислоты и аммиака.
Содержит около 60% азота и фосфора 30%.
При
добавлении
солей
калия
к
карбоаммофосу
получается
карбоаммофоска с содержанием NРК около 60% по 20% каждого элемента.
Выпускаются эти удобрения только в гранулированном виде.
4. Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) получают нейтрализацией
орто- и полифосфорной кислот аммиаком с добавлением азотсодержащих
растворов (мочевины, аммиачной селитры) и хлористого калия или
сернокислого калия, а в отдельных случаях и солей микроэлементов.
Общее содержание питательных веществ в ЖКУ не превышает 30%,
так как при более высокой концентрации происходит кристаллизация солей и
выпадение их в осадок.
Соотношение N:Р:К в ЖКУ может быть различным: азот 5-10%,
фосфор 5-14%, калий 6-10%. По маркам: 9:9:9; 7:14:7; 6:18:6; 8:24:0.
Для повышения концентрации питательных веществ в ЖКУ добавляют
к ним стабилизирующие добавки 2-3% коллоидно-бетонитовой глины или
торфа. Эти удобрения называют суспензированными ЖКУ. Коллоидная
глина и торф удерживают соли от выпадения в осадок.
Состав их может быть по соотношению N:Р:К 12:40:0;
10:30:10; 9:27:13 и др.
163
15:15:15;
ЖКУ по эффективности не уступают твердым удобрениям, но для их
перевозки, хранения и внесения необходим комплекс специального
оборудования, что сегодня стоит дорого.
Вносятся они в те же сроки и теми же методами, что и твердые
удобрения.
5.
Амиды
фосфора
–
высококонцентрированные
комплексные
удобрения, в которых суммарное содержание азота и фосфора достигает 120147%.
Фосфорный ангидрид (Р2О5) перспективен для производства амидов,
имидов фосфорных кислот, а также дегидратированных фосфатов аммония,
медленно растворимых в воде, не выщелачивающихся и не связываемых
почвой.
Фосфонитриламид содержит 93% Р2О5 и 54% N.
Триамид ортофосфорной кислоты – фосфор 75% и 44% азота.
Эффективность этих удобрений приближается к азотнокислому
аммонию и моноаммонифосфату.
3. Смешанные удобрения
Представляют собой механические смеси простых удобрений. Их
готовят на специальных туко-смесительных заводах или непосредственно в
хозяйствах.
Сухое смешивание удобрений – это наиболее доступный, простой и
экономический метод получения комплексных удобрений.
Основным требованием, предъявляемым к тукосмесям – это получение
хорошо сыпучих, неслеживающихся, пригодных к механизированному
рассеву. Однако не всякие тукосмеси могут отвечать этим требованиям, что
во многом зависит от особенностей некоторых видов удобрений.
Например при смешивании суперфосфата и фосфатной муки с
калийными удобрениями, а также аммиачной селитры и сульфата аммония с
преципитатом,
фосфоритной
мукой
164
и
калийными
удобрениями
не
происходит каких-либо нежелательных изменений. Даже при длительном
правильном хранении такие тукосмеси имеют хорошие физические свойства.
Другой пример, при заблаговременном смешивании сульфата аммония
и аммиачной селитры с суперфосфатом получается мажущаяся смесь,
неудобная для рассева, а при хранении она затвердевает, поэтому смешивать
эти удобрения следует в день внесения.
Еще хуже ведет себя кальциевая селитра дающая с другими
удобрениями полужидкую массу, которую невозможно вносить в почву.
Каждому агроному необходимо знать, что существует таблица, где
приводятся правила и сроки смешивания различных удобрений. В ней
указаны, какие удобрения можно смешивать заблаговременно, какие перед
внесением, а какие вообще нельзя смешивать.
Вопрос 7. Технология хранения, подготовки и внесения удобрения
Изучение этого вопроса отводится на самостоятельное изучение
студентов но коротко ознакомлю.
Правильная организации технологии хранения, подготовки и внесения
удобрений имеет очень важное значение для снижения потерь и повышения
их эффективности.
Минеральные удобрения положено хранить в специальных складах,
построенных по типовым проектам: прирельсовых, пристанских, в складах
хозяйств и агрохимических пунктах колхозов и совхозов
Хранение минеральных удобрений на открытых, необорудованных
площадках приводит к значительным их потерям (до 15%) и к ухудшению их
качества:
отсыреванию,
слеживанию,
снижению
содержания
в
них
питательных веществ.
В складах затаренные и незатаренные удобрения следует хранить
отдельно. Размещать их следует по видам изолированно друг от друга.
Аммиачная селитра огнеопасна, поэтому ее нужно хранить в специально
165
оборудованных секциях или отдельном складе. Расстояние от штабеля до
стены должно быть 1 м, между штабелями делают разрыв до 3 м.
Фосфоритную муку и пылевидные известковые удобрения нужно
хранить в специальных прирельсовых складах силосного типа.
Транспортировка минеральных удобрений от завода до прирельсовых
складов осуществляются железнодорожным транспортом, а от прирельсовых
до складов хозяйств – автотранспортом.
Разгрузка вагонов производится по схеме вагон-склад или вагонавтомобиль. Недопустимы выгрузка удобрений из вагонов на открытые
площадки, смешивание удобрений между собой и с другими материалами.
Подготовка минеральных удобрений к внесению, перевозка их к полю
и внесение также должны осуществляться без потерь удобрений.
Для снижения потерь необходимо применять удобрения в соответствии
с рекомендациями агрохимслужбы и научных учреждений.
Лекция 12
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Комплексные удобрения и их классификация
2. Что такое сложное удобрение, перечислите основных
представителей
3. Что такое сложно-смешанные удобрение, перечислите
основные
4. Какие основные микроудобрения существуют
Тема: Модуль 3. Блок 2.
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 1. Классификация органических удобрений
2. Навоз подстилочный и бесподстилочный
3. Навозная жижа
4. Торф
5. Птичий помет
166
6. Фекалий
7. Компосты
8. Хозяйственные отходы
9. Сапропели
10. Зеленые удобрения
Вопрос1. Классификация органических удобрений
К органическим удобрениям относятся навоз, навозная жижа, торф,
птичий помет, фекалий, компосты, хозяйственные отходя, сапропель,
зеленые удобрения и др.
В состав органических удобрений входят все необходимые растениям
питательные элементы. Так, каждая тонна навоза крупного рогатого скота
содержит около 20 кг азота, 10 кг фосфора (Р2О5), 6 кг магния (МgО), 4 кг
серы (SО3), 25 г бора, 230 г марганца, 20 г меди, 100 г цинка, 1,2 г кобальта, 2
г молибдена и 0,4 йода (таблица 1).
Таблица 1
Содержание питательных веществ в
некоторых органических удобрениях, %
Виды органических
удобрений
Влажность,
%
Полуперепревший навоз
Торф верховой
Торф низинный
Фекалий
75
60
60
N
Р2О5
К2О
СаО
0,50
0,35
1,05
0,67
0,25
0,03
0,14
0,33
0,60
0,03
0,07
0,20
0,70
0,04
0,14
0,10
Органические удобрения считаются полными, потому что содержат все
необходимые растениям макро- и микроэлементы. Кроме того, в них
содержатся ростовые вещества, ферменты, полезные микроорганизмы и др.
Применение удобрений, в том числе и органических, является
важнейшим способом вмешательства человека в круговорот веществ в
земледелии. Внесение навоза, навозной жижи, птичьего помета, фекалий
167
является повторным использованием части тех питательных веществ,
которые ранее поглощались растениями из почвы и уже участвовали в
создании урожая. При скармливании животным корма из бобовых культур
связанный ими азот в значительно степени попадает в навоз.
Применение же таких удобрений, как торф, городской мусор,
сапропель (донные отложения пресных водоемов) означает вовлечение
новых питательных веществ, ранее находившихся вне этого круговорота.
Навоз и другие органические удобрения служат для растений
источником не только минеральных веществ, но и СО2. при внесении в почву
30-40 т/га навоза в период его интенсивного разложения количество
ежедневно выделяемого углекислого газа по сравнению с неудобренным
участком возрастает на 100-200 кг/га.
Органические удобрения являются энергетическим материалом и
источником питания для многих почвенных микроорганизмов. Кроме того,
они сами очень богаты микрофлорой, поэтому вместе с ними в почву
попадает большое количество микроорганизмов.
Внесение органических удобрений улучшая физические, химические,
биологические
плодородие.
и
При
физико-химические
этом
возрастают
свойства
емкость
почв,
повышают
поглощения
и
их
степень
насыщенности почв основаниями, снижается ее кислотность, уменьшается
подвижность в почве алюминия, железа, марганца и повышается буферность.
Необходим иметь в виду, что значительная часть питательных веществ
органических удобрений становится доступной растениям лишь по мере их
минерализации, поэтому применением одних органический удобрений
трудно обеспечить потребность растений в элементах питания в первый
период вегетации и в период максимального потребления ими питательных
веществ.
Кроме того, при использовании одних органических удобрений
соотношение питательных веществ в них может быть не таким, какое
необходимо для нормального роста и развития растений, поэтому сочетание
168
из минеральными дает возможность создать любое требуемое растениям
соотношение
питательных
элементов.
В
связи
с
этим
возрастает
эффективность совместного их внесения.
2. Навоз подстилочный и бесподстилочный
Навоз – это отходы животноводства, состоящее в основном из твердых
выделений животных. Кроме того, в зависимости от хозяйственных условий
в составе навоза может быть подстилка. Поэтому признаку различают:
подстилочный навоз и бесподстилочный или жидкий навоз.
1. Подстилочный навоз состоит из твердых и жидких выделений
животных и подстилки. Из потребляемого животными корма в навоз
переходит в среднем около 40% органического вещества, 80 фосфора, 50
азота и 95 калия. Однако в зависимости от вида скота, его возраста и состава
корма относительное количество переходящих в навоз веществ колеблется в
широких пределах (таблица 2). Эти факторы влияют и на соотношение
твердых и жидких выделений, на содержание в них питательных веществ
(таблица 3). Чем переваримее корм, тем меньше сухого вещества в твердых
выделениях и больше в жидких.
При всех равных условиях в растущем организме молодняка
задерживается гораздо больше азота и фосфора, чем в организме взрослых
животных.
Твердые и жидкие выделения не равноценны по составу и
удобрительным качествам. Почти весь фосфор, выделяемый из организма
животных, попадает в твердые выделения, в жидких его очень мало. Около
1 2
 азота и почти весь калий, находившийся ранее в кормах выделяется с
2 3
мочой животных.
Таблица 2
Количество и соотношение твердых и жидких выделений в
зависимости от вида животных
169
Выделяется за 1 сутки
Вид животных
Крупный рогатый скот:
взрослый
молодняк до 1,5 лет
телята до 6 месяцев
Лошади
Свиньи
Овцы
твердых, кг
жидких, л
20-30
10-12
3-5
15-20
1,5-2,2
1,5-2,5
10-15
5-6
1,5-2,0
4-6
2,5-4,5
0,6-1,0
Соотношение
твердых к
жидким
2,0
2,0
2,3
3,5
0,5
2,5
Азот и фосфор в твердых выделениях содержатся в составе
органического вещества и переходят в доступное состояние после его
минерализации. В жидких выделениях питательные элементы представлены
в растворимой, легкодоступной растениям форме.
Таблица 3
Состав свежего навоза в зависимости от вида животных и подстилки, %
На торфяной
подстилке
Составные части
навоза
смешаный
коров
лошадей
овец
свиней
коров
лошадей
На соломенной подстилке
Вода
Орг.вещество
Азот общий
Азот аммиачный
Фосфор (Р2О5)
Калий (К2О)
Кальций (СаО)
Магний (МgО)
75,0
21,0
0,50
0,15
0,25
0,60
0,35
0,15
77,3
20,3
0,45
0,14
0,23
0,50
0,40
0,11
71,3
25,4
0,58
0,19
0,28
0,63
0,21
0,14
64,6
31,8
0,83
0,23
0,67
0,33
0,18
72,4
25,0
0,45
0,20
0,19
0,60
0,18
0,09
75,5
0,60
0,18
0,22
0,48
0,45
-
67,0
0,80
0,28
0,25
0,53
0,44
-
170
Твердые выделения животных очень богаты микроорганизмами, моча
же в период ее выделения микроорганизмов не содержит, они в нее попадают
позже из твердых.
У лошадей, овец и крупного рогатого скота твердых выделений
больше, чем жидких; свиней, наоборот, жидких выделений в два раза
больше, чем твердых. Кроме того, в твердых и жидких выделениях крупного
рогатого скота и свиней содержание сухого вещества ниже по сравнению с
выделениями овец и лошадей. Содержание азота, фосфора и калия в
выделениях крупного рогатого скота также ниже, чем в выделениях других
животных. Все это обуславливает неодинаковый характер разложения навоза
разных животных.
Подстилка является составной частью навоза. При добавлении ее к
первым двум компонентам она увеличивает выход навоза, улучшает его
качества и уменьшает в нем потери азота и жижи. Для подстилки используют
разнообразные материалы: солому, торф, опилки и др.
С
подстилкой
питательных
в
навоз
попадают
элементов, которые под
дополнительные
количества
влиянием микробиологических
процессов превращаются в более доступные формы (таблица 4).
Таблица 4
Содержание питательных веществ в подстилке
Вид подстилки
Солома оз.пшеницы
Солома оз.ржи
Солома овса
Торф верховой
Торф низинный
Опилки
Влажность,
%
N
Р2О5
К2 О
СаО
14,3
14,3
14,0
25,0
30,0
25,0
0,50
0,45
0,65
0,80
2,25
0,20
0,20
0,26
0,35
0,10
0,30
0,30
0,90
1,00
1,60
0,07
0,15
0,74
0,30
0,30
0,40
0,22
3,00
1,08
Подстилка поглощает жидкие выделения животных и образующийся
аммиачный азот, предотвращая их потери. Одна часть соломенной подстилки
может выделений, одна часть низинного торфа до 7 частей, а 1 часть
верхового торфа до 15 частей жидкости.
171
Подстилка улучшает физические, физико-химические и биологические
свойства навоза: он становится менее влажным, более рыхлым и легче
разлагается при хранении.
Для подстилки лучше использовать солому и торф, при этом навоз
получается лучшего качества. В случае отсутствия или недостатка соломы и
торфа можно использовать опилки, но при этом качество навоза ухудшается,
повышается количества медленно разлагающейся клетчатки и лигнина.
Торф, особенно верховой, является лучшим материалом для подстилки.
Он сильнее, чем другие его виды, поглощает жидкие выделения животных и
аммиачный азот навоза. На подстилку целесообразнее использовать торф со
степенью разложения не выше 30% и влажностью 30-55%. Сильно
разложившийся и более влажный торф хуже поглощает жидкие выделения
животных, слишком же сухой плохо смачивается и тоже плохо поглощает
влагу.
Оптимальный расход подстилки зависит от ее качества, вида скота,
количества и качества потребляемого животными корма (таблица 5).
Таблица 5
Суточный расход подстилки на 1 животное, кг
Вид животных
Солома
Торф
Опилки
Крупный рогатый скот
Взрослый
Телята
Лошади
Свиньи
Овцы
3-6
2-3
3-5
1-3
0,5-1,0
7-20
3-10
4-10
0,5-3
-
4-6
2-4
2-4
1-3
-
Более высокая норма подстилки повышает выход навоза и резко
уменьшает потери жижи и аммиачного азота (таблица 6).
Таблица 6
Зависимость выхода навоза и потерь азота от нормы подстилки
Норма подстилки
на 1 корову в
сутки, кг
Подстилка – солома
накоплено
навоза за 200
потери азота за
3,5 месяца
172
Подстилка – торф
накоплено
навоза за 200
потери азота за
3,5 месяца
2
4
6
дн., т
хранения, %
дн., т
хранения, %
7,2
8,6
10,2
43,9
31,2
13,3
7,7
9,2
10,4
25,2
13,7
3,4
В РФ около 80% навоза получают от крупного рогатого скота, он
характеризуется следующими показателями: содержание сухого вещества
35%, органического вещества 21%, азота общего 0,54%, аммиачного 0,07%,
фосфора 0,28%, калия 0,60%, рН 3,1 и отношение С : N равно 19. В 1 тонне
такого навоза содержится 5,4 кг азота, 2,8 фосфора и 6,0 калия.
Изменения, происходящие в подстилочном навозе при хранении. Во
время хранения в навозе при участии микроорганизмов происходят процессы
распада твердых выделений животных и подстилки с образованием более
простых минеральных соединений и вторичные процессы синтеза, например,
переход аммиачного азота в белки тел микроорганизмов.
Аммиачный азот во время хранения навоза теряется главным образом
при разложении мочи. Она разлагается раньше и быстрее, чем другие
составные части навоза.
Жидкие
выделения
животных
содержат
мочевину
СО(NН2)2,
гиппуровую кислоту С6Н5СОNНСН2СООН и мочевую кислоту С5Н4N4О3.
Из них при хранении навоза и навозной жижи быстрее разлагается мочевина,
несколько медленнее гиппуровая кислота и еще медленнее мочевая кислота.
Мочевина
под
воздействием
фермента
уреазы,
выделяемого
уробактериями, быстро превращается в углекислый аммоний:
1. СО(NН2)2 + 2Н2О = (NН4)2СО3
Углекислый аммоний – малоустойчивое соединение и быстро
распадается на аммиак, углекислый газ и воду:
2. (NН4)2СО3→2NН3 + СО2 + Н2О
Гиппуровая
кислота
сначала
распадается
на
бензойную
аминоуксусную кислоты:
1. С6Н5СОNНСН2СООН + Н2О → С6Н5СООН + СН2NН2СООН
173
и
Образующаяся аминоуксусная кислота, в свою очередь распадается на
уксусную или оксиуксусную кислоту с выделением свободного аммиака:
2. СН2NН2СООН + Н2О → СН2ОНСООН + NН3
Мочевая кислота разлагается через образование мочевины, затем
углекислого аммония и уже потом свободного аммиака:
1. С5Н4N4О3 + О + Н2О = С4Н6N4О3 (алантоин) + СО2
2. С4Н6N4О3 + 2Н2О = 2СО(NН2)2 + НСОСООН (глиоксиловая кислота)
3. СО(NН2)2 + 2Н2О = (NН4)2СО3; (NН4)2СО3 = 2NН3 + СО2 + Н2О
Таким образом, все азотистые соединения жидких выделений
животных при хранении отдельно или в составе навоза могут разлагаться до
свободного аммиака. Это основной источник потерь азота в навозе, особенно
при неправильном его хранении.
В
процессе
разложения
подстилочного
навоза
образуются
органические кислота и перегнойные вещества. Они сорбируют аммиак и тем
самым препятствуют его улетучиванию. Большее накопление органических
кислот в навозе происходит при менее интенсивном его разложении, а при
усиленной аэрации и интенсивном разложении в навозе меньше остается
веществ, способствующих уменьшению потерь аммиака.
Насыщенность навоза
углекислым газом,
выделяемым
важным
фактором уменьшения образования свободного аммиака.
По скорости разложения
органические вещества кала и подстилки
можно разделить на две группы. Первая, составляющая небольшую долю,
включает сравнительно легко разлагающиеся соединения: сахара, крахмал,
пектин, пентозанн и органические кислоты. Их разложение при доступе
кислорода происходит очень быстро и сопровождается повышением
температуры до 60-70ºС.
Вторая группа включает клетчатку и другие медленно разлагающиеся
органические вещества. Скорость разложения навоза во многом зависит от
соотношения этих двух групп органических веществ. Чем больше веществ
первой группы, тем быстрее идет разложение навоза. Важно только то, чтобы
174
распад безазотистых веществ навоза в основном происходил при его
хранении, до внесения в почву. В противном случае возникает опасность
сильного биологического поглощения азота микроорганизмами после
заделки навоза в почву и ухудшения в связи с этим условий азотного питания
растений.
Безазотистые органические вещества навоза при доступе кислорода под
влиянием аэробных бактерий распадаются до углекислого газа и воды:
(С6Н10О5)n + n6О2 → n(СО2 + 5Н2О)
Без доступа кислорода с участием анаэробных бактерий безазотистые
вещества разлагаются до метана и углекислого газа:
(С6Н10О5)n + nН2О → n(3СН4 + 3СО2)
Масса навоза при хранении всегда уменьшается вследствие выделения
и улетучивания углекислого газа, метана и паров воды. При этом потери
сухого вещества происходят быстрее, чем потери азота. В связи с этим навозе
по мере разложения улетучивается процентное содержание не только
фосфора и калия, но и азота (таблица 7)
Таблица 7
Влияние степени разложения навоза на его состав, %
Вещества, входящие в
навоз
В свежем
навозе
После 2-х
месяцев
хранения
После 4-х
месяцев
хранения
После 5-8
месяцев
хранения
Вода
Органические вещества
Азот общий
Азот белковый
Азот аммиачный
Фосфор (Р2О5)
Калий (К2О)
72,0
24,5
0,52
0,33
0,15
0,31
0,60
75,5
19,5
0,60
0,45
0,12
0,38
0,64
74,0
18,0
0,60
0,54
0,10
0,43
0,72
68,0
17,5
0,73
0,68
0,05
0,48
0,84
В начальных стадиях разложения в подстилочном навозе в основном
содержится белковая и аммиачная формы азота. В дальнейшем, по мере
повышения степени разложения навоза, количество белкового азота
увеличивается, а аммиачного снижается.
175
В свежем и слаборазложившемся навозе процесс нитрификации не
происходит, поэтому нитратный азот не образуется, что объясняется тем, что
при разложении навоза в аэробных условиях нитрифицирующие бактерии
погибают под действием высокой температуры, а при распаде а анаэробных
условиях они вообще не развиваются, так как являются строгими аэробами.
В следствие отсутствия нитратов в свежем и полуразложившемся навозе при
хранении отсутствуют и процессы денитрификации.
Нитратный азот появляется в навозе при хранении по мере его
гумификации – в навозе-сыпце его содержание бывает десятые доли
процента от общего его содержания.
По степени разложения навоз бывает свежим, полуперепревшим,
перепревшим, перегной.
Свежий навоз – в котором использованная на подстилку солома еще
сохраняет свою типичную окраску и прочность.
Полуперепревший навоз – солома подстилки уже теряет свою
прочность и приобретает темно-коричневую окраску, масса навоза при этом
по сравнению со свежим уменьшается на 20-30%.
Перепревший или сильноразложившийся навоз – это черная мажущая
масса, в котором не заметны отдельные соломинки. Он составляет около 50%
от исходного навоза.
Перегной – это богатая органическим веществом черная землистая
масса. Он составляет не более 25% от исходного свежего навоза.
При хранении навоз без особой необходимости не следует пропускать
через все эти стадии разложения и превращать в перегной. Это приведет к
огромным потерям органического вещества и азота.
Количество получаемого в хозяйстве навоза зависит от вида животных,
общего поголовья скота, продолжительности стойлового периода, количества
и качества кормов и подстилки (таблица 8).
Таблица 8
Примерное количество навоза, получаемого от 1 головы скота за год, т
176
Продолжительность
стойлового периода, дн
От 200 до 220
От 180 до 200
Меньше 180
КРС или 2 головы
молодняка до 2-х
лет
7-8
6-7
4-5
Лошади
Овцы
5-6
4-5
2,5-3
0,8-0,9
0,6-0,8
0,4-0,5
Или можно посчитать по формуле:
Н (
К
 П)  4
2
где Н – количество навоза, получаемого в хозяйстве;
К
- количество сухого
2
вещества корма, переходящего в навоз; П – количества подстилки; 4коэффициент (масса сырого навоза в 4 раза больше, чем масса сухого
вещества корма).
Способы и условия хранения подстилочного навоза. Существуют
несколько способов хранения навоза, при котором разложение его
происходит в разных условиях и сопровождается неодинаковыми потерями
азота и сухого вещества.
1-ый способ – хранение под скотом – используется для накопления
навоза при беспривязном содержании скота на выгульных площадках и в
полевых загонах. При этом на отведенных площадках настилают торф или
резанную солому слоем 30-50 см. По мере переувлажнения верхнего слоя
добавляют небольшие порции новой подстилки.
При хранении навоза под скотом отпадает необходимость ежедневной
его уборки, строительства специальных навозохранилищ и жижесборников.
Значительно удешевляется уход за животными и снижается себестоимость
навоза. При обильном и своевременном использовании подстилки вся жижа
остается в навозе и почти отсутствуют потери аммиачного азота.
Основную
массу
подстилочного
навоза,
накапливаемого
в
навозохранилище или в полевых штабелях. Существуют несколько способов
такого хранения навоза: рыхлое, рыхло-плотное и плотное или аэробное,
аэробно-анаэробное и анаэробное или горячее, горячее-холодное и холодное.
177
2-ой способ – плотный, анаэробный или холодный. При этом способе
хранения навоз в навозохранилище или в полевых штабелях укладывают
послойно и каждый слой немедленно уплотняют. Ширина первого слоя
штабеля 5-6 м и толщина 1 м, длина произвольная в зависимости от качества
навоза. После укладки каждый слой уплотняют до высоты штабеля 2,5-3,0 м.
Сверху штабель накрывают торфом, резанной соломой или землей (15-20 см).
Разложение навоза происходит в анаэробных условиях, температура
его зимой поднимается не выше 20-25ºС, летом 30-35ºС, поэтому этот способ
хранения называют холодным. Потери органических вещества и азота при
этом способе хранения значительно меньше, чем при других способах
хранения, но удлиняется срок приготовления (таблица 9).
Таблица 9
Потери азота, жижи и органических веществ навоза за 4 месяца в
зависимости от способа хранения и вида подстилки, %
Способ хранения
Рыхлый
Рыхло-плотный
плотный
Плотный
Потеряно из навоза на
соломенной подстилке
орган.
веществ
32,6
24,6
12,2
способ
азота
жижи
31,4
21,6
10,7
10,5
5,1
1,9
хранения
Потеряно из навоза на
торфяной подстилке
орган.
веществ
40,0
31,9
7,0
рассчитан
на
азота
жижи
25,3
17,0
1,0
4,3
3,4
0,6
приготовления
полуперепревшего навоза зимой за 3-4 месяца, а перепревшего за 7-8
месяцев. Но эти сроки могут значительно меняться.
3-ий способ – рыхло-плотный, аэробно-анаэробный или горячехолодный. При этом способе хранения свежий навоз укладывают в штабель
метровым слоем сначала рыхло, затем, когда в слое температура достигает
60-70ºС (за 3-5 дней), сильно уплотняют. Так укладывают слой за слоем до
178
полной высоты штабеля (2,5-3 м), уплотняя каждый слой лишь после
сильного разогрева.
В первой стадии хранения навоза (до уплотнения) в штабеле
происходит интенсивный (аэробный) процесс разложения с участием
термофильных бактерий, теряется значительная часть азота и органического
вещества. Чтобы уменьшить эти потери применяют повышенные нормы
подстилки. Высокая температура при рыхлом хранении способствует
обезвреживанию его от возбудителей желудочно-кишечных заболеваний и
семян сорняков.
Во второй стадии хранения (после уплотнения) температура в навозной
массе снижается до 30-35ºС и процесс разложения в дальнейшем протекает в
анаэробных условиях. Навоз при этом хранении разлагается значительно
быстрее, чем при плотном способе. Полуперепревший навоз образуется за
1,5-2 месяца, а перепревший спустя 4-5 месяца после закладки штабеля.
Рыхло-плотный способ хранения применяют тогда, когда нужно ускорить
приготовление навоза, содержащего большое количества соломенной
подстилки, а также при обнаружении возбудителей заболеваний.
4-ый способ – рыхлое, аэробное или горячее хранение навоза. При
этом способе свежий навоз закладывают в штабеля и оставляют без
уплотнения. Разложение навоза при этом происходит в аэробных условиях и
при высокой температуре, что сопровождается большими потерями
органического вещества и азота, а также повышенным выделением навозной
жижи. Такой способ хранения допустим лишь при хранении торфяного
навоза.
К общепринятым приемам, которые не только резко увеличивают
выход навоза, сводят до минимума потери питательных веществ, но и
значительно улучшают его качества, относятся использование повышенных
норм подстилки, применение в качестве подстилки торфа, соломы в виде
резки, плотное хранение навоза, устройство жижесборников у скотных
дворов и навозохранилищ. Кроме того, для повышения удобрительной
179
ценности навоза большое значение имеет добавление к нему фосфоритной
муки, компостирование с торфом и другими материалами.
Применение подстилочного навоза. Основной способ наиболее
эффективного применения подстилочного навоза – это внесение его под
вспашку во влажный слой почвы.
Доза навоза, вносимого под вспашку, в зависимости от степени его
разложения, особенностей удобряемой культуры, почвенно-климатических
условий колеблется от 20 до 60 т/га и более. Более высокие дозы навоза
применяют в зонах, достаточно хорошо обеспеченных влагой и при
орошении (северные районы РФ и южные РСО-Алания). В засушливых
условиях вносят более разложившийся навоз и в меньших дозах, а
заделывают глубже – в более увлажненный слой.
Общие правила применения навоза таковы: чем беднее почва гумусом
и подвижными питательными веществами, тем больше следует вносить
навоза; под силосные, овощные, корнеплоды, технические культуры и
картофель следует вносить более высокие дозы навоза, чем под зерновые.
При определении места навоза и других органических удобрений в
севообороте
необходимо
учитывать
биологические
особенности
и
экономическое значение каждой культуры. В полевом севообороте навоз
целесообразнее вносить под пропашные и озимые культуры, а при хорошей
обеспеченности под те и другие. Под озимые, выращиваемые после занятого
пара, органические удобрения лучше вносить под парозанимающую
культуру.
В овощном севообороте целесообразно удобрять навозом, прежде всего
огурец, который хорошо отзывается на внесение свежего навоза.
При внесении свежего или полуперепревшего навоза под морковь или
петрушку происходит разветвление корней, теряется товарность урожая,
поэтому такие культуры должны идти на 2-3-й год после внесения навоза или
удобряться перегноем.
180
Требования к степени разложения навоза зависят от ряда условий. В
засушливых условиях страны предпочтение отдается более разложившемуся
навозу, в Нечерноземной зоне и других увлажненных районах – менее
разложившемуся, а осенью под зябь здесь можно вносить и свежий навоз.
Культуры
с
более
коротким
вегетационным
периодом
лучше
развиваются при внесении более разложившегося навоза, тогда как поздно
убираемые культуры хорошо используют менее разложившийся навоз,
внесенный заблаговременно. В засушливых районах дозы органических
удобрений ниже, но запахиваются глубже – в более увлажненный слой
почвы. Во влажных районах и при орошении дозы органических удобрений
значительно выше, но их можно запахивать мельче.
Навоз, особенно внесенный в высоких дозах, обладает сильным
прямым действие и длительным последействием. Как правило, прибавки в
урожаях за ряд лет последействия удобрения бывают значительно выше, чем
от его прямого действия. Если сумму прибавок урожаев от навоза принять за
100%, то доля прибавок от его последействия составляет 60-80%, а от
действия 20-40%. Наиболее сильное прямое действие навоза проявляется в
северных хорошо обеспеченных влагой районах. В южных и восточных
районах с дефицитом влаги эффективность навоза снижается (таблица 10).
Таблица 10
Действие и последействие навоза на урожайность с.-х. культур
Прибавки в пересчете на зерно, т/га
Зона
Нечерноземная
Черноземная
Юго-Восточная
действие
на 1-ую
культуру
0,65
0,45
0,22
последействие
181
1-ый год
2-ой год
0,34
0,40
0,35
0,25
0,32
0,20
за 3 года
1,24
1,17
0,77
Эффективность навоза во многом зависит от почвенно-климатических
условий и от характера севооборота. Он более эффективен в кормовых и
овощных севооборотах, а также в севооборотах с пропашными культурами.
Лекция 13
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какие органические удобрения существуют
2. Что такое навоз, его состав, виды и свойства
3. Каковы способы хранения подстилочного навоза
4. Какова эффективность применения навоза в разных
почвенно-климатических условиях
Тема: Модуль 3. Блок 2.
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 2. Бесподстилочный навоз
3. Навозная жижа
Вопрос 3. Бесподстилочный навоз
На
крупных
фермах
и
животноводческих
комплексах
практикуется бесподстилочное содержание животных, при котором
получается бесподстилочный навоз или жидкий навоз – это текучая
смесь кала, мочи и технологической воды.
Количество и качество бесподстилочного навоза зависит от вида и
возраста животных, типа кормления, продолжительности откорма или
182
стойлового содержания, количества воды, расходуемой при уборке
навоза, и технологии накопления.
Общий годовой выход (F) смеси экскрементов при обычной
влажности около 90% можно определить по формуле: F = Свк(1-К) 10,
где F – общий годовой выход смеси экскрементов; Свк – сухое вещество
корма, т; К – средний коэффициент переваримости кормов (для свиней
0,7; для КРС 0,6).
Средний выход бесподстилочного навоза от одной головы
крупного рогатого скота составляет 50-60 литров/сутки (30-35 л/сутки
кала, 15-20 л мочи и 5 л технологической воды), от свиней 12 л/сутки (8
л кала, 2 л воды и 2 л мочи).
В зависимости от содержания воды бесподстилочный навоз
делится на три вида:
1. Полужидкий – влажность до 90%
2. Жидкий – влажность до 93%
3. Навозные стоки – влажность более 93%.
На
крупных
животноводческих
комплексах
выход
бесподстилочного навоза при самосплаве составляет для комплексов на
1200 коров около 30 тыс.т в год, на 10 тыс. бычков около 110 тыс. т, на
100 тыс. свиней около 100 тыс. тонн. Использование такого громадного
количества навоза возможно только при полной механизации и
автоматизации
всех
процессов
транспортировки,
хранения
и
применения.
При дальнейшем разбавлении бесподстилочного навоза водой до
95%-ной влажности объем его увеличивается в 2 раза, а до 98%-ной в 5
раз по сравнению с объемом экскрементов животных, при этом
содержание сухого вещества и питательных элементов в нем
соответственно снижается.
183
Применение
системы
прямого
гидросмыва
приводит
к
разбавлению навоза водой в 2-3 раза, соответственно возрастает
потребность в емкостях для хранения и транспортных средств для
вывозки и внесения навоза. По мере разбавления навоза водой
утрачивается
экономическое
преимущество
бесподстилочного
содержания животных по сравнению с подстилочным.
Разбавление бесподстилочного навоза водой целесообразно лишь
непосредственно перед внесение. Неразбавленный жидкий навоз
крупного рогатого скота и свиней имеет следующий состав (таблица 1).
Таблица 1
Примерный состав бесподстилочного навоза, %
0,07
0,15-
0,10
0,12-
0,08
0,10-
0,08
0,05
0,32
0,100,15
0,10-
0,10-0,8
0,14
0,450,19
0,23-
Nа2
О
0,17
0,20-
CaО
0,27
0,24-
0,28
0,38
Мg
O
0,25-
0,400,47-
Азот
аммиа Р2О5 К2О
ч.
0,33-
8,6-6,0
5,0-3,9
ьи
12-8
Свин
10-8
КРС
Азот
общ.
88-92
Вид
Орг.
в-ва
90-92
Вод
а
Су
х.
вво
В бесподстилочном навозе от 50 до 70% азота находится в
аммиачной форме, хорошо доступной растениям в первый период
внесения. Поэтому коэффициент использования азота бесподстилочного
навоза и действие его на урожай культур в год внесения выше, чем
подстилочного навоза, а последействие, наоборот слабее.
Фосфор и калий навоза используются растениями не хуже, чем из
минеральных удобрений. Бесподстилочный навоз по эффективности не
184
уступает подстилочному, полученному из такого же количества
исходных экскрементов.
Бесподстилочный навоз КРС имеет в среднем рН 7,8; а свиной рН
6,8. По сравнению с подстилочным навозом в бесподстилочном более
узкое соотношение между углеродом и азотом у КРС 8-10 : 1, а у свиней
еще меньше.
Величина указанного соотношения имеет большое значение для
возможности восполнения запаса гумуса в почве. По обобщенным
данным, бесподстилочный навоз по действию на воспроизводство
гумуса оставляет 60% от подстилочного навоза при эквивалентных
количествах органического вещества. Твердая фракция минерализуется
значительно медленнее, чем гомогенизированный навоз, и особенно его
жидкая фракция.
Количество бесподстилочного навоза может быть определено еще
по следующим формулам:
Полужидкий навоз, м3 
Жидкий навоз, м3 
(кал  моча )  Д  Ч
1000
(кал  моча  вода)  Д  Ч
1000
где: (кал +моча) – количество экскрементов, выделенных за 1
сутки от 1 головы скота, кг;
(кал + моча + вода) – количество экскрементов от 1 головы в
сутки, а также воды при технологии получения
жидкого навоза, кг;
Д – продолжительность стойлового периода, сутки;
Ч – численность поголовья; 1000 – коэффициент для перевода в м3.
Выход бесподстилочного навоза базисной влажности (90%) можно
еще определить из расчета на условное поголовье, где за одну условную
185
голову
принимают
поголовье
общей
массой
500
кг.
Выход
бесподстилочного навоза 90%-ной влажности на 1 условную голову
крупного рогатого скота составляет 63 кг в сутки, или 23 т в год, у
свиней соответственно 50 кг и 18 т.
Хранение
бесподстилочного
навоза
в
зависимости
от
климатических условий и с целью соблюдения наиболее рациональных
сроков внесения должно проводиться в течение 2-6 месяцев. Для его
хранения необходимы прифермские и полевые навозохранилища.
Емкость прифермских навозохранилищ закрытого типа должна быть
равна 25-40% объема навоза, накапливаемого в течение 2-3 месяцев.
Остальные 75-60% навоза хранятся в полевых навозохранилищах,
представляющих собой открытые котлованы с пленочным покрытием
дна и откосов, размещенных в центре удобряемых массивов.
При хранении бесподстилочный навоз расслаивается. Сверху
образуется плотный плавающий слой, внизу – осадок, а между ними
осветленная жидкость. Поэтому для надежной работы насосов, цистерн
разбрасывателей, дождевальных установок и равномерного внесения
навоза
необходимо
его
систематическое
перемешивание
для
поддержания всей массы в однородном состоянии.
Прифермские навозохранилища проектирую объемом каждое не
более 3-5 тыс. м3. Дно и стены емкостей должны быть хорошо
гидроизолированы и устойчивы к агрессивному воздействию навоза, а
дно иметь уклон к заборному устройству.
Закрытые емкости должны иметь вентиляцию, чтобы избежать
накопления в них метана, сероводорода, аммиака и других вредных
газов, образующих взрывоопасные смеси.
Потери
органического
вещества
и
азота
при
хранении
бесподстилочного навоза значительно меньше, чем при хранении
186
подстилочного навоза. В нем не протекают процессы самосогревания,
его температура не превышает зимой и весной +10ºС, а летом +17ºС
(таблица 2).
Таблица 2
Потери органического вещества и азота при зимнем
и летнем хранении навоза, %
Зимнее хранение
Навоз
Подстилочный
Бесподстилочный
Летнее хранение
органичес
кое
вещество
азот
органичес
кое
вещество
азот
31-34
36-40
35-40
35-37
5-8
9-8
9-15
4-14
Жидкий навоз перед использование на удобрение должен
подвергаться обеззараживанию на очистных сооружениях, темической
обработкой,
специальными
химическими
препаратами.
Наиболее
доступно обеззараживание методом метанового брожения, при котором
не происходит потерь органического вещества и азота и одновременно
получается горючий газ, который можно использовать как топливо.
Недопустимо использование жидкого навоза для подкормок и
дождевания овощных и плодовых культур.
187
Применение бесподстилочного навоза
Для транспортировка и внесения бесподстилочного навоза
применяют специальные цистерны – разбрасыватели. Транспортировка
и внесение такого навоза может осуществляться по следующим схемам:
1. Прифермское навозохранилище → цистерна → полевое
навозохранилище → цистерна-разбрасыватель. Эта схема применяется
при
отсутствии
трубопровода
для
перекачивания
навоза
из
прифермского навозохранилища в полевое.
2. Навозохранилище → трубопроводная сеть → дождевальная
установка
→
поле.
Эта
схема
используется
при
наличии
трубопроводной сети и установка для дождевания, куда навоз
перекачивается по трубопроводу насосами. Перед дождеванием жидкий
навоз во вневегетационный период разбавляют водой в 2-3 раза, а в
период вегетации растений в 8-10 раз.
3. Прифермское навозохранилище → трубопровод → полевое
навозохранилище → цистерна-разбрасыватель → поле. В этом случае
жидкий навоз транспортируют из прифермского навозохранилища в
полевые по трубам с последующим внесением его цистернамиразбрасывателями. Третья схема позволяет значительно снизить
транспортные затраты и повысить производительность трубы.
Для снижения затрат на хранение, транспортировку и внесение
жидкого навоза в условиях крупных животноводческих комплексов
планируется круглогодичное внесение навоза на близлежащие поля
(радиус вывозки 4 км), прежде всего в кормовом севооборотах и для
удобрения культурных сенокосов и пастбищ.
Недопустимо внесение жидкого навоза зимой на затопляемых
площадях и склонах, где возможет смыв его при весеннем снеготаянии.
188
Подкормку пастбищ жидким навозом проводят сразу же после
стравливания или не позднее чем за 25-30 дней до очередного
стравливания, чтобы не ухудшать поедаемости зеленого корма.
При отсутствии устройств для перемешивания и гомогенизации
жидкого навоза его можно использовать после предварительного
разделения на твердую и жидкую фракции.
Жидкая фракция содержит 75-80% питательных веществ навоза и
является хорошим удобрением. Ее хранят в навозохранилищах.
Твердую фракцию, имеющую влажность 65-67% укладывают в
штабеля и используют для удобрения так же, как и подстилочный навоз.
В связи с тем, что бесподстилочный навоз может различную
влажность, правильнее будет говорить не о его дозах внесения а о дозах
азота, чрезмерное применение которого приводит к загрязнению
грунтовых вод и накоплению нитратов в продукции.
Необходимо отметить, что чрезмерно высокие нормы жидкого
навоза
не
дают
больших
прибавок
урожая
по
сравнению
с
оптимальными нормами внесения и могут оказывать отрицательное
действие на качество растениеводческой продукции, увеличавать
содержание нитратов в кормовых и овощных культурах выше
допустимых концентрации.
Примерные
нормы
внесения
бесподстилочного
навоза,
установленные на основе содержания азота, приводятся в таблице 3.
189
Таблица 3
Примерные нормы, сроки внесения и способы заделки
бесподстилочного навоза
Годовая
норма N
навоза на 1
га/кг
Время внесения
Способы
заделки
Зерновые
140
Под основную
обработку
Под плуг
Озимые на зерно
100
Весной подкормка
Картофель столовый
Картофель
фуражный
Сахарная свекла
Кормовая свекла
Кукуруза на зеленый
корм
120-180
Осенью под зябь
Весеннее
боронование
Под плуг
240-280
Осенью под зябь
Под плуг
100-240
320-360
Осенью под зябь
Осенью под зябь
Под плуг
Под плуг
240-320
Осенью под зябь
Под плуг
Многолетние травы
240-320
Луга
200-240
Боронование
после укосов
Боронование
после укосов
Пастбища
200-240
Однолетние травы
Рожь на зеленый
корм
120-160
Зимой после
укосов
Зимой после
укосов
После
стравливания
Под зябь
Под вспашку или в
подкормку
Культура
140
Боронование
Под плуг
Под плуг или
боронование
Вопрос 4. Навозная жижа
Навозная жижа представляет собой в основном перебродившую
мочу животных.
Выход
навозной
жижи
зависит
от
вида
животных,
продолжительности стойлового периода, способов хранения навоза и
др. Чем быстрее разлагается навоз, тем больше из него выделяется
190
навозной жижи. Например, за 4 месяца хранения из 10 т исходного
подстилочного навоза ее выделилось при плотном хранении - 170
литров, при рыхло-плотном - 450 и при рыхлом - 1000 литров.
Общее количество навозной жижи в среднем составляет до 15%
массы свежего навоза. Сюда не входит ее часть, которая поглощается
подстилкой. В среднм в навозной жиже содержится азота: 0,25-0,30%,
фосфора (Р2О5) 0,03-0,06%, калия (К2О) 0,4-0,5%, поэтому навозную
жижу называют азотно-калийным удобрением.
Питательные вещества в навозной жиже находятся в хорошо
доступной
для
растений
форме,
поэтому
ее
называют
быстродействующим удобрением.
Азот в навозной жиже содержится в основном в форме мочевины
СО(NН2)2, которая под влиянием уробактерии быстро превращается в
углекислый аммоний (NН4)2СО3 а последний легко разлагается с
образованием СО2, Н2О и NН3. При неправильном хранении жижи
аммиак быстро улетучивается и удобрительная ценность ее резко
снижается.
Важнейшим условием уменьшения потерь азота из навозной жижи
является
устройство
использование
достаточного
жижесборников
на
количества
скотных
подстилки,
дворах
и
при
навозохранилищах, добавление к жиже порошковидного суперфосфата
(3-5% от ее массы).
При
взаимодействии
аммиачного
азота
с
суперфосфатом
образуется устойчивые против разложения соли:
1. Са(Н2РО4)2 ∙ 2Н2О + 2СаSО4 ∙ 2Н2О +4NН3 =
(NН4)2SО4 + Са3(РО4)2 ∙ Н2О + 2Н2О
2. Са(Н2РО4)2 + NН3 = NН4Н2РО4 + СаНРО4
191
Навозную жижу необходимо хранить в плотно закрытом
жижесборнике. Потери азота при этом также снижаются, так как воздух
в жижесборнике быстро насыщается СО2 и диссоциация (NН4)2СО3 с
образованием аммиака задерживается. Еще больше сокращаются потери
азота, если поверхность жижи в жижесборнике покрыть тонким слоем
нефти или отработанного масла.
В среднем от одной головы крупного рогатого скора за стойловый
период в 220-240 дней накапливается 2-2,5 м3 навозной жижи, такое же
количество получается от трех голов молодняка крупного рогатого
скота в возрасте до двух лет и от 10-12 телят.
Навозную жижу как удобрение применяют в основное удобрение
и в подкормку, готовят компосты с торфом.
Под зерновые культуры, картофель и корнеплоды в основное
удобрение вносят на 1 га 15-20 т навозной жижи, под овощные
культуры 20-30 т/га. Поскольку жижа очень мало содержит фосфора
целесообразно вносить одновременно фосфорные удобрения.
Высокий эффект дает применение навозной жижи на лугах и для
подкормки озимых, пропашных и овощных культур.
Ранневесеннюю подкормку озимых и лугов проводят перед их
боронованием: на 1 га 4-5 т навозной жижи, разбавленной в 2-3 раза
водой. В подкормку пропашных и овощных культур навозную жижу
вносят в дозе 5-10 т/га при помощи культиваторов растениепитателей на
глубине в середину междурядий.
При поверхностном внесении навозной жижи до посева или в
подкормку ее необходимо немедленно заделать в почву, чтобы
сократить потери азота. Задержка с заделкой на 2-4 дня снижает
эффективность жижи на 30-50%.
192
В зимний период собранную навозную жижу лучше всего
использовать для компостирования с торфом. При этом отпадает
необходимость
устройства
больших
жижесборников,
резко
сокращаются потери азота и хозяйство получает дополнительное
количество ценных органических удобрений.
За 3 минуты до звонка закончить изложение материала и спросить
студентов – есть ли вопросы?
Лекция 14
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Что такое бесподстилочный навоз, как получается и на какие
виды делится
2. Что такое навозная жижа
3. Чем отличается жидкий навоз от навозной жижи
4. Какое содержание азота, фосфора и калия в жидком навозе и
навозной жиже
Тема: Модуль 3. Блок 2
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 4. Торф
5. Птичий помет
Вопрос 4. Торф
Торф образуется в результате отмираний и неполного разложения
болотных растений в условиях избыточного увлажнения и недостатке
воздуха.
Любой торф состоит из негумифицированных растительных остатков,
перегноя и минеральных включений.
193
Виды и типы торфа многообразны и не равноценны по качеству,
поэтому способы использования его на удобрение неодинаковы.
Состав и свойства различных видов торфа
Тип торфа определяется условиями его образования, в частности
расположением торфяного болота по элементам рельефа.
Вид торфа определяется в основном растительными остатками,
входящими в его состав.
По условиям образования торфяные болота, а следовательно, и
добываемый торф, делятся на три типа: верховые, низинные и переходные.
Верховой торф формируется на возвышенных элементах рельефа из
сфагновых мхов, пушицы, багульника и других растений, которые
отличаются малой требовательностью к элементам питания и влаге.
Низинный торф образуется в пониженных элементах рельефа под
влиянием грунтовых и других вод. В его формировании участвуют гипновые
мхи, осоки, тростники, вейники, хвощи, ольха, береза, ель, сосна, ива и
другие влаголюбивые и требовательные к питательным веществам растения.
Переходный торф занимает промежуточное положение. Нижние слои
его по составу и свойствам ближе к низинному торфу, верхние - к верховому.
При агрономической оценке различных типов и видов торфа большое
значение имеют их ботанический состав, степень разложения, зольность,
кислотность, влагоемкость и содержание питательных веществ.
Ботанический состав является важным признаком, характеризующий
качество торфа в агрохимическом отношении.
Например, сфагновый верховой торф беден питательными веществами,
отличается
малой
гумификации.
степенью,
Поэтому
он
килой
не
реакцией
пригоден
и
для
низкой
степенью
непосредственного
использования на удобрение. В то же время благодаря большой влагоемкости
и способности поглощать газообразные вещества он служит хорошим
материалом для подстилки.
194
Низинный же торф, содержащий остатки осоки, тростников и
древесных пород, богаче зольными элементами и характеризуется большей
степенью разложения. А ольховый торф богаче азотом в связи с развитием
клубеньков на корнях ольхи, имеет высокую степень разложения.
Удобрительные свойства торфа во многом зависят от состава и
соотношения в нем различных органических соединений. Такие вещества,
как лигнин, битумы, смолы, воска и жирные кислоты, очень устойчивы к
разложению микроорганизмами, поэтому повышение их содержания в торфе
замедляет его разложение в почве. Белковые и другие азотсодержащие
вещества торфа разлагаются значительно легче.
Сфагновый верховой торф богат целлюлозой, гемицеллюлозой (в
сумме около 40%) и очень беден гуминовыми веществами (не более 20%).
Низинный же осоковый торф богат гуминовыми веществами (около
50%), причем вещества в нем качественно иные, чем у верхового торфа.
Степень разложения торфа является основным показателем его
пригодности для удобрения с.-х. культур. Чем больше степень разложения
торфа, тем выше его ценность как удобрения, а слаборазложившиеся торфа
вообще не пригодны как удобрение.
По
степени
разложения
торфа
делятся
на
три
группы:
слаборазложившиеся, среднеразложившиеся и сильноразложившиеся.
1.
Слаборазложившийся
торф
содержит
гумифицированных
веществ 5-25%. Его лучше использовать на подстилку, пропуская через
скотный двор, и использовать на удобрение в виде торфяного навоза.
2. Среднеразложившийся
торф содержит гумифицированных
веществ 25-40%. Этот торф лучше применять на удобрение после
компостирования.
3.
Сильноразложившийся
торф
содержит
гумифицированных
веществ свыше 40%. Его можно использовать на удобрение после добычи и
проветривания, без предварительного компостирования, но лучше в
сочетании с другими органическими и минеральными удобрениями.
195
Моховый торф всех трех типов (верховой, низинный и переходный)
обладает наименьшей степенью разложения (5-25%). Травянистый торф
имеет большую степень разложения (20-40%), а древесный максимальную
(35-70%).
Приблизительно степень разложения торфа можно установить по
внешнему виду. Хорошо разложившийся торф имеет темно-коричневый,
почти черный цвет, а слабо разложившийся – светло-коричневый.
Зольность торфа. По содержанию золы торфа делятся на две группы:
нормальной зольности – содержание золы до 12% и высокозольный более
12%.
Таблица 1
Определение степени разложения торфа
Состояние растительных
остатков
Пластичность торфа
при сжатии в руке
Признаки выжимаемой
жидкости
Степень
разложения,%
Хорошо
сохранились, виды
легко различаются
Ясно различимы при
внимательном
рассмотрении
Труднораличимы,
заметно присутствие
перегноя
Через пальцы не
выдавливается и
не мажется
Почти не
выдавливается
между пальцами
Часть
выдавливается
между пальцами,
мажет
Легко
выдавливается
между пальцами,
сильно мажет
Отжимается легко,
бесцветная мутная
жидкость
до 20
Светло-коричневая
мутная жидкость
30-30
Темно-коричневая,
отжимается по
каплям
31-50
Не отжимается
более 50
Малозаметны, могут
встречаться кусочки
коры
В верховом торфе золы содержится минимальное количества до 5%, в
переходном 5-10%, в нормальном низинном 8-12%. Однако иногда
содержание золы в низинном торфе достигает 30% и более. Это чаще всего
обусловлено наносами песка и глины или содержанием извести и вивинита.
196
Повышение зольности из-за глины и песка снижает удобрительную ценность
торфа, повышаются затраты на добычу и перевозку.
Среди зольных элементов торфа наибольшее агрономическое значение
имеют кальций и фосфор. Степень насыщенности кальцием верхового торфа
не превышает 20%, а в переходном составляет 20-45% и в нормально
зольном низинном достигает 45-70% от емкости поглощения.
Низинный торф, содержащий много кальция и вивинита, является
ценным органическим удобрением, который применяется и как известковое
удобрение. Оно нейтрализует почвенную кислотность, обогащает почву
органическим веществом и питательными элементами.
Торф, содержащий Р2О5 более 3% называется вивианитовым. Он
считается хорошим фосфоорганическим удобрением, дозу внесения его
рассчитывают по фосфору.
Содержание питательных веществ в разных видах и типах торфа
неодинаково. Торф, как и навоз, содержит все необходимые растениям
питательные элементы, но в другом соотношении (таблица 2).
Таблица 2
Агрохимические свойства промышленного торфа
рН вытяжки
Тип
Верховой
Содержание, % от абсолютно сухого вещества
орган.
водной солевой
золы
N
Р2О5
К2О
СаО
в-ва
3,0-4,5 2,6-3,2 95-98
2-5
0,7-1,5 0,05-0,15 0,05-0,10 0,2-0,4
Переходный 4,0-6,0 3,6-4,4 90-95
5-10
1,2-2,5
0,10-0,25 0,10-0,15 0,4-2,0
Низинный
8-15
2,5-3,5
0,20-0,60 0,15-0,20 2,0-6,0
5,5-7,0 4,8-5,8 85-92
Из основных трех элементов питания (азот, фосфор, калий) в торфе
больше всего содержится азота. В абсолютно сухой массе верхового торфа от
0,7 до 1,5%, в низинно-осоковом 2,5-3,0%. Однако основная часть азота в
торфе находится в органической форме и становится доступным растениям
после минерализации, которая происходит намного медленнее, чем
разложение навоза.
197
В торфе нормальной зольности фосфора значительно меньше, чем
азота, но около 65% этого элемента легко переходят в лимоннокислую
вытяжку, следовательно, этот элемент в торфе находится в сравнительно
доступной для растений форме.
Калия в торфе мало, но менее половины находится в легкодоступной
растениям форме. Остальное количество калия находится в необменной
форме.
В целом торф нормальной зольности богат азотом, беден фосфором и
очень беден калием и микроэлементами, особенно медью.
Кислотность
торфа
меняется
в
зависимости
от
условий
формирования. Наиболее кислый верховой сфагновый торф, менее кислый
низинный.
Кислотность
торфа
является
важным
показателем
при
определении типа и способов использования его в сельском хозяйстве.
Например, торф, у которого рН солевой вытяжки ниже 5,5 не пригоден в
чистом виде для удобрения, его предварительно необходимо использовать в
качестве подстилки или компостировать с навозом или известью, золой или
фосфоритной мукой.
Влагоемкость и поглотительная способность торфа имеют очень
важное значение при использовании его в качества подстилки. Наивысшей
влагоемкостью обладает верховой торф с небольшой степенью разложения.
Его влагоемкость в расчете на абсолютно сухое вещество достигает 10001800%, а в низинном она снижается до 500-1000%.
Емкость
поглощения
торфа
значительно
выше,
чем
самой
высокогумусной почвы, и составляет 100-200 мг. экв. на 100 г сухого
вещества и даже более (таблица 2).
В итоге верховой торф отличается меньшей степенью разложения и
зольностью, большей кислотностью и поглотительной способностью, он
беднее питательными веществами.
198
Низинный торф обладает более высокой степенью разложения,
большим
содержанием
золы
и
питательных
элементов,
меньшими
кислотностью и поглотительной способностью.
Переходный торф обладает промежуточными свойствами между
верховым и низинным: в верхних слоях больше похоже на верховой торф, в
нижних слоях на низинный.
Применение торфа в сельском хозяйстве
Торф используется на подстилку, для приготовления компостов и
торфоперегнойных
горшочков,
для
мульчирования
и
совместного
применения с минеральными удобрениями.
Использование большинства видов торфа в чистом виде на удобрение
агрохимические неэффективно и экономически нецелесообразно.
Заготовка торфа складывается из процессов осушения торфяного
болота, очистки его от лесокустарника и пней, удаление верхнего дернового
слоя и добычи послойно-поверхностным способом.
Дальнейшую обработку торфяника проводят фрезой или плугом с
последующим дискованием. Верхний восьмисантиметровый слой торфа
после сушки убирают и используют по назначению. За лето можно снять 4-5
таких слоев разрыхленного и высушенного торфа (по 600-800 м3 с каждого
гектара торфяников).
Использование
на
подстилку.
Торф
является
прекрасным
подстилочным материалом. Его высокая влагоемкость обуславливает
максимальное поглощение жидких выделений животных, а кислотность и
большая емкость поглощения предотвращают потери аммиачного азота.
Заготовленный для подстилки торф должен иметь степень разложения
менее 25%, зольность 10-15%, влажность не более 50%, содержать древесных
частиц не более 10%. Этим требованиям больше всех отвечает верховой
сфагновый торф. Менее пригодны в подстилку гиппновый, осоковый и
тростниковый торф.
199
Компостирование торфа является важным способом получения
высококачественного органического удобрения. Для компостировании
рекомендуется торф со степенью разложения выше 20%, зольностью до 25%
и содержанием древесных частиц до 10%.
С навозом, навозной жижей. Фекалиями и растительными остатками
можно компостировать все виды торфа. А для компостирования с известью,
фосфоритной мукой или золой лучше использовать торф, имеющий рН менее
5, зольность ниже 10%, степень разложения 25-40%.
Приготовление торфоперегнойных горшочков. В овощеводстве торф
применяется
для
приготовления
питательных
рассадных
кубиков
и
горшочков. В состав смеси, применяемой для их изготовления, входят торф,
компост, перегной, птичий помет, дерновая земля, ил, известь, минеральные
макро- и микроудобрения.
Для изготовления торфоперегнойных горшочков лучше использовать
низинный торф с нейтральной или слабокислой реакцией, со степенью
разложения 30-40% и зольности 3-15%.
Использование
торфа
на
удобрение
без
предварительного
компостирования. Для этого пригоден только сильноразложившийся
низинный высокозольный торф, богатый известью или фосфором. Он должен
иметь рН более 5,5; зольность свыше 10%; степень разложения не менее 40%.
Особенно ценны в этом отношении торфотуфы как известково-органические
удобрения и торфовивианиты как фосфорно-органические удобрения.
Торф, предназначенный для внесения в почву, предварительно
проветривается для удаления избыточной влаги и окисления закисных
соединений. Однако даже такой торф в год внесения не может служить
источником питания для растений, поэтому к нему необходимо добавлять 510 т/га навоза, фекалий или навозной жижи. Это ускоряет разложение торфа
и снижает дозы его внесения с 60-90 т/га до 30-40 т/га. Дозы торфотуфов
устанавливаются по содержанию фосфора.
200
Использование
торфа
в
качестве
мульчи
практикуется
при
выращивании овощных, плодовых и ягодных культур. Цель мульчирования –
поддержать в верхнем слое почвы лучшие условия водного, воздушного,
пищевого и температурного режимов, а также предотвращение образования
почвенной корки и развитие сорняков.
При мульчировании проветренный торф вносят в междурядья
поверхностно без заделки слоем до 5 см.
Использование осушенных торфяников
Торфяники после осушения можно использовать не только для
получения торфа на удобрение, но и для возделывания с.-х. культур. Это
делают
в
одних
случаях
непосредственно
после
соответствующей
мелиорации без удаления торфа на удобрение, в других случаях после
частичного снятия верхнего слоя торфа, но в людом случае толщина
оставленного слоя торфа должна быть не менее 50 см.
Все кислые торфяные почвы, обладающие рН солевой вытяжки менее 5
и степень насыщенности основаниями менее 70% подлежат известкованию
(таблица 3). Причем нормы извести в пересчете на СаСО3 в т/га
целесообразно устанавливать по 0,5 гидролитической кислотности по
формуле:
СаСО3 = 0,5Нг ∙ 0,05 ∙ d · h, т/га,
где 0,05 – количество извести г/мг. экв. гидролитической кислотности
почвы; d – плотность почв (для торфянистых 0,3 или 0,4); h -
глубина
вспашки, см
При применении удобрений на торфянистых почвах следует учитывать
их особенности: они отличаются высоким содержание органического
вещества (до 95%), большой емкостью поглощения, высокой влагоемкостью,
большой пористостью и малой плотностью (0,25-0,5). Кроме того, они
выделяются высоким содержанием общего азота, низким содержанием
фосфора и калия.
201
На большинстве торфяных почв, особенно на старопахотных, из
минеральных
удобрений
наиболее
эффективны
фосфорно-калийные
удобрения.
Таблица 3
Группы торфяных почв по кислотности и потребности в известковании
V, %
Необходимость
известкования
<3,9
Нг, мг.-экв.
на 100 г
почвы
>85
<35
Острая
Сильнокислая
3,9-4,3
85-70
35-50
Сильная
Среднекислая
4,3-4,7
70-50
50-60
Средняя
Слабокислая
4,7-5,0
50-40
60-70
Слабая
>5,0
<40
>70
Отсутствует
Группа по
кислотности
рН КCl
Чрезмерно кислая
Умеренно кислая
В первые годы освоения торфяных почв азот в них находится в
труднодоступной для растений форме, поэтому на них повышается
эффективность и азотных минеральных удобрений.
В этих условиях даже при возделывании бобово-злаковых смесей
важное значение имеет полное минеральное удобрение.
Во многих торфяных почвах мало микроэлементов, особенно меди,
максимальное содержание которой не превышает 8 мг/кг, тогда как в
некоторых минеральных почвах доходит до 100 мг/ кг почвы.
Медь в торфяниках вносят в виде медного купороса (25 кг/га) или
пиритных огарков (500 кг/га) один раз за 4-5 лет.
Вопрос 5. Птичий помет
Птичий помет является ценным быстродействующим сравнительно
концентрированным
органическим
удобрением.
Он
содержит
все
питательные элементы, необходимые растениям, но в значительно больших
количествах чем навоз.
202
Годовой выход и состав птичьего помета во многом зависит от вида
птицы и качества корма (таблица 4).
Таблица 4
Годовой выход и состав птичьего помета
Годовой выход на 1
голову при
содержании, кг
Вид
птицы
Состав помета, % на сырое вещество
выгульном
клеточном
вода
N
Р2О5
К2О
Куры
6-8
50-70
55
1,6
1,5
0,8
Утки
8-10
100-170
70
0,8
1,0
0,3
Гуси
10-12
250-350
75
0,5
0,5
1,0
За год от каждого курицы накапливается 6-7 кг помета, от утки 7-9 и от
гуся 10-12 кг.
Все
питательные
легкоусвояемой
вещества
растениями
в
птичьем
форме,
помете
поэтому
содержатся
его
в
считают
быстродействующим удобрением.
Основная часть азота в нем представлена в виде мочевой кислоты,
которая при хранении вначале в мочевину, а затем в углекислый аммоний.
Последний при неблагоприятных условиях хранения быстро разлагается на
аммиак, углекислый газ и воду, что может привести к потере азота.
При хранении в больших кучах птичий помет быстро разогревается и
аммиак интенсивно улетучивается. За 6 месяцев хранения потери азота
достигают 50% и более.
Для уменьшения или предотвращения таких потерь при накоплении и
хранении
помета
рекомендуется
систематически
добавлять
7-10%
порошковидного суперфосфата, или 20-40% сухого торфяного порошка, или
20-50 сухого перегноя, или около 30% земли.
На многих птицефабриках в качестве подстилки применяют опилки, но
они хуже разлагаются в почве, особенно опилки хвойных пород. Поэтому
203
лучше применять торфяную подстилку или опилки лиственных пород. Помет
на опилках можно вносить в почву после 6-7 месячного компостирования.
Свежий бесподстилочный птичий помет, который еще не содержит
аммонийного азота, можно подвергнуть быстрой сушке при температуре 600800ºС. Этот сухой помет будет содержать 4-6% азота, 2-3% фосфора (Р2О4) и
2,0-2,5% калия (К2О). он более транспортабелен, чем сырой помет, и может
храниться длительное время.
Птичий помет можно использовать как до посева, так и в подкормки.
Наибольшую ценность он представляет для льна, овощных и плодовоягодных культур, картофеля и кормовых корнеплодов.
В основном удобрении чистый сухой птичий помет вносят под
овощные культуры и картофель в дозе 1-2 т/га. А доза сырого помета при
этом внесении составляет 4-10 т/га, а торфопометного компоста 10-20 т/га.
При подкормке различных культур доза снижается до 0,8-1,0 т/га
сырого помета, а при внесении в лунки еще ниже 0,4-0,6 т/га. Сухого помета
берут в 2 раза меньше.
Из сырого куриного помета с.-х. культурами в первый год используется
30-40% азота, 35-45% фосфора и 60-80% калия от общего их содержания.
Поэтому их действие продолжается, как и навоза КРС, ряд лет.
За 3 минуты до звонка надо лекцию завершить и спросить у студентов
о имеющихся по материалу лекции вопросах.
Лекция 15
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Что такое торф, его типы и состав?
2) Где и как применяются различные типы торфа?
3) Что такое птичий помет, его состав и применение?
4) Каковы особенности применения птичьего помета?
204
Тема: Модуль 3. Блок 2
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 6. Фекалии
7. Компосты
Вопрос 6. Фекалии
В фекальной массе выгребных ям в среднем содержится 0,5-0,8%
азота, 0,2-0,4% фосфора (Р2О5) и 0,2-0,3% калия (К2О). Все эти вещества
в фекалиях содержатся в хорошо доступной растениям форме, поэтому
их тоже относят к быстродействующим удобрениям. Азот в них на 7080% представлен аммиаком и мочевиной.
В современных городах фекалии, как правило удаляют по
канализационной системе в виде бытовых сточных вод, применение
которых
на
орошение
один
из
эффективнейших
способов
использования фекалий на удобрение.
В одном кубе таких сточных вод содержится 60-100 г азота, 10-20
г фосфора (Р2О5), 20-40 г калия (К2О), 60-110 г кальция (СаО), 25-50 г
магния (МgО) и 60-70 г хлора (Cl).
Как видно из приведенных цифр, в фекалиях содержится
относительно много азота, поэтому они хорошо действуют на силосные
культуры, коноплю и другие растения, отличающиеся повышенной
потребностью в азоте.
В фекалиях содержится значительное количество хлора, поэтому
они малопригодны для удобрения табака, картофеля, льна и ягодников,
205
которые отрицательно реагируют на содержание хлора в питательной
среде.
В сельской местности для повышения эффективности фекальных
масс следует регулярно присыпать выгребные ямы сухим торфяным
порошком, лучше всего перед использованием новых ям на дне их
укладывать торф слоем 20-30 см. Затем ежедневно фекальную массу
обсыпают торфяной крошкой до полного впитывания жидкости. На
каждого человека в течение года потребуется 60-80 кг сухой торфяной
крошки или 160-170 кг проветренного торфа.
Если нет торфа, вместо него можно использовать опилки или
сухую перегнойную землю из расчета 700-800 г в день или 250-290 кг в
год на одного человека.
Вообще как с санитарной, так и с агрономической точек зрения,
фекалии лучше применять в виде компостов: тогда меньше потери азота
и за время компостирования происходит обезвреживание фекалий.
206
Вопрос 7. Компосты
Компостирование
увеличения
является
накопления
одним
местных
из
основных
органических
приемов
удобрений.
Оно
необходимо для сохранения питательных веществ в одних органических
удобрениях при их разложении и усиления доступности для растений
элементов питания с составе других.
Чаще всего компост состоит из двух главных компостов,
неодинаковых по
устойчивости к разложению микроорганизмами.
Одни из них (торф) играет преимущественно роль поглотителя влаги и
аммиака и без компостирования слабо разлагается, другой богат
микрофлорой, содержит достаточное количество легкораспадающихся
азотистых органических соединений (фекалий, навозная жижа и др.). К
этой группе компостов относятся торфонавозные, торфожижевые,
торфофекальные, компосты из соломы и других, трудно разлагающихся
органических материалов с фекальной массой, навозной жижей и т.д. В
состав органических компостов можно ввести также микрофлору в виде
бактериальных препаратов.
Важное значение имеет также компостирование некоторых
органических удобрений с минеральными и известью – это навознофосфатные, торфоизвестковые, торфозольные и др. Его применяют для
обогащения органических удобрений недостающими питательными
веществами и устранения их кислотности, которая угнетает развитие
микроорганизмов.
По данным научно-исследовательских учреждений, при вывозке
торфонавозных компостов на расстояние 4 км
стоимость прибавки
урожая более чем в 2 раза превышает стоимость затрат. При перевозке
их на расстояние 8 км затраты возрастают, но все же окупаются
207
стоимостью прибавки урожая. Применение же чистого торфа оказалось
экономически
невыгодным
не
только
при
транспортировке
на
расстояние 8 км, но даже на 4 км.
Торфонавозные компосты являются наиболее распространенным
видом компостов. Приготовление их, как и торфяного навоза, является
одним
из
важнейших
приемов
увеличения
накопления
высококачественного органического удобрения.
Под влиянием навоза азот торфа за короткий срок становится
более доступным для растений. Навоз уменьшает кислые условия для
деятельности
микроорганизмов,
участвующих
в
разложении
органических веществ.
С другой стороны, торф, как материал с высокой поглотительной
способностью и емкостью поглощения хорошо задерживает жижу и
аммиачный азот, выделяющийся при разложении навоза, тем самым
предотвращаются их потери.
Для компостирования с навозом подходят все три типа торфа,
однако лучше проветренный торф, влажность которого не превышает
70%.
Соотношение навоза и торфа при изготовлении торфонавозных
компостов зависит от обеспеченности ими хозяйства, качества
компонентов и времени года. Так в зимний период соотношение между
ними может быть 1:1, а летом 1:3.
Существует два основных способа компостирования навоза и
торфа в штабелях: послойное и очаговое.
Послойное компостирование заключается в том, что в штабелях
шириной 4-5 см чередуются слои торфа и навоза. (рисунок 1).
208
торф
навоз
торф
торф
навоз
торф
навоз
навоз
торф
торф
Рис.1. Послойное компостирование
Рис.2. Очаговое компостирование
В начале укладывают по всей ширине и длине штабеля торф слоем
50 см, который должен препятствовать просачиванию навозной жижи в
грунт, затем – слой навоза. Так слой торфа и навоза чередуют до тех
пор, пока высота штабеля не достигнет 1,5-2 м. Самый верхний слой
штабеля должен быть из торфа, чтобы уменьшить улетучивание
аммиачного азота навоза. Толщина слоев компонентов зависит от
соотношения взятых навоза и торфа. Так, при соотношении в компосте
навоза и торфа 1:1 толщина слоев их в штабеле может быть по 30 см.
Чем больше используется торфа, тем толще должны быть слои его по
сравнению с навозом.
Очаговое компостирование заключается в том, что навоз
размещают сплошь или прерывисто внутри штабеля торфа (рисунок 2).
При этом сначала укладывают слой торфа толщиной 50-60 см, затем
сверху вдоль и посредине всего штабеля слой навоза толщиной 70-80 см
и шириной на 1,0-1,5 м уже нижнего слоя торфа.
209
При недостатке навоза или использовании в штабеле торфа в виде
отдельных прерывистых очажков, которые сверху и со всех сторон
обкладывают торфом слоем 50-70 см.
Очаговое компостирование навоза и торфа целесообразно для
районов с холодной зимой, когда возможно промерзание штабеля. При
таком компостировании в течение зимы температура внутри штабеля
не опускается ниже 25-30ºС. Штабель навоза и компостов в зимний
период закладывают в течение 1-2 дней, по возможности во время
оттепели.
В
летнее
время
торфонавозного
компоста
укладывают
бульдозером. При этом на удобряемое поле автосамосвалами подвозят
торф и сгружают в ряды кучами на расстоянии 5 м друг от друга. Затем
подвозят навоз и сгружаю в ряд между рядами торфа. После этого
бульдозерами перемешивают всю массу и складывают в штабель для
хранения.
При послойном или очаговом компостировании для получения
однородной массы штабель необходимо перемешать смесителями или
бульдозером хотя бы один раз в период хранения.
При
укладке
торфонавозного
компоста
бульдозером
дополнительного перемешивания штабеля не требуется, а также не
требуется уплотнения. Рыхлая укладка такого компоста ускоряет
разложение органического вещества при почти полном отсутствии
потерь аммиачного азота навоза.
Более высококачественные торфонавозные компосты получают
при добавлении к ним при формировании штабеля фосфоритной муки
(15-30 кг на 1 т компостируемого материала).
Более равномерное распределение фосфоритной муки получается
при послойном компостировании, когда каждый слой пересыпается ею
210
отдельно. Так получают торфонавознофосфоритные компосты, которые
по эффективности даже при содержании 30-50% навоза не уступают
хорошо приготовленному навозу.
В некоторых случаях к таким компостам добавляют наряду с
фосфорными удобрениями калийные из расчета 5-6 кг на 1 т торфа и
известь по кислотности. Калийные удобрения и известь вносят в слой
торфа, а фосфоритную муку – в слой навоза.
Торф с жидким навозом компостируют примерно так же как с
навозной жижей.
Торфожижевые компосты.
навозную
жижу
Накапливающуюся в хозяйстве
целесообразнее
всего
использовать
для
компостирования с торфом, при этом резко сокращаются потери азота
жижи и повышается удобрительная ценность торфа.
Для компостирования с навозной жижей можно использовать все
типы торфа, кроме известковых. На 1 т проветренного торфа в
зависимости от его влажности берется от 0,5-1,0 т навозной жижи.
Торф укладывается в два сплошных смежных вала так, чтобы
между ними образовалось корытовидное углубление (толщина торфа в
местах соприкосновения валов и с торцов 40-50 см), в которое
заливается жижа. После впитывания жижи всю массу сгребают
бульдозером в штабель и хранят без уплотнения.
При хранении компоста в нем энергично протекают процессы
нитрификации аммиака, а образующиеся нитраты подвергаются
денитрификации
с
образованием
молекулярного
азота.
Чтобы
затормозить процессы нитрификации, денитрификации и уменьшить
потери азота, рекомендуется добавлять в компосты 0,5-1,0% хлористых
калийных солей, так как хлор подавляет процесс нитрификации.
211
Для
обогащения
компоста
фосфором
рекомендуется
при
компостировании добавлять фосфоритную муку (20-30 кг на 1 т
компоста) – так получают тофожижефосфоритные компосты.
Торфожижевые компосты можно вносить уже через 1-1,5 месяца
после закладки. По эффективности они не уступают навозу. А хорошо
разложившийся торф, смешанный с навозной жижей или жидким
навозом, можно сразу вносить в почву без компостирования.
Торфофекальные компосты
В настоящее время фекалии используют на удобрение после
высушивания. Высушенное и превращенное в порошок удобрение
получило название пудреты.
Из санитарно-гигиенических соображений и с агрономической
точки
зрения
фекалии
лучше
применять
в
виде
компостов.
Компостирование фекальной массы с торфом, соломой и другими
слабо-разлагающимися
органическими
материалами
дает
высококачественные органические удобрения. Это лучший способ
предотвращения потерь азота из фекалий и обеззараживания. В течение
2-3 месяцев после закладки компоста в нем полностью погибают
возбудители болезней и пропадает неприятный запах.
Торфофекальные
сильнодействующими
компосты
и
являются
быстродействующими
наиболее
органическими
удобрениями. Для компостирования с фекалиями пригодны все виды
торфа. Количество фекалий при изготовлении этих компостов зависит
от влажности и степени разложения торфа. Так, на 1 т низинного торфа
с влажностью около 70% берут около 0,5 т фекалий. При использовании
слаборазложившегося, хорошо проветренного мохового торфа той же
212
влажности количество фекалий можно увеличить до 2 т, а при
влажности около 50% - до 3,5 т.
Торфофекальные
компосты
для
обеззараживания
фекалий
выдерживают определенное время в штабелях без уплотнения. А
способы приготовления торфофекальных компостов такие же, что при
приготовлении торфожижевых.
Торфоминеральные компосты, торфоизвестковые
и торфозольные компосты
Во всех этих случаях кислый торф (рН солевой не менее 5)
компостируют с известью или золой, пересыпая ими каждый 15-20 см
слой торфа при закладке штабелей компостов.
Из известковых удобрений для этой цели лучше применять
доломитовую муку. Количество извести следует рассчитывать по 0,8
гидролитический кислотности торфа. Практически при влажности
торфа 60-70% известь составляет 1-3% массы торфа.
Торфоизвестковые компосты выдерживают 4-5 месяцев, они
богаты кальцием, но бедны фосфором и калием.
Задача компостирования торфа с золой состоит в обогащении
его кальцием, фосфором и калием, а также уменьшением кислотности.
На каждую тонну проветренного торфа берут 25-50 кг соломенной или
древесной золы.
Торфофосфоритные компосты. Фосфоритная мука обогащает
торф фосфором и кальцием, несколько снижает его кислотность.
Под влиянием кислотности торфа фосфор фосфоритной муки
становится более доступным растениям. Установлено, что уже через
213
месяц после начала такого компостирования от 30 до 60% Р 2О5
фосфоритной муки переходит в легкоусвояемую для растений форму.
Для компостирования с фосфоритной мукой больше подходит
кислый торф, но не содержащий подвижного алюминия. На каждую
тонну торфа при влажности 60-70% требуется 10-30 кг фосфоритной
муки. К торфу её добавляют во время укладки штабеля или
непосредственно на осушенном торфянике при послойной обработке
поверхности. Срок созревания торфофосфоритных компостов 2-3
месяца.
Торфоизвесковые
и
торфофосфоритные
компосты
лучше
применять в сочетании с азотными и калийными минеральными
удобрениями.
Торфоминерально-аммиачные
удобрения
(ТМАУ).
Эти
удобрения готовят насыщением торфа аммиачной водой из расчета по
0,7 гидролитической кислотности низинного торфа и по 1,0 кг
верхового торфа с одновременным добавлением фосфорных и калийных
удобрений.
Для этой цели больше подходит торф с сольностью не выше 25%,
влажностью 55-65% и степенью разложения 15-20% - для низинного и
20-25% - для верхового торфа.
В состав ТМАУ вводят из расчета на 1 т сухого верхового торфа
30-35 кг фосфорных удобрений, 10-12 кг хлористого калия и 30-35 л
25%-ного водного аммиака.
При использовании низинного торфа количество фосфорного
удобрений снижается 20-25, хлористого калия – до 6-8 кг и аммиачной
воды – до 20-25 л.
Торфорастительные компосты готовят путем выращивания на
торфяниках путем выращивания на торфяниках бобовых растений с
214
последующей
запашкой.
Запахивают
или
всю
выращенную
растительную массу, или только корневые и пожнивные остатки после
использования надземной массы на корм. В первом случае получают
торфосидеральный компост. Растительную массу при этом во время
цветения растений прикатывают и запахивают на глубину 15-20 см.
Через 15-20 дней поверхность торфяника дискуют и торфорастительную
смесь сгребают в валы высотой 1,5-2,0 м и выдерживают 1-2 месяца,
после чего вносят как удобрение.
Торфорастительные компосты не уступают по эффективности
полуперепревшему навозу.
Компостирование торфа на осушенных торфяниках. На
торфяных
болотах
вблизи
удобряемых
полей
целесообразнее
компостировать торф на месте его залегания, что значительно
сокращает затраты труда на перевозки и снижает себестоимость
компостов.
Сущность такого компостирования заключается в том, что
обработка
и
рыхление
поверхности
сочетаются
с
внесением
фосфоритной муки, извести, навоза, навозной жижи или фекалий с
последующим сгребанием полученной торфяной смеси в штабель с
последующим хранением до созревания.
При расчетах количества приготовляемого компоста исходят из
того, что при глубине сгребаемого слоя торфа 20 см и массе его 1 м3
около 400 кг каждый гектар разрабатываемой площади дает за сезон
около 800 т торфа. Дозы внесения органических и минеральных
удобрений на торфянике определяют на основании этого расчета.
За 3 минуты до звонка спросить у студентов возможные вопросы
по изложенному материалу.
215
Лекция 16
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Что такое фекалии, их состав?
2) Что такое компосты?
3) Что такое пудрета?
4) Какие виды компостов существует?
Тема: Модуль 3. Блок 2
Блок 2. Органические удобрения
Вопросы: 8. Хозяйственные отходы
9. Сапропель
10. Зеленые удобрения
Вопрос 8. Хозяйственные отходы или городской мусор
К хозяйственным отходам относят различные кухонные отходы,
бумагу, тряпье, грязь, пыль, золу.
По содержанию питательных веществ и удобрительным качеством
хозяйственные отходы приближаются к навозу. Однако скорость его
разложения в почве зависит от отношения находящихся в нем
компонентов. Так, городской мусор и большим количеством кухонных
отходов и пыли разлагается быстрее, поэтому его можно использовать
на удобрение без компостирования.
Мусор же, где много бумаги, тряпья, опилок, разлагается
медленнее и его лучше предварительно прокомпостировать.
216
В городском мусоре в расчете на сухое вещество содержится в
среднем 0,6-0,7% N, 0,5-0,6 Р2О5 и 0,6-0,8% К2О.
В овощеводстве городской мусор применяют как биотоплива в
парниках. Здесь он становится однородным, рассыпчатым и хорошо
разложившимся органическим удобрением, которое потом применяется
под любую культуру.
Городской мусор в виде основного удобрения вносят в почву
заблаговременно. Это особенно необходимо когда городской мусор
применяют
без
компостирования
на
тяжелых
почвах.
Дозы
некомпостированного мусора под различные культуры такие же, как и
навоза (20-60 т/га). После компостирования или пропускания мусора
через парники дозу уменьшают до 20 т/га.
Вопрос 9. Сапропель
Сапропель – это данные минеральные и органические отложения
пресных водоемов (прудов). Верхние слои их сильно увлажнены, и
именно в них протекает процесс образования сапропеля из отмершего
планктона в результате химико-биологических процессов.
По мере утолщения слоя сапропеля биологические процессы в нем
затухают и происходит более сильное его уплотнение. В летний период
откладываются в основном слои с органическим веществом, в зимний –
минерализованные. Большие скопления сапропелевых отложений в
водоеме приводят к преждевременному его старению, то есть к
эвтрофии. Поэтому добыча сапропеля преследует две основные задачи:
получение органического удобрения для окультуривания полей и
улучшения экологического состояния пресноводных водоемов.
217
В
нашей
центральных
и
стране
огромные
северо-западных
запасы
сапропеля.
областях
имеется
Только
более
в
400
разведанных месторождений с общим запасом сапропеля около 900
млн. м3, а прогнозируемые запасы в этих областях достигают 5 млрд. м3.
Сапропель имеет коллоидную структуру и представляет из себя
однородную желеобразную массу влажностью от 60 до 97%, с
содержанием органического вещества 12-80% и зольностью 19-88% в
расчете на сухую массу.
Наиболее ценные – низкозольные сапропели. Поэтом признаку
сапропели делятся: на малозольные – до 30% золы, среднезольные – 3050%, повышенно-зольные – 50-79% и высокозольные – 70-85% золы.
Сапропелевые отложения с зольностью более 85% называются илом.
После промораживания они быстро высыхают и становятся рыхлыми.
Цвет сапропеля может быть разнообразный, в зависимости от
наличия органических и неорганических веществ. голубоватый цвет
обусловливается присутствием вивианита, серый – известью, розовый –
каротином, зеленый – хлорофиллом, черный – восстановленным
железом.
В состав органической массы сапропелей входят гуминовые
кислоты (11-43%), фульвокислоты (2-24%), негидролизуемый остаток
(5-23%), гемицеллюлоза (10-53%), целлюлоза (0,5-6,0%), битумы (617%)
и
водорастворимые
вещества
содержатся
в
основном
в
труднодоступной растениям форме.
По данным Минской и Гомельской областных проектноизыскательских станций химизации, в 100 г сухой массы сапропеля
содержится следующие количества питательных элементов, в мг: N 1931; Р2О5 10-39%; К2О 4-15.
218
В состав сапропеля входят и различные микроэлементы. В 1 кг его
сухой массы содержится 200-1000 мг марганца, 10-400 мг цинка, 10-200
мг бора, 2-60 мг меди, 2-20 мг молибдена и 2-15 мг кобальта.
В зависимости от вида сапропеля емкость его поглощения
колеблется от 23 до 99 мг. экв. на 100 г сухой массы.
В
соответствии
с
требованиями
технических
условий
сапропелевые удобрения, получаемые на промышленной основе
должны иметь влажность, не превышающую 50% и содержать не выше
10% частиц размером более 10 мм.
Карбонатные сапропели, используемые для известкования кислых
почв, по техническим условиям должны иметь влажность не более 40%
и содержать частиц крупнее 10 мм не выше 15%.
Сапропель
добывают
с
помощью
экскаваторов
или
гидромеханизированным способом с использованием землесосных
снарядов.
Существует способ намыва сапропелей непосредственно на поля
по полосам, бороздам и чекам с использованием дальнеструйных
дождевальных установок. Этот способ примерно в 2 раза дешевле, чем
отстойниковый метод.
Сапропель на удобрение применяют в количестве 30-40 т/га под
зерновые культуры и 50-100 т/га под пропашные.
По
данным
изыскательской
опять-таки
станции
Минской
химизации,
1
т
областной
проектно-
сапропеля
по
своей
окупаемости не уступала 1 т торфонавозного компоста. А по данным
Гомельской станции химизации, 80 т/га сапропеля по своему действию
и последействию на урожай с.-х. культур были равны 40 т/га навоза.
Применять сапропель в качестве удобрения выгодно на полях,
расположенных вблизи от места его добычи.
219
Вопрос 10. Зеленые удобрения
Зеленое удобрение представляет собой свежую растительную
массу, которая запахивается в почву для обогащения ее органическим
вещества и азотом.
Часто
этот
прием
называют
сидерацией,
а
культуры,
выращиваемые для запахивания сидератами. В качестве сидератов
возделывают преимущественно бобовые культуры: люпин, сераделла,
донник, озимая вика, астрагал, чина, эспарцет и др.
Зеленое удобрение оказывает многостороннее положительное
действие на свойства почвы и на урожай с.-х. культур. В зависимости от
условий его применения на 1 га пашни запахивается 35-45 т сырой
органической массы, которая содержит азота столько же сколько 35-40
т/га навоза. Фосфора и калия в этой массе содержится значительно
меньше (таблица 1).
Недостаток зеленого удобрения, связанный с малым содержанием
фосфора и калия, можно устранить внесением фосфорных и калийных
удобрений. Зато коэффициент использования растениями азота зеленого
удобрения почти вдвое больше, чем азота навоза.
Запаханное зеленое удобрение несколько снижает кислотность,
почвы, повышает ее буферность, емкость поглощения, влагоемкость,
водопроницаемость, улучшает структуру, уменьшает подвижность
алюминия,
резко
улучшает
жизнедеятельность
почвенных
микроорганизмов.
Зеленое удобрение является важным средством повышения
плодородия
почв,
особенно
сегодня,
когда
резко
сократилось
количество вносимых органических и минеральных удобрений.
220
Таблица 1
Состав навоза и зеленого удобрения
Содержание питательных веществ, кг на 1 т
Удобрение
N
Р2О5
К2О
СаО
Навоз смешанный
5,0
2,4
5,5
7,0
Зеленая масса люпина
4,5
1,0
1,7
4,7
Зеленая масса донника
7,7
0,5
1,9
9,7
Применять зеленое удобрение нужно в первую очередь там, где не
хватает или отсутствуют органические удобрения.
Приемы выращивания и формы зеленого удобрения
В зависимости от того, возделываются сидераты в чистом виде
или в смеси с другими культурами, различают самостоятельные и
уплотненные или смешанные посевы сидератов.
При самостоятельном посеве сидераты занимают поле один-два
сезона или даже несколько лет.
Часто сидераты на поле находятся сравнительно короткий срок – в
период после снятия урожая одной культуры и до посева другой. Такие
посевы сидератов называют промежуточными или вставочными.
Уплотненные посевы сидератов – это прием совместного
выращивания на одной площади основной культуры и сидерата.
В зависимости от того, занимают ли сидераты весь участок или
только часть его в виде отдельных полос, разделяют сплошную и
кулисную культуры растений на зеленое удобрение.
Пример
кулисной
культуры
–
возделывание
междурядьях сада, чайных и цитрусовых плантации.
221
сидератов
в
В зависимости от посева сидератов, до уборки или после нее
основной продовольственной культуры, различают подсевную и
пожнивную культуру сидератов. В первом случае сидериты подсевают к
основной продовольственной культуре, во втором – высевают сидериты
на зеленое удобрение после уборки основной культуры.
Разнообразны также и способы использования выращенной
зеленой массы сидератов. На зеленое удобрение применяют или всю
растительную массу, или же только ее определенную часть. По этому
признаку различают три основные формы зеленого удобрения: полное,
укосное и отавное.
Полным зеленое удобрение называют тогда, когда запахивают
всю выращенную растительную массу.
Укосным – когда заделывают в почву только надземную массу
сидерата, выращенную на другом участке и перевезенную на участок
запашки.
Отавным – когда запахивают стерневые и корневые остатки
растений после некоторого отрастания отавы.
Приемы выращивания и использования отдельных сидератов
К наиболее распространенным сидератам относятся люпин,
сераделла и донник.
Люпин – выращивают в нечерноземной зоне. Он бывает
однолетний и многолетний с различным содержанием алкалоидов.
Алкалоидный люпин выращивается только на удобрение, тогда как
безалкалоидный используют комбинированно: надземную часть – на
корм, а корни с пожнивными остатками – на удобрение. Основные
районы возделывания люпина – Нечерноземная зона РФ и Белоруссия.
222
Все виды люпина способны давать большую зеленую массу и
накапливать значительное количество азота даже на самых бедных
почвах. Мощно развитая корневая система этой культуры способна
хорошо растворять труднодоступные фосфаты почвы и удобрений, что
дает возможность вносить под него фосфоритную муку, фосфор
которой становится доступным для последующих культур.
В отличие от других бобовых культур люпин хорошо растет на
кислых почвах, поэтому отрицательно реагирует в начале вегетации на
известкование.
Чтобы окультурить дерново-подзолистую почву, известь и
фосфоритную муку вносить одновременно, но в разные слои почвы:
известь – глубже, под плуг с предплужником, а фосфоритную муку –
мельче, под предпосевную культивацию. Такое послойное внесение
извести и фосфоритной муки, а также применение калийных удобрений
и последующая запашка сидерата способствуют одновременному
обогащению почвы органическим веществом, азотом, фосфором,
калием и кальцием и устранению избыточной почвенной кислотности.
Однолетний
алкалоидный
люпин.
Для
северной
части
Нечерноземной зоны в качестве сидератов лучше подходят люпин
синий узколистный и люпин желтый.
Выращивают однолетний люпин как в чистом виде, так и в
смешанных посевах. Его лучше запахивать в период образования
блестящих бобиков на главном стебле. Именно к этому времени он
накапливает максимальное количество азота.
Сидерат необходима запахивать не позднее чем за 2-3 недели до
посева озимых, только перед запашкой массу измельчают дисковыми
орудиями. Перед посевом поле прикатывают.
223
Многолетний люпин. Благодаря холодостойкости вызревает даже
благодаря холодостойкости вызревает даже на севере. В первый год
жизни не цветет, а образует прикорневую розетку с 10-15 пластинками
листьев. Массовое цветение и плодоношение его начинаются со второго
года жизни. Наибольшее количество зеленой массы многолетний люпин
при выращивании без удобрений образует на третий-четвертый год
жизни.
Под посев многолетнего люпина отводят участки не только в
севообороте, но и запольные, склоны оврагов, пустоши, междурядья в
плодовых садах и лесных питомниках. На этих участках люпин иногда
оставляют на 6-8 лет и более, используя его укосную массу на
удобрение соседних полей или же для внесения в приствольные круги в
садах.
Однолетний кормовой люпин. Возделывают для получения
дешевого высокобелкового корма и повышения плодородия почв.
В
районах
Нечерноземной
зоны
наиболее
перспективно
выращивать и использовать кормовой люпин в занятых парах: укосная
масса при этом идет на зеленый корм или силос, а отава – на удобрение
под озимые. Скашивать кормовой люпин рекомендуется в период
цветения на высоту 8-10 см, что обеспечивает хорошее отрастание
отавы.
Сераделла однолетнее бобовое растение, используемое на зеленое
удобрение.
В зависимости от условий на зеленое удобрение используют всю
растительную массу, укосную массу или только отрастающую отаву.
Большой интерес представляет комплексное возделывание сераделлы:
укосная масса – на корм, а отрастающая отава – на удобрение.
224
Сераделла – влаголюбивая культура, предпочитает легкие почвы
со слабокислой реакцией (рНКCl = 5-5,5). В первые 4-6 недель у нее
преимущественно развивается корневая система и очень медленно
растет надземная масса.
Сераделла хорошо использует фосфор фосфоритной муки, на
песчаных и супесчаных почвах хорошо отзывается на внесение
калийных удобрений, особенно на тех, которые содержат и магний.
На влажных почвах ее выращивают как подсевную культуры:
подсевают рано весной под озимые или яровые. При недостатке влаги в
почве подсевная культура сераделлы не удается.
Донник. Хорошо растет на нейтральных богатых кальцием почвах.
На известкованных дерново-подзолистых почвах он дает более высокие
урожаи зеленой массы и семян, чем однолетний и многолетни люпин.
Донник бывает однолетний и двухлетний, белый и желтый. Белый
более урожайный, но желтый раньше созревает. Корневая система у
него развита сильнее, чем у других бобовых сидератов, благодаря чему
он отличается высокой засухоустойчивостью и ценным удобрительным
качеством даже при сравнительно слаборазвитой зеленой массе.
Донник используют как на корм, так и на удобрение, хотя
повышенное содержание в нем кумарина несколько снижает его
кормовые достоинства. Имеются сорта, не содержащие кумарин.
На зеленое удобрение лучше использовать двулетний донник, а
формы использования могут быть самые разные: возделывание в
качестве паразанимающей
культуры для запашки
под
озимые;
комплексное – скашивание надземной массы в начале цветения на корм
скоту и запахивание отрастающей отавы – на удобрение; применение
зеленой массы первого укоса на удобрение и отрастающей отавы или
225
массы второго укоса – на корм; использование растительной массы
первого укоса на корм, а второго на удобрение.
Эффективность зеленого удобрения
Эффективность
зеленого
удобрения
зависит
от
урожая
сидеральной культуры. Чем он выше и чем большая масса запахана в
почву, тем сильнее действие и последействие зеленого удобрения.
Потребность бобовых сидератов в азотном питании должна быть
удовлетворена в основном за счет деятельности клубеньковых бактерий.
Важным приемом для усиления фиксации азота бобовыми сидератами
является применение бактериального препарата нитрагин, содержащего
активные расы клубеньковых бактерий.
Таблица 2
Влияние зеленого удобрения на урожай с.-х. культур на бедной
песчаной почве, ц/га
Прямое действие
Последействие
рожь за
23 г
картофель
за 21 г
овес
за 19 лет
Сумма за
севооборо
т, %
Без удобрения
5,8
130,8
7,8
100
Люпиновое зеленое удобрение
11,2
184,7
9,7
145
Удобрения
Для получения хорошего урожая зеленой массы бобовых
сидератов,
повышения
фиксации
азота
воздуха
клубеньковыми
бактериями и накопления его в почве необходимы известкование
кислых почв, внесение фосфорных и калийных удобрений (по 45-50
кг/га д.в.) и обработка семян нитрагином (таблица 2).
226
При
одновременной
протравления
семян
необходимости
сначала
семена
нитрагинизации
протравливают,
а
и
затем
инокулируют и даже можно добавить молибденовое микроудобрение из
расчета 25-50 г Мо на гектарую норму семян.
За 3 минуты до звонка закончить лекцию и спросить студентов о
возможных вопросах по доложенному материалу.
Лекция 17
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции
1) Что входит в понятие городской мусор?
2) Что такое сапропель, его состав?
3) Что такое зеленое удобрение?
4) Какие основные бобовые культуры используются в качестве
зеленого удобрения?
Тема: Модуль 4. Диагностика питания растений и система
удобрения сельскохозяйственных культур в
севооборотах
Блок 1. Диагностика питания растений
Вопросы: 1. Почвенная диагностика
2. Растительная диагностика
В модуле 4 три блока, из которых:
в первом 2 вопроса,
во втором – 8 вопросов,
в третьем – 5 вопросов.
Тема: Блок 1. Диагностика питания растений
227
Наиболее доступным фактором регулирования жизнедеятельности
растений
является
минеральное
питание,
поэтому
главной
задачей
агрохимиков, почвоведов, растениеводов и физиологов растений является
своевременное и направленное воздействие через процессы питания на ход
формирования урожая, что возможно только при правильной диагностике
питания
растений,
то
есть
своевременном
выявлении
недостатка
питательных элементов.
Химический состав у разных видов растений различен и во многом
зависит от количества, форм и способов внесения органических и
минеральных удобрений, доступности элементов питания почвы.
Содержание химических элементов в растений и ее органах
определяется
спецификой,
процессами
биосинтеза,
физиологическим
состояние органов и тканей. Только постоянное обеспечение растений
необходимыми элементами питания в оптимальных их соотношениях на
протяжении
всего
вегетационного
периода
позволяет
максимально
использовать биологический потенциал каждого сорта.
В определенные фазы вегетации требуется различные количества и
различные
соотношения
питательных
элементов,
необходимость управляемого поступления их
что
обусловливает
в течение всего периода
жизнедеятельности растительного организма, что возможно только при
использовании методов комплексной диагностики питания растений.
Комплексная диагностика предусматривает регулярное выполнение
агрохимического анализа почв и оперативную диагностику питания растений
в течение вегетации.
Вопрос 1. Почвенная диагностика
228
Почвенная диагностика – это агрохимическое обследование почв на
содержание доступных для растений форм питательных элементов N, Р, К,
Са, Mg, S, В, Mn, Zn, Мо, Сu и других, гумуса, рН, Нг, и Нобм.
Основным методом определения доз удобрений под запланированный
урожай с.-х. культур является проведение долговременных полевых опытов.
По данным этих опытов разработана система деления почв на группы по
содержанию в них доступных для растений питательных вещества во всех
почвенно-климатических зонах.
А обобщение данных полевых опытов позволило получить более
точные значения коэффициентов использования питательных веществ почвы
и удобрений (таблица 1).
Таблица 1
Коэффициенты использования питательных веществ почвы и
удобрений с.-х. культурами, %
Почва
Культура
Удобрение
Р2О5
К2 О
N
Р2О5
К2О
Озимая пшеница
3,4-33,0
8,5-46,0
23,6-39,1
8,4-14,7
13,6-22,6
Яровая пшеница
2,6-46,5
2,1-32,7
16,2-47,6
4,1-11,6
11,7-41,6
Картофель
7,8-52,4
17,6-55,7
17,0-38,8
7,6-46,1
19,8-58,7
Сахарная свекла
5,4-52,6
20,0-89,6
22,8-43,9
7,8-12,5
19,9-38,6
Лен-долгунец
5,9-31,6
24,8-60,0
66,9-80,6
15,2-18,5
26,9-94,7
Большое
внимание
уделяется
вопросам
прогнозирования
эффективности азотных удобрений. Установлено, например, что для
Нечерноземной зоны оптимальный срок проведения агрохимического
обследования почвы на содержание минерального азота (нитратного и
аммиачного) – весна, а для Западной и Восточной Сибири и некоторых
областей Зауралья – осень.
229
Для учета всего доступного растениям минерального азота необходимо
определить его запасы в слое почвы от 0 до 180 см. Однако практически во
всех с.-х. зонах страны 60-80% азота содержится в слое 0-60 см. В то же
время практикой установлено, что для Западной Сибири достаточно
проанализировать слой почвы 0-40 см, а для таежно-лесной зоны 0-60 см.
Расчет потребности урожая в азоте проводится по формуле:
N урожая  N1E1  N 2 E2  N 3 E3
Nурожая – вынос азота 1 т урожая, кг/га; N1 – количество минерального
азота органических удобрений, кг/га; N2 – запасы минерального азота почвы
(нитраты + аммоний), кг/га; N3 – количество азота, внесенного с
минеральными
удобрениями,
кг/га;
Е1,
Е2 ,
Е3
–
соответствующие
коэффициенты использования азота, %.
Если Е1, Е2, Е3 заменить коэффициентом Е, то получим
N3 
N урожая
Е
 ( N1  N 2 )
отсюда находим Nурожая из расчетных таблиц, затем определяем N1 и N2 и
вычисляем N3 – дозу минеральных удобрений.
Однако для подготовки прогноза обеспеченности растений элементами
минерального питания результатов одних почвенных анализов недостаточно.
Более точные данные дает анализ растений, так как изменение питания
в них по типам почв не превышает 5%.
Вопрос 2. Растительная диагностика
Обеспеченность
растений
элементами
питания
необходимо
контролировать по их химическому составу с учетом биологических
возможностей и особенностей сортов, темпов роста и продолжительности
различных периодов вегетации.
230
Растительная
диагностика
включает
визуальную,
химическую
(тканевую и листовую) и функциональную (или физиологическую).
Визуальная диагностика
Для нормального роста и развития растений требуются определенные
количества, и даже соотношения питательных элементов в среде их
произрастания. Любые отклонения в содержании питательных элементов от
оптимального
уровня
вызывают
нарушения
биохимических
и
физиологических процессов в растениях, вследствие чего меняется окраска
листьев, появляются некротические пятна, может произойти потеря тургора.
Изменения внешнего вида растений бывают настолько характерны, что
могут
служить
признаком
для
определения
различных
нарушений
минерального питания.
Потребность различных с.-х. культур в питательных элементах
неодинаковы. Например, на одном и том же поле рожь не проявляет
калийного голодания и дает хороший урожай, а картофель не может
нормально развиваться и сильно снижает урожай.
Растения, по внешнему виду которых легко определить недостаток или
избыток какого-либо элемента минерального питания, называют растениями
индикаторами.
- При избытке азота растениями-индикаторами могут служить
огурцы и кабачки, при недостатке – капуста, кукуруза, картофель,
смородина,
слива.
Азотное
голодание
замедляет
рост,
вызывает
мелколиственность и окрашивание старых листьев в бледно-зеленый, желтозеленый и желтый цвет.
- При недостатке фосфора растениями-индикаторами являются
томаты, яблоня, крыжовник, брюква и турнепс. При этом ухудшается рост и
появляются мелкие листья. Цвет листьев становится темно-зеленым и
голубым, появляются бурые и фиолетовые пятна, на месте которых в
231
последствии образуются некрозы. Фосфорное голодание чаще проявляется в
холодную погоду сначала на старых листьях, потом на молодых.
- При калийном голодании значительно замедляется рост растений,
желтеют, буреют и отмирают края нижних листьев. Наиболее заметен
недостаток калия на капусте, картофеле, крыжовнике, свекле, люцерне,
фасоли, смородине и яблоне. В первую очередь страдают старые листья,
которые становятся куполообразными, волнистыми, с краевым подпалом.
- Недостаток кальция обнаруживается на побегах и корнях, цветках и
плодах. Старые листья желтеют, отмирают, а у верхних белеет кончик,
наблюдается гниль плодов.
- Недостаток магния вызывает характерную светло-зеленую или
желтоватую окраску междужилковой ткани, в то время как сами жилки
остаются интенсивно зелеными. От недостатка магния в первую очередь
страдают капустные, картофель, яблоня, крыжовник, смородина, виноград.
Дефицит магния вызывает у проса оранжевую окраску листьев, а у
смородины и хлопчатника – пурпурно-красную.
- Недостаток железа проявляется бледно-зеленой или желтой
окраской верхущечных листьев плодовых деревьев с четкой сеткой зеленых
жилок, но нижние листья остаются без изменений. Ослабляется рост
растений.
- Недостаток бора боле всего заметен на брюкве, турнепсе,
корнеплодах, подсолнечнике, капусте, бобовых, плодово-ягодных, томатах,
сельдерее, льне, ржи. Характерными признаками борного голодания
являются хлороз и отмирание верхушечной точки роста, в результате чего
растения приобретают кустовидную форму. Корнеплоды поражаются сухой
гнилью и дуплистостью, лен – бактериозом, цветная капуста – коричневой
гнилью, бобовые культуры желтеют, у подсолнечника отмирает точка роста.
- Недостаток марганца характеризуется ярко выраженным хлорозом
листьев, но сами жилки остаются зелеными. Признаки марганцового
голодания прежде всего появляются на молодых листьях. Наиболее
232
чувствительны
к
дефициту марганца
–
овес,
пшеница,
картофель,
корнеплоды, кукуруза, капуста, бобовые, подсолнечник, плодово-ягодные,
цитрусовые и целый ряд овощных культур.
- Недостаток меди в большей степени отражается на клевере, овсе
бобовых, злаковых, корнеплодах, кормовых и овощных культурах. Дефицит
этого элемента обусловливает замедление роста, хлороз, потерю тургора и
увядание, задержку цветения и гибель растений.
У злаковых недостаток меди вызывает усиление кущения и бледнозеленую окраску, а при сильном дефиците меди – побеление кончиков
листьев («белая чума» или «болезнь обработки»), колос не развивается. У
плодовых при отсутствии меди развивается суховершинность.
- Признаки недостатка молибдена у бобовых растений очень схожи с
признаками азотного голодания. При сильном дефиците молибдена резко
тормозится рост растений, они имеют бледно-зеленую окраску, происходит
деформация и отмирание листьев. У бобовых плохо развиваются или вообще
не образуется на корнях клубеньки. Недостаток этого элемента особенно
ярко проявляется на капусте, томатах, бобовых, цитрусовых и зеленых
культурах.
- К недостатку цинка очень чувствительны плодовые культуры,
кукуруза, соя, фасоль, гречиха, корнеплоды, хмель, картофель, клевер.
Дефицит этого элемента вызывает мелколиственность и розеточность у
яблони, персика, айвы, вишни.
При визуальной диагностике оценивают высоту и массу растений, их
соответствие фазе развития, окраску листьев по ярусам и внутри ярусов,
длину междоузлий, упругость стебля, выполненность побега и др. По
результатам оценки составляют заключение, указывающее на отклонение от
нормы,
и
разрабатывают
рекомендации
по
изменению
технологии
выращивания культур. Однако исправить несбалансированное питание
можно лишь частично, поскольку появление внешних признаков недостатка
какого-то элемента питания говорит о том, что в метаболизме растений
233
произошли достаточно глубокие изменения, последствия которых уже
изменить невозможно.
В
целях
минерального
своевременного
питания
обнаружения
применяют
методы
недостатка
химической
элементов
диагностики,
инъекции или опрыскивания.
Для ликвидации недостатка элемента питания применяют 0,5%-ные
растворы
солей
калия
и
кальция,
0,1%-ный
растворы
мочевины,
монофосфата натрия, сернокислого магния, 0,02-0,01-ные растворы солей
микроэлементов.
Химическая диагностика – делится на два вида: тканевую и листовую.
1. Тканевая диагностика предусматривает определение содержания
неорганических соединений (нитратов, фосфатов, калия, магния и др.) в
тканях или в вытяжке из растений. Она обеспечивает быстрый контроль
питания растений и осуществляется с помощью полевых портативных
приборов: переносной лаборатории «Тканевая диагностика»,
предназначена
для
определения
в
тканях
содержание
которая
элементов
минерального питания в полевых и лабораторных условиях.
Концентрация NРК в тканях растений по интенсивности цветных
растений можно установить также с помощью переносной экспресс
лабораторий, полевой сумки К.П. Магницкого.
Для диагностики азотного питания
озимых
зерновых
культур
применяют индикаторную бумагу «Индам». Диагностику проводят в фазу
кущения,
выхода
в
трубку,
колошения
и
цветения.
Анализируют
определенную часть стебля: в фазу кущения – узел кущения, выхода в трубку
– второй стеблевой узел, колошения и цветения – последний перед колосом
стеблевой узел (таблица 2).
Таблица 2
Оценочная шкала, уровень обеспеченности и дозы азота
Уровень
Б
а
л
л
Окраска индикатора
234
Средний
Дозы N, кг/га д.в.
фаза
колошения цветения
балл
фаза
кущения трубкования
обеспеченности
азотом
Белая, бело-розовая
1
Низкий
до 1,8
60-80
неэффект.
Розовая
2
Средний
1,9-2,5
30-40
40-50
Розовая интенсивная малиновая
3
Высокий
2,6 и более
-
0-30
Следует иметь в виду, что метод определения обеспеченности растений
элементами питания на срезах тканей наименее точен, чем в вытяжке из
растений или в листьях.
2. Листовая диагностика основывается на общем анализе листьев
целого растения или отдельных органов, который позволяет контролировать
обеспеченность растений элементами питания.
Химический состав проанализированных растений сравнивают со
справочными таблицами и определяют их обеспеченность питательными
элементами с учетом состояния, роста и развития этих растений в данную
фазу.
Для проведения диагностического контроля питания растений образцы
их отбирают с типичных для каждой культуры фенофазы с целью получения
результатов, сопоставимых с имеющимися в справочниках.
Этот
метод
наиболее
эффективен
при
раннем
обнаружении
недостатков в питании растений. Однако всегда очень важно учитывать
специфику потребности в питательных элементах различных с.-х. культур по
периодам вегетации.
При работе с проростками, рассадой и молодыми растениями
обеспеченность минеральными элементами устанавливают на основании
анализ всей надземной части.
У взрослых растений для определения нитратов берут нижнюю часть
стебля и черешки нижних листьев, при вычислении суммарного выноса
питательных веществ анализируют все органы растений.
235
У взрослых растений в первую очередь исследуют индикаторные
органы, химический состав которых подвержен наибольшим изменениям в
зависимости от условий питания. Параллельно проводят анализ корней и
устанавливают соотношение содержания элементов минерального питания в
листьях и корнях.
Для
проведения
химических
анализов
растений
применяют
общепринятые методики.
Данные о содержании в растениях неорганических форм питательных
элементов, полученные экспресс-методами тканевой диагностики, оценивают
методом сравнения окрашенных пятен со шкалой. Пересчет баллов в мг/кг
сырого вещества осуществляется по справочным таблицам.
Результаты определения содержания неорганических форм и общено
количества химических элементов сопоставляют с уровнями – градациями их
содержания. Заключение об обеспеченности растений элементами питания
делают на основе определения относительного содержания элементов
минерального питания, а также общего их накопления листьями или всем
растением путем сравнения со справочными уровнями – градациями.
Полученные цифры сопоставляют с результатами почвенных анализов и
аналитическими данными урожая.
Рассчитывают и соотношение между минеральными элементами с
целью установления степени сбалансированности питания по различным
химическим
элементам.
Полученные
соотношения
сопоставляют
со
значениями, характеризующими высокий урожай той или иной культуры.
Принятую в производстве дозу удобрений на планируемый урожай
уточняют согласно данным растительной диагностики:
Д Н
С опт
, где
Сфакт
Д – уточненная доза удобрений, кг/га д.в.;
Н – средняя доза, применяемая в хозяйстве, кг/га;
236
Сопт – оптимальное содержание питательного вещества в растениях, %
сухого вещества;
Сфакт – фактическое содержание питательного вещества в растениях, %
сухого вещества;
С опт
- степень потребности растений в данном элементе.
С факт
В случае несбалансированности соотношения между элементами в
растении доза одного из них может быть уточнена относительно содержания
другого элемента.
Например, при недостатке азота и избытке фосфора уточненная доза
азота (ДN) составит:
ДN 
N опт  Рфакт
N факт  Ропт
,
где дозу фосфора (Др) по отношению к калию можно уточнить по
формуле:
ДР 
Ропт  К факт
Рфакт  К опт
В последние годы все больший интерес вызывает разработанный в
США интегрированная система диагноза и рекомендаций (ДRIS), в основу
которой
положен
вероятностный
подход, основанный
на
том, что
сбалансированность элементов в растении реализуется закономерным
характером их соотношений в тканях и органах. При этом допускается, что
соотношение количеств элементов питания имеет большую диагностическую
информативность, лучше отражает обеспеченность растений элементами с
учетом их взаимосвязей.
В нашей стране первые опыты с использованием интегрированной
диагностической системы, получившей название ИСОД – интегрированная
система оперативной диагностики, были проведены в почвенном институте
им. В.В. Докучаева.
237
ИСОД – это комплекс методов, используемых для диагностики
потребности в удобрениях, прогнозирования продуктивности растений и
разработки моделей высокоплодородных почв. Степень влияния каждого
фактора на показатели продуктивности по этой системе выражают в
единицах индексах. Базовая основа расчета индекса – оптимальный уровень
исследуемого фактора.
Постановка
диагноза
сводится
к
следующему:
фактические
соотношения количества элементов питания (N:Р, N:К, Р:К, N:Са, N:Мg и т.
д.) в листьях сравнивают с нормативами, которые принимают постоянными
для разных типов почв. Сравнения проводят по специально разработанным
формулам сбалансированности элементов. Индекс показывает степень
отклонения исследуемого фактора от зоны оптимума. Величина и знак
индексов указывает на степень дефицитности элемента.
Функциональная диагностика
До настоящего времени большинство исследователей в своих работах
опираются на изучение лишь химического состава, в лучшем случае
соотношения элементов в растении или питательной среде.
В то же время известно, что поглощение различных элементов питания
не всегда является показателем их необходимости растениям. Это основной
факт, ограничивающий возможность применения химических методов
диагностики по общему химическому составу и содержанию неорганических
форм различных элементов. Кроме того, недостаток или избыток одних
элементов может нарушить усвоение растениями других элементов питания.
Например, дефицит фосфора приводит к накоплению нитратного азота, а
дефицит бора – к его недостатку (нитратного азота).
В настоящее время назрела необходимость в разработке методов
функциональной диагностики, позволяющих оценить не содержание того или
иного элемента, а потребность растений в нем.
238
Обеспеченность элементами питания можно установить, контролируя
интенсивность физиолого-биохимических процессов. Например, уровень
обеспеченности растений азотом и потребность в нем определяют по
способности тканей по восстановлению нитратов в нитриты, то есть по
активности фермента нитрат редуктазы. Метод определения фотохимической
активности хлоропластов основан на измерении фотохимической активности
суспензии хлоропластов по сравнению
с контролем без добавления
элемента) делается заключение о необходимости элемента, при снижении –
об избытке, а при активности одинаковой с контролем – о его оптимальной
концентрации в питательной среде.
Функциональная диагностика в интенсивном земледелии позволяет
достаточно оперативно оценить взаимодействие всех элементов и дать
рекомендации
по
изменению
технологии
выращивания
сельскохозяйственных культур.
Лекция 18
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какие существуют методы диагностики питания растений
2. Какие химические анализы используются при почвенной
диагностике
3. Что входит в понятие визуальная диагностика
4. Каковы внешние признаки недостаточности отдельных
элементов питания
Тема: Модуль 4. Блок 2.
Блок 2. Система удобрения отдельных с.-х. культур
Вопросы: 1. Физиологические основы определения потребности с.х. культур в удобрениях
2. Влияние различных факторов на эффективность
органических и минеральных удобрений
239
3. Определение норм минеральных удобрений под с.-х.
культуры
4. Приемы, формы, сроки, способы и техника внесения
удобрений
Вопрос 1. Физиологические основы определения потребности с.-х.
культур в удобрениях
Система удобрений, отвечающая природным и организационноэкономическим
условиям,
является
ведущим
фактором
повышения
урожайности и улучшения качества урожайности и улучшения качества
продукции, роста почвенного плодородия или ее сохранения. Систему
удобрения в процессе ее развития можно подразделить на два этапа: 1.
Составление
документа-рекомендации
по
применению
удобрений
с
экономическим обоснованием; 2. Реализация этого документа на практике,
на полях данного хозяйства.
Система удобрения в севооборотах хозяйства – это организационнохозяйственный, агрохимический и агротехнический комплекс мероприятий,
направленных на выполнение научно-обоснованных планов применения
удобрений, в котором предусматриваются виды, нормы, сроки и способы
внесения удобрений под сельскохозяйственные культуры. Он составляется с
учетом биологических особенностей культур, величины планируемого
урожая, почвенно-климатических условий, последействий ранее внесенных
удобрений, особенностей каждого поля, баланса питательных веществ за
севооборот, влияния
удобрений
на качество
урожая
и
повышение
плодородия почв. Обязательным условием системы удобрения является ее
экономическая эффективность.
Система применения удобрений включает следующие основные
задачи:
1. Увеличение урожайности с.-х. культур и получения продукции
высокого качества.
2. Повышение и постепенное выравнивание плодородия полей, а в
некоторых случаях сохранение существующего плодородия.
240
3. Эффективное
использование
удобрений,
повышение
темпов
интенсификации земледелия и охрана окружающей среды.
Существуют три типа системы удобрения: органическая, минеральная
и органо-минеральная.
Поступление питательных веществ в растения в различные периоды
роста. С возрастом растений существенно меняется поступление в их
организм питательных элементов. Выделяют два периода: критический и
максимального потребления питательных элементов.
Критический период – это когда недостаток какого-либо элемента
особенно отрицательно сказывается на росте растений и последующее
обеспечение их этим элементов не может исправить положение.
В отношении азота и особенно фосфора почти у всех с.-.х. культур
критическим периодом являются первые 10-15 дней после появления
всходов. Недостаток их в этот период не может быть возмещен в
последующем даже обильном снабжении N и Р.
Резкий недостаток калия в начальные фазы развития растений также
значительно снижает урожай. Однако последующее внесение калийных
удобрений позволяет довольно существенно исправить положение.
Максимальным в питании растений называется период, когда
среднесуточное
потребление
элементов
питания
достигает
своего
максимума. В большинстве случаев этот период совпадает с периодом
максимального накопления сухой массы.
У ряда растений в период питания значительно короче периода
вегетации (большинство злаковых, конопля, лен и др.). У других же он
растянут и почти совпадает с периодом вегетации (корнеплоды, картофель,
капуста и др.).
Питание растений с учетом их биологических особенностей можно
регулировать по периодам роста, что позволяет формировать величину и
качество урожая. Периодичность питания растений служит теоретическим
обоснованием удобного внесения удобрений.
241
Правильная система питания растений в полевых условиях состоит из
сочетания основного удобрения (под основную обработку большей части
нормы), припосевного (небольших доз в рядках при посеве) и подкормок
вегетирующих растений.
Вынос питательных веществ урожаем с.-х. культур. Из одной и той же
почвы разные растения потребляют не только разные количества, но и
разные соотношения питательных элементов. В связи с этим и меняется
вынос их с урожаем. Данные о потребности культур в питательных
веществах выражают либо их выносом с общим урожаем, либо на единицу
урожая основной продукции с учетом соответствующего количества его
побочной части (солома, ботва).
Вынос бывает: биологический и хозяйственный.
1. Биологический вынос – это то количество питательных вещества,
которое содержится во всей биомассе растений (зерно, солома, корневые и
пожнивных и пожнивные остатки и даже опавшие листья).
2. Хозяйственный вынос представляет собой ту часть питательных
элементов, которая содержится в товарной продукции; отчуждаемой из поля
(зерно, клубни, корни).
Остаточная
часть
выноса
включает
питательных
вещества,
остающиеся на поля в виде корневых и пожнивных остатков, опавших
листьев и той части питательных элементов, которые из корней перешли в
почву. Следовательно, растению необходимы элементы питания не только
для создания хозяйственной части урожая, но и для формирования корневой
системы, стебля, листьев, которые остаются на поле. Но поскольку
остаточная часть остается на поле и служит пищей для других культур, в
практических веществах чаще всего характеризуют хозяйственным выносом
в пересчете на 1 т основной продукции с учетом соответствующего
количества побочной (таблица 1).
Таблица 1
242
Примерный вынос N, Р2О5 и К2О на единицу урожая (10 ц/га)
некоторых культур, кг
Культуры
Озимая пшеница
Кукуруза
Подсолнечник
Картофель
Сахарная свекла
Капуста
Морковь
Свекла столовая
Томаты
Огурцы
Плодовые
Виноград
Чайный куст
Вынос основной и
побочной продукции с 10 ц
урожая
N
Р2О5
К2О
35
12
26
зерно
34
12
37
зерно
60
26
180
зерно
6,0
2,0
9,0
клубни
5,9
1,8
7,5
корни
3,4
1,3
4,4
кочан
3,2
1,2
5,0
корни
1,7
1,5
4,3
корни
3,2
1,1
4,0
плоды
2,8
1,4
4,4
плоды
5,0
3,0
6,0
плоды
1,7
1,4
5,0
плоды
листья сух.
50
7
23
Основна
я
продукц
ия
Соотношение
N:Р2О5:К2О
3,0:1,0:2,2
2,8:1,0:3,0
2,3:1,0:7,0
3,0:1,0:4,5
3,3:1,0:4,2
2,6:1,0:3,4
2,7:1,0:4,2
1,8:1,0:2,9
2,9:1,0:3,6
2,0:1,0:3,1
1,7:1,0:2,0
1,2:1,0:3,6
7,2:1,0:2,3
Если растения обеспечены питательными веществами, но испытывает
неблагоприятное влияние со стороны какого-либо фактора внешней среды,
то вынос питательных веществ на единицу урожая основной продукции
повышается. И, наоборот, благоприятное сочетание всех факторов роста и
развития способствует более экономному расходованию питательных
веществ на создание урожая.
Использование
питательных
веществ
растениями
из
почвы,
органических и минеральных удобрений.
Коэффициенты использование питательных элементов из почвы и
удобрений показывают долю его потребления по отношению к общему
содержанию подвижных форм этих элементов в пахотном слое 1 га или 100
кг действующего вещества удобрения.
Коэффициенты использования питательных элементов из почв и
удобрений
меняются
не
только
в
зависимости
от
биологических
особенностей с.-х. культур, но и в зависимости от почвенно-климатических
условий, агротехники и др. Чем выше содержание питательных элементов в
243
почве, тем ниже коэффициенты их использования. Они повышаются при
орошении и гипсовании почв, снижаются при орошении и гипсовании почв,
снижаются в засушливых условиях без орошения.
Существуют средние коэффициенты усвоения питательных элементов
из почвы, органических и минеральных удобрений.
Из
подвижных
форм
питательных
элементов
почвы
растения
используют: N – 20%, Р2О5 – 10% и К2О – 20%.
Из органических удобрений в первый год: азот 25, фосфор 40, калий
60%.
Из минеральных удобрений: азот 60%, фосфор 20 и калий 70%.
Влияние корневых и пожнивных остатков с.-х. культур на пищевой
режим почвы.
Выше было показано, что значительная часть биомассы растений
остается в почве, в том числе корни, опавшие листья и остатки скошенной
массы – стерня. В них содержатся органическое вещество и питательные
элементы, поэтому почва ими обогащается. Наиболее сильное последействие
оказывают корневые и пожнивные остатки бобовых культур. В них наиболее
узкое соотношение между углеродом и азотом, близкое к хорошему навозу,
поэтому и коэффициенты использования питательных элементов такие же,
что и навоза.
В пожнивно-корневых
остатках зернобобовых культур содержатся
примерно 50% азота хозяйственного выноса, а многолетних бобовых трав
примерно столько же или в 1,5 раза больше.
Принято считать, что многолетние бобовые и бобово-злаковые травы
оставляют на 1 т сена в виде пожнивных и корневых остатков 10-15 кг азота.
Поэтому если урожай сена за 2 года составит 8 т/га, то в почве на 1 га
останется примерно 120 кг азота.
Вопрос 2. Влияние различных факторов на эффективность
органических и минеральных удобрений
244
Почвенно-климатические условия оказывают решающее влияние на
эффективность органических и минеральных удобрений. Наиболее высокий
эффект от органических и азотных удобрений наблюдается на дерновоподзолистых почвах и серых лесных почвах. Снижение эффективности этих
удобрений происходит с Северо-запада на Юго-восток. Поэтому на
обыкновенных и южных черноземах, каштановых почвах и сероземах их
эффективность сильно снижается. То есть, чем выше влагообеспеченность
растений,
тем
выше
влагообеспеченность
растений,
тем
выше
и
эффективность органических и азотных удобрений.
Наибольшее влияние фосфорных удобрений на урожай характерно на
тех почвах, которые очень мало содержат подвижного фосфора - типичные,
обыкновенные и южные черноземы, каштановые почвы и сероземы.
Действие калийных удобрений наиболее сильно проявляется на легких
по механическому составу почвах (песчаных и супесчаных) – это дерновоподзолистые почвы, торфяно-болотные, пойменные.
При высокой агротехнике органические и минеральные удобрения
дают значительно больший прирост урожая. То же самое наблюдается с
применением орошения.
При использовании удобрений необходимо учитывать погодные
условия текущего года и предшествующего. При недостаточном количестве
осенних атмосферных осадков снижается эффективность азотных удобрений
в следующем году и повышается роль фосфорных. Если же осенью выпадает
много осадков, то в следующем году возрастает эффективность азотных
удобрений.
В условиях избыточного увлажнения растениям особенно необходим
калий, а при кратковременных весенних похолоданиях – фосфор. Удобрения
на 10-20% снижают расход воды на образование единицы урожая и
сглаживают пагубное действие засухи. В свою очередь, орошение или
245
обеспеченность влагой способствует более эффективному использованию
удобрений.
В засушливых районах чаще всего ограничиваются внесением только
одного рядкового удобрения Р10-20.
Низкие температуры в начале роста растений оказывают наибольшее
отрицательное действие на азотное и фосфорное питание растений.
Чрезмерно высокая температура также снижает поступление питательных
элементов в растения.
Большое
влияние
на
эффективность
удобрений
оказывает
и
микробиологическая деятельность в почве.
При систематическом внесении удобрений дольно быстро изменяются
кислотность почвы, сумма поглощенных оснований, степень насыщенности
основаниями, содержание подвижных калия и фосфора и очень медленно –
содержание гумуса и емкость поглощения, изменение которых зависит в
основном от органических удобрений.
Агротехнические
условия.
На
эффективность
удобрений
значительное влияние оказывают агротехнические условия – своевременная
и качественная обработка почвы, посев культур в лучшие агротехнические
сроки, подбор хорошего предшественника, соблюдение севооборота, борьба
с сорняками, вредителями и болезнями с.-х. культур.
При орошении важно соблюдать поливной режим, в этом случае
эффективность удобрений возрастает в 1,5-2,0 раза. Особенно возрастает при
этом эффективность удобрений.
В севообороте эффективность удобрений значительно выше по
сравниванию с монокультурой за счет более полного использования
питательных веществ почвы и удобрений разными культурами и его
фитосанитарной роли.
Кроме того, эффективность минеральных удобрений повышают
известкование кислых почв и гипсование солонцовых.
246
Совместное внесение органических и минеральных удобрений.
Основоположник отечественной агрохимической науки по этому поводу
писал следующее: «Максимальные же урожаи достигаются комбинацией
навоза и минеральных удобрений, которые позволят обильно снабдить
растения усвояемой пищей на первых стадиях развития и дать в то же время
в виде навоза резерв постепенно приходящих в действие питательных
веществ.
Сочетание навоза с минеральными удобрениями в большинстве
случаев по своей эффективности несколько превосходи эквивалентное
количество одного навоза или отдельно применяемых минеральных
удобрений.
Этот
микробиологической
дополнительный
деятельности
эффект
почвы
достигается
вследствие
усилением
обогащения
ее
микроорганизмами навоза и поступления легкодоступных микроорганизмом
минеральных питательных веществ в виде минеральных удобрений.
Следует помнить, что совместное внесение навоза и минеральных
удобрений наиболее желательно при возделывании культур, которые не
выносят повышенной концентрации почвенного раствора, но требуют
значительного количества питательных веществ в течение всей вегетации для
формирования урожая (огурец, лук, кукуруза и др.).
Навоз лучше вносить под пропашные культуры. Междурядная
обработка усиливает минерализацию органического вещества, и растения
полнее использует элементы питания навоза особенно культуры длительного
вегетационного периода.
Правильное сочетание органических и минеральных удобрений с
севообороте в значительной мере повышает его продуктивность, что очень
высоко ценится у работников сельского хозяйства.
Вопрос 4. Приемы, формы, сроки, способы и техника внесения
удобрений
247
Различают три приема внесения удобрений: основное удобрение
(особенно под вспашку или весной под предпосевную обработке); рядковое
(в рядки при посеве) и подкормки (после посева по всходам).
Сроки внесения могут быть: осенью, весной, летом и так далее; а
способ внесения: сплошной (разбросной), местный (гнездовой, очаговый,
рядковый), локально-ленточный, в запас, механизированный, наземный, с
воздуха и др.
Способ заделки – под плуг, культиватор, дисковую борону и др.
Техника для внесения удобрений – это машины для внесения
основного, припосевного удобрения и подкормок.
Норма удобрения – это общее количество удобрений, которое нужно
внести под с.-х. культуру за весь период вегетации, а доза – это количество
удобрений, которое нужно внести за один прием.
Удобрения следует вносить в почву так, чтобы они в наибольшей
степени были доступны для растений в течении вегетационного периода,
находились в зоне развития корневой системы, способствовали ее росту,
минимально фиксировались почвой и мало вымывались из почвы. Для легких
почв глубина заделки должна быть большей, чем для тяжелых.
При поверхностном внесении твердых аммонийных и амидных
удобрений возможны потери аммиака, которые возрастают с увеличением
рН,
нормы
удобрений
и
влажности
почвы.
Например,
если
при
поверхностном внесении аммиачной селитры или сульфата аммония потери
азота не превышают 1-3%, то при применении высоких доз мочевины могут
достигать 20-30%.
Большие потери могут наблюдаться при внесении нитратных азотных
удобрений, если вносить их осенью или рано весной, поэтому при
применении нитратных удобрений необходимо максимально сокращать
время между внесением удобрения и началом вегетации растений.
248
Фосфорные удобрения сосредотачиваются в месте их внесения и очень
слабо мигрируют по профилю почвы даже в легких почвах. Поэтому
вероятность вымывания или миграции в атмосферу фосфора маловероятна.
Калий
почвой
поглощается
в
основном
обменно
и
хорошо
удерживается связной почвой. Некоторое вымывание его возможно на легких
песчаных и супесчаных почвах.
При колебаниях влажности почвы фиксация калия удобрений
существенно увеличивается, а фосфора – не изменяется. Гранулированные
формы удобрений обеспечивают меньшее соприкосновение удобрений с
почвой по сравнению с порошковидными, что снижает степень фиксации
питательных элементов.
В зависимости от механического состава почвы, ее водного режима и
норм вносимых удобрений может ежегодно вымываться с 1 га 1-30 кг азота;
0,4-60 калия, 8-360 кальция, 3-90 магния, 4-60 серы, до 100 кг хлора и
незначительное количество фосфора.
Водная эрозия ежегодно может уносить большое количество почвы (до
10 т/га и более). С поверхностным стоком с каждого гектара ежегодно
теряется до 40 кг/га азота, до 50 фосфора, 3-1600 калия, 7-50 кальция, до 230
магния, 1,5-29 серы и до 1450 кг/га органического вещества.
Однако научно-обоснованная система удобрения в сочетании с
передовыми приемами агротехники и прогрессивными формами организации
труда позволяет получать высокую урожайность с.-х. культур надлежащего
качества и повышать плодородие почвы без какой-либо серьезной опасности
загрязнения окружающей среды. При этом несоизмерима та огромная польза,
которую удобрения окажут человечеству в решении продовольственной
задачи.
Основное (допосевное) удобрение вносится или осенью под вспашку,
или весной – под перепашку зяби, или предпосевную культивацию. Оно
включает большую часть питательных веществ от общей нормы и
249
обеспечивает питание растений на протяжении всей вегетации, особенно в
период интенсивного поглощения питательных элементов растениями.
Глубокая заделка удобрений достигается плугом с предплужником,
затем плугом без предплужника и тяжелой дисковой бороной. При
одинаковой глубине обработки почвы культиватор с пружинными лапами
лучше
заделывает
стрельчатыми
удобрения,
лапами.
При
чем
культиватор
с
глубине
рыхления
10
универсальными
см
в
верхнем
пересыхающем слое почвы (0-5 см) остается около 80% удобрений, что
особенно нежелательно для фосфорных и калийных удобрений.
Выбор оптимальных сроков внесения основного удобрения зависит от
механического состава почвы, условиями увлажнения и свойствами самих
почв. Азотные удобрения во избежание потерь необходимо вносить весной
под предпосевную обработку почвы, фосфорные на всех видах почв – под
основную вспашку осенью, калийные – на тяжелых почвах под вспашку с
фосфорными, на легких почвах – весной под перепашку зяби или
культивацию.
Запасное внесение фосфорных и калийных удобрений используется
при комплексном агрохимическом окультуривании полей (КАХОР).
Припосевное (рядковое) удобрение всегда размещается в почве
локально, в непосредственной близости от семян, поэтому резко повышается
коэффициент использования фосфора из фосфорных удобрений. Например,
при внесении фосфорных удобрений под зерновые культуры при посеве
коэффициент использования фосфора может достигать 60%, тогда как при
основном внесении под вспашку составляет 10-20%.
Припосевное удобрение лучше вносить комбинированными сеялками,
когда удобрения размещаются на 1 см глубже или в стороне от семян, чтобы
возможное повышение концентрации почвенного раствора отрицательно не
сказывалась на развитие молодых проростков.
В качестве припосевного удобрения применяются в основном
гранулированный суперфосфат. Добавление к нему азотных и калийных
250
удобрений достоверного повышения урожайности с.-х. культур не дает.
Только клубнеплоды (картофель) хорошо отзывается на припосадочное
внесение полного минерального удобрения.
При рядковом внесении гранулированного суперфосфата доза фосфора
должна быть не более 20 кг/га, а при внесении под картофель – по 20-30 кг/га
азота, фосфора и калия.
При хорошей обеспеченности почв фосфором и внесении высоких доз
этого элемента под вспашку эффективность припосевного внесения
гранулированного суперфосфата снижается или исчезает.
Подкормки или послепосевное внесение удобрений. В большинстве
случаев на посевах среднего и тяжелого механического состава, где малая
вероятность вымывания питательных веществ, перенесение части даже
азотных удобрений из основного удобрения в подкормку сопровождается
снижением урожайности сельскохозяйственных культур.
Подкормки оправдывают себя только при следующих обстоятельствах:
1. Подкормка озимых культур и многолетних трав азотными
удобрениями;
2. Подкормка азотными и калийными удобрениями пропашных
культур, возделываемых на легких почвах при орошении или в зонах
повышенного и избыточного увлажнения;
3. При планировании высоких годовых норм минеральных удобрений
под культуры, чувствительные к повышенной концентрации солей в почве;
4. Для плодово-ягодных насаждений и долголетних культурных
пастбищ;
5. Для многолетних трав в полевых севооборотах, когда всю норму
удобрений по каким-то причинам не удалось внести под покровную
культуру;
6. Подкормка с.-х. культур, если обнаружилась нехватка какого-либо
элемента;
251
7. При определенных условиях некорневая подкормка озимой пшеницы
20-30% раствором мочевины. Она повышает белковость зерна.
Иногда подкормку применяют как вынужденный прием из-за
отсутствия удобрений в допосевное время.
Для подкормки минеральными удобрениями применяются те же
машины что и для внесения основного удобрения. Кроме наземной техники,
используют с.-х. авиацию.
Вопрос 4. Определение норм минеральных удобрений под с.-х.
культуры
Определение норм минеральных удобрений под с.-х. культуры
является одной из важнейших и сложных задач агрохимии. Существуют
понятия оптимальной рациональной и предельной нормы.
Оптимальная – это норма, которая обеспечивает получение высокого
урожая хорошего качества при максимальном чистом доходе с 1 га при
условии постепенного повышения или сохранения оптимального уровня
плодородия почвы за ротацию севооборота.
Рациональная – норма, которая при сложившихся организационнохозяйственных условиях производства позволяет получить возможно
больший выход продукции хорошего и удовлетворительного качества с 1 га
пашни и интенсивно повышать плодородие почвы при обязательном
экономическом эффекте от применения удобрений.
Однако существует предел внесения удобрений при определенных
почвенно-климатических условиях. В противном случае растениеводство
может давать убытки, может ухудшиться качество продукции и возникнуть
опасность загрязнения окружающей среды.
Предельная – норма, которая обеспечивает максимально высокий
урожай допустимого качества при условии, как минимум, самоокупаемости
удобрений.
252
Прежде всего необходимо определить урожайность имеющихся сортов
с.-х. культур или по сортовому свидетельству, или по формуле:
У
1000(W  Р)
, где
Кв  S (100  Вс )
У – возможная урожайность основной продукции, т/га
W – запас продуктивной влаги в метровом слое почвы весной, мм;
Р – сумма осадков за вегетационный период культуры, мм;
Кв – коэффициент водопотребления данной с.-х. культуры;
Вс – стандартная влажность основной продукции, %
S – сумма частей в соотношении основной продукции и побочной в общем урожае
биомассы (например у озимой пшеницы отношение зерна к соломе составляет
1:1,5; а сумма частей при этом 2,5).
Величина
возможной
урожайности
корректируется
также
в
зависимости от плодородия почвы и уровня агротехники. Неправильно
считать,
что
при
достаточном
количестве
удобрений
на
бедных
известкованных почвах можно получать высокие урожаи.
Методы определения норм минеральных удобрений под с.-х. культуры
подразделяются на три группы:
1. Первая основана на прямом использовании результатов полевых
опытов и агрохимических картограмм;
2. Вторая группа включает расчетные, балансовые или расчетнобалансовые;
3. Третья группа – комплексные, основанные на сочетании первой и
второй групп методов.
В первой и особенно во второй группе методов широко используются
ЭВМ.
1. Определение норм минеральных удобрений на основе прямого
использования результатов полевых опытов проводится следующим образом:
за основу берутся нормы, предлагаемые научными учреждениями региона.
К ним разработаны поправочные коэффициенты, которые меняются в
зависимости от обеспеченности почв питательными элементами. Причем,
чем выше обеспеченность, тем меньше коэффициент. Например, при низкой
253
обеспеченности каким-либо элементом он может составлять 1,3 а при
высокой 0,5.
2. Расчетных методов определения норм минеральных удобрений
существует несколько.
Использовать все методы или подробно о них говорить нет
возможности, поэтому я остановлюсь на одном из них:
Определение норм минеральных удобрений на планируемый урожай.
Этот же метод используется при выполнении курсового проекта.
Суть метода заключается в том, что определяется урожайность с.-х.
культур и через нее вынос питательных элементов с основной и побочной
продукцией.
После этого устанавливаются запасы подвижных форм питательных
элементов в пахотном слое почвы и через соответствующие коэффициенты
(примерно для N – 20%, Р – 10%, К – 20%) определяют те количества NРК,
которые будут использованы культурами.
После этого величины выноса NРК с.-х. культурами сопоставляются с
теми количествами этих элементов, которые будут использованы растениями
из почвенных запасов и определяется дефицит.
Недостающие количества питательных элементов (дефицит) вносятся в
виде органических и минеральных удобрений, учитывая коэффициенты
использования из них питательных элементов: из навоза используется в год
внесения N на 25%, Р на 40% и К на 60%; во второй год N на 40%, Р на 25 и
К на 25%. Из минеральных удобрений питательных элементы используются
полнее: азот в год внесения не 60-70%, фосфор на 20% и калий на 70%.
Другие методы используются реже, поэтому я оставляю их на
самостоятельное изучение студентов.
За 3 минуты до звонка закончить изложение материала и спросить
студентов о возможных вопросах.
254
Лекция 19
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какие методы диагностики питания растений Вам известны?
2. Каковы основные внешние признаки недостатка питательных
элементов
3. Что понимается под критическим и максимальным периодами
поступления питательных элементов в растения?
4. Как влияют почвенно-климатические и агротехнические
условия на эффективность удобрений?
5. Какие приемы, сроки и способы внесения удобрений Вы
знаете?
Тема: Модуль 4. Блок 2.
Блок 2. Система удобрения отдельных с.-х. культур
Вопрос 5. Удобрение озимых зерновых культур
Озимая пшеница является одной из основных продовольственных
культур нашей страны. Основные районы ее возделывания – это Северный
Кавказ, Нижний Дон, на значительных площадях Центрально-Черноземной и
Нечерноземной зонах европейской части РФ.
Озимую рожь возделывают в Северо-Западном, Центральном, ВолгоВятском, Центрально-Черноземном, Поволжском, Уральском и ЗападноСибирском районах.
Озимый ячмень выращивают примерно в тех же районах, где озимую
пшеницу.
Корневая
система
этих
культур
мочковатая,
располагается
преимущественно в пахотном слое почвы. Озимые пшеница и ячмень
кустятся осенью и весной, а рожь – главным образом осенью.
Озимая пшеница и ячмень очень плохо растут на кислых почвах и
хорошо развивается на нейтральных и близких к ним почвах. Озимая же
255
рожь менее требовательная культура к плодородию почв, поэтому она
хорошо растет даже на легких почвах с кислотностью в интервале от
слабокислой до слабощелочной реакции.
Озимая пшеница выносит на 1 т зерна вместе с соломой в среднем 35 кг
азота, 12 кг фосфора и 26 калия; рожь соответственно 30, 12 и 28.
Потребление питательных веществ озимыми культурами в основном
заканчивается к фазе цветения (таблица 1). Наиболее интенсивно элементы
питания поглощаются растениями в фазы кущения и выхода в трубку.
Обеспеченность растений питательными веществами имеет очень большое
значение для создания хорошего урожая.
Таблица 1
Динамика поглощения питательных элементов озимыми культурами, в
% от максимального выноса
Фаза развития
Озимая рожь
Озимая пшеница
N
Р2О5
К2О
N
Р2О5
К2О
Кущение (осень)
56
49
63
32
20
23
Выход в трубку
76
58
82
56
37
78
Цветение
93
78
99
85
79
100
Восковая спелость
100
100
100
100
100
84
части
страны
В
Нечерноземной
зоне
европейской
наиболее
распространенными предшественниками озимых являются занятые пары
(вика – овес и горох – овес) или многолетние травы второго года
пользования.
В Центрально-Черноземной зоне и на Северном Кавказе озимые
размещаются по чистым парам, занятым парам, многолетним травам и
непаровым предшественникам (кукуруза на силос, ячмень и озимые).
В степных районах основным предшественником озимых являются
чистые пары, где озимые лучше обеспечены влагой и питательными
веществами и находятся в более благоприятных фитосанитарных условиях.
256
Озимые очень отзывчивы на органические удобрения, окупаемость
которых выше, чем при возделывании яровых зерновых. Внесение 20 т/га
навоза под озимые культуры обеспечивает прибавку в урожае зерна на
дерново-подзолистых
почвах
около
0,7
т/га,
на
серых
лесных
и
выщелоченных черноземах 0,5-0,6; а на обыкновенных и южных черноземах
около 0,3 т/га. Обычно доза навоза под озимые составляет 20-30 т/га. Их
вносят или в чистом пару, или под парозанимающую культуру.
Действие минеральных удобрений на урожай озимых культур во
многом зависит от почвенно-климатических условий.
Фосфорные и калийные удобрения следует вносить под основную
обработку почвы, и только небольшое количество фосфора (10-20 кг/га Р2О5)
осуществляют для внесения в рядки при посеве семян.
После чистого пара, бобовых трав и зернобобовых культур значение
фосфорно-калийных удобрений для озимых возрастет, а азотных снижается.
Правильное применение под
озимые
фосфорно-калийных
удобрений
способствует повышению накопления сахаров, а это, в свою очередь,
повышает зимостойкость растений. Кроме того, при этом повышается и
засухоустойчивость растений и устойчивость их против полегания.
Азотные удобрения наиболее эффективны на почвах с низким
плодородием, а также в случае короткого времени между уборкой
предшественника и посевом озимых культур, когда в почве не может
накопиться достаточное количество азота.
Вопрос о количестве вносимого азота до посева с холодными зимами,
где отмечена большая опасность из вымерзания. Сюда можно отнести,
например, Нечерноземную зону РФ. В почвенно-климатических условиях с
короткими мягкими зимами и где исключены значительные потери азота из
почвы от вымывания, целесообразно внесение всей нормы азота до посева.
Это относится к некоторым районам Центрально-Черноземной зоны и
Северного Кавказа. Если весна дружная и почва подсыхает быстро,
поверхностное внесение азотных удобрений в подкормку может быть менее
257
эффективным по сравнению с использованием всей нормы азота перед
посевом с заделкой в почву.
Рядковое удобрение озимых является важным агротехническим
приемом повышения урожайности этих культур. Главную роль в нем играет
фосфор, меньшую – азот, а калий практически не оказывает положительного
влияния.
Рекомендуемая
доза
припосевного
удобрения
Р10-20
в
виде
гранулированного суперфосфата или N10Р10, N10Р10К10 в виде комплексных
удобрений. При более высоких дозах окупаемость 1 кг д.в. удобрений
снижается. Высокие же дозы азотных и калийных удобрений при внесении в
рядки при посеве озимых культур могут снижать всхожесть семян из-за
повышения концентрации почвенного раствора.
Подкормки озимых культур также являются высокоэффективными. Как
показали многочисленные исследования максимальную эффективность
проявляют ранневесенние азотные подкормки. Другие сроки и другие
элементы питания часто не оправдывают даже затраты на их внесение.
Лучший срок ранневесенней подкормки – сразу после таяния снега,
схода с полей воды по замерзшей почве. Запаздывание с подкормкой резко
снижает ее эффективность вследствие быстрого подсыхания почвы.
Ниже мы приведем результаты исследований сотрудников кафедры
агрохимии нашего университета по эффективности различных видов доз,
способов и сроков внесения удобрений под озимую пшеницу в различных
почвенно-климатических условиях Центрального Предкавказья.
Территория Центрального Предкавказья представляет собой как бы
огромную лабораторию под открытым небом, где наиболее ярко выражены
или представлены все природные пояса, отличающиеся друг от друга по
климату, почвам и растительности.
1. На самом севере этой территории расположена зона сухих песков и
песчаных барханов, которая не может быть использована для выращивания
с.-х. культур из-за отсутствия почв.
258
2. Следующая зона – эта засушливая полынно-злаковая степь на
каштановых почвах, где в среднем за много лет сумма осадков составляет
около 400 мм, а сумма положительных температур 3800ºС.
Разумеется на этих почвах при большом дефиците влаги без орошения
выращивание высоких урожаев не возможно, поэтому широко применяется
орошение.
3. Следующая зона – это более увлажненная разнотравно-злаковая
степь, на обыкновенных черноземах и лугово-черноземных карбонатных
почвах со среднемноголетней сумой осадков 520 мм и среднемноголетней
суммой положительных температур около 3500ºС.
Почвы этой зоны обладают более высоким плодородием, чем
каштановые почвы предыдущей зоны, к тому же и обеспеченность водой
несколько выше, поэтому и урожай с.-х. культур выше. Однако применение
орошения и здесь является высокоэффективным приемом повышения
урожайности сельскохозяйственных культур.
4. Следующая зона – неустойчивого увлажнения с характерной
растительностью на выщелоченных черноземах и лугово-черноземных
выщелоченных почвах. Сумма положительных температур снижается до
3200ºС, а сумма выпадающих осадков повышается до 650 мм.
Почвы этой зоны более плодородны, чем предыдущей зоны, да и
осадков выпадает значительно больше, что предопределяет более высокие
урожаи с.-х. культур, чем в предыдущей зоне. Применение орошения и в этой
зоне чаще всего дает хороший эффект, особенно в засушливые годы и на
почвах, с небольшой глубины подстилаемых галечником.
5. Следующая зона – это лесолуговая зона повышенного увлажнения на
дерново-глеевых и бурых лесных почвах. Среднемноголетняя сумма
выпадающих осадков достигает 830-870 мм, а сумма положительных
температур опускается до 2800ºС.
Разумеется, такое разнообразие почвенных и климатических условий
оказывает огромное влияние на рост и развитие с.-х. культур, в том числе и
259
озимой пшеницы, поэтому и изучались вопросы правильного применения
удобрений в этих зонах на каждый конкретной почвенной разности.
Была поставлена задача – определить для каждого почвенного подтипа
виды, нормы, дозы, сроки и способы внесения удобрений, позволяющие
получать максимальные урожаи с наилучшими показателями качества зерна.
Исследования показали, что различные сорта озимой пшеницы по
разному отзываются на внесение удобрений, особенно высоких доз, даже в
пределах одной почвенной разности, не говоря уже о других разностях почв.
Это обусловлено потенциальными возможностями сортов и устойчивостью
их против полегания. Более урожайные сорта требуют и более высоких доз
удобрения.
Результаты
проведенных
нами
исследований
показали,
что
эффективность удобрений зависит от обеспеченности почв доступными
формами питательных элементов и влагой. Как я уже говорил, с
продвижением от засушливых степей к влажным предгорьям повышается
влагообеспеченность почв и содержание в них подвижного фосфора,
содержание в них подвижного фосфора, содержание доступного калия резко
убывает, а потребность растений в азоте повышается, хотя его содержание в
почвах влажных зон выше, чем в почвах засушливых зон, что объясняется
более высокими урожаями при хорошей обеспеченности водой и большим
потреблением и выносом этого элемента (таблица 2).
Как видно из приведенных данных на каштановых почвах и
карбонатных черноземах (2 и 3 зоны) наиболее высокий урожай озимой
пшеницы обеспечивало фосфорное удобрений, а на дерново-глеевой почве –
азотное. При внесении азотного удобрения на первых двух разновидностях
почв и фосфорного – на последней урожай озимой пшеницы увеличивался
слабее, однако при совместном внесении азота и фосфора эффективность
каждого из них на всех почвах значительно повышалась. Калийные
удобрения оказывают незначительное влияние на величину урожая, но
тенденция к повышению есть не дерново-глеевых почвах.
260
Таблица 2
Влияние удобрений на урожай зерна озимой пшеницы, ц/га
Варианты
Каштановая почва
урожай
Контроль
15,2
N1
17,2
P1
20,1
N1P1
21,4
N1P1K1
22,1
N1,5Р1,5К1,5
-
Навоз 5 т/га+N2Р2К2
25,2
NРК до 2-й дозы
24,6
NРК+ 6 т/га извести
-
Навоз 10 т/га+NРК до
-
1-й дозы
-
Е, ц/га
0,2-0,4
Р, %
0,9-2,2
прибавка
2,0
4,9
6,2
6,9
10:0
10,0
-
-
Обыкновенный
чернозем
урожай
20,4
22,7
25,7
27,8
29,0
31,6
-
28,2
0,3-0,5
1,3-1,9
прибавка
2,3
5,3
7,4
8,6
11,2
-
7,8
Дерново-глеевая
почва
урожай
прибавка
26,5
31,1
-
29,1
4,6
33,5
2,6
34,7
7,0
36,6
8,2
-
10,1
-
-
35,8
9,3
33,1
0,3-0,6
6,6
1,1-2,3
Из сочетаний наиболее эффективным является полное минеральное
удобрение, а на дерново-глеевых почвах оно на фоне известкования. Смесь
навоза и минеральных удобрений на всех почвах уступает соответствующей
дозе полного минерального удобрения.
Изучение доз отдельных элементов в составе полного минерального
удобрения показало, что на каштановых почвах лучшим сочетанием является
N30Р30К30, а в нынешней ситуации, когда удобрения очень дорого стоят
можно ограничиться внесением N30Р30-60. причем Р20-40 вносить под вспашку,
Р10-20 при посеве и N30 под предпосевную обработку.
261
На обыкновенных черноземах наиболее эффективным в опытах
оказался вариант N45Р90К45, дающая прибавку 12,0 ц/га зерна. Но сегодня с
целью некоторого сокращения расходов на внесение удобрений можно
ограничиться нормой N45Р90, из которых Р80 вносить под вспашку, N45 под
предпосевную обработку и Р10 в рядки при посеве.
На дерново-глеевых почвах максимальные урожаи получены на
варианта N90Р90К90, однако при нынешней ситуации можно ограничиться
внесением N90Р60К60, из которых Р50К60 вносить под вспашку, N30-60 под
предпосевную обработку, Р10 в рядки при посеве и N30-40 в подкормку рано
весной. Такое удобрение озимой пшеницы позволит получать прибавки в
урожае зерна на уровне 8-10 ц/га.
Применение удобрений при орошении является важнейшим условием
увеличения продуктивности поливных земель, а орошение в свою очередь в 2
и более раза повышает эффективность удобрений в степных засушливых
районах.
При
правильном
проведении
орошения
удобрения
снижают
коэффициент водопотребления, оросительная вода используется более
продуктивно, хотя суммарное водопотребление и возрастает.
Неправильная техника полива может способствовать вымыванию
нитратов и ухудшению воздушного режима почв. Кроме того, растения,
значительно увеличивая урожай, повышают и вынос питательных элементов,
поэтому часто испытывают недостаток в них, особенно в азоте, к концу
вегетации, когда сильно развитая вегетативная масса в это время в почве
недостает, что вызывает снижение урожая и особенно сильно ухудшает
качество зерна.
Многочисленные исследования отечественных и зарубежных авторов
выявили, что без внесения повышенных доз удобрений орошение не
обеспечивает высокие и устойчивый урожаи зерна озимой пшеницы. Она
дает максимальную продуктивность в том случае, когда обеспечена
достаточным количеством воды и пищи, что возможно только при
262
правильном сочетании оптимального режима орошения с рациональным
применением удобрений.
Результаты наших исследований показали, что общая закономерность
эффективности удобрений по зонам сохраняется и при орошении (таблица 3).
Таблица 3
Влияние удобрений на урожай зерна озимой пшеницы при орошении, ц/га
Варианты
Каштановая почва
урожай
Без удобрений
29,1
N60
32,2
P60
34,9
N60P60
36,6
N60P60K60
37,2
N90Р90К90
41,1
N120Р120К120
38,4
Е, ц/га
0,3-0,5
Р, %
1,0-1,7
прибавка
3,1
5,8
7,5
8,1
12,0
9,3
Обыкновенный
чернозем
урожай
прибавка
30,1
Выщелоченный
чернозем
урожай
прибавка
25,2
32,8
-
30,1
-
35,3
2,7
29,6
4,9
36,8
5,2
33,1
4,4
36,9
6,7
33,8
7,9
39,9
6,8
37,2
8,6
37,3
9,8
36,1
12,0
0,3-0,5
7,2
0,3-0,4
10,9
0,8-1,6
1,0-1,6
В степных районах на каштановых почвах и обыкновенных черноземах
наиболее эффектными из отдельных видов удобрений оказались фосфорные,
дающие прибавки в урожае зерна 5,8-5,2 ц/га соответственно.
В лесостепной зоне на выщелоченных черноземах азот и фосфор почти
равнозначны по эффективности, увеличивая урожай зерна на 4,4-4,9 ц/га. В
лесолуговой же зоне на дерново-глеевых почвах наибольшие прибавки
получены от внесения азотных удобрений. Однако и в степных районах при
орошении действие азотных удобрений резко возрастает и приближается к
эффективности фосфорных удобрений. Следует отметить, что дозы азота при
орошении в 3-4 раза выше, чем в богарных условиях.
263
На всех почвах при орошении максимальные урожаи били получены по
варианту N90Р90К60+30 весной + N30 в цветение + ССС. Прибавки в урожае
зерна по этому варианту по сравнению с неудобренным контролем
составляли: на каштановых почвах 19,4; на обыкновенных черноземах 16,1;
на выщелоченных черноземах 13,5 ц/га. Однако при сложившейся ситуации
(высокая стоимость минеральных удобрений, отсутствии органических,
слабая обеспеченность техникой и горюче-смазочными материалами) и
вообще имея в виду разруху в сельском хозяйстве страны можно несколько
снижать дозы минеральных удобрений в зависимости от возможностей их
приобретения, но, разумеется, довольствоваться более низкими урожаями,
чем по указанным вариантам.
Успешное решение зерновой проблемы предполагает не только
увеличение валового сбора зерна во всех районах страны, но и значительное
улучшение его качества, которое зависит от почвенно-климатических
условий и приемов выращивания. Поэтому, наряду с широким внедрением в
производство лучших сортов озимой пшеницы, необходимо целенаправленно
влиять системой агротехнических мероприятий на химический состав
растений, используя в нужном направлении климатические ресурсы и
агротехнические возможности.
Наиболее
эффективным
и
быстродействующим
фактором,
способствующим повышению качества урожая, является применение
удобрений, особенно при орошении и высокой общей культуре земледелия.
С его помощью можно изменить направленность процессов обмена веществ
в желаемую сторону и вызвать большее накопление в растениях наиболее
ценных соединений
- белка, клейковины, витаминов и существенно
повысить технологические и хлебопекарные достоинства зерна. Однако
удобрения, вносимые без учета биологических особенностей сортов,
климатических условий, свойств почв и удобрений часто приводят к
снижению урожая и его качества.
264
Для получения высоких урожаев с хорошими показателями качества
зерна необходимо разрабатывать правильную наиболее эффективную
систему удобрения озимой пшеницы применительно к каждой конкретной
природной зоне или почвенной разности с учетом всех факторов, влияющих
на формирование урожая и его качества.
Как известно, качество зерна озимой пшеницы характеризуется
определенной формой, крупностью и выравненностью зерновок, их натурной
массой, стекловидностью и цветом, но наиболее высокие требования
предъявляются к содержанию в зерне белка, к количеству и качеству
клейковины, от которых зависит пищевая ценность зерновых продуктов.
Судя по содержанию белка и клейковины по стекловидности и цвету
зерна эти показатели в зонах с достаточным и повышенным увлажнением
значительно ниже, чем в зонах с более сухим климатом.
Кроме того, в пределах каждой зоны при выращивании озимой
пшеницы в условиях более влажного года и при орошении стекловидность
зерна, содержание белка и клейковины в нем были ниже, чем без орошения и
в годы с меньшим количеством осадков.
В то же время в условиях лучшей обеспеченности растений водой, они
давали более крупное и полновесное зерно, чем при низкой обеспеченности
влагой.
Во всех зонах Предкавказья при орошении и без него качество зерна
значительно улучшали азотные удобрения. Содержание белка при этом
повышалось на 1-2%, а сырой клейковины на 4-8%.
Фосфорные удобрения на относительное содержание белка и сырой
клейковины не оказывали, но существенно улучшали физические свойства
зерна: повышали натурную массу и массу 1000 зерен.
Калийные же удобрения ни на один показатель качества заметнго
влияния не оказывали.
В итоге можно утверждать, что рекомендуемые выше дозы для каждой
почвенной разности позволят получать не только достаточно высокие урожаи
265
зерна озимой пшеницы с хорошими показателями качества, но высокий
экономический эффект.
Еще раз следует подчеркнуть, что для получения максимальных
урожаев с хорошими показателями качества зерна в хонах с недостаточным
увлажнением озимую пшеницу необходимо выращивать при оптимальном
режиме орошения и внесении высоких норм минеральных удобрений на
фоне обработки ретардантами для повышения устойчивости против
полегания. Только тогда удобрения высокоэффективны.
Другие озимые культуры (ячмень и рожь) удобряются примерно так
же, но дозы их чаще бывают ниже.
За 3 минуты до звонка закончить изложение материала и спросить
студентов о возможных вопросах.
Лекция 20
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какие биологические особенности озимых культур?
2. Каковы требования предъявляемые разными озимыми к
условиям произрастания
3.
Какие
виды
удобрений
эффективны и почему?
Тема: Модуль 4. Блок 2.
266
в
каких
условиях
более
Вопрос: 6. Удобрение яровых зерновых
культур
и
зернобобовых
К яровым зерновым культурам относятся: колосовые – яровые
пшеница, ячмень и овес; кукуруза.
Основными
зонами
производства
товарного
зерна
яровой
пшеницы являются Поволжье, Урал, Западная и Восточная Сибирь.
Яровые ячмень и овес возделывают почти повсеместно.
Овес менее требовательный к плодородию почв и кислотности
почвы. Он хорошо удается на среднекислых почвах и может
произрастать на супесчаных.
Для яровых пшеницы и ячменя необходимы более плодородные
почвы и реакция среды, близкая к нейтральной, или нейтральная. Они
более чувствительны к реакции почвенного раствора, чем овес, у
которого корни проникают на большую глубину и способны извлекать
питательные элементы из труднорастворимых соединений почвы.
Потребность питательных веществ у яровых колосовых культур
наиболее интенсивно происходит в фазы выхода в трубку и колошения
(таблица 1).
Таблица 1
Динамика поступления питательных веществ в яровые зерновые
культуры, (в % от максимального)
Яровая пшеница
Фазы развития
сухое
вещество
N
267
Р2О5
Овес
К2О
N
Р2О5
К2О
Кущение
12
33
42
37
-
-
-
Выход в трубку
30
65
57
68
-
-
-
Колошение
54
74
73
88
51
36
54
Цветение
77
87
85
100
82
71
100
Молочная спелость
100
100
100
87
90
83
88
Полная спелость
95
84
97
69
100
100
83
На 1 тонну зерна с соответствующим количеством соломы яровые
колосовые выносят следующие количества питательных элементов:
яровая пшеница: 38 кг N, 12 кг Р2О5 и 25 кг К2О; яровой ячмень: 27 кг N,
11 кг Р2О5 и 24 кг К2О; яровой овес: 30 кг N, 13 кг Р2О5 и 29 кг К2О.
Отсюда вытекает, что яровая пшеница на создание единицы продукции
потребляет в 1,3 раза больше азота, чем ячмень и овес, что необходимо
учитывать при удобрении этих культур.
Лучшими
предшественниками
для
яровых
колосовых
в
Нечерноземной зоне европейской части страны являются хорошо
удобренные пропашные культуры, пласт и оборот пласта многолетних
трав, зернобобовые и удобренные озимые культуры.
В основных районах выращивания яровой пшеницы, где выпадает
недостаточное количество осадков, лучшими предшественниками
является чистый пар (Сибирь, Поволжье, Южный Урал). На Северном
Кавказе и в Центральных Черноземных областях яровая пшеница дает
хорошие урожаи после кукурузы, подсолнечника, картофеля, сахарной
свеклы, зернобобовых и многолетних трав.
В Нечерноземной зоне, в северной части лесостепи на серых
лесных почвах, оподзоленных и выщелоченных черноземах Зауралья и
Восточной Сибири урожаи яровых колосовых в основном зависят от
азотных удобрений.
268
Эффективность фосфорных удобрений значительно уступает
азотным, а калийные проявляют положительной действие только на
легких почвах.
На обыкновенных черноземах Западной Сибири и Поволжья при
недостаточном увлажнении урожай яровых колосовых повышается от
внесения фосфорных и азотных удобрений.
В засушливых степных районах юга и юго-востока страны на
обыкновенных почвах прибавки в урожае этих культур почти
полностью зависит от фосфорных удобрений, азотные и калийные в
этих условиях практически не действуют.
Яровые колосовые культуры хорошо отзываются на внесение
органических удобрений, но, как правило, под эти культуры навоз не
вносят.
Если яровые зерновые культуры высеваются по чистому пару,
хорошему пласту многолетних трав и зернобобовым культурам, то
азотные удобрения или не вносятся совсем, или вносятся в малых
количествах. Во всех этих случаях возрастает роль фосфорных
удобрений.
Если же яровые колосовые выращиваются после недостаточно
удобренного предшественника, выносящего из почвы с урожаем
большое количество питательных элементов, повышается значение
полного минерального удобрения (таблица).
Таблица 2
Примерные нормы минеральных удобрений под яровую
пшеницу, кг/га д.в.
Район, почвы
N
269
Р2О5
К2О
1. Центральные области, лесостепи,
выщелоченные и мощные черноземы
40
50
30
2. Степные районы юга и юго-востока,
южные черноземы и каштановые почвы
при орошении
90-120
70
40
3. То же в условиях засоления
70-90
60
-
90-120
70-90
40
-
50
-
6. То же после поздно убранных
предшественников и дождливой осени
40
50-70
-
7. Во всех районах при ограниченных
ресурсах удобрений
-
4. Обыкновенные
орошении
черноземы
при
5. Степные районы, черноземы
каштановые почвы без орошения
и
10 в рядки
Во всех зонах страны при посеве яровых зерновых культур
обязательно нужно вносить гранулированный простой или двойной
суперфосфат (можно и комплексное удобрение) из расчета 10-20 кг/га
Р2О5.
Внесение осенью под вспашку фосфорно-калийных удобрений
значительно эффективнее, чем весенняя их заделка культиватором или
дисковой бороной.
Азотные
удобрения
в
зонах
избыточного
и
достаточного
увлажнения следует вносить весной во избежание потерь. А в зонах
недостаточного увлажнения лучшие результаты получаются при
осеннем их внесении под плуг.
Весеннюю подкормку яровых зерновых азотными удобрениями не
проводят. Некоторое исключение составляют районы орошаемого
земледелия, где часть азота (30-50 кг/га) целесообразно выделять в
подкормку ввиду возможного вымывания его из корнеобитаемого слоя.
270
Внесение
удобрений
в
средних
нормах
(N40-60Р60-80К0-40)
обеспечивает в различных почвенно-климатических зонах страны
прибавки в урожае зерна яровых зернобобовых в пределах 0,3-0,8 т/га.
Наименьшие прибавки отмечаются в засушливой зоне, наибольшие –
при орошении и в зонах достаточного увлажнения.
Для получения урожая зерна яровых культур 3,5-4,0 т/га
рекомендуется вносить на дерново-подзолистых и серых лесных почвах
N100-120Р80-100К80-100, а на выщелоченных черноземах N60-70Р60-90К50-70, при
среднем содержании в этих почвах фосфора и калия.
В условиях орошения на южных черноземах и каштановых почвах
для получения урожая зерна яровых зерновых культу 4,0-4,5 т/га
следует
вносить
N90-120Р60-80К0-60.
Если
с
осени
проводят
влагозарядковый полив, то заделку азотных удобрений проводят после
него или весной под культиватор, а фосфорные и калийные вносят под
основную вспашку.
С целью повышения качества зерна, как и для озимых, можно
применить некорневую подкормку 30%-ым раствором мочевины дозой
N30.
При интенсивной технологии возделывания яровых зерновых
используется весь научный комплекс агротехнический мероприятий,
комплекс
агротехнических
мероприятий,
включающий
кроме
удобрений интегрированную систему защиты растений, применение
регуляторов роста и других мероприятий.
Кукуруза тоже относится к яровым зерновым культурам. Она
выращивается на зерно и силос на Северном Кавказе, юге Центрально
Черноземной зоны, в Нижнем Поволжье.
В зонах недостаточного увлажнения лучшими предшественниками
для кукурузы являются озимые культуры, идущие по чистому
271
удобренному пару, зернобобовые культуры и кукуруза. Многолетние
травы, подсолнечник, суданская трава, сахарная свекла и кукуруза 3-го
года пользования действуют значительно хуже, так как сильно
иссушают почву.
В районах достаточного увлажнения или при орошении кукурузу
можно размещать по пласту многолетних трав, а также по обороту
пласта. Это культура очень требовательная к пищевому режиму почв,
которые должны хорошо аэрируемые, нетяжелые с нейтральной или
близкой к ней реакцией. Основная масса корней (до 60%) располагается
на глубине до 20 см.
Наибольшее количество элементов питания кукуруза потребляет
от фазы выбрасывания метелки до молочной спелости (таблица 3).
Таблица 3
Динамика накопления кукурузой сухого вещества и элементов
питания, % от максимального
Сухое
вещество
N
Р2О5
К2О
1. 9-10 листьев
1
4
3
4
2. Выбрасывание метелки
24
44
33
69
3. Цветение
35
61
61
79
4. Молочная спелость
80
89
88
95
5. Восковая спелость
90
100
94
100
6. Полная спелость
94
93
100
82
Фазы развития
272
Максимальное содержание элементов питания в урожае кукурузы
отмечается в фазе восковой спелости. На 1 тонну зерна вместе с
побочной продукцией эта культура выносит в среднем 34 кг N, 12 кг
Р2О5 и 37 К2О, а на 10 тонн зеленой массы соответственно 25, 12 и 45 кг.
Кукуруза очень отзывчива на внесение органических удобрений,
особенно в нечерноземной полосе. Часто на дерново-подзолистых
почвах без применения органических удобрений не удается получить
высокий урожай кукурузы. На этих почвах обычно вносят 40-50 т/га
навоза или хорошего компоста. В лесостепной зоне норма составляет 30
т/га, в степной – около 20 т/га.
По результатам проведенных полевых опытов внесение 20 т/га
навоза под кукурузу на разных почвах лесостепной зоны обеспечивает
прибавку в урожае зерна 0,4-0,9 т/га, а силосной массы до 9 т/га. Навоз
или компост лучше заделывать на полную глубину вспашки и только во
влажных районах на песчаных и супесчаных почвах целесообразнее
заделывать навоз весной.
По результатам опытов госагрохимслужбы в дозе N45-60Р60К30-60 в
основных зонах ее возделывания дает прибавки в урожае зерна этой
культуры 0,6-1,1 т/га, а зеленой массы 3-12 т/га, обеспечивая урожай
зерна 3-5 т/га и зеленой массы 25-30 т/га.
Азотные удобрения в зоне недостаточного увлажнения более
эффективны при внесении осенью под зябь. В районах достаточного
увлажнения их следует применять весной под перепашку зяби или
предпосевную культивацию.
Фосфорно-калийные удобрения нужно вносить под зяблевую
вспашку. Только в зоне избыточного увлажнения на легких почвах
калийные удобрения целесообразнее применять весной.
273
При посеве кукурузы необходимо вносить в рядки 10 кг/га Р2О5 в
виде простого или двойного суперфосфата, только заделывать их надо
на 3-4 см глубже или в стороне от семян, что предохраняет молодые
проростки от вредного действия повышенной концентрации почвенного
раствора, вызванного удобрениями.
Подкормки кукурузы азотом, не говоря уже о фосфоре и калии, не
всегда эффективны. На глинистых и суглинистых почвах даже в зоне
достаточного увлажнения и при орошении перенесение даже части
азота из основного удобрения в подкормки снижает урожай или не дает
дополнительного
эффекта.
Подкормки
кукурузы азотом и калием
(N30-40К30-40) оправдывают себя только на легких почвах и то в зонах
достаточного и избыточного увлажнения и при орошении. Кроме того,
перенесение части азота в подкормки может оправдать себя при
планировании высокой годовой нормы этого элемента. В этом случае
подкормку вносят культиватором - растениепитателем на глубину 10 см
во время первой культивации, когда растения достигают высоты 15-20
см.
На
дерново-подзолистых
средне-окультуренных
почвах
для
получения 45-55 т/га силосной массы кукурузы рекомендуется вносить
40-50 т/га навоза и N100-120Р80-100К0-80, а для получении 70-80 т/га – 50 т/га
навоза и N180-200Р120-150К180-200.
На выщелоченных черноземах применение (по унавоженному
предшественнику) 35 т/га навоза и N70-100Р50-80К60-80 обеспечивает сбор
зерна 6-7 т/га. В зоне орошаемого земледелия для получения урожая
зерна 6-8 т/га или зеленой массы 60-80 т/га вносят 30 т/га навоза и
N100-180Р60-120К0-70.
Интенсивная технология выращивания кукурузы, наряду с
применением научно обоснованных повышенных норм удобрений,
274
требует обязательного соблюдения высокого уровня агротехнических
мероприятий по обработке почвы и системы мероприятий по защите
растений от сорняков, болезней и вредителей.
Зернобобовые культуры (горох, соя, фасоль, вика, люпин,
кормовые бобы и другие) имеют стержневой корень, проникающий на
глубину 1 м и более, хорошо растут и развиваются на нейтральных и
близких к ней почвах и положительно отзываются на известкование.
Только люпин нормально развивается на кислых почвах и отрицательно
реагирует на известкование высокими дозами извести. Эти культуры
способны усваивать атмосферный азот и лучше, чем другие культуры
используют фосфор из труднорастворимых соединений почвы.
У гороха и вики поступление азота и калия заканчивается к
периоду полного цветения, а фосфора к созреванию. У люпина и
кормовых бобов накопление питательных веществ в растениях
достигает максимума ко времени созревания бобов на главном стебле.
Наиболее интенсивно бобовые культуры усваивают питательные
вещества ко времени цветения. На 1 т зерна с учетом побочной
продукции горох использует в среднем 66 кг N, 16 кг Р2О5 и 20 кг К2О;
вика: соответственно 65, 14 и 16 кг; люпин: 68, 19 и 47 кг; соя: 71, 16 и
18 кг.
Зернобобовые культуры при оптимальных условиях выращивания
усваивают из воздуха с помощью клубеньковых бактерий примерно
66% азота от общего его содержания в растениях и 34% используют из
почвы. Лучшим азотофиксатором является люпин, худшим – вика.
Предшественниками зернобобовых культур чаще всего бывают
озимые зерновые и пропашные культуры.
Зернобобовые хорошо отзываются на внесение органических
удобрений,
но
им
чаще
всего
275
приходится
пользоваться
их
последействием. Поскольку эти культуры сами могут фиксировать азот
из воздуха, то, прежде всего, они нуждаются в фосфорно-калийных
удобрениях.
Исследования показали, что относительное количество азота,
фиксированного бобовыми культурами из атмосферы, с увеличением
нормы внесения азотных удобрений снижается. Поэтому и стали
считать, что внесение азотных удобрений подавляет азотофиксацию
бобовыми культурами. Если и рекомендуется внесение азотных
удобрений под зернобобовые культуры, но в небольших (20-30 кг/га)
стартовых дозах, чтобы обеспечить растения в начальный период роста,
когда деятельность клубеньковых бактерий еще слабая. Однако
проведенные в последние годы исследования позволяют несколько
иначе оценить роль азотных удобрений для зернобобовых культур.
При определении норм азотных удобрения рекомендуется сегодня
следующий подход. Если урожай зерна гороха планируется 3,5 т/га, то
при выносе на 1 т зерна (вместе с соломой) 60 кг азота, общий вынос
азота составит 210 кг/га. Примерно 50 % выноса содержится в
пожнивно-корневых остатках, то есть 105 кг/га. Следовательно, в
урожае с 1 га содержится 315 кг/га азота. В лучшем случае
зернобобовые используют из почвы 1/3 азота, а 2/3 фиксируют из
атмосферы. В нашем случае это будет из почвы 105 кг/га. Поэтому
растения из почвы используют столько же, сколько оставляют с
пожнивно-корневыми остатками.
В связи с этим принято считать, что зернобобовые не изменяют
баланса азота почвы, носами в значительной степени обеспечивают себя
азотом и оказывают хорошее последействие на другие культуры за счет
высвобождения минерального азота при разложении пожнивных и
корневых остатков. Однако 105 кг/га азота для создания урожая 3,5 т/га
276
может обеспечить не всякая почва, поэтому часть азота нужно вносить в
виде удобрений.
Так, если в черноземе содержится 10 мг на 100 г почвы азота
(легкогидролизуемого),
то
растения
при
коэффициенте
его
использования 20% сможет усвоить 60 кг/га азота. Остальные
недостающие 45 кг/га азота надо внести в виде минеральных удобрений.
При коэффициенте использования азота минеральных удобрений 60-70
кг/га азота.
На дерново-подзолистых или серых лесных почвах норма будет
выше, так как из этих почв растения смогут использовать меньше азота.
Особое место среди бобовых культур занимает люпин, который не
нуждается во внесении азотных удобрений.
Сроки внесения и способы заделки минеральных удобрений под
зернобобовые культуры такие же, что и под яровые зерновые. Только
желательно вносить калийные удобрения с меньшим содержанием
хлора.
В рядки при посеве необходимо вносить гранулированный
суперфосфат в дозе 10 кг/га Р2О5. Обработка семян нитрагином
соответствующей группы повышает урожай зерна на 0,15-0,30 т/га.
Кроме того, зернобобовые хорошо реагируют на обработку семян
молибденсодержащим
молибденовокислого
микроудобрениями,
аммония
или
например,
внекорневой
раствором
подкормкой
вегетирующих растений этим же раствором.
Непременное условие интенсивной технологии возделывания
зернобобовых культур – это строгое соблюдение рекомендации по
обработке почвы и интегрированной защите растений.
277
Лекцию закончить за 3 минуты до звонка и спросить студентов о
возможных вопросах по доложенной теме.
Лекция 21
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каковы биологические особенности яровых зерновых
культур
2. Каковы биологические особенности зерновых культур
3. Какие основные правила нужно учитывать при внесении
навоза под кукурузу?
Тема: Модуль 4. Блок 2.
Вопрос:
7.
Удобрение картофеля,
подсолнечника
сахарной
свеклы
и
Картофель является одной из главных продовольственных культур
нашей страны. Он предпочитает черноземы, пойменные почвы,
окультуренные торфяники, легко- и среднесуглинистые дерновоподзолистые окультуренные почвы.
Картофель по сравнению с большинством полевых культур лучше
переносит кислые почвы и более высокие концентрации почвенного
раствора. Корневая система у него мочковатая, большая часть ее (до
95%), располагается в пахотном слое. К концу цветения, когда
полностью
формируется
ботва,
растения
потребляют
до
75%
питательных веществ от максимального потребления (таблица 1).
От появления всходов до начала бутонизации (май-июнь)
среднепоздние сорта картофеля накапливают 20-27% питательных
278
веществ, от бутонизации до конца цветения (июль) 40-60% и после
цветения 20-33%.
Таблица 1
Прирост ботвы, клубней и накопления питательных веществ сорта
Лорх, % от максимума
Месяц (фаза развития)
Ботва Клубни
N
Р2О5
К2О
Июнь (начало бутонизации)
38
6
27
23
20
Июль (бутонизация и цветение)
100
31
67
75
80
Август (наибольший рост клубней)
94
50
91
85
98
Сентябрь (созревание)
86
100
100
100
100
У
ранних
значительно
сортов
короче
срок
(1-1,5
поступления
месяцев),
элементов
поэтому
питания
неблагоприятные
погодные условия в большей степени отражаются на раннем картофеле,
чем на позднем.
Ко времени уборки в клубнях картофеля накапливается примерно
80% азота, 90% фосфора и более 90% калия от общего их количества во
всем урожае. На 10 т клубней и соответствующего количества ботвы
картофель выносит N 40-70 кг, Р2О5 15-20 кг, К2О 60-90 кг. Как
правило, ранние сорта потребляют меньше питательных элементов на
единицу основной продукции, чем поздние, что объясняется более
высоким соотношением ботвы и клубней у поздних сортов.
Лучшими предшественниками для картофеля являются пласт и
оборот пласта многолетних трав, озимые зерновые, идущие по чистым и
279
занятым удобренным парам, зернобобовые, однолетние бобовозлаковые смеси. Допустима и повторная культура картофеля.
Избыточное
известкование
почвы
вызывает
заболеваемость
клубней картофеля пашой, снижает содержание в них крахмала и
ухудшает лежкость при хранении. Известкование, прежде всего,
уменьшает доступность калия и азота для растений. Это происходит
вследствие обогащения почвенного раствора кальцием и магнием, в
результате чего соотношение К:Са:Мg снижается резко, что и приводит
к меньшему поступлению калия в растения. Поэтому при известковании
следует вносить повышенные дозы калийных удобрений (увеличивать
дозы в 1,5 раз) совместно с борсодержащими удобрениями (0,7-1,0 кг/га
д.в.).
Обычно в севооборотах с картофелем нормы извести снижают от
полной гидролитической кислотности на 1/3 на средних и тяжелых по
механическому составу почвах и на ½ на легких. В севооборотах со
значительным содержанием картофеля (2 и более полей) дозы извести
не должны превышать ½ от полной гидролитической кислотности.
Отрицательное действие извести (даже полной нормы) можно снять
внесением повышенных норм калийных удобрений и внесением
известково-магниевых и борных удобрений, как было сказано выше.
Картофель очень хорошо отзывается на внесение органического
удобрения. Ранние его сорта ввиду более короткого вегетационного
периода использую питательные вещества навоза менее продуктивно,
чем поздние. Наиболее сильное действие навоза на урожайность
картофеля
отмечено
на
дерново-подзолистых
почах
легкого
механического состава, а также в зонах достаточного увлажнения и при
орошении.
280
Оптимальная норма навоза с точки зрения окупаемости 1 т его
прибавкой урожая составляет для дерново-подзолистых почв 40 т\га, а
для черноземов 20 т/га. При увеличении норм этого удобрения
окупаемость снижается, хотя урожайность возрастает. По усредненным
данным внесение 20-40 т/га навоза позволяет в различных почвенноклиматических условиях получать прибавки в урожае клубней 2,5-6,0
т/га.
На песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почвах в зонах
достаточного и избыточного увлажнения наибольший эффект дает
весеннее внесение навоза, на средних и тяжелых почва – осеннее под
зябь.
При внесении в почву 30 т/га навоза ежедневно выделяется 100200 кг/га СО2. Для создания же урожайности картофеля 40 т/га
требуется ежедневно 200-300 кг/га СО2. Поэтому только за счет СО2
навоза прибавка в урожае клубней может возрастать на 30-40%. Кроме
того, из навоза картофель получает калий в легкодоступной форме и
практически без хлора, что тоже немаловажно. Использование торфа
под картофель малоэффективно ввиду устойчивости органического
вещества торфа против разложения.
Из отдельных видов минеральных удобрений на дерновоподзолистых суглинистых, серых лесных почвах, оподзоленных и
выщелоченных черноземах наибольшую эффективность проявляют
азотные удобрения, затем фосфорные и в последнюю очередь калийные.
На песчаных и супесчаных дерново-подзолистых почвах первое
место по эффективности занимают тоже азотные удобрения, но
калийные выходят на второе место.
281
На обыкновенных и мощных черноземах наиболее эффективны
фосфорные удобрения, затем азотные и значительно меньшую
эффективность проявляют калийные удобрения.
На пойменных и торфянистых почвах в первом минимуме
находится калий, во втором азот и фосфор.
По результатам опытов государственной агрохимслужбы, при
внесении минеральных удобрений (без навоза) в норме N60-120Р60120К90-120 составляет 16-21 т/га, с прибавкой от внесения удобрений 37 т/га.
Основное удобрение картофеля заключается в следующем. В
районах достаточного и избыточного увлажнения азотные удобрения
следует применять весной под перепашку зяби или предпосевную
культивацию. Фосфорные удобрения (кроме гранулированных) и
калийные (особенно хлорсодержащие) лучше заделывать осенью под
зябь. Только на песчаных и супесчаных почвах калийные удобрения
лучше вносить весной.
Гранулированный суперфосфат и гранулированные комплексные
удобрения дают лучший эффект при внесении их в борозду при посадке
картофеля. На пойменных и торфянистых почвах минеральные
удобрения следует вносить только весной.
При посадках картофеля минеральные удобрения вносят в норме
N20-40Р00-40 или N20-40Р20-40К20-40 в виде комплексных удобрений
или Р20-40 - гранулированного суперфосфата. Такое припосевное
удобрение обеспечивает прибавку в урожае клубней 2,5-5,0 т/га.
Перенесение части азотных и калийных удобрений (N30-40К3040) из основного удобрения в подкормку может быть оправдано только
в увлажненных районах и при орошении на песчаных и супесчаных
почвах, где возможно вымывание этих элементов питания.
282
Совместное внесение органических и минеральных удобрений
значительно эффективнее, чем их раздельное внесение в эквивалентных
количествах питательных элементов. При внесении навоза под
картофель в различных почвенно-климатических условиях к нему
прежде всего следует добавлять азота из расчета 10-15 кг на каждые 10
т навоза. Это наиболее характерно для дерново-подзолистых, серых
лесных почв, оподзоленных и выщелоченных черноземов. Причем
ранние сорта картофеля более отзывчивы на такое добавление азота к
навозу, чем позднеспелые.
Орошение, особенно в период цветения и клубнеобразования,
оказывает решающее влияние на урожайность картофеля. При
орошении
дробное
внесение
удобрений
оказывается
более
эффективным, чем их разовое внесение. Поэтому в этом случае
проводят одну или две подкормки минеральными удобрениями в дозе
N20-40К20-40. Причем первую подкормку проводят при высоте
растений 20 см, а вторую во время бутонизации.
Самая высокая крахмалистость клубней бывает обычно на
неудобренных почвах. Органические удобрения несколько снижают
содержание в клубнях крахмала, но значительно слабее, чем азотные
удобрения
и
особенно
хлорсодержащие
калийные
удобрения.
Фосфорные удобрения повышают крахмалистость клубней.
Таблица 2
Нормы удобрений под картофель на планируемый урожай
Почвы
Урожай,
т/га
283
Навоз,
т/га
Минеральные удобрения,
кг/га д.в.
N
Р2О5
К2О
Дерново-подзолистые
13-15
30-40
100
40-80
60-100
супесчаные
17-20
30-40
120
60-100
80-120
Дерново-подзолистые
13-15
30-40
80
40-80
60-80
суглинистые
20-25
30-40
120
80-100
80-120
Торфяно-болотные
26-35
-
-
80-150
100-200
Темно-серые оподзоленные
15-20
20-30
60-80
40-60
40-90
и выщелоченные черноземы
20-25
20-30
100-130
90-110
120-160
При интенсивной технологии выращивания картофеля, наряду с
научно обоснованным применением удобрений, большую роль играет
строгое соблюдение агротехнических приемов обработки почвы и уход
за посевами, качество семенного материала и норма его посадки,
соблюдение мероприятий по интегрированной защите растений.
Основные рекомендации по нормам и видам удобрений в разных зонах
приводятся в таблице 2.
Как видно из данных приведенной таблицы, нормы как органических,
так и минеральных удобрений под картофель меняется в зависимости от
почвенно-климатических условий и урожайности картофеля. Чем беднее
почвы, тем выше нормы планируемых удобрений, и, разумеется, чем выше
планируемая урожайность картофеля, тем выше должны быть и нормы
вносимых удобрений.
Сахарная свекла
Сахарная свекла является основной, и пожалуй единственной в
нашей стране культурой, благодаря которой мы обеспечивает свое
население сахаром. Для получения высоких урожаем этой культуры
необходимы плодородные окультуренные почвы, нейтральные и даже
слабощелочные почвы. Она отличается высокой солевыносливостью.
284
На известкованных, карбонатных и нейтральных почвах нуждается во
внесении борсодержащих удобрений (0,7-1,0 кг/га д.в.). Недостаток
бора приводит к поражению гнилью сердечка и дуплистости.
Корневая система взрослого растения состоит из утолщенного
главного корня и тонких корневых разветвлений, отходящих в сторону
на 40-50 см, способна проникать на глубину до 2,5 м.
В среднем на 10 т корней и соответстующем количестве ботвы
сахарная свекла выносит 50-60 кг N, 15-20 кг Р2О5 и 60-80 кг К2О.
Сахарная свекла наиболее интенсивно потребляет питательные
вещества до начала августа (около 70% от максимального). К этому
времени формируется около 60% сухого вещества ботвы и 1/3 корня.
Остальные 30% элементов питания поступают в последующие 1,5
месяца,
когда
происходит
основной
прирост
урожая
корней.
Критический период питания сахарной свеклы отмечается в начальный
период формирования ботвы с 15 июня до 1 июля. За эти две недели
растения потребляют 25-30% питательных веществ.
Лучшими предшественниками для сахарной свеклы в районах с
недостаточным увлажнением являются удобренные озимые, идущие
после черного пара. В зоне достаточного увлажнения ее выращивают в
основном
после
озимых
идущих
после
многолетних
трав
и
зернобобовых культур.
Система
удобрения
сахарной
свеклы
включает
внесение
органических и минеральных удобрений. Навоз можно вносить как
непосредственно под сахарную свеклу, так и под предшествующие
культуры нормой 20-30 т/га. Он должен быть полуперепревшим,
который при норме 20-30 т/га в различных почвенно-климатических
условиях обеспечивает прибавку урожая корней 2-12 т/га, несколько
уступая
эффективности
эквивалентного
285
количества
минеральных
удобрений. Максимальные прибавки от внесения как органических, так
и минеральных удобрений получают при орошении (8-12 т/га).
Навоз, фосфорные и калийные удобрения вносят осенью под
вспашку. Внесение фосфорных и калийных удобрений под культиватор
неэффективно,
особенно
в
засушливые
годы.
В
условиях
недостаточного увлажнения азотные удобрения также нужно вносить
осенью под вспашку.
Перенесение даже части азота в подкормку из основного
удобрения нецелесообразно, не говоря уже о фосфорных и калийных
удобрениях. Только при орошении можно применять 2-3 подкормки (по
N20-40К20-40), внося удобрения перед вегетационными поливами.
В рядки при посеве следует вносить 15-20 кг/га Р2О5 в виде
гранулированного
суперфосфата
или
соответствующим
количеством
азота,
комплексных
фосфора
и
удобрений
калия.
с
При
систематическом внесении повышенных доз основного удобрения
необходимость в припосевном удобрении отпадает.
Совместное применение органических и минеральных удобрений
повышает урожай корней, сбор сахара с 1 га, хотя несколько снижает
его содержание на единицу урожая.
Следует
иметь
в
виду,
что
на
серых
лесных
почвах,
выщелоченных и оподзоленных черноземах к навозу дополнительно
следует вносить прежде всего азотные удобрения. На мощных, слабовыщелоченных
и
обыкновенных
черноземах
действие
азотных
удобрений на фоне навоза снижается.
В зависимости от почвенно-климатических условий для получения
урожайности сахарной свеклы 30-35 т/га в основных зонах свеклосеяния
вносят 20-30 т/га навоза и N100-170Р130-180К100-170 (таблица 3).
286
По
данным
достаточного
всесоюзного
увлажнения
НИИ
на
сахарной
темно-серых
свеклы,
в
зоне
лесных
почвах,
оподзоленных, выщелоченных и типичных черноземах для получения
урожая корней 50-70 т/га рекомендуется вносить N150-240Р200-250К170-260.
В условиях орошения на обыкновенных южных черноземах и
каштановых почвах для получения урожая корней сахарной свеклы 5060 т/га следует вносить 20-30 т/га навоза и N90-150Р40-90К40-60.
Таблица 3
Нормы удобрения под сахарную свеклу
Навоз,
т/га
Почвы
Минеральные удобрения,
кг/га д.в.
N
Р2О5
К2О
1. Серые лесные, оподзоленные,
выщелоченные и типичные черноземы
20-30
130-170 130-150 140-170
2. Обыкновенные черноземы
20-30
100-120 140-160 110-150
3. Предкавказские выщелоченные
черноземы
4. Предкавказские мощные
малогумусные черноземы и
каштановые почвы
5. Дерново-подзолистые почвы
20-30
140-150 140-150 130-140
20-30
100-130 140-180 120-130
70-80
100-120
60-110
80-170
-
-
70-140
80-200
6. Торфяно-болотные почвы
Неотъемлемой частью интенсивной технологии возделывания
сахарной свеклы является использование пестицидов по защите
растений от сорняков, болезней и вредителей, а также применение
микроудобрений, в основном борных и марганца.
Подсолнечник является основной масличной культурой нашей
страны. Его возделывают в основном на черноземах и каштановых
287
почвах. Оптимальная реакция почвенной среды для этой культуры
близкая к нейтральной.
Подсолнечник имеет мощную корневую систему, проникающую
на глубину до 4-5 м, а в горизонтальном направлении до 1,2 м.
Размещают эту культуру после озимых и яровых зерновых и
зернобобовых культур. Он очень хорошо использует фосфор и калий
почвы,
а
также
последействие
ранее
внесенных
органических,
фосфорных и калийных удобрений, способен интенсивно использовать
фосфор и калий из труднодоступных соединений.
На
1
т
семян
и
соответствующей
побочной
продукции
подсолнечник выносит в среднем 60 кг азота, 26 кг фосфора и 180 кг
калия. По данным Саратовского МХИ, формирование около 65%
урожая сухой массы происходит от фазы образования корзинок до
налива семянок, то есть примерно за 1,5 месяца. За этот же период он
потребляет 65% азота и 70% фосфора, но только 35% калия. Большое
количество калия (40%) поступает в растение от фазы налива семянок
до созревания.
Внесение под подсолнечник 20 т/га навоза на черноземах и
каштановых почвах обеспечивает прибавку урожая семян 0,2-0,5 т/га, в
зависимости от условий увлажнения. На дерново-подзолистых и серых
лесных почвах при выращивании подсолнечника на силос внесение 2030 т/га навоза дает прибавку в урожае зеленой массы 5-10 т/га.
В зонах недостаточного увлажнения на черноземах и каштановых
почвах ввиду высокого содержания обменного калия калийные
удобрения под подсолнечник не эффективны, поэтому здесь применяют
азотные и фосфорные удобрения, а в засушливой зоне одни фосфорные
удобрения в норме 40-60 кг/га Р2О5.
288
По результатам полевых опытов минеральные удобрения в норме
N40-60Р45-60К0-40 на черноземах и каштановых почвах обеспечивают
урожай семян 1,4-2,5 т/га, а прибавку 0,3-0,5 т/га.
На дерново-подзолистых и серых почвах со средним содержанием
подвижных форм фосфора и калия для получения урожая зеленой
массы подсолнечника 25-35 т/га рекомендуется применять N90-120Р6090К90-120,
а совместно с 30-40 т/га навоза N60-90Р30-50К60-90.
Минеральные удобрения как правило применяют в два приема: в
основное и в рядки при посеве. Доза рядкового удобрения Р 15-30 в виде
гранулированного суперфосфата или N10-15Р15-30в виде комплексных
удобрений, повышающих урожай семян подсолнечника на 0,15-0,25
г/га.
Подкормки подсолнечника проводят только при орошении: первую в
фазе 2-3 пар листьев, вторую в начале образования корзинок, дозой N3040К30-40.
В условиях орошения на черноземах и каштановых почвах при
среднем содержании подвижных форм фосфора и калия для получения
урожая
семян
подсолнечника
около
4
т/га
следует
вносить
соответственно N120-150Р120-150К180-250 и N150-200Р120-150К180-250.
Лекция 22
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каковы биологические особенности питания картофеля,
сахарной свеклы и подсолнечника?
2. Какова эффективность органических удобрений под
картофель и как меняются их нормы в зависимости от
почвенной разности?
289
3. Как надо удобрять сахарную свеклу, чтобы она давала
высокий урожай с повышенным содержанием сахара в
корнях?
Тема: Модуль 4. Блок 2.
Вопрос: 8. Удобрение овощных культур
Большое
разнообразие
климатических
овощных
условий
их
культур
и
почвенно-
выращивания
требуют
дифференцированного подхода к применению удобрений под эти
культуры. Однако существуют общие для всех закономерности
возделывания, в том числе и применение удобрений. Например, все они
хорошо растут и развиваются на окультуренных почвах, которые
характеризуются
благоприятными
агрофизическими
и
агрохимическими свойствами.
Для
большинства
овощных
культур
кислотность
почвы
допускается не ниже рН = 5,5; а степень насыщенности основаниями не
ниже 75%. Содержание обменного алюминия не должно превышать 3-4
мг, а для лука, чеснока, салата и шпината 1 мг на 100 г почвы.
Благоприятный для овощных культур уровень грунтовых вод на
пойменных почвах весной не выше 60 см, а в период вегетации летом –
не выше 80 см.
1.
Капуста
белокочанная
потребляет
из
почвы
большое
количество питательных веществ. урожай товарной продукции капусты
в 300 ц/га содержит примерно 90 кг N, 30 кг Р2О5, 135 кг К2О. Капуста
потребляет все элементы питания почти до конца вегетации.
Максимальное потребление питательных элементов приходится на
290
период формирования кочана. На кислых почвах эта культура хорошо
реагирует на известкование, оптимум реакции среды для нее рН 6-7.
Капуста
очень
отзывчива
на
внесение
органических
и
минеральных удобрений. На большей части почв, особенно на
подзолистых, она в первую очередь нуждается во внесении азотных
удобрений.
На торфяных и пойменных отличающиеся низким содержание
калия, высокие прибавки в урожае капусты дают калийные удобрения.
В южных районах с жарким и сухим климатов капуста может повышать
урожай только на фоне достаточных доз фосфора и калия.
Внесение навоза под капусту тоже является высокоэффективным
приемом повышения ее урожайности. Причем, чем выше доза навоза,
тем выше и урожай капусты. Следует помнить, что более отзывчивы на
внесение органических удобрений средне- и позднеспелые сорта, что
объясняется медленным разложение навоза. Скороспелые сорта капусты
лучше размещать по хорошо удобренному навозом предшественнику
или вносить под них только перепревший навоз.
Высокую эффективность проявляет и местное, припосевное
внесение навоза в лунки. Повышенные дозы навоза и полное
минеральное удобрение, обеспечивая получение высоких урожаев
капусты, способствуют и ускорению ее созревания, что имеет большое
значение для получения ранней товарной продукции, особенно для
ранних сортов.
При
внесении
одного
навоза капуста на многих
почвах
испытывает недостатка в азоте, поэтому в этом случае необходимо к
навозу добавлять азотные удобрения. Только при выращивании капусты
на пойменных и низинных, хорошо разложившихся торфяниках,
291
богатых минеральными формами азота, часто отпадает надобность во
внесении органических и азотных удобрений.
2. Томаты для создания урожая 100 ц товарной продукции и
соответствующего количества вегетативной массы потребляют около 35
кг N, 10-15 кг Р2О5 и до 50 кг К2О. Томаты отличаются растянутым
периодом поглощения питательных элементов, из которых в плодах
накапливается до 80% азота и калия и свыше 80% фосфора.
В начале вегетации, после высадки рассады, потребность в
элементах питания сравнительно небольшая, а в период плодоношения
резко
возрастает
особенно
в
азоте
и
калии.
Повышенная
чувствительность к недостатку фосфора у томатов наблюдается в
раннем возрастает.
Томаты лучше других культур переносят кислотность почв,
поэтому
оптимум
рН
находится
в
пределах
5,6-7,1.
На
малочувствительных почвах томаты хорошо отзываются на внесение
навоза, причем, чем выше доза навоза, тем выше урожаи. Следует
помнить, что на почвах хорошо обеспеченных влагой, но слабо теплом
томаты развивают избыточно большую вегетативную массу, что
задерживает созревание плодов и урожайность. Поэтому в таких
условиях навоз лучше вносить под другие культуры севооборота.
Эффективность минеральных удобрений под томаты во многом
зависит от почвенно-климатических условий их выращивания. На
черноземных почвах более сильное влияние на урожай томатов
проявляют фосфорные удобрения. Часто их эффективность повышается
добавлением
азотных
удобрений
на
подзолистых
почвах
высокоэффективно внесение полного минерального удобрения. На
торфяных почвах из-за недостатка калия эффективность азота и
фосфора резко снижается.
292
На всех почвах высокоэффективным приемом является внесение
суперфосфата гранулированного (Р10-20) в лунки при посадке рассады
или в рядки при посеве семенами. Сочетание допосевного и
припосевного удобрения позволяет получать высокие урожаи этой
культуры.
3. Огурцы требовательны к пищевому режиму почвы, что
объясняется расположением корневой системы близко к поверхности
почвы и поэтому слабым использованием питательных элементов
нижних слоев почвы.
Огурцы отличаются от других овощных культур довольно
быстрым темпом поглощения питательных веществ и большей
чувствительностью к повышенной концентрации почвенного раствора.
Они чувствительны и к кислой реакции почвы, поэтому оптимум рН для
них находится в пределах 6,5-7. В связи с этим положительно
реагируют на известкование кислых почв.
В течение первых двух недель после всходов огурцы медленно
поглощают азот и фосфор, а в течение 30 дней калий. В последующем
при
интенсивном
росте
вегетативных
органов
и
в
период
плодообразования происходит интенсивном росте вегетативных органов
и в период плодообразования происходит интенсивное поглощения
питательных веществ. на 100 ц товарной продукции огурцы потребляют
около 30 кг азота, 15 кг фосфора и 45 кг калия.
Важной особенностью огурцов является их высокая отзывчивость
на
внесение
органических
удобрений,
которые,
усиливая
микробиологическую деятельность в почве, повышают питание огурцов
углекислотой, которая выделяется при разложении органических
удобрений.
293
Наивысший урожай огурцов получается от совместного внесения
органических и минеральных удобрений. Даже небольшие дозы
минеральных удобрений, внесенных при посеве огурцов на фоне навоза,
значительно повышают урожай.
При орошаемой культуре целесообразно дробное внесение
минеральных удобрений: в основное удобрение, при посеве в рядки и
подкормки вегетирующих растений. Подкормки азотом и калием
особенно необходимы в начале цветения и в период плодоношения, а
фосфором в начале цветения.
4 и 5. Столовые корнеплоды – свекла и морковь потребляют
большое количество питательных веществ: урожай корней свеклы в 300
ц с соответствующим количеством ботвы содержит около 110 кг азота,
25 кг фосфора и 145 кг калия, а такой же урожай моркови –
соответственно 135, 45 и 260 кг.
Свекла хорошо отзывается на внесение калийных удобрений,
содержащих натрий, в частности на 40%-ную калийную соль.
Наибольшее количество питательных веществ поглощается ею в период
интенсивного роста корнеплодов.
Столовая свекла чувствительна к кислой реакции почвы.
оптимальная реакция для нее – близкая к нейтральной, поэтому уже при
рН ниже 5,8 свекла сильно реагирует на внесение извести. Оптимальная
рН для моркови 6-6,5. Она более вынослива в отношении почвенной
кислотности, однако при рН ниже 5,5 морковь часто хорошо отзывается
на внесение извести.
Свекла и морковь хорошо отзываются на внесение органических
удобрений,
однако
под
эти
культуры
не
следует
вносить
слабоперепревший навоз, он может привести к разветвлению корней и
испортить их форму, в связи с чем урожай теряет товарные качества.
294
Столовые
корнеплоды,
особенно
морковь,
рекомендуется
размещать в севообороте на второй или третий год после внесения
органических удобрений, а непосредственно под них применять
минеральных удобрения, на которые столовые корнеплоды очень
отзывчивы, удваивая свой урожай.
6. Лук с урожаем в 300 ц/га содержит примерно 90 кг N, 40 кг
Р2О5, 120 кг К2О. Первые два месяца потребление питательных
элементов луком протекает медленно, а в последующем за короткий
период
поглощения
питательных
элементов
протекает
очень
интенсивно.
Корневая система лука располагается в поверхностных слоях
почвы, где питательные элементы характеризуются из-за частого
иссушения
слабой
усвояемостью.
Это
обуславливает
большую
требовательность лука к плодоношению почвы и наличию в ней
усвояемых питательных веществ.
Лук чувствителен к концентрации почвенного раствора и к
кислотности почв. Оптимальная реакция рН 6,7-7,4. Лук по сравнению с
другими
овощными
культурами
лучше
использует
навоз,
чем
минеральные удобрения. Только вносить под лук нужно только
перепревший навоз.
При выращивании лука при орошении важно равномерно
распределить удобрения по поверхности почвы потом тщательно
запахать. Основные количества фосфорно-калийных удобрений вносят
под зяблевую вспашку. Небольшую часть фосфора (Р10-20) нужно внести
в рядки при посеве. Подкормку азотом проводят при появлении 1-2
листьев и в начале формирования луковиц.
Применение удобрений в овощном севообороте
295
Под овощные культуры обычно отводят хорошо окультуренные
или пойменные почвы, но часто приходится их размещать на обычных
участках, где раньше выращивались полевые культуры. В этом случает
обильное
применение
органических
и
минеральных
удобрений
органических и минеральных удобрений позволят получать высокие
урожаи овощных культур.
При составлении плана применения удобрений в овощном
севообороте необходимо учитывать: отношение овощных культур к
концентрации почвенного раствора и к реакции почвы, отзывчивость на
известкование, действие и последействие навоза под отдельные
овощные культуры, отзывчивость их на отдельные виды минеральных
удобрений, высокую эффективность совместного внесения под овощи
органических и минеральных удобрений.
Овощные
культуры
неодинаково
реагируют
на
внесение
органических удобрений. Наиболее высокое непосредственное действие
они
оказывают
на
огурцы
и
другие
тыквенные
культуры,
а
последействие – на лук и столовые корнеплоды. Последние от внесения
не перепревшего навоза сильно ухудшают качество урожая, поэтому их
лучше размещать после унавоженного предшественника или под них
вносить перегной.
В Нечерноземной зоне страны овощные культуры выращивают в
основном на дерново-подзолистых пойменных и торфянистых почвах,
которые существенно различаются по свойствам и содержанию
питательных элементов (таблица 1).
На основании агрохимических картограмм почву любого поля
севооборота можно отнести к соответствующей группе обеспеченности
296
питательными
веществами
и
через
поправочный
коэффициент
определить норму удобрения (таблица 2).
Таблица 1
Группировка почв по содержанию питательных элементов для
овощных культур, мг на 100 г абс. сухой почвы
Обеспеченность почвы
Элемент
питания
элементами питания, группы
Почва
низкая
средняя
повыш.
высокая
1
2
3
4
NNH4+
Дерново-подзолистая
3
3-5
5-8
8
+NNJ3
Минеральн. пойменная
5
5-7
7-10
10
Р2О5
Дерново-подзолистая
10
10-15
15-25
25
по Кирсанову
Минеральн. пойменная
13
13-20
20-30
30
Торфяная
20
20-40
40-60
60
К2О
Дерново-подзолистая
13
12-17
17-25
25
по Кирсанову
Минеральн. пойменная
13
13-20
20-30
30
Торфяная
24
24-34
34-60
60
Требуемая доза удобрения определяется умножением средней
дозы, рекомендуемой зональной агрохимлабораторией, на поправочный
коэффициент, приводимый в таблице 2. Можно применить и другие
методы, в том числе балансовый, который мы рассматривали ранее и
которым пользуемся при выполнении курсового проекта по агрохимии.
Овощные культуры по разному отзываются на различные формы
удобрений. Из азотных удобрений хороший эффект дают аммиачная
селитра и мочевина, но наиболее универсальной является калийная
селитра. На сульфат аммония хорошо отзывается капуста, огурцы и
томаты. Суперфосфат действует лучше других видов фосфорных
удобрений. Сульфат калия лучше действует под все овощные культуры
297
(кроме столовой свеклы) по сравнению с другими калийными
удобрениями. Только столовая свекла лучше отзывается на внесение
40%-ной калийной соли, очевидно из-за содержания натрия.
Таблица 2
Поправочные коэффициенты
Обеспеченность почвы
Поправочный коэффициент
Фосфорные удобрений
Очень низкая
Без окультуривания получение
Низкая
средн. урожая не обеспечивает
Средняя
1,2-1,5
Повышенная
1,0
Высокая
0,6-0,8
Очень высокая
рядковое удобрение при посеве
Калийные удобрения
Низкая
1,2-2,0
Средняя
1,3-1,5
Повышенная
1,0
Высокая
0,6-0,8
Наиболее устойчивые и высокие урожаи овощных культур можно
получать при совместном внесении органических и минеральных
удобрений, что и предусматривается в приводимом примере (таблица 3).
При внесении умеренных доз навоза в сочетании с минеральными
удобрениями получают более высокие урожаи овощных культур, чем
при внесении повышенных культур, чем при внесении повышенных
норм одного навоза или одних минеральных удобрений.
Таблица 3
Примерные дозы удобрений, рекомендуемые под овощные
культуры
298
Подзолистые почвы
Культура
Черноземы
орг. мин. удобрения, кг/га орг. мин. удобрения, кг/га
удобр.
удобр.
N
Р
О
К
О
N
Р2О5 К2О
2
5
2
т/га
т/га
Капуста ср.
30-40
90-120
60-90
120-180
20-30
60-90
60-90
90-120
Капуста ран.
30-40
60-90
45-60
60-90
20-30
60-90
60-90
90-120
Томаты
20-30
60-90
90-120
90-120
30-40
60-90
90-120
60-90
Огурцы
60-120
60-90
60-90
60-120
60-90
45-60
60-90
60-90
Свекла ст.
-
60-90
45-60
90-180
-
45-60
60-90
90-120
Морковь
-
60-90
60-90
90-120
-
45-60
60-90
60-90
30-40
45-60
45-60
60-90
20-40
30-45
45-60
45-60
Лук
Способы и сроки внесения удобрений под овощные культуры
Под все овощные культуры органические удобрения, фосфорные и
калийные удобрения можно вносить под основную зяблевую вспашку
почвы. только на легких почвах в зонах достаточного и повышенного
увлажнения навоз и даже калийные удобрения нужно вносить весной
под перепашку зяби. Это особенно важно для поздно высеваемых
овощных культур (огурцы, томаты, средняя и поздняя капуста).
Азотные удобрения нужно вносить в зонах недостаточного увлажнения
– осенью, достаточного и повышенного увлажнения – весной под
предпосевную обработку почвы.
При посеве овощных культур необходимо вносить небольшие
дозы минеральных удобрений (по 10-20 кг NРК с учетом отношения
овощных культур к концентрации почвенного раствора). Лучше всего
эти дозы вносить комбинированной сеялкой.
В процессе вегетации овощных культур в зонах достаточного
увлажнения и при орошении проводят и подкормки. Для рассадных
культур подкормку проводят или во время посадки, или после того, как
приживутся. Для высеваемых культур подкормку проводят при
299
появлении третьего настоящего листа. При благоприятных погодных
условиях проводят и вторую подкормку до смывания рядков, чтобы не
повредить растения.
Дозы минеральных удобрений в подкормке зависимость почвы и
вида овощной культуры составляют N15-30Р15-30К15-30. Для подкормок
можно использовать и птичий помет (6 ц/га), навозную жижу (4 т/га) с
добавлением 1 ц/га суперфосфата (таблица 4).
Таблица 4
Примерная система удобрения в овощном орошаемом севообороте
для центральной и западной зон Кубани
В том числе
Чередование
Всего
культур
удобрен.
основное
предпосевное
припосевное
подкормки
Мн. травы
N40Р60К40
N40Р60К40
-
-
-
Мн. травы
Р30К30
-
-
-
Р30К30
Томаты
N50Р90К90
-
Р30К30
N20Р30К30
N30Р30К30
Огурцы
N30Р60К60
Р30К30
-
-
N30Р30К30
Лук, чеснок
N30Р50К50
Р30К30
N30Р20К20
-
-
Томаты
N50Р90К90
Р40К40
N20Р20К20
-
N30Р30К30
Капуста поздняя
N90Р90К90
30т/га нав+Р30К30
Р30К30
N20Р10К10
N70Р20К20
Корнеплоды
N30Р30К30
Р20К20
N30Р10К10
-
-
Томаты
N50Р90К90
20т/га нав+Р40К40
N20Р20К20
-
N30Р30К30
Капуста ранняя
N90Р90К90
Р40К40
-
N20Р20К20
N70Р30К30
Безусловно, в любой системе удобрений можно обнаружить
моменты, которые вызывают вопросы. Однако доказано наукой и
практикой
сельскохозяйственного
производства,
что
применение
удобрений в севооборотах с учетом биологических особенностей
сельскохозяйственных
культур,
почвенно-климатических
условий,
последействия ранее внесенных удобрений является мощным средством
300
повышения урожайности с.-х. культур, улучшения их качества, а также
повышения или сохранения плодородия почв.
При
использовании
интенсивных
технологии
выращивания
овощных культур наравне с применением высоких доз удобрений
необходимо обязательно организовать интегрированную борьбу против
сорной растительности, болезней и вредителей овощных культур.
Кроме того, в нужное время и в нужном месте использовать
микроудобрения и ретарданты. Только в этом случае расходы могут
оправдаться прибавками в урожае овощных культур.
Лекцию закончить за 3 минуты до звонка и спросить студентов о
возможных вопросах по теме.
Лекция 23
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каковы биологические особенности огурцов и томатов?
2. Каковы биологические особенности столовых корнеплодов?
3. Какова отзывчивость огурцов на внесение органических
удобрений?
4. Чем отличается удобрение моркови от удобрения огурца
органическими удобрениями:
Тема: Модуль 4. Блок 2.
Вопрос: 9. Удобрение плодовых и ягодных культур
Система удобрения плодовых садов и кустарников ягодных садов и
кустарников ягодников включает следующие этапы: 1. Удобрение плодовых
и ягодных питомников; 2. Окультуривание почвы перед закладкой плодового
301
сада и ягодников; 3. Внесение удобрений при посадке плодовых деревьев и
ягодных
кустарников;
4.
Удобрение
молодого
сада;
5.
Удобрение
плодоносящего сада.
Удобрение земляники складывается из удобрения маточника и
удобрения ягодной плантации в специальных севооборотах.
Особенности питания плодово-ягодных культур
Древесные плодовые растения на протяжении своей жизни проходят
пять возрастных периодов:
1. Усиленного вегетативного роста до первого плодоношения, когда
происходит интенсивное увеличение надземной части и корневой системы;
2. Роста и плодоношения (от первого плодоношения до промышленных
урожаев), который характеризуется ежегодным наращиванием урожаев,
сильным поступательным ростом скелетных ветвей и увеличением на них
количества плодоносящих элементов;
3. Плодоношения и роста (от первых промышленных урожаев до
наивысшей урожайности), когда поступательный рост снижается, ослабевает
прирост на скелетных ветвях, начинается отмирание первых генераций
обрастающих ветвей в центре кроны;
4. Максимального плодоношения, характеризующийся прекращением
роста и усиленным отмиранием обрастающих ветвей;
5. Затухания плодоношения и массового отмирания обрастающих,
полускелетных и скелетных ветвей с одновременным возникновением
регенеративных побегов на старых скелетных ветвях.
Каждому возрастному периоду соответствует определенный уровень
потребления питательных веществ, что следует учитывать при определении
норм
удобрений
под
плодовые
культуры.
Экономически
наиболее
эффективным является третий период, при котором наиболее удачно
сочетаются плодоношение и рост.
302
В свою очередь, годовой цикл плодовых растений подразделяют на
четыре
периода:
два
длительных
–
период
вегетации
и
период
относительного покоя и два коротких – период от вегетации к покою и
период от покоя к вегетации. Отсюда для плодовых культур выделяют два
этапа поглощения питательных вещества в течение вегетации: первый – от
начала вегетации до окончания роста побегов и уборки урожая; второй –
после уборки урожая до глубокой осени.
На первом этапе обеспечивается рост побегов, листьев, образование
плодов и ягод, а также закладка плодовых почек и ягод, а также закладка
плодовых почек для урожая будущего года. В этот период больше всех
потребляется азота.
На втором этапе отмечается
второй максимум роста корневой
системы, продолжается развитие плодовых почек для урожая следующего
года, роста растений в толщину и отложение запасных питательных веществ.
В это время требуется умеренное азотное питание и хорошее фосфорнокалийное, способствующее повышению морозоустойчивости растений.
Корневая система групп располагается глубже, чем яблони, а у
черешни, вишни, сливы и алычи она более поверхностная, чем у семечковых.
Диаметр круга почвы, занятого корнями, в 1,5-2 раза больше диаметра
кроны дерева. Плотность корней в пределах проекции кроны обычно в 3-4
раза больше, чем за ее пределами. Вертикальные корни плодовых деревьев
могут достигать 10 м.
У плодовых деревьев каждый скелетный корень связан с определенной
частью
надземной
системы,
что
диктует
правило
обязательного
равномерного распределения удобрений вокруг дерева.
По отношению к реакции почвенного раствора плодово-ягодные
культуры можно разделить на три группы:
1. Требующие нейтральной реакции – вишня, черешня, слива, персик,
абрикос.
303
2. Удовлетворительно произрастающие при слабокислой реакции –
яблоня, груша, крыжовник, смородина.
3. Растения, переносящие среднекислую реакцию – малина, земляника.
Вынос питательных веществ за 1 год различными молодыми
плодоносящими деревьями значительно колеблется. По азоту он составляет
6-44 кг, фосфору 2-7 и калию 6-35 кг/га.
Таблица 1
Ежегодное поглощение питательных веществ плодоносящими
плодовыми и ягодными культурами
Потребление, кг/га
Урожай,
ц/га
N
Р2О5
К2 О
СаО
Яблоня
615
67
18
72
73
Груша
220
34
8
38
44
Слива
99
34
10
44
47
Персик
234
85
20
82
130
Айва
240
52
17
65
74
Смордина красн.
201
133
51
82
174
Смородина черн.
73
63
25
34
94
Крыжовник
180
79
40
123
96
Земляника
108
156
35
184
В фазу усиленного роста побегов яблоня потребляет больше фосфора,
Культура
чем азота и калия. В фазу затухания роста, наоборот, азот и калий поступают
в растения интенсивнее в 4-5 раз, чем фосфор. Однако в фазу окончания
роста фосфор занимает первое место в поглощении, затем калий, и меньше
всего поглощается азота.
У малины период интенсивного поступления азота, фосфора и калия
растянут и продолжается до конца лета, а затем резко снижается.
У крыжовника рост до конца цветения проходит в основном за счет
запасных питательных веществ растения, отложенных в предыдущий год.
После цветения до полного формирования урожая отмечается усиленное
поглощение элементов питания и прежде всего азота. В августе и сентябре
поступление питательных элементов сильно сокращается.
304
Земляника до начала цветения потребляет 15-20% питательных
веществ от общего их количества за вегетационный период. От начала
цветения до конца плодоношения поглощается 40% азота, 50% фосфора и
калия. От конца плодоношения до выбора усов она потребляет около 20%
питательных веществ, а после выбора усов – 15 азота 42-7% фосфора и калия.
Наибольшее количество фосфора и калия (около 40%) земляника поглощает
за период плодоношения. Потребление азота у земляники растянуто и
практически идет равномерно по фазам вегетации.
Группировка
дерново-подзолистых
и
серых
лесных
почв
по
содержанию подвижных форм фосфора и калия приводится в таблице 2.
Градация средне- и тяжелосуглинистых почв (слой 0-20) по содержанию
подвижного магния (мг MgО на 100 г почвы) следующая: низкая менее 6,
средняя 6-9, повышенная 9-12, высокая 12-15, и очень высокая более 15.
Агрохимическое обследование почв в садах проводится один раз в 4-5
лет и является основой рационального применения удобрений. Норма
удобрений может быть определена расчетным методом, или используются
рекомендуемые научно-исследовательскими учреждениями средние нормы,
которые
корректируются
в
зависимости
от
содержания
подвижных
элементов питания в почве. Так, при низком и очень низком содержании
элементов питания в почве поправочные коэффициент к средней норме
составляет 1,3-1,5; при среднем 0,1; повышенном 0,7; высоком 0,5 и очень
высоком 0,25.
Таблица 2
Группировка почв по содержанию подвижных форм фосфора и калия,
мг/100 г почвы
Обеспеченность
По Кирсанову и Чирикову
0-20 см
20-40 см
Р2О5
305
По Мачигину
0-20 см
20-40 см
Низкая
Средняя
Повышенная
Высокая
Очень высокая
Низкая
Средняя
Повышенная
Высокая
Очень высокая
менее 8
8-12
12-16
16-20
более 20
менее 4
4-6
6-8
8-10
более 10
менее 2
2-3
3-4
4-5
более 5
менее 1
1,1-1,6
1,7-2,2
2,3-2,8
более 2,8
менее 7
7-10
11-14
15-18
более 18
К2О
менее 3
3-6
6-9
9-12
более 12
менее 15
15-21
22-28
29-35
более 35
менее 7
7-10
11-14
15-18
более 18
Нуждаемость плодово-ягодных культур в питательных веществах
можно определить с помощью листовой диагностики (таблица 3).
Таблица 3
Оптимальное валовое содержание питательных веществ в листьях
плодово-ягодных культур, % на сух. вещество
Культура
Яблоня, груша
Вишня, слива
Смородина
Крыжовник
Малина
земляника
N
1,8-2,5
1,8-2,5
2,2-3,4
2,1-3,1
2,3-3,5
2,0-3,0
Р2О5
0,3-0,5
0,3-0,5
0,5-0,7
0,5-0,7
0,5-0,7
0,5-0,7
К2О
1,2-1,8
1,6-2,4
1,6-2,4
1,6-2,4
1,3-1,9
2,0-3,0
СаО
1,4-2,0
1,6-2,4
1,6-2,4
1,6-2,4
1,3-1,9
2,0-3,0
МgО
0,4-0,6
0,4-0,6
0,3-0,5
0,4-0,6
0,4-0,6
0,2-0,4
Всесоюзный НИИ садоводства им. Мичурина рекомендует вводить
комплексную поправку к средне годовой норме удобрений на основании
содержания питательных веществ в почве и листьях (таблица 4).
Таблица 4
Поправочные коэффициенты к средним годовым нормам фосфора,
калия и мания в зависимости от содержания этих элементов в почве и
листьях
Обеспеченность почв
Очень низкая и низкая
Валовое содержание элементов в листьях
недостаточное оптимальное
избыточное
2,0
1,5
306
Средняя и повышенная
Высокая
Очень высокая
1,5
1,0
0,5
1,0
0,5
-
-
При удобрении плодово-ягодных культур следует учитывать их
биологические особенности и по возрастным периодам, баланс питательных
веществ в почве, последействие ранее внесенных удобрений, погодные и
агротехнические условия. Так, например, в задерненных садах повышают
нормы удобрений особенно азотных в 1,5-2 раза; при сильной обрезке
деревьев дозы азотных удобрений снижают. В холодный и влажный год
азотных удобрений вносят на 20-30% больше, а в сухой и теплый уменьшают
в 2-3 раза по сравнению с нормой в обычный год. При орошении норму азота
увеличивают примерно на 30%. При хорошей заправке почвы перед посадкой
сада органическими удобрениями рекомендуемые нормы минеральных
удобрений снижают в 1,5-2 раза на протяжении 5-7 лет после посадки.
Особое внимание в садоводстве следует обращать на обеспеченность
плодово-ягодных культур микроэлементами, о чем можно судить по анализу
листьев. При содержании в средних листьях побегов (после окончания роста)
менее 6 мг цинка, 10 мг меди и марганца и 15 мг бора на 1 кг сухого вещества
необходимо вносить соответствующие микроэлементы.
Следует учитывать, что чрезмерное калийное питание тормозит
поступление в растения не только кальция, магния и железа, но и многих
микроэлементов, а внесение избыточных норм фосфорных удобрений
снижает доступность бора, цинка и меди.
Таким образом, в интенсивном садоводстве сбалансированное питание
играет большую роль в повышении продуктивности плодово-ягодных
культур. Важность его особенно возрастает при внесении высоких годовых
норм минеральных удобрений в высокопродуктивных садах и снижении
норм органических удобрений. Сбалансированность элементов питания
позволяет снизить поражаемость растений различными функциональными
болезнями, повысить не только урожайность, но и качество продукции.
307
Применение удобрений в плодовых и ягодных питомниках
Как правило, питомник состоит из трех отделений:
1. Отделение размножения (посевные, пикировочные, черенковые и
отводочные участки);
2. Отделение формирования саженцев;
3. Отделение маточных насаждений, обеспечивающих питомник
семенами для выращивания подвоев, получения привойного материала,
отпрысков, отводков.
Для отделений размножения (школа сеянцев) и формирования
саженцев (школа саженцев) закладывают самостоятельные севообороты.
Для окультуривания почвы пред закладкой проводят глубокую вспашку
плантажным плугом на глубину 30-45 см с почвоуглубителями. При этом пред
вспашкой вносят 30-100 т/га органических удобрений и Р60-120К60-120 в
зависимости от агрохимических свойств почвы. На кислых почвах следует
проводить известкование, желательно в два приема – осенью под плуг и
весной под культиватор.
Удобрение полевых культур в севообороте строится в зависимости от
величины планируемых урожаев и биологических особенностей. После 2-3 лет
окультуривания почвы (время выращивания полевых культур), участки
используют для выращивания сеянцев-подвоев и формирования саженцев.
Когда сеянцы окрепнут (фаза 3-4 настоящих листочков), проводят
подкормку их азотом в дозе 30-45 кг/га. Вторую подкормку азотов в дозе 30-45
кг/га применяют в начале интенсивного роста сеянцев, но не раньше, чем чрез
15-20 дней после первой.
Подвойный материал, выращенный в отделении размножения (школа
сеянцев), высаживается в отделении формирования (школе саженцев), где с
осени проводят вспашку участка на глубину до 45 см с заделкой
полуперепревшего навоза и минеральных удобрений в дозах: навоз 40-60 т/га
+ Р120-150К1200-150 .пред началом интенсивного роста подвоев весной проводят
308
подкормку азотными удобрениями в дозе 30-45 кг азота на 1 аг. Через месяц
подкормку повторяют.
На втором поле питомника выращиваются однолетки, рано весной
проводят первую азотную подкормку дозой N30-60, а затем вторую подкормку
той же дозой при достижении окулянтами высоты 15-20 см, то есть в начале их
интенсивного роста. На третьем поле питомника, где выращиваются
двухлетки, удобрения вносятся по мере необходимости.
Удобрение маточных насаждений плодовых и ягодных культур
проводится так же, как в обычных плодоносящих садах.
Окультуривание почвы перед закладкой плодоносящего сада и
ягодников
Окультуривание почвы начинается за 3-4 года до посадки плодовых
деревьев и ягодников.
Прежде всего участок глубоко пашут плантажным плугом, а до вспашки
вносят органические удобрения (40-100 т/га), на кислых почвах известь,
фосфорно-калийные удобрения с запасом на несколько лет (Р150К150). На
кислых почвах калий вносят из расчета на всю глубину пахотного слоя в два
приема 70% под плуг осенью, 30% под культивацию (таблица 5).
309
Таблица 5
Глубина предпосадочной вспашки и нормы удобрений
(орган. удобрен. т/га, минерал. кг/га д.в.)
Глубина
Орг.
Культура
вспашки, удобрений,
Р2О5
см
т/га
Серые лесные почвы
Плодовые породы
60
20-40
150-300
Кустарниковые ягодники
40-50
40-50
120
Земляника
35-40
50-60
90-120
Южные черноземы и каштановые почвы
Плодовые породы
65-70
30-40
100-150
Кустарниковые ягодники
50
25-30
120
Земляника
40
30-40
90-120
Рекомендуемые нормы фосфорных, калийных
К2О
120-200
90
60-90
100-150
60-90
30-60
и органических
удобрений для предпосадочного внесения (таблица 5) корректируются
поправочными коэффициентами в зависимости от содержания в почве
подвижных форм фосфора и калия.
В период предпосадочного окультуривания почвы следует больше
внимания уделять борьбе с сорняками путем сочетания механического
метода с применением гербицидов в посевах полевых культур, которые
выращиваются за период окультуривания.
Применение удобрений при посадки плодовых деревьев и
ягодников
Наряду с окультуриванием почвы перед закладкой сада важное
значение имеет местное внесение удобрений при посадке плодовых деревьев
и ягодных кустарников. При механизированной посадке смородины,
крыжовника и малины чаще всего ограничиваются только хорошей
предпосадочной заправкой почвы в период окультуривания участка, а перед
самой посадкой удобрения не вносят.
В
современных
промышленных
садах
наиболее
распространен
траншейный способ посадки плодовых деревьев. Траншея нарезается
310
глубиной 45-6, см и шириной 40-50 см двумя проходами плантажного плуга.
При этом органические удобрения чаще всего вносят перед нарезкой
траншей полосой по линии будущей траншеи.
По ряду причин возможны
другие варианты, когда органические
удобрения вносят на дно нарезанной траншеи или половину их дают перед
нарезкой траншеи, а другую половину – на ее дно. Азотные удобрения при
этом способе посадки не применяют, а фосфорные и калийные лучше
вносить на дно траншеи.
После засыпки траншеи проводят механизированную посадку саженцев
и делают лунки для полива. На каждый саженец дают 20-3,0 л воды, а затем
приствольные круги мульчируют торфом, навозом или рыхлой почвой.
На 100 м траншеи для семечковых и косточковых пород вносят: на
черноземах и каштановых почвах 400-800 кг органических удобрений, 4-6 кг
Р2О5 и 1,5-2,5 кг К2О.
Посадка
плодовых
деревьев
и
ягодных
кустарников
в
ямы,
подготовленные с помощью ямокопателей (диаметр ям 20-100 см, глубина до
70 см) или вручную, в настоящее время проводится только на небольших
участках или при ремонте садов.
Как показали исследования оптимальной дозой удобрений при посадке
сада являются 15 г перегноя и 0,03-0,05 г NРК на 1 кг почвы ямы.
Спиваковский Н.В. рекомендует Полуперепревший навоз перемешать со всей
почвой ямы, 70% дозы минеральных удобрений в смеси с органическими
заделывать перекопкой на дне ямы и 30% дозы минеральных удобрений
перемешивать с почвой, которой засыпается нижняя половина ямы. Такое
внесение удобрений исключает угнетение саженцев.
Общая норма минеральных удобрений при этом способе посадки в
каждую яму составляет в зависимости от типа почв (в г д.в.): для семечковых
N20Р100-200К40-60, косточковых N15Р60-80К20-30 и ягодных кустарников N7Р20-40К20.
При хорошей предпосадочной заправке почвы сады и ягодники можно
не удобрять в течение 3-5 лет.
311
Удобрение молодого сада
Применение удобрения в молодом саду складывается из удобрения
приствольных кругов и междурядий. Приствольные круги держат только под
чистым паром или мульчируют.
В междурядьях молодого сада выращивают картофель, овощи
однолетние бобовые травы и медоносы, а в условиях достаточного
увлажнения и при орошении многолетние бобовые и злаковые травы.
При внесении удобрений в посадочные ямы молодые сады в первый
год не удобряют. Удобрения начинают вносить со второго года и позже в
зависимости от окультуренности почвы посадочной ямы.
На
1
м2
приствольного
круга
в
зависимости
от
почвенно-
климатических условий рекомендуется вносить: навоза 3-4 кг, Р2О5 4-6 г, N
3-6 г, К2О 2-5 г. Более высокие дозы вносят на бедных почвах, более низкие
на богатых почвах и в зоне недостаточного увлажнения. Кроме того, на
бедных почвах молодые деревья удобряют ежегодно, а на хорошо
окультуренных почвах – один раз за два-три года.
Норму удобрений на дерево в зависимости от его возраста можно
рассчитать следующим образом.
Если например, возраст дерева 6 лет, то диаметр его приствольного
круга будет равен 6:2=3 м, а площадь составит около 7 м2. Допустим, что
норма удобрений на 1 м2 приствольного круга составляет: навоза 4 кг, азота 5
г, фосфора 5 г и калия 5 г. Тогда на 7 м2 нужно внести: навоза 28 кг, азота 35,
фосфора 35 и калия 35 г.
Удобрение плодоносящего сада
В плодоносящем саду междурядные культуры не возделывают,
удобрения вносят равномерно на всей площади сада. В
садах обычно
используют разные системы содержания почвы: паровую, культурное
задернение (кроме приствольных кругов), паро-сидеральную, дерново-
312
перегнойную (травы в течение сезона несколько раз скашивают и оставляют
в виде мульчи) и мульчирование.
В зоне достаточного увлажнения или при орошении почва чаще всего
содержится под черным паром, но через год высеиваются сплошь по всей
площади междурядья или через междурядье однолетние травы на зеленое
удобрение.
В зонах недостаточного увлажнения сидеральные однолетние травы
высевают через одно междурядье сада при чередовании с черным паром.
Средние нормы удобрений для плодовых садов приводятся в таблице 6.
Таблица 6
Примерные ежегодные нормы для плодовых садов различных зон
садоводства
Зона
Северная,
средняя и
южная
(достаточн.
увлажн. И
орошение
Сочетание
минеральных
удобрений с
органическими
Совместно с навозом
При летнем внесении
сидератов без внесения
навоза
При внесении
орг.удобр. через год, а в
промежут. год NРК
Совместно с навозом
При летнем внесении
Южная
сидератов без внесения
(неорошаемые
навоза
сады южных
При внесении
районов)
орг.удобр. через год, а в
промежут. год NРК
Минеральн. удобр., кг/га д.в.
Навоз,
т/га
N
Р2О5
К2 О
10-20
40-75
40-60
40-60
-
60-100
60-80
50-80
20-40
70-100
70-100
70-90
20
30
30
30
-
40
40
30
30-40
60
60
40
Фосфорно-калийные удобрения можно применять в запас на 2-4 года, а
азотные вносят ежегодно. Органические удобрения применяют один раз в 2-3
года по 30-60 т/га. После запашки сидератов дозу навоза снижают в два раза
или его вовсе не вносят в этот год.
313
Рекомендации
по
применению
удобрений
в
садах
требуют
дальнейшего совершенствования применительно к каждой конкретной
разности почв.
Сроки и способы внесения удобрений в плодовых садах
В плодовых садах органические, фосфорные и калийные удобрения
лучше вносить осенью под глубокую зяблевую вспашку. Азотные удобрения
лучше вносить весной. Только в зонах недостаточного увлажнения до 50%
азотных удобрений заделывают осенью, а 50% весной. В этом случае лучше
использовать аммиачные и амидные удобрения.
В садах практикуются и подкормки вегетирующих растений. Наиболее
целесообразны азотные подкормки, фосфорно-калийные в подкормку садов
малоэффективны. Роль азотных подкормок возрастает при орошении.
В урожайные годы, особенно в садах с зимними сортами часто
проводят две подкормки: первую – после цветения, вторую
физиологического
после
осыпания завязи, доза азота при этих подкормках
составляет 30-50 кг/га.
Способы заделки удобрений должны предусматривать наименьшую
повреждаемость корней. Особую осторожность нужно соблюдать при
обработке почвы в приствольных кругах.
При обычном способе заделки удобрений под вспашку выдерживается
следующая глубина обработки почвы: в приствольных кругах семечковых
насаждений 10-15 см, косточковых 5-10 см, в междурядьях семечковых до 20
см, косточковых до 16 см.
Почву вблизи штамба обрабатывают на глубину до 8 см.
Однако в садах более эффективна глубокая заделка удобрений в зону
наибольшего
размещения
корней
при
условии
минимального
их
повреждения. Определенная часть корней повреждается в любом случае при
обработке междурядий, поэтому для более активного их отрастания подрезку
314
лучше проводить дисковым или черенковым ножом до глубины вспашки,
нежели обрывать корни лемехом плуга.
В молодых садах практикуют внесение удобрений под глубокую
вспашку на периферии кроны с целью окультуривания почвы. Органические
и фосфорно-калийные удобрения
вносят под эту вспашку. Причем, чем
старше деревья, тем дальше от ствола нарезается первая борозда, а
расстояние между бороздами 0,8-1,0 м. Удобрения размещают на дно
борозды в три прохода трехкорпусного плуга с двух сторон ряда.
При глубокой заделке удобрений их эффективность возрастает в 1,5-2,0
раза, по сравнению с обычной заделкой на глубину 18-20 см.
Некоторые подкормки эффективны в начале цветения, в период роста
плодов и в фазе закладки плодовых почек. Для опрыскивания яблонь
используют 0,3% раствор мочевины, летом и осенью 0,5%-ный раствор. Для
опрыскивания груш концентрацию раствора снижают в два раза. Вишню
весной обрабатывают 0,5-0,6%-ным раствором мочевины, а в последующее
сроки 1%-ным.
Удобрение пальметных садов
В пальметных садах плотность деревьев на 1 га достигает 660-1250 шт,
а урожай плодов в них достигает 600-800 ц/га. Деревья в этих садах
начинают плодоносить на 3-4 год после посадки.
В первые 3-4 года молодые пальметные сады удобряют только
азотными удобрениями увеличивая дозу азота с 45 до 90 кг/га. С 4-5 года
после посадки до 8-го года при наличии 600 деревьев на 1 га вносят один раз
в 2-4 года 30-40 т/га органических удобрений и ежегодно N90-120Р45-60К45-90. В
садах же при плотности 800-1000 деревьев на 1 га норму удобрений
увеличивают до 30%.
В плодоносящих пальметных садах старше 8-ми лет (при 400-600
деревьев на 1 га) вносят 30-40 т/га навоза один раз в 2-4 года, а минеральные
– ежегодно в нормах N120-180Р60-80К60-120. При плотности 800-1000 деревьев на
315
1 га нормы увеличивают на 30%. В год внесения органических удобрений
нормы минеральных сокращают в два раза.
Удобрения ягодных кустарников
Плантации ягодных кустарников существуют в течение 8-10 лет. Под
них ежегодно вносят 20-30 т/га навоза и N50-90Р60-90К40-90. при внесении навоза
30-40 т/га через год нормы минеральных удобрений в промежуточный год
повышаются до N90-120Р45-60К45-90, а в год внесения навоза минеральные
удобрения уже не вносят.
Научно-исследовательский
зональный
институт
садоводства
нечерноземной полосы рекомендует вносить удобрения в борозды. Для этого
один раз в 3-4 года почву в междурядьях смородины и крыжовника пашут
всвал. Образующиеся вблизи рядов борозды используют для внесения
удобрений. Вносят навоз и фосфорно-калийные удобрения и закладывают
борозды вспашкой в развал.
Органические, фосфорные и калийные удобрения заделывают под
культиватор. При заделке удобрений глубина вспашки в междурядьях
кустарников 10-15 см, а защитных полос 8-10 см.
Наряду с ранневесенним внесением азотных удобрений ягодные
кустарники при высоком урожае подкармливают в фазе зеленой завязи.
Некорневые подкормки ягодников проводятся 0,4%-ным раствором
мочевины, 2-3%-ным суперфосфата, 1-2%-ным сернокислого калия и 0,020,05%-ным раствором и микроудобрений.
При опрыскивании растений нужно стараться больше увлажнить
нижние стороны листьев, так поглощается больше питательных элементов.
Удобрение земляники
Земляника выращивается в специализированных
севооборотах в
течение 4-5 лет, из которых наиболее продуктивным являются 2 и 3 годы.
Корневая система земляники располагается в основном слое 0-20 см.
316
После посадки рассады земляники проводят мульчирование рядов
навозом или компостом. После хорошей предпосадочной заправки почвы
органическими и фосфорно-калийными удобрениями в первые 2-3 года
землянику можно не удобрять.
При плохой заправке уже на 2-ой год вносят органические удобрения
(30-40 т/га) и минеральные N40-70Р50-60К40-60. навоз и фосфорно-калийные
удобрения заделывают в почву осенью, азотные весной. Глубина обработки в
междурядьях 8-10 см, в рядках 4-6 см.
Азотные удобрения вносят обычно дважды: рано весной N20-40 и после
сбора урожая N30-40. Некорневая подкормка 0,4%-ным раствором мочевины
во время первых завязей повышает урожай на 30%. Концентрация
микроудобрений при опрыскивании 0,02%.
Лекция 24
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каковы особенности питания плодовых культур?
2. Что такое окультуривание почв перед посадкой садов и
как оно проводится?
3. Как надо удобрять молодой сад?
4. Как удобряется плодоносящий сад?
Тема: Модуль 4. Блок 3
Блок 3. Система удобрения в севообороте
Вопросы: 1. Принципы составления системы удобрения
2. Система удобрения в полевом севообороте
317
3. Система удобрения в кормовом севообороте
4. Система удобрения в овощном севообороте
5. Техника и технология выполнения работ при
хранении, доставке и внесении удобрений
1. Принципы составления системы удобрения в севообороте
Важнейшей
задачей
земледелия
являются
повышение
урожайности с.-х. культур, сохранение и повышение плодородия почв.
Для решения этой задачи большое значение имеют удобрения,
вносимые с учетом биологических особенностей питания растений,
состава и свойств почв и удобрений. Это диктует необходимость
перехода от разрозненных приемов удобрения отдельных культур к
научно-обоснованной системе применения удобрений.
Под
системой
применения удобрений
понимают комплекс
агротехнических и организационных мероприятий по использованию
удобрений и химических мелиорантов с целью повышения урожаев и
улучшения качества с.-х. культур при одновременном сохранении или
повышении плодородия почв сохранении или повышении плодородия
почв и снижении себестоимости получаемой продукции.
Различают три уровня системы защиты удобрения в хозяйстве,
система удобрения в севообороте и система удобрения отдельных
культур.
Система удобрения в хозяйстве состоит из 4-х основных
звеньев:
1. Накопление, приобретение, хранение и учет удобрений
2.
Рациональное
распределение
использования
318
удобрений
по
объектам
3. Подготовка, транспортировка и внесение удобрений
4. Контроль за действием удобрений и учет их агрономической и
экономической эффективности.
Схематически это можно представить следующим образом
(рисунок 1).
Основными задачами системы удобрения в хозяйстве являются:
1. Получение высоких и устойчивых урожаев надлежащего качества
2. Систематическое повышение плодородия почвы
3. Высокая оплата единицы примененного удобрения и обеспечение
наивысшей прибыли в хозяйстве, снижение себестоимости продукции.
Система удобрения в хозяйстве
План
организационнохозяйственных
мероприятий
1. Накопление и хранение
органических удобрений
2. Приобретение и хранение
минеральных удобрений
3. Строительство складов для
хранения мин. удобрений
4. Степень механизации
5. Организация оплаты труда
6. Учет экон. эффективности
применения удобрений
План химической
мелиорации
1. Известкование
2. Гипсование
3. Фосфорирование
План применения
удобрений
1. Виды
2. Формы
3. Дозы
4. Сроки
5. Способы внесения с
учетом содержания
питательных веществ в
почве и величины урожая
Система удобрения в севообороте – это многолетний план
применения удобрений с учетом плодородия почв, биологических
особенностей питания с.-х. культур, состава и свойств почв и
удобрений.
319
Система удобрения в севообороте в отличие от отдельных
разрозненных приемов удобрения рассчитана на последовательное
применение удобрений на каждом поле в течение продолжительного
времени. Поэтому при выборе форм, доз и техники внесения удобрений
под ту или иную культуру в севообороте обязательно следует учитывать
предшественник, последействие ранее внесенных удобрений, а также
влияние их на плодородие почвы. при правильно составленной системе
удобрения урожай с.-х. культур повышается на 30-40%.
Система удобрений отдельных культур – это годовой план
применения удобрений под отдельные культуры, включающий в себя
определение
потребности
каждой
культуры
в
минеральных
удобрениях,
выбор
сроков
способов
и
органических
и
внесения
установление оплаты удобрения прибавкой урожая.
Учитывая, что в хозяйстве может быть несколько севооборотов,
система удобрения составляется для каждого севооборота в тесной
увязке с общим планом применения удобрений в хозяйстве, который,
как я уже говорил, называется системой удобрения в хозяйстве.
При составлении системы удобрения основными документами
являются
следующие:
организационно-хозяйственный
план
предприятия, отражающий перспективу развития хозяйства (рост
урожайности, рост поголовья скота, севообороты, продуктивность
животноводства, поставка минеральных удобрений и др.), почвенная
карта, агрохимические картограммы, фактическая урожайность с.-х.
культур за последние 5 лет и нормы применения органических и
минеральных удобрений, книга удобрения осуществляют в следующем
порядке:
320
1. Уточняют севообороты и определяют уровни урожаев с.-х.
культур по всем полям и севооборотам, а также на год освоения
системы удобрения (планируем.)
2. По каждому севообороту определяют площади кислых и
солонцеватых почв, нуждающихся в известковании или гипсовании.
Если они есть, определяют нормы извести или гипса и намечают
соответствующие сроки их внесения в соответствии с биологическими
особенностями с.-х. культур. Определяют ежегодную потребность в
химических мелиорантах по севооборотам и в целом по хозяйству.
3. Рассчитывают выход навоза и количество заготавливаемых
органических
количества
по
удобрений.
отдельным
Уточняют
распределение
севооборотам,
общего
устанавливают
их
нормы
внесения под культуры. При распределении органических удобрений
следует учитывать то, что для бездефицитного баланса гумуса
необходимо вносить в зерно-травяно-пропашных севооборотах на
дерново-подзолистых почвах среднего тяжелого механического состава
ежегодно не менее 10 т/га навоза, на более легких 12-18, а на
черноземах 6-8 т/га.
4. Определяют нормы минеральных удобрений и проводят
распределение их по дозам и срокам внесения. Правильность
составления проверяю балансовыми и экономическими расчетами.
Нормы минеральных удобрений в севооборотах под все культуры
на
получение
запланированной
урожайности
определяют
ранее
изложенными методами, в том числе балансовым.
Если потребность в питательных веществах той или иной культуры
обеспечивается за счет органических удобрений и последействия ранее
внесенных удобрений, то планируют только припосевное фосфорное
321
удобрение (Р10-20) и ранневесенние азотные подкормки озимых культур
(N30-40).
Фосфор и калий практически не теряются от корнеобитаемого
слоя, за исключением небольшого количества калия (до 10-15 кг/га
К2О) из песчаных и супесчаных почв, поэтому их надо вносить под
зяблевую вспашку, а на песчаных и супесчаных почвах калийные
удобрения лучше вносить весной под вспашку зяби.
Можно условно считать, что потери азота из почвы в результате
вымывания нитратов денитрификации компенсируются поступлением
азота с осадками, семенами, за счет деятельности свободноживущих
почвенных микроорганизмов-азотфиксаторов. Поэтому при расчетах
баланса азота в севообороте учитывают в расходной части только его
вынос с урожаем, за исключением бобовых культур, а в приходной
части – поступление азота с органическими и минеральными
удобрениями, а также азот многолетних бобовых трав, оставленный ими
сверх выноса.
Обогащение почвы азотом за счет многолетних трав определяют
следующим образом. Например, при урожаях сена в 1-ый и 2-ой годы
использования по 4,5 т/га (в сумме 9 т/га) вынос азота с сеном составит
180 кг/га (в сене содержится около 2% азота). От 1-ой тонны сена
остается в почве в виде пожнивных и корневых остатков до 15 кг азота.
В данном случае в пожнивно-корневых остатках будет содержаться
азота 135 кг/га (15∙N∙9 = 135), всего же в урожае сена и пожнивнокорневых остатках азота будет 315 кг (180+135=315). В лучшем случае
от общего количества азота (315 кг) из почвы используется 1/3 , т.е.
315:3=105 кг. Следовательно, обогащение почвы азотом от многолетних
трав составляет 30 кг/га (135-105=30).
322
От
зернобобовых
культур
и
однолетних
бобовых
трав
принимается нулевой баланс по азоту, а при выращивании бобовозлаковых однолетних трав (вика + овес, горох + овес) при значительном
удельном содержании овса баланс азота получается отрицательным.
После распределения минеральных удобрений (кг/га д.в.) под
культуры в севообороте проверяют правильность составленной системы
удобрения
путем
подведения
баланса
питательных
веществ
за
севооборот и коэффициентов их использования растениями за ротацию.
5. Составляют годовой план применения удобрений с учетом
особенностей каждого поля севооборота. В них нормы удобрений
уточняют в зависимости от погодных условий. Если в результате
погодных условий были недоиспользованы удобрения, то нормы
удобрений под последующую культуру уменьшают. И наоборот, при
получении более высоких урожаев, чем планировалось, нормы
удобрений под последующую культуру увеличивают по сравнению с
указанными в разработанной системе удобрения.
6. На основании годового плана составляют календарный план
примененных удобрений, определяют общее количество минеральных
удобрений по видам и вместимость складских помещений для их
хранения.
7.
Определяют
потребность
в
с.-х.
технике
по
срокам
органических и минеральных удобрений.
8.
По
планируемой
прибавке
в
урожае
рассчитывают
экономическую эффективность разработанной системы удобрения в
севообороте с учетом стоимости прибавки и нормативных затрат на
уборку дополнительного урожая и на приобретение и внесение
удобрений.
323
9.
Для
удобрения
успешного
осуществления
планируют
организационные
разработанной
дополнительные
мероприятия,
как
системы
агротехнические
например,
и
создание
механизированных отрядов по внесению удобрений, разработка
мероприятий по внесению микроудобрений и т.д.
Вопрос 2. Система удобрения в полевом севообороте
Разрабатывая
систему
удобрения
в
полевом
севообороте
необходимо руководствоваться принципами, которые были описаны
выше.
Первым долгом необходимо определить урожайность всех культур
севооборота в зависимости от природных и хозяйственных условий по
ранее описанным методам.
324
Таблица 1
Нормы удобрений и баланс питательных элементов в севообороте
3,0
4,5
4,5
4,0
25,0
40,0
81
140
150
100
33
27
27
48
50
48
72
90
90
104
225
180
Всего за севооборот
Внесено питательных веществ с 60 т/га навоза
Накопление азота в почве мн. травами
Итого поступило в почву пит. веществ
Баланс питательных веществ, % к выносу
Разница между поступлением и выносом, кг
или в кг/га
471
233
761
N
Ячмень + мн.травы
Травы 1 года
Травы 2 года
Озимая пшеница
Картофель
Кукуруза на силос
27
13
15
35
6
2,5
Р2О5 К2О
11
6
6
12
2
1,2
24
20
20
26
9
4,5
Р2О5 К2О
наво
з
60
60
Р2О5 К2О
Прибавки, т/га
N
Чередование культур
Нормы удобрений на
планируемый урожай,
навоз-т/га, мин.уд.-кг/га
д.в.
Урожай без
удобрений, т/га
Вынос с
планируемым
урожаем, кг/га
Планируемый
урожай, т/га
Вынос с 1 т
основной с учетом
побочной
продукции, кг
50
40
50
100
60
30
120
150
20
60
200
150
20
120
1,0
2,0
2,0
1,0
6,0
10,0
2,0
2,5
2,5
3,0
19,0
30,0
330
240
30
600
127
129
21,5
350
120
490
300
470
202
237
39,6
790
104
29
4,8
N
Вынос питательных
веществ на
прибавку, кг/га
N
Р2О5 К2О
54
32
37
105
114
75
22
15
15
36
38
36
48
50
50
78
170
135
417
162
531
417  100
 73%
570
162 100
КИ Р2О5 
 34,5%
470
531 100
КИ К 2О 
 67%
790
КИ N 
326
Потом определить место и нормы органических удобрений, после
чего рассчитать или определить нормы минеральных удобрений по
одному из тех методов, о которых мы уже ранее говорили.
Имея все нормы органических и минеральных удобрений,
нетрудно распределить по таким срокам и дозам внесения, которые
позволят получить от удобрений максимальную экономическую
эффективность без ущерба для плодородия почв (таблица 1 и 2).
Таблица 2
Система удобрения в полевом севообороте кг/га д.в.
Основное
Минеральных,
кг/га
Под зябь
минерал.
кг/га
N
Ячмень
50
Травы 1 год
40
Травы 2 год
50
Озимая пшеница
100
Картофель
60 60
Кукуруза на силос
Насыщенность,
55
д.в
Насыщенность
100 1,6
удобрениями, ц/га
Р2О5
К2О
120
150
20
60
200
150
20
120
70
81
3,5
1,3
орг.
т/а
60
-
Р2О5
К2О
60
130
40
170
150
120
При посеве
под предпосевную
культивацию
Чередование культур
Органических, т/га
Норма удобрений
N
Р2О5
Подкормки
N
- 10+10 15+15 30
40
50
10
20 50
40
10
10 20
30
20
30
-
Р2О5
К2О
30
10
-
30
20
-
Как показано в таблице 2, все нормы удобрений под культуры
севооборота распределены по срокам и дозам так, чтобы они
использовались наиболее эффективно. Все культуры при посеве
получают фосфорное удобрение, чтобы в самом начале своего развития
растения были обеспечены этим элементом, который стимулирует
развитие корневой системы.
Для всех культур критическим периодом является именно начало
роста и развития. Дефицит фосфора в этот период невозможно
326
327
компенсировать даже обильным последующим внесением фосфорных
удобрений. При этом способе внесения и коэффициент использования
удобрений достигает максимальных величин.
Подкормки планируются не под все культуры. Ранневесенние
азотные подкормки даются озимым культурам и многолетним травам. В
это время почвы еще бывают холодными, переувлажненными и
микробиологическая деятельность в них протекает очень слабо, поэтому
растения озимых культур и многолетних трав страдают от нехватки
азота. Внесенный в это время азот способствует быстрейшему
отрастанию этих культур и ускоренному росту, что в последующем
повышает их урожайность.
Только картофель получает одну подкормку полным минеральным
удобрением. Она проводится во время окучивания картофеля.
Все остальные количества удобрений планируется вносить до
посева: фосфорно-калийные – под зяблевую вспашку, а азотные под
предпосевную культивацию или перепашку зяби.
Насыщенность данного полевого севооборота органическими
удобрениями достигает 10 т/га, что позволят получать запланированные
урожаи при бездефицитном балансе гумуса.
Насыщенность
минеральными
удобрениями
средняя
и
по
элементам достигает следующих величин, в кг/га: N – 55, Р2О5 – 70 и
К2О – 81. Это значит, что каждый гектар севооборота кроме 10 т/га
навоза 1,6 ц/га аммиачной селитры, 3,5 ц/га простого гранулированного
суперфосфата и 1,3 ц/га хлористого калия.
Интересно проверить данную систему удобрения балансовыми
расчетами, которые позволяют судить о том, что будет происходит с
плодородием
почвы,
как
будет
питательными веществами (таблица 1).
327
меняться
обеспеченность
ее
328
Как видно из приведенной таблицы баланс питательных веществ
за ротацию севооборота составил: по азоту 600:471∙100=127; по
фосфору 470∙100:233=202% и по калию 790∙100:761=104%.
Можно определить и коэффициенты использования питательных
элементов культурами за ротацию севооборота отношением количества
питательных веществ, вынесенного с прибавкой урожая, к его
количеству,
внесенного
с
органическими
и
минеральными
удобрениями, и выражается в коэффициентах, то есть умножается на
100.
Баланс питательных веществ и коэффициенты их использования
растениями за ротацию севооборота позволяют рассчитывать на
получение запланированных урожаев. По балансу можно приближенно
судить о возможных изменениях в содержании подвижных форм
питательных элементов в почве к концу ротации севооборота.
Установлено,
например,
что
для
увеличения
содержания
подвижных форм фосфора в почве на 1 мг/100 г необходимо внести с
удобрениями сверх выноса с урожаем на дерново-подзолистых почвах
(песчаных и супесчаных) 50-60 кг Р2О5, на суглинистых 70-150, на
серых лесных почвах 70-140, на черноземах и каштановых почвах 80120 кг/га.
Для повышения содержания подвижных форм калия на 1 мг/100 г
почвы требуется сверх выноса на указанных почвах соответственно 4060, 60-160, 60-90 и 80-130 кг/га К2О. Из данных приведенной таблицы
видно, что превышение прихода Р2О5 и К2О над их расходом
соответственно на 237 и 29 кг/га за ротацию обеспечивает увеличение
подвижных форм фосфора в 100 г пахотного слоя дерново-подзолистой
среднесуглинистой почвы за эти годы на 2,5-3,0 мг, а содержание
подвижных форм калия практически не изменяется.
328
329
Обычно при обосновании правильности системы удобрения в
севообороте рассчитывают еще и интенсивность баланса питательных
элементов в севообороте
- это отношение количества вносимого
элемента к количеству этого элемента выносимого с урожаем и
выраженного в процентах, то ест умноженное на 100. Результат
получается выше 100 процентов, если баланс элемента положительных.
Если же он отрицательных, то интенсивность баланса всегда ниже
100%.
Таким образом, при разработке системы удобрения в севообороте
должны быть приведены все параметры ее достоинства: величина
урожайности с.-х. культур; виды, нормы, сроки и способы внесения
удобрений; насыщенность удобрениями каждого гектара севооборота;
баланс
питательных
элементов
в
севообороте,
экономическая
эффективность применения удобрений.
Лекцию надо закончить за 3 минуты до звонка и спросить
студентов о возможных вопросах.
Лекция 25
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Что такое система удобрения и какие ее уровни Вам известны?
2. С чего начинается составление системы удобрения в
севообороте?
329
330
3.
Как
можно
повысить
эффективность
применяемых
органических и минеральных удобрений?
Тема: Модуль 4. Блок 3.
Вопрос: 3. Система удобрения в кормовом севообороте
В кормовых севооборотах система удобрения складывается по тем же
правилам, что и в полевых, только насыщенность удобрениями, особенно,
чем в полевых севооборотах (таблица 1).
В этой таблице приводятся все параметры системы удобрения в
кормовом севообороте на выщелоченных черноземах лесостепной зоны
достаточного увлажнения.
Кормовые севообороты обычно располагаются от животноводческих
ферм, поэту их проще снабжать навозом и поэтому в них, как правило, выше
насыщенность каждого гектара навозом.
Кроме навоза, всегда планируется внесение минеральных удобрений,
чтобы обеспечить максимальную продуктивность кормовых культур.
Нормы органических и минеральных удобрений рассчитывают также,
как мы уже ранее объясняли.
В кормовых или прифермских севооборотах тоже первым долгом
нужно определить урожайность культур. Потом поля и культуры, под
которые внесение навоза будет наиболее эффективным. Нормы навоза
устанавливают
согласно
биологических
особенностей
с.-х.
культур,
возможностей хозяйства и плодородия почв (таблица 1).
В приводимом кормовом севообороте довольно высокие нормы навоза
(по 50 т/га) запланированы в двух полях под наиболее отзывчивые культуры
– кукурузу на силос и кормовую свеклу. Насыщенность севооборота навозом
достигает 12,5 т/га.
330
331
Нормы минеральных удобрений рассчитаны балансовым методом, но
несколько откорректированы согласно рекомендациям научных учреждений.
Например, по расчетам получается, что под клевер необходимо внести около
400 кг/га азота, тогда как это культура может использовать молекулярный
азот атмосферы и многие ученые считают, что клевер при нормальных
условиях сколько выносит из почвы азота столько и накапливает, а иногда
даже обогащает. Поэтому под эту культуру азота вносят не более 90 кг/га и
то для начального развития и при орошении, а в богарных условиях
достаточно 30-60 кг/га в зависимости от почвенной разности.
Или по расчетам под некоторые культуры не нужно вносить даже в
этом случае 10-20 кг/га Р2О5 нужно вносить, а озимые рано весной
обязательно покармливать азотом дозой 30-50 кг/га.
Все эти правила были учтены при составлении системы удобрения. Из
приведенной таблицы видно, что припосевное фосфорное удобрений (Р10-20)
получают все культуры, только две культуры удобряются при посеве
сложным удобрением, в составе которого азот.
Подкормки получают озимые культуры кормовая свекла и многолетние
травы. Под озимые вносится один азот (N30) рано весной сразу после схода
снега.
Многолетние
травы
подкармливаются
полным
минеральных
удобрением после каждого укоса. Под кормовые корнеплоды тоже
проводится одна подкормка во время последней междурядной обработки.
Все остальные количества удобрений вносятся в основное внесение: навоз и
фосфорно-калийные – под зяблевую вспашку, а азотные весной под
перепашку зяби или предпосевную культивацию.
331
332
Таблица 1
Норма удобрений
Минеральных,
кг/га
Основное
Под зябь
При посеве
Подкормки
под предпосевную
культивацию, N
Органических, т/га
Урожайность, ц/га
Система применения удобрений в кормовом севообороте
N
1. Клевер на зел. корм
200
90
180
150
-
130
120
60
-
20
30
30
30
2. Клевер на зел. корм
20
60
90
150
-
-
-
-
-
-
60
90
150
3. Кукуруза на зерно
40
90
80
80
-
70
80
90
-
10
-
-
-
4. Кукуруза на силос
220
-
20
-
50
-
-
-
-
20
-
-
-
5. Озимый ячмень
30
30
20
-
-
-
-
-
-
20
30
-
-
6. Кормовая свекла
300
90
20
90
50
-
60
50
10
10
30
10
30
7. Однолетние травы на сено
60
-
20
-
-
-
-
-
-
20
-
-
-
8. Озимая рожь на зел. корм
180
40
20
90
-
-
90
-
10
20
30
-
-
Культуры севооборота
50
50
минерал.
кг/га
N
Р2О5
орг.
К2О
т/а
332
Р2О5
К2О
Р2О5
N
Р2О5
К2О
333
Таблица 2
Баланс питательных элементов в кормовом севообороте, кг/д.в
Показатели
N
Р2О5
К2О
1. Вынос с урожаем
71,4
50,6
135,2
2. Поступило в почву с удобрениями
112,5
81,2
145,0
- с органическими
62,5
25,0
75,0
- с минеральными
50,0
56,5
70,0
3. Баланс питательных элементов
+41,1
+30,6
+9,8
157
160
108
4. Интенсивность баланса, %
В предлагаемом севообороте насыщенность навозом довольно высокая
(12,5 т/га), а минеральными – средняя: N 50, Р2О5 66, К2О 70 кг/га д.в.
Балансовые расчеты подтверждают правильность данной системы
удобрения. По всем элементам баланс питательных элементов получается
положительным N 41,1, Р2О5 +30,6, К2О +9,8 кг/га д.в. (таблица 2). Это
говорит о том, что предлагаемая система удобрения не только обеспечит
высокие урожаи кормовых культур, но будет способствовать повышению
плодородия почв.
Вопрос 4. Система удобрения в овощном севообороте
Для примера взяли овощной орошаемый севооборот на выщелоченных
черноземах при орошении
Урожайность овощных культур запланирована на довольно высоком,
но реальном уровне.
333
334
Таблица 3
Норма удобрений
Минеральных,
кг/га
Основное
Под зябь
При посеве
Подкормки
N
1. Клевер на зел. корм
240
90
180
160
-
1470
130
80
10
10
-
30
30
2. Клевер на зел. корм
240
60
120
160
-
-
-
-
-
-
60
120
160
3. Томаты
250
90
80
-
-
50
-
60
-
10
30
20
-
4. Огурец
180
80
30
-
50
20
-
80
-
10
-
-
-
5. Морковь
300
30
20
60
-
-
30
-
-
10
30
10
30
6. Столовая тыква
300
60
20
-
50
-
-
60
-
20
-
-
-
7. Столовая свекла
350
30
50
90
-
30
60
30
-
10
-
10
30
8. Капуста
400
90
40
60
50
20
40
50
10
10
30
10
20
66
68
81
1,8
3,4
1,3
Культуры севооборота
Органических,
т/га
под
предпосевную
культивацию, N
Урожайность, ц/га
Система применения удобрений в овощном орошаемом севообороте
50
50
50
Насыщенность, кг/га д.в
Насыщенность удобрениями, ц/га
188
N
Р2О5
орг.
К2О
т/а
334
минерал.
кг/га
Р2О5
К2О
Р2О5
N
Р2О5
К2О
335
Таблица 4
Баланс питательных элементов в овощном орошаемом севообороте, кг/д.в
Показатели
N
Р2О5
К2О
1. Вынос с урожаем
75,2
62,0
147,5
2. Поступило в почву с удобрениями
141,2
112,5
178,7
- с органическими
75,0
45,0
112,5
- с минеральными
66,2
67,5
66,3
3. Баланс питательных элементов
+66,0
+50,5
+31,2
187
181
121
4. Интенсивность баланса, %
Нормы органических удобрений установлены на более высоком уровне,
чем в полевом и кормовом севооборотах. Они определены под наиболее
отзывчивые на внесение навоза культуры – под огурцы, столовые тыкву и
свеклу, причем, под первые две культуры планируем полуперепревший навоз,
а под столовую свеклу – перепревший навоз (таблица 3).
Нормы минеральных удобрений рассчитаны балансовым методом с
последующей
корректировкой
согласно
рекомендациям
научно-
исследовательских учреждений для данной зоны.
Основные количества удобрений, в том числе полностью навоз (50т/га)
во всех полях и фосфорно-калийные удобрения вносят под основную
зяблевую обработку.
Под все культуры небольшие количества фосфора (Р10-20) вносится в
рядки при посеве комбинированными сеялками. Подкормки вносятся тоже
под все культуры, кроме огурцов и столовой тыквы. Причем, многолетние
травы первого года и столовая свекла подкармливаются фосфорно-калийными
удобрениями. Первые для повышения зимостойкости растений, вторую для
улучшения качества корнеплодов. Томаты лучше отзываются на азотнофосфорную подкормку. Все остальные культуры должны получить подкормку
335
336
полным минеральным удобрением. Такая система удобрения позволит
получить запланированные урожаи овощных культур и значительно улучшит
плодородие
почв.
Потому
что
баланс
всех
питательных
элементов
положительный и достигает (таблица 4): +N 66,0; Р2О5 50,5; К2О +31,2 кг/га
д.в.
Интенсивность баланса по азоту составляет 187%, по фосфору 181% и
по калию 121%.
Вопрос 5. Техника и технологии выполнения работ при хранении,
доставке и внесении удобрений
Органические удобрения накапливаются, готовят и хранят так, как я уже
ранее при изложении каждого вида говорил.
Каждое хозяйство должно иметь специальное навозохранилище, где
накапливается и хранится подстилочный навоз, компосты, торф, фекалии и
другие органические удобрения. Для жидкого навоза строятся прифермские и
полевые хранилища. Доставка и внесение их проводится специальной
техникой: навозоразбрасывателями, стальными цистернами, тракторами,
автомашинами.
Минеральные удобрения с химических заводов железнодорожным или
водным транспортом поступают на прирельсовые или пристанские склады для
временного хранения, откуда их затем транспортируют в колхозы и совхозы.
При тарных перевозках удобрения упаковывают в водонепроницаемые
бумажные, полихлорвиниловые или полиэтиленовые мешки вместимостью
30-60 кг, снабженные этикетками с указанием ГОСТа, вида удобрения и
завода изготовителя. Пылевидные удобрения (изветняковая и фосфоритная
мука, преципитат и др.) целесообразно транспортировать в вагонах-цистернах
с аэропневматической разгрузкой.
Прирельсовые склады строят вместимостью 1,2-15 тыс.т. А для
аммиачной селитры сооружают отдельные склады вместимостью 1200-3500 т,
336
337
и предъявляют особые требования к хранению, так как это удобрение пожарои взрывоопасно.
Жидкие удобрения перевозят в аммиачных цистернах и хранят на
складах в вертикальных или горизонтальных металлических резервуарах
общим объемом 600-2000 м3.
При хранении аммиачной селитры на стоечных поддонах допускается
высота штабеля до 4,4 м, а на плоских поддонах в два яруса. Без поддона
мешки с аммиачной селитрой укладывают штабелем высотой 1,5-1,8 м в 8-10
рядов. Масса отдельного штабеля не должна превышать 120 т.
Все другие затаренные удобрения также следует хранить на стоечных
поддонах, которые устанавливают в четыре ряда общей высотой 4,4 м.
Незатаренные удобрения можно хранить насыпью высотой до 5 м.
Фосфоритную, известняковую муку, а также гранулированный суперфосфат
удобно хранить в складах силосного типа.
На прирельсовых складах для выгрузки незатаренных удобрений из
вагонов или во склада используют машины, которые разрыхляют удобрения и
с помощью ленточных транспортеров подают их на склад или в автомашину.
Затаренные удобрения выгружают из вагонов на склад или перегружают
со склада в бортовые автомашины с помощью электро- или автопогрузчиков.
Пылевидные удобрения выгружают из цистерн-цементовозов и крытых
вагонов на прирельсовые склады силосного, бункерного типа или в
автоцистерны и пневморазгрузчики.
Для подготовки минеральных удобрений к внесению применяют
измельчитель-растворитель и измельчитель удобрений, а также специальные
смесительно-дозирующие смесительные установки.
В хозяйствах чаще всего вносят двойные или тройные смеси
минеральных удобрений. Приготовленная смесь минеральных удобрений
должна быть хорошо рассеиваемой и однородной по составу. При подготовке
этих смесей влажность аммиачной селитры, сульфата аммония и мочевины не
337
338
должна превышать 0,3%, фосфорной муки и калиевых удобрений – 2%, а
двойного суперфосфата 5%.
Заблаговременно можно смешивать калийные удобрения с фосфоритной
мукой, а с суперфосфатом незадолго до внесения.
Следует учитывать, что при смешивании аммиачной селитры с
суперфосфатом, мочевины с суперфосфатом, а также аммиачной селитры и
мочевины образуется гигроскопичная мажущаяся трудно-растворимая масса,
которую невозможно бывает внести в почву.
В зависимости от удаленности полей от складских помещений и
наличия техники доставку и внесение минеральных удобрений и извести
проводят по следующим технологическим схемам:
1. Прямоточная: прирельсовый склад – разбрасыватель – поле;
2. Перегрузочная: прирельсовый склад – транспортные машины –
перегрузчики – транспортные машины – перегрузчики – разбрасыватель на
поле;
3. Перевалочная: прирельсовый склад – автотракторный транспорт –
склад хозяйственного или межхозяйственного пункта химизации, глубинный
склад хранения удобрений или временные площадки на поле.
Удобрения, хранящиеся на поле после погрузки вносят тракторными
разбрасывателями, а если хранились на глубинном складе – автомобильными
разбрасывателями.
С глубинного районного склада для хранения удобрений могут
транспортироваться также машинами погрузчиками к разбрасывателю на
поле. В последнем случае схема называется перевалочно-перегрузочной.
Если от склада до поля расстояние 3-5 км, то, как правило, в
прямоточной схеме используют тракторные разбрасыватели; при расстоянии
5-8 км и более – автомобильные.
Экономически выгодный радиус действия самолета с аэродрома равен
примерно 10-12 км, а доза внесения удобрений 100-200 кг/га. Так было.
338
339
Для внесения удобрений в почву применяют различные механизмы,
чаще всего разбрасыватели различных конструкций.
Существенным преимуществом этих машин является их простота,
надежность в эксплуатации и значительная дальность разброса удобрений, то
есть
производительность.
А
основным
их
недостатком
является
неравномерная рассеваемость. Большая часть удобрений попадает на
среднюю часть удобряемой полосы, а к краю их количество, постепенно
уменьшаясь, сходит на нет. Поэтому для более равномерного рассева
удобрений по поверхности почвы их надо вносить с перекрытием краев
удобряемой полосы. Чем больше перекрытие, тем меньше ширина рабочего
захвата, но выше качество распределения удобрений по поверхности почвы.
Аммиачную селитру рассевают с допустимой неравномерностью 25%
при рабочей ширине захвата машины 1-РГМ-4 не более 7-8 м, при вдвое
большем захвате агрегата (14 м) неравномерность внесения возрастает в 3,5
раза.
По мере улучшения физико-механических свойств удобрений и выпуска
высококонцентрированных
форм
в
гранулированном
или
крупнокристаллическом виде задача конструкторов по созданию аппаратов
для штучной дозировки и равномерного внесения удобрений в значительной
мере будет облегчена. Думаю, что будут созданы агрегаты, способные
равномерно в строго нормированной дозе вносить минеральные удобрения.
Установки разбрасывателей центробежного действия (НРУ-0,5 и 1-РГМ4) на норму высева предшествует определение рабочей ширины захвата
машины. Для различных видов удобрений ее находят по данным заводских
инструкций или путем замера на поверхности почвы ширины той части
удобряемой полосы, на которую рассевается основная масса удобрений.
Когда машины предполагается использовать для внесения смеси,
составляемой из удобрений различного гранулометрического состава,
рабочую ширину захвата принимают по тому компоненту, который
рассеивается более узкой полосой.
339
340
Например, если рассевается смесь гранулированного суперфосфата с
мелкокристаллическим хлористым калием, то машина должна работать лишь
с таким захватом, который соответствовал бы ширине рассева хлористого
калия.
Для разбросного внесения минеральных удобрений в почву кроме
разбрасывателей 1-РГМ-4, КСА-3, НРУ-0,5 выпускаются туковые сеялки РТТ4,2 и СТШ-2,8. Все они агрегатируются с различными типами тракторов,
имеющихся в хозяйстве.
Для припосевного внесения минеральных удобрений под зерновые
культуры
применяют
зернотуковые
сеялки
СЗ-3,6,
комбинированные
узкорядные сеялки – СЗУ-3,6 и зернотуковые сеялки СЗП-3,6. Рядковое
внесение удобрений под зерновые культуры возможно также льняными
комбинированными сеялками СУЛ-48 и СЛН-48А и др.
Для ранневесенней подкормки озимых культур и многолетних трав
используют самолеты и вертолеты. Это было.
В настоящее время использование авиации для подкормок обходится
очень дорого и вряд ли себя оправдает. Поэтому лучше использовать
наземные средства.
На вывозке жидких удобрений из глубинного склада до поля, кроме
автоцистерн, применяют заправщики-жижеразбрасыватели ЗЖВ-1,8 (РЖ-1,7)
и заправщики ЗУ-3,6.
Для транспортировки жидкого аммиака используют заправщики на
шасси автомобиля ЗИЛ-130 и автомобильную систему МЖА-6-130В
(емкостью 6т) к автомобильному тягачу ЗИЛ-130-В.
Вносят
жидкий
аммиак
машинами
АБА-0,5
и
АБА-1,5М,
агрегатируемыми с тракторами класса 1,4-3 тс.
Существуют еще множество машин и механизмов, которые уже давно
не выпускаются а новые модели сегодня вряд ли создаются. Всем нехватает
средств.
340
341
К сожалению, мы не можем продемонстрировать описанные машины и
механизмы. Их нет ни в ВУЗе, ни в учхозе.
Лекцию надо закончить за 3 минуты до конца и спросить студентов о
возможных вопросах.
Лекция 26
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каким требованиям должна отвечать система удобрения в
кормовом севообороте?
2. Чем отличается система удобрения в овощном севообороте от
системы удобрения в кормовом севообороте?
3. Чем и почему отличается хранение аммиачной селитры от
хранения других минеральных удобрений?
Тема: Модуль 5. Проведение агрохимических исследований,
применение удобрений и агроэкология
Блок 1. Проведение агрохимических исследований
Вопросы: 1. Значение проведения агрохимических исследований
2. Полевой и производственный опыты
3. Вегетационный метод
4. Лизиметрический метод
341
342
Блок 1. Вопрос 1. Полевой и производственный опыты
Еще на заре развитии отечественной агрохимической науки академик
Тимирязев К.А. писал, …что для получения правильных ответов на вопросы
когда и как удобрять растений, чтобы получать от них высокие урожаи надо
спросить из самих в тех условиях, в которых они произрастают, то есть
необходимо провести полевые опыты.
Полевой опыт с удобрениями – это опыт в полевых условиях для
определения действия удобрений на урожай с.-х. культур, его качество, а
также на плодородие почв.
Полевой
опыт
является
основным
биологическим
методом
исследований. Его особенность заключается в том, что культурные растения
изучают в близких к производственным условиях, со всей совокупностью
климатических, почвенных, агротехнических и производственных факторов,
оказывающих непосредственное влияние на изучаемый объект. Он является
связующим звеном теоретических исследований и сельскохозяйственной
практики, поэтому широко используется в агрохимии, как для изучения
эффективности удобрений, так и для разработки и обоснования рациональных
приемов их использования и построения системы удобрения в сельском
хозяйстве.
С помощью полевого опыта оценивают эффективнсть удобрений в
различных
почвенно-климатических
и
агротехнических
условиях,
устанавливают наиболее эффективные нормы и сочетания питательных
веществ, определяют сроки и способы внесения удобрений, изучают
сочетание удобрений с другими агротехническими приемами.
Полевой опыт с удобрениями проводят в естественных типичных
полевых условиях, на специально выделенном участке, их результаты
используют для практических целей и внедряют в с.-х. производства. На
основании результатов полевых опытов даются научные обоснования
342
343
государственных мероприятий по производству минеральных удобрений и
поставке их колхозам и совхозам.
Классификация полевых опытов следующая:
1. Производственный – дает возможность установить действие
удобрений на урожай и его качество в производственных условиях;
2. Стационарные – это полевой опыт с систематическим внесением
удобрений, проводимый на одном участке в течение ряда лет;
3. Краткосрочный – это полевой опыт в котором изучается действие
удобрений на урожай и качество с.-х. культур в течение 2-3 лет;
4. Мелкоделяночный – полевой опыт, проводимый на делянках
площадью не более 10 м2;
5.
Микрополевой
–
опыт
с
удобрениями,
проводимый
на
микроделянках в полевых условиях с естественным ил насыпным пахотным
слоем;
6. Массовые опыты – это полевые опыты с удобрениями, проводимые
одновременно по одинаковым схемам во многих пунктах;
7. Географическая сеть опытов – это сеть плевых опытов с
удобрениями,
проводимых
опытными
учреждениями
в
различных
географических зонах страны по согласованной программе;
8. Факториальный – это полевой опыт, в котором изучаемые уровни
каждого фактора сочетаются со всеми уровнями остальных факторов.
Правильно поставленные полевые опыты, результаты которых должны
дать надежные теоретические и практические выводы для агрономической
науки, должны отвечать следующим основным методическим требованиям:
соблюдение принципа единственного различия; типичность полевого опыта;
точность результатов исследований; достоверность; документация.
При разработке схемы, программы проведения опыта соблюдение
принципа единственного различия зависит от цели и задачи исследования,
степени изученности вопроса и конкретных условий, в которых проводится
опыт. При соблюдении принципа единственного различия смысл работы,
343
344
оптимальность ее условий. Этот принцип должен быть направлен на
интенсификацию технологий с.-х. производства.
Типичность – это важнейшее качество полевого опыта, который
должен проводиться прежде всего в типичных для данного региона почвенноклиматических, агротехнических, производственных условиях.
Точность результатов исследований – отражает степень соответствия
результатов,
полученных
в
опыте,
истинным
результатом
действия
изучаемого фактора. Она зависит от многих факторов, основными из которых
являются точность измерений и взвешиваний, невыравненность почвенного
плодородия, огрехи и просевы при закладке опыта, повреждения и потери при
уборке и т.д. Могут быть и грубые ошибки – норма, виды удобрений.
Вскрытие подобного рода ошибок дает право на выбраковку варианта,
делянки и вообще результатов такого эксперимента.
Требования к точности полевого опыта различны в зависимости от
задачи исследования, величины ожидаемого эффекта, ответственности
выводов.
Достоверность
опыта
необходима
для
объективной
оценки
пригодности результатов опыта для рекомендации с.-х. производству,
установления
существенной
разницы
между
изучаемым
приемом
и
контролем.
Точность и достоверность – это два требования к полевому опыту,
которые очень тесно связаны между собой, но не тождественны.
Различают два понятия достоверности: достоверность опыта по
существу и достоверность результатов полевого опыта.
Математическая обработка результатов исследований указывает на
достоверность результатов полевого опыта, на математическую доказанность
полученной разницы между сравниваемыми вариантами.
Ведение документации опыта – важное методическое требование при
проведении полевых опытов. Достаточно полная и точная документация
344
345
позволит использовать результаты исследований и внедрить в с.-х.
производство.
Основными темами полевых опытов с удобрениями являются: изучение
эффективность различных видов и форм удобрений; изучение доз, сочетаний,
сроков и способов внесения удобрений в различных почвенно-климатических
условиях.
После выбора темы составляют программу исследований, где указаны
схема опыта и весь перечень изучаемых вопросов и методов их определения.
Схему опыта составляют по принципу единственного различия. В ней
должен быть контроль, с которым сравнивают все изучаемые варианты.
Изучение эффективности основных видов удобрений и их сочетаний
проводят по восьмерной схеме:
1. Контроль
5. NР
2. N
6. NК
3. Р
7. РК
4. К
8. NРК
Дозы по действующему веществу и формы удобрений во всех вариантах
этого опыта должны быть одинаковыми.
Для закладки полевого опыта выбирают типичный по почвенным
условиям, рельефу, удобренности, по наилучшему предшественнику для
опытной культуры.
Лучше
всего
если
участок
в
течение
2-3
лет
подготовить
уравнительными посевами, выращиваемыми без удобрений.
Опытный участок должен находиться на расстоянии не менее 200 м от
водоемов и оврагов, на 40 м от отдельных деревьев, на 10 м от плотных
изгородей, от дорог участок должен быть отделен 5-10 метровой защитной
полосой.
После того, как участок выбран, известна его конфигурация и
определенно в натуре расположение опыта, вычерчивают на бумаге
схематический план, где указывают расположение делянок и вариантов,
345
346
нумеруют делянки слева направо и ориентируют опыт по сторонам света
(рисунок 1).
Все наблюдения в опытах проводятся по заранее составленной
методике,
где
для
каждого
вида
наблюдений
и
анализа
дается
соответствующая ГОСТам методика
Схематический план опыта
В
Б
Г
А
Д
Б
Г
Д
А
В
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
А
В
Б
Д
Г
Д
Б
В
А
Г
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
В схеме полевого опыта должно содержаться минимальное количество
вариантов, обеспечивающее решение поставленной задачи. Оптимальным
следует считать 12-16 вариантов. А оптимальной учетной площадью: для
растений сплошного сева 50-100 м2, для пропашки культур 100-200 м2.
Повторность вариантов не менее 3-х кратная с рендомизированным
размещением по участку.
Уход, наблюдение и анализы в течение всей вегетации проводится в
соответствии с программой исследований. В конце вегетации опытный
участок готовится к уборке. Убираются все защитные полосы, делаются
выключки, если они необходимы, после чего убирают каждую делянке в
346
347
отдельности и точно учитывают урожай. Желательно убрать опыт в один
день.
После уборки урожая результаты выражаются в рамках стандартных
влажности и засоренности и подвергаются математической обработке.
Во многих хозяйствах для широкого внедрения достижений науки и
передового
опыта
в
сельскохозяйственное
производство
проводят
комплексные научно-производственные исследования. Во всяком случае
проводили. В их задачу входило предварительное испытание рекомендуемых
научно-исследовательскими
учреждениями
повышения
с.-х.
урожайности
культур,
новых
приемов и
эффективность
методов
которых
в
значительной мере зависит от конкретных природных и организационнохозяйственных условий.
Производственный опыт в условиях хозяйства позволяет выявить, как
более целесообразно и полно использовать научные достижения и открытия и
внедрить их в с.-х. производство, а также определить наряду с наиболее
оптимальными
агротехническими
приемами
и
экономическую
эффективность.
При закладке производственного опыта нецелесообразно включать в
схему опыта более 4-5 вариантов и увеличивать повторность более 4.
Производственные
опыты
отличаются
от
полевых
меньшим
количеством вариантов, значительно большей площадью делянок, меньшим
количеством повторностей и большей механизированностью.
Вопрос 2. Вегетационный и лизиметрический опыты
Вегетационный опыт с удобрениями – это опыт, проводимый в
искусственных
условиях
в
сосудах,
размещенных
в
специальных
вегетационных домиках или под сеткой, защищающих растения от различных
неблагоприятных воздействий погодных условий или повреждений, с целью
изучения плодородия почвы, питания растений и обмена веществ в них.
347
348
Вегетационный
метод
не
противостоит
полевому
методу,
они
дополняют друг друга, так как в научно-исследовательской работе
необходима комплексность исследований. При этом результаты получаются
более надежными и точными. З.И. Журбицкий указывает, что вегетационный
метод больше подходит для изучения более тонких различий в реакции
растений на разные внешние воздействия, для расчленения влияния
отдельных факторов роста и получения возможно более выравненных
растений для любых исследований.
С помощью вегетационных опытов изучают питание растений,
усвояемость питательных элементов удобрений плодородие почв.
В вегетационном опыте в зависимости от цели и задачи исследований
длительность выращивания растений может продолжаться от нескольких дней
до полного созревания растений, а в многолетних опытах - несколько лет.
Эти опыты проводят в искусственных условиях в вегетационных домиках, где
растения выращиваются в специальных сосудах.
Вегетационные опыты используют для изучения особенностей питания
различных с.-х. культур, установления возможности регулирования условий
питания, а также для теоретического обоснования приемов повышения
урожая с.-х. культур и его качества.
Для детального изучения вопросов питания растений и применения
удобрений вегетационные опыты проводят в различных модификациях:
почвенные, песчаные и водные культуры, методами изолированного питания,
текучих растворов, стерильных культур и т.д., которые позволяют изучить
более тонкие различия в реакции растений на разные воздействия, вычленить
влияние отдельных факторов на рост и развитие растений.
Почвенные культуры в вегетационном методе имеют важное значение
при изучении взаимоотношений в системе растение – удобрение – почва.
Наиболее точные результаты получают при изучении фосфатного и калийного
питания растение, нейтрализующей способности удобрений. Учитывая, что
постановка вегетационного опыта с почвенной культурой достаточно проста,
348
349
дешева, дает точные сравнимые результаты, эта модификация вегетационного
метода нашла широко распространение в научно-исследовательской работе.
Из всех модификаций вегетационного метода почвенные культуры
ближе всех подходят к естественным условиям и полевому опыту. Однако
данные вегетационного опыта нельзя переносить непосредственно в
производство, так как в опыте можно получить только качественную оценку
изучаемого приема, а не количественную, а также установить его
эффективность, но невозможно предсказать размер прибавки в урожае в
полевых условиях.
В вегетационном опыте бесполезно стремиться к созданию тех же
условий, что и в поле, нужно только создавать равенство условий во всех
сосудах, устранять вредное влияние и осуществлять оптимальное сочетание
факторов роста.
В условиях вегетационного опыта для растений создаются оптимальные
условия и эффект от изучаемого фактора проявляется более рельефно,
поэтому
экспериментатору
представляется
широкая
возможность
для
изучения отдельных факторов.
Песчаные и водные культуры проводят при проведении исследования
питания растений в строго контролируемых условий.
Для изучения особенностей питания растений в искусственной
бесплодной среде используют питательные смеси, содержащие в достаточном
количестве и нужном соотношении всех элементов питания.
К
питательным
питательная
смесь
смесям
должна
предъявляются
содержать
все
следующие
необходимые
требования:
растениям
питательные элементы; питательные элементы должны быть в доступной
растениям форме; количество и соотношение питательных веществ должны
обеспечивать получение высокого урожая; реакция среды (рН) должна быть
близкой к оптимальной.
Наиболее
правильно
питательная
смесь
подобрана
Д.Н.Прянишниковым. Автор правильным выбором источников азотного и
349
350
фосфорного питания приблизил исходную реакцию питательной смеси к
нейтральной, которая сохранялась в течение всего периода проведения опыта.
При сравнении бесплодных сред следует отметить, что песок в отличие
от воды сильнее загрязнен. Вода дает более однородное распределение
питательных
веществ,
одинаковая
концентрация
которых
быстрее
восстанавливается по мере их потребления растениями. Однако опыты в
водной культуре очень трудоемки, поэтому в их схемах, как правило,
отсутствует большая детализация.
При проведении вегетационных опытов с водной культурой используют
стеклянные или полиэтиленовые сосуды вместимостью 3-5 литров и более.
Уход за растениями в водной культуре состоит из ежедневного
продувания питательного раствора воздухом. Систематически по мере
испарения раствора необходимо доливать сосуд дистиллированной водой до
метки и систематически проверять реакцию среды (рН). В течение вегетации
3-4 раза согласно схеме опыта проводят полную смену растворов питательной
смеси в сосудах. При уборке урожая учитывают урожай надземной массы и
корней.
Лизиметрические
исследования
позволяют
установить
состав
фильтрующихся вод, вести наблюдения за просачиванием атмосферных
осадков, динамикой влажности почвы, определением транспирационных
коэффициентов отдельных растений, изменением некоторых свойств почв под
влиянием удобрений и т.д.
Особенно широко лизиметрические методы используются при изучении
потерь питательных элементов, вымывающихся при инфильтрации в связи с
применением удобрений.
В лизиметрических исследованиях используют несколько конструкций,
отличающихся
устройством
и
особенностями
дополнительных
приспособлений. Однако при установлении лизиметра и дополнительных к
нему устройств необходимо учитывать следующие методические требования:
350
351
должна быть обеспечена возможность вести наблюдения в условиях, наиболее
близких к окружающей природной обстановке, для чего лизиметры
вкапывают в почву и уровень их почвы совпадает с поверхностью
окружающей среды; из устанавливают группами с известным расстоянием
между ними; для сбора стекающих из почвы вод устраивают дренаж и затем
короткие трубопровода с выводом последних в подземные коридор, где
размещены специальные приемники; в зависимости от цели работы могут
проводиться как парующих лизиметрах, так и в занятых различными
растениями; по соседству с установкой лизиметра должен помещаться
дождемер; лизиметры устанавливают недалеко от лабораторий, чтобы
избежать перевозок больших объемов жидкости проводят наблюдения в
любое время суток и в любую погоду.
Лизиметры по способу наполнения почвой подразделяются на два
типа: с почвой естественного строения и с насыпной почвой.
Лизиметры
по
особенностям
конструкции
тоже
делятся
на
следующие типы: бетонные или кирпичные; металлические; лизиметрические
воронки.
Бетонные или кирпичные лизиметры рассчитаны на длительное
использование, имеют, как правило, площадь поверхности 1-2 и даже 4 м2 и
пригодны для работы только с насыпной почвой. Эти лизиметры во многих
странах используют для проведения стационарных многолетних опытов.
Современные
автоматическую
бетонные
измерительную
лизиметрические
систему
с
устройства
замерами
в
имеют
динамике
просочившегося фильтрат. Изучается температурный и барометрические
режимы, монтируются в выводных трубках специальные устройства для
ускорения фильтрования, которые препятствуют заплыванию дренажного
слоя.
Металлические лизиметры разнообразны по конструкции, форме и
объему. Применяются для работы как с почвами естественного сложения, так
и в бетонных лизиметрах, делают дренаж из гравия и песка.
351
352
Во всех металлических лизиметрах на дне имеется отверстие,
соединенное системой трубок с приемником для сбора фильтрата.
Лизиметрические воронки используют для опытов с почвами
естественного строения, так как считают, что при врезании металлических
лизиметров в грунте, несомненно, происходит хотя бы небольшие нарушения
естественного сложения. Поэтому, стремясь быть ближе к естественным
условиям, исследователи отказываются от боковых стенок лизиметра и на
разной глубине устанавливают воронки, куда стекает просачивающаяся вода.
Лизиметрические воронки изготовляют из оцинкованного железа,
винипласта, плексигласа или других материалов и заполняют их дренажем.
В агрономической химии лизиметрический метод широко используется
для
учета
вымывания
питательных
веществ
из
почвы,
которые
непосредственно связано с просачиванием воды, так как вместе с водой
вымываются и растворимые питательные вещества.
Исследователями установлено, что величина потерь в большей степени
зависит от содержания в почве подвижных форм азота и в меньшей от
количества
просачивающихся
за
год
осадков.
Подвижность
азота
определяется механическим составом почвы, при одном и том же количестве
просачивающейся воды на песчаной почве вымыто азота в 7,5 раза больше,
чем в суглинистой. Потери фосфора от вымывания незначительны.
Б.А. Голубев, обобщая результаты многолетних исследований ряда
авторов, работавших с неудобренными почвами в лизиметрах глубиной до 1
м, приводит следующие величины потерь от вымывания (кг/га): азота 12,8;
фосфора 1,2; калия 27,4; серы 51,4; кальция 46,8; окиси кремния 46,8.
М.А. Бобрицкая указывает, что наибольшие потери азота от вымывания
происходит в парующей почве, а газообразные потери происходят в форме
закиси азота и молекулярного азота, которые составляют 78-98% общих
потерь.
Исследователи делают вывод, что лизиметрические исследования, имея
некоторый элемент условности в сравнении с естественными почвами, тем не
352
353
менее дают возможность изучить передвижение питательных веществ и влаги
в природных условиях, определяют как складывается питательный режим
почвы, а также дают прямое определение одной из расходных статей баланса.
Лекция 27
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Для чего проводятся агрохимические исследования
2. Какие методы исследований существуют в агрохимии
3. Что такое полевой опыт
4. Что такое вегетационный метод
5. Для чего используется лизиметрический метод?
Тема: Модуль 5. Применение удобрений, охрана окружающей среды
и экологическая агрохимия
Состоит из двух блоков:
Блок 1. Применение удобрений, охрана окружающей среды и
экологическая агрохимия
Блок 2. Экологическая агрохимия
Блок 1. Применение удобрений, охрана окружающей среды и
экологическая агрохимия
Вопросы:
1. Почвы – основная среда, в которой накапливаются тяжелые металлы
в результате антропогенной деятельности
2. Распределение тяжелых металлов в органах растений
3. Жизненно необходимые для растений и животных микроэлементы
при достижении определенных концентраций в среде становятся
высокотоксичными как для растений, так и для других живых организмах
4. Промышленность и автотранспорт – основные источники загрязнения
окружающей среды
353
354
5. Органические и минеральных удобрения при неправильном внесении
– потенциальный источник загрязнения окружающей среды
6. Значение органического вещества почвы и агротехнических приемов
в существенном ограничении поступления тяжелых металлов в растения
7. Глобальный характер охраны окружающей среды
354
355
Вопрос 1. Почва – основная среда, в которой накапливаются
тяжелые металлы и другие загрязнители в результате антропогенной
деятельности
К настоящему времени в мире накопились десятки миллионов гектаров
нарушенной
земли
в
результате
эрозии,
неправильного
проведения
сельскохозяйственных работ, загрязнения воздуха, почв, озер и рек
различными отходами.
Возникла
острая
необходимость
превращения
многочисленных
загрязняющих среду отходов в полезные ресурсы с помощью химических и
биологических методов,
а также внедрение безотходных технологий, не
нарушающих экологической ситуации.
По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ, 1995),
страны Западной Европы, США и Япония, имея на своей территории 15%
населения земли, тратят в 50 раз больше ресурсов на душу населения, чем
другие страны, и выбрасывают в окружающую среду 77% всех вредных
промышленных отходов, а все остальные страны мира вместе взятые – только
23%. Совершенно очевидно по чьей вине сегодня человечество оказалось на
грани экологической катастрофы.
В природе в результате антропогенного воздействия происходит
накопление в почве тяжелых металлов, поступающих из застывшей земной
магмы, обычно покрытой безвредными поверхностными осадками. Во многих
странах мира в результате рудных разработок образовались области
загрязнения площадью от нескольких квадратных метров до нескольких
гектаров, на которых преобладают почвы с большим содержанием тяжелых
металлов, которые токсичны для сельскохозяйственных культур. Высокая
концентрация их в почвенном растворе полностью останавливает рост корней
и вызывает гибель растений.
Выпадение кислых дождей, обычное явление в районах загрязнения
среды тяжелыми металлами, повышает их подвижность и создает угрозу
355
356
попадания в грунтовые воды, а также увеличивает вероятность поступления
избытка этих металлов в растения.
Загрязнение среды химическими веществами – один из наиболее
сильных факторов разрушения компонентов биосферы. Среди загрязнителей
химической природы тяжелые металлы имеют особое экологическое,
биологическое и медицинское значение.
К тяжелым металлам относят группу химических элементов плотностью
более 5 г/см2. Такое разделение характерно для технической литературы, где
металлы классифицируются на легкие и тяжелые. В биологической
классификации к тяжелым металлам относят металлы с относительной
атомной массой более 40. Термин «тяжелые металлы» следует употреблять,
когда речь идет об опасных для животных организмов концентрациях
элемента с относительной массой более 40, и считать его же микроэлементом
в том случае, если он находится в почвах, растениях, организме животных и
человека в нетоксичных
концентрациях
или
используется в
малых
количествах как удобрение или минеральная добавка к корму скота для
улучшения роста и развития растений и животных.
Тяжелые
металлы,
выделяемые
антропогенными
источниками,
поступают в окружающую среду и вовлекаются в сложившиеся в
биогеохимические циклы. Одним из путей выявления и предупреждения
негативных последействий антропогенных изменений в агроценозах является
организация мониторинга, который включает систему наблюдений, как за
живой, так и за неживой частями биосферы.
Мониторинг ставит следующие основные задачи:
1. Наблюдение за состоянием почвы и растений или биосферы в целом;
2. Оценка и прогноз этого состояния;
3. Оценка опасности антропогенного воздействия на окружающую среду, и в
частности, на агроценозы, выявление источников загрязнения;
4. Разработка
мероприятий,
направленных
на
снижение
опасности
загрязнения среды и негативного влияния на животных и человека, а также
356
357
своевременное
прогнозирование
и
предупреждение
нежелательных
последствий, связанных с загрязнением.
Важной составной частью мониторинга антропогенных измерений в
биосфере является мониторинг загрязнения почвы тяжелыми металлами.
Почвенный покров не только геохимический аккумулирует компоненты
загрязнений, но и выступает как природный буфер, существенно снижающий
токсичное действие тяжелых металлов и регулирующие поступление
химических элементов в растение и, как следствие, в организм животных и
человека. Металлы, накапливающиеся в почвах, удаляются крайне медленно
лишь при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции. В
этой
связи
поступление
разработка
тяжелых
агротехнических
металлов
в
мероприятий,
сельскохозяйственные
снижающих
растения,
приобретает большую агроэкологическую значимость. Все это требует
детального изучения характера распределения и путей трансформации
подвижных и неподвижных форм соединений тяжелых металлов в почве и
контроля за их поведением в агроценозах.
С
одной
стороны,
металлы
–
микроэлементы,
оказывая
непосредственной влияние на формирование урожаев сельскохозяйственных
культур и качество продукции, являются важных компонентом почв; с другой
стороны, чрезмерное поступление тяжелых металлов в биосферу вызывает
загрязнение почвы и растений вследствие накопления их выше допустимых
концентраций, опасных для здоровье человека и животных.
Валовое содержание тяжелых металлов в естественных незагрязненных
почвах обусловлено содержанием элементов в материнской породе и
определяется генезисом, петрографией и процессами почвообразования.
Количество же подвижных форм химических элементов в почвах связано с
реакцией
среды,
содержанием
в
почве
органического
вещества,
гранулометрическим составом, биологическим круговоротом элементов,
растительным покровом и процессами миграции металлов по почвенному
профилю (таблица 1).
357
358
Таблица 1
Содержание тяжелых металлов, мг/кг
Показатели
Cu
Zn
Pb
Cd
Ni
Литосфера
47
83
16
0,13
58
Почвы мира
6-60
10-300
2-200
0,1-1,5
1-100
Почвы России
7-50
20-150
10-70
0,01-1,4
5-80
Дерново-подзолистые почвы
10-20
10-100
10-50
0,1-0,3
10-20
Тяжелые
металлы
существенно
различаются
поспособности
взаимодействовать с различными компонентами твердой фазы почвы.
концентрация металлов, имеющих ионный радиус 0,5-0,8А (Мn, Zn, Ni, Cu) и
координационное число 6, имеет положительную корреляцию с содержанием
илистой фракции почвы. элементы же с большим радиусом (свинец, кадмий)
не способны к изоморфному замещению в октаэдрах. Они более активно
связываются органическим веществом почвы. Их концентрация в почве
положительно коррелирует с содержанием гумуса.
Помимо обменного поглощения гумусовые вещества образуют с
тяжелыми металлами многообразные комплексные органо-минеральные
соединения (фульваты и гуматы), что значительно снижает их миграционную
способность и доступность растениям. Устойчивость этих комплексов
возрастает с увеличением заряда и уменьшением размера ионов.
рН 5,0
Сu > Pb > Fe > Ni > Mn > Zn > Cd
pH 8,0
CuPb = Zn > Mn = Cd
Тяжелые металлы могут выступать в роли ведущего экологического
фактора,
определяющего
направленность
и
характер
развития
агробиоценозов. Массовое загрязнение ими окружающей среды приводит к
явно выраженным токсикозам растений, животных и человека и поэтому
сравнительно легко диагностируется.
358
359
Более сложно оценить воздействие тяжелых металлов, которые без
внешних
признаков
токсичности
растений
медленно
и
малозаметно
отрицательно влияют на здоровье человека и окружающую среду в целом.
Однако именно такое загрязнение встречается наиболее часто и при
длительном воздействии вызывает существенные сдвиги в биологическом
равновесии.
Почва – основная среда, в которой накапливаются тяжелые металлы в
результате
антропогенной
деятельности.
Основная
масса
техногенно-
рассеянных металлов, хотя и выбрасывается в атмосферу, довольно быстро
поступает на поверхность почвы, где их значительная часть включатся в
почвообразовательные процессы.
Загрязнение почвы тяжелыми металлами отрицательно влияет не только
на растительные, но и на микробиологические ценозы. Поэтому особую
ценность представляют данные о напряженности биохимических процессов в
почве – азотфиксации, нитрификации, минерализации растительных остатков.
Установлено, что на высокогумусных почвах негативное действие
ионов тяжелых металлов значительно снижается вследствие связывания их в
органо-минеральные комплексы, что приводит к образованию малотоксичных
и нетоксичных хелатов. Именно этим объясняется меньшая токсичность
тяжелых металлов на богатом органическим веществом черноземе.
В разных почвах тяжелые металлы оказывают неодинаковое действие на
микрофлору и протекающие в почвах биохимические процессы. Кроме того,
следует помнить, что влияние солей тяжелых металлов не ограничивается
только
тем,
что
многокомпонентной
они
проявляют
фитотоксичность.
функциональной
системой
Почва
со
является
сложными
взаимозависимыми отношениями, поэтому блокирование или существенное
угнетение одной системы непосредственно отражается на всей системе,
нарушая ее нормальное функционирование.
Таблица 2
359
360
Валовое содержание тяжелых металлов в незагрязненных почвах, мг/кг
сухой почвы (по Ягодину, 2003 г. с.563)
Элемент
Нижние и верхние
пороговые границы
Толерантное
количество
Hg
Te
Ag
Be
Cd
Sb
Se
Sn
Mo
Co
Ag
Ni
Cu
Pb
Cr
Sr
V
Zn
Mn
1,5-4,0
7,0-30,0
15-60
600-1000
10-70
400-3000
5,0
5,0
50
5,0
50
20
50
100
100
100
50
300
-
Наивысшее «нормальное»
количество
песчаные
суглинистые
почвы
почвы
0,15
0,15
0,3
0,5
0,5
0,5
0,5
2
1
1
1
1
1
1
5
7
5
5
5
20
10
20
10
40
15
25
50
50
80
200
100
200
100
200
100
150
500
800
Таблица 3
Площади пахотных почв РФ, загрязненные тяжелыми металлами и
фтором (Ягодин Б.А., 2003, с. 564)
Элементы
загрязнители
Площади с содержанием тяжелых металлов выше ПДК
по валовому
по содержанию
всего
содержанию
подвижных форм
тыс.га
% общей
площади
тыс.га
%
обслед.
площади
тыс.га
%
обслед.
площади
тыс.га
%
обслед.
площади
Pb
Cd
Hg
Ni
Cr
Zn
Co
Cu
Ag
F
16381
14258
7037
8568
5958
24784
9257
22326
2789
3054
13,0
11,3
5,6
6,8
4,7
19,6
7,3
17,6
2,2
2,4
273
27,7
56,0
33,3
54,0
94,3
449,2
34,2
14,9
1,7
0,2
0,7
0,6
0,2
1,0
23,0
1,2
0,5
256
11,9
9,0
32,4
39,5
94,3
28,6
34,3
0,5
1,6
0,1
0,1
0,5
0,15
1,0
0,1
1,2
-
17,4
15,8
47,0
0,9
14,6
420,6
14,4
0,1
0,1
0,6
0,05
1,9
0,5
Обследованная
площадь
360
361
Как видно из приведенных данных (таблица 2 и 3), в результате
антропогенной деятельности
почве повышается содержание мышьяка,
кадмия, ртути, селена, свинца, цинка, фтора – веществ, относящихся к 1-ому
классу опасности; бора, кобальта, никеля, молибдена, меди, сурьмя, хрома –
ко 2-ому классу опасности и бария, ванадия, вольфрама, марганца, стронция –
к 3-ему классу опасности.
Вопрос 2. Распределение тяжелых металлов в органах растений
Разработка технологий получения экологически чистой продукции
растениеводства требует детального учета степени воздействия биогенных и
абиогенных
факторов
внешней
среды
на
химический
состав
сельскохозяйственных культур, потому что концентрация тяжелых металлов в
продукции в значительной мере определяется видовыми особенностями
культур и характером антропогенного загрязнения.
Например, во всех сельскохозяйственных культурах, выращиваемых в
придорожных зонах, было повышено содержание свинца: в зерне пшеницы и
ячменя оно превышало фоновый уровень в 5-8 раз, в соломе 4-5 раз. В капусте
и моркови свинца содержалось в 4-6 раз больше, чем при выращивании на
удаленных от автотрассы участках.
Повышенное, по сравнению с фоновым, содержание этого металла
обнаружено в дикорастущих растениях (лапчатка, подорожник, мать-имачеха) на участках вдоль дорог с относительно невысокой интенсивностью
движения, поэтому сбор этих растений для использования в качестве
лекарственных средств, а также скашивание травы на корм скоту
недопустимо.
Для предотвращения попадания в пищу людей продуктов с избыточным
содержанием нитратов, тяжелых металлов, остаточных количеств пестицидов
продуктов их распада во многих странах, в том числе и в России, введены
ограничения на содержание этих веществ в продуктах питания (таблица 4 и 5)
361
362
Таблица 4
ПДК некоторых химических элементов в основных группах пищевых
продуктов (мг/к сырого продукта)
Элемент
Ртуть
Кадмий
Свинец
Мышьяк
Медь
Цинк
Железо
Олово
Сурьма
Никель
Селен
Хром
Алюминий
Фтор
Йод
Рыбопродук.
0,5
0,1
1,0
1,0
10
40
30
200
0,5
0,5
1,0
0,3
30
10
2,0
Мясопродук.
0,03
0,05
0,5
0,5
5
40
50
200
0,1
0,5
1,0
0,2
10
2,5
1,0
Молочн.
продук.
0,05
0,01
0,05
0,05
0,5
5
3
100
0,05
0,1
0,5
0,1
1,0
2,5
0,3
Хлебоп
родук.
0,1
0,02
0,2
0,2
5
25
50
0,1
0,5
0,5
0,2
20
2,5
1,0
Овощи
Фрукты
0,2
0,03
0,5
0,2
10
10
50
200
0,3
0,5
0,5
0,2
30
2,5
1,0
0,01
0,03
0,4
0,2
10
10
50
100
0,3
0,5
0,5
0,1
20
2,5
1,0
Соки и
напитки
0,005
0,02
0,4
0,2
5
10
15
100
0,2
0,3
0,5
0,1
10
2,05
1,0
Таблица 5
Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного
происхождения
Наименование продукта
Картофель
Капуста белокочанная, ранняя до 1 сентября
Морковь ранняя до 1 сентября
Морковь поздняя
Томаты
Огурцы
Свекла стловая
Лук репчатый
Лук на перо
Листовые овощи (салат, щавель, петрушка)
Дыни
Арбузы
Перец сладкий
Кабачки
Виноград столовых сортов
Яблони
Груши
Продукты детского питания (овощи консерв-ные)
Допустимые уровни NО3,
мг/кг
открытый
закрытый
грунт
грунт
250
900
400
250
150
300
150
400
1400
80
600
800
2000
3000
90
60
200
400
400
400
60
60
60
50
-
Максимум безвредной дозы нитратов для человека составляет 5 мг NО3
на 1 кг массы его тела. Но надо помнить, что наибольшую опасность
362
363
представляют не сами нитраты, а образующиеся из них соединения – нитриты
и нитрозамины, вызывающие разрушение гемоглобина крови. Нитрозамины и
нитрозамиды обладают канцерогенным, мутагенным и эмбриотоксическим
действием.
Токсичный уровень нитратного азота в кормах 0,2% в расчете на сухую
массу). Даже при потреблении его в дозе 0,13 г на 1 кг живой массы
происходит превращение 70-80% гемоглобина в метгемоглобин, что вызывает
гибель животных.
При разработке оптимальных систем применения удобрений под
сельскохозяйственные культуры следует учитывать генетическую адаптацию
растений
к
природным
условиям,
приводящую
к
функциональным
отклонениям, в связи с чем меняется реакция растений на изменения условий
среды. Новые сорта сельскохозяйственных культура должны отличаться
широким диапазоном толерантности к элементам минерального питания.
Толерантность определяют по содержанию тяжелых металлов в тканях
растений. На основе обобщенных данных об изменении роста и развития
растений определен уровень толерантности к ряду металлов: для кадмия 57млн-1, кобальта 10-20, хрома 1-2, меди 15-20, ртути 0,5-1,0, никеля 20-30,
свинца 10-20, теллура 20-70, цинка 150-200 млн-1 сухого вещества.
Растения обладают избирательной способностью к накоплению тех или
иных элементов, в том числе тяжелых металлов, в своих органах и тканях.
Свинец, ртуть и хром слабо поглощаются растениями; кадмий, цинк и таллий
более доступны для растений, а способность никеля и меди поступать в
растения расценивают по разному. В определенных почвенных условиях
(низкий рН, невысокая емкость поглощения, небольшое содержание
органических вещества и фосфора) металлы, малодоступные для растений,
могут поступать в них в значительных количествах.
Различия в содержании тяжелых металлов существуют не только по
органам, но и в самих органах. Так, при выращивании столовой свеклы на
загрязненной почве наибольшее количество свинца накапливается в кожице
363
364
корнеплодов,
в
мякоти
его
меньше.
Очистка
такой
свеклы
перед
употреблением снижает поступление свинца в организм человека. Таким же
образом распределяются нитраты.
А вообще распределение металлов в органах растений носит отчетливо
выраженный характер: корни > стебли > листья > плоды, что свидетельствует
о наличии у растений защитного механизма, который препятствует
поступлению тяжелых металлов из корней в надземные органы. Эта
тенденция слабее проявляется на почвах с нормальным содержанием
металлов и сильнее – с избыточным.
Вопрос 3. Жизненно необходимые для растений и животных
микроэлементы при достижении определенных концентрации в среде
становятся высокотоксичными как для растений, так и для других
живых организмов
Поступление микроэлементов в растениях зависит от биологических
особенностей растений, в первую очередь от катионообменной емкости
корней, биохимического состава и прочности связи ионов с клеточными
оболочками.
Поглощение
микроэлементов
осуществляется
как
метаболическим, так и неметаболическим путем; соотношение между ними
меняется в зависимости от свойств, возраста, биологических особенностей
культуры. Так, в поглощении свинца, кадмия, меди, лития преобладает
пассивный перенос, а цинка и магния – активный и пассивный переносы.
Превалирование пассивного поступления ряда ионов тяжелых металлов
объясняется
отчасти
нарушением
структуры
клеточных
мембран,
вызываемым содержанием тяжелых металлов в клетке и приводящим к
дополнительному диффузному поступлению их в растения. Для оптимизации
питания необходимо учитывать не только действие вносимых элементов, но и
их взаимное влияние (антагонизм и синергизм ионов).
Таблица 5
Содержание микроэлементов в дождевых водах, удобрениях и растений,
мг/кг (по Ягодину Б.А. 2003, с. 559)
364
365
Элемент
Дождевая вода
Удобрения
Сухие растения
Ag
Al
Ba
Bi
Ca
Cd
Cl
Cr
Cu
Fe
Hg
K
Li
Mg
Mn
Mo
Na
Ni
P
Pb
Rb
S
Si
Ti
Tl
V
Zn
2,9-31,8
56700-70500
900-1690
0,6-1,9
17800-29500
1,7-8,3
380-1300
150-990
55500-102000
40-87
18300-23200
28-76
12200-19800
730-990
9-34
9700-13800
125-193
2900-12300
750-2610
78-104
284000-313000
7700-10200
0,20-0,56
152-272
600-2120
50
250
0,01
400000
1,0
200
5
20000
0,05
400000
30
50000
500
4
250000
10
200000
100
150
240000
600
0,2
40
150
0,06
500
14
0,06
18000
0,6
2000
0,23
14
140
0,02
14000
0,1
3200
630
0,9
1200
3
2300
2,7
20
3400
500
1,0
1,6
100
При увеличении дозы азота повышается поступление в растения
молибдена, меди, свинца, кобальта (при N60 в 1,5 раза, при N90 в два раза по
сравнению с контролем).
Предпосевная
обработка
семян
сои
молибденом
увеличивает
концентрацию в растениях не только этого элемента, но и цинка, железа, меди
– в надземной массе; кальция, цинка, меди, кобальта, марганца – в корнях.
Многочисленными исследованиями установлено, что микроэлементы,
являясь
жизненно
необходимыми,
при
достижении
определенных
концентраций в среде становятся высокотоксичными как для растений, так и
для других организмов.
Разрабатываемые в лаборатории микроэлементов МСХА технологии
выращивания сельскохозяйственной продукции с заданным элементным
365
366
составам позволяют контролировать и ограничивать поступление тяжелых
металлов и нитратов в используемые в пищу части растений. Основой этих
технологий служит выявление закономерностей поступления микроэлементов
в зависимости от концентрации элемента, соотношения его с другими макрои микроэлементами, типа почв, влагообеспеченности и др.
4. Промышленность и автотранспорт – основные источники
загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов
Огромный ущерб окружающей среде наносит использование природных
источников энергии (уголь, нефть, газ), при сгорании которых в атмосферу
выбрасывается
большое
количество
вредных
веществ,
строительство
индустриальных комплексов, мощное развитие транспорта, вследствие чего
загрязняются воды и почвы сельскохозяйственного назначения.
Ореол техногенного рассеяния металлов вблизи промышленных
предприятий имеет радиус 2-3 км, на более крупных индустриальных
комплексах 3-12 и даже 20-25 км.
По данным зарубежных авторов, в окрестностях металлургических
заводов наблюдается недобор урожая зерновых на 20-30%, бобовых на 40%,
картофеля на 47, свеклы кормовой и сахарной на 35%. Увеличивается
кислотность почв и вместе с тем подвижность некоторых токсичных
элементов.
В США вдоль автострад в траве накапливается до 50 мг свинца на 1 кг
сухой массы, а в ФРГ у обочин дорог зафиксировано 7000 мг/кг, тогда как
фоновая величина составляет 2-10, а естественная теоретическая всего 1 мг/кг.
Во
всех
сельскохозяйственных
культурах,
выращиваемых
в
обследованных придорожных зонах, было повышено содержание свинца; в
зерне пшеницы и ячменя оно превышало фоновый уровень в 5-8 раз, в соломе
4-5 раз. В капусте и моркови свинца содержалось в 4-5 раз больше, чем при
выращивании на удаленных от автострады участках.
366
367
Помимо свинца придорожные полосы загрязняются кадмием и цинком.
Они попадают в окружающую среду при истирании шин, содержание кадмия
при этом в почвах придорожных зон превышает фон в 2-3 раза, а цинка в 4-10
раз.
В.П. Цемко с сотрудниками предлагает следующую группировку почв
по степени загрязненности: слабозагрязненные почвы – содержание элемента
2-10 кларков, средне-загрязненные от 10 до 30, сильнозагрязненные свыше 30
кларков.
5. Минеральные и органические удобрения при неправильном
внесении являются источниками загрязнения окружающей среды
В начале 20 века население Земли составляло 1,6 млрд. человек, а к
2009 году далеко превысило 6 млрд. человек, поэтому перед человечеством
стоит задача значительного увеличения производства продовольствия,
энергии, строительства жилья. Очевидно, и то, что в будущем среди основных
средств повышения урожайности сельскохозяйственных культур останутся
удобрения, поэтому с каждым годом доля их в круговороте питательных
веществ будет увеличиваться. Потому что за счет их применения
обеспечивается 50% прироста урожаев, а по некоторым культурам
(хлопчатника и чай) – до 80%.
Отказ от использования удобрений, которые иногда предлагают
некоторые
«экологи»,
приведет
к
катастрофическому
сокращению
производства продовольствия, что недопустимо.
Единственно правильное решение данной проблемы – это не отказ от
применения, а коренное улучшение технологии использования органических
и минеральных удобрений.
Удобрения, наряду с основными элементами питания, часто содержат
различные примеси
в
виде
солей
тяжелых
металлов,
органических
соединений, радиоактивных изотопов. Из токсичных элементов могут
присутствовать мышьяк, кадмий, свинец, фтор, стронций, которые должны
367
368
рассматриваться как потенциальные источники загрязнений окружающей
среды и строго учитываться при внесении в почву (таблица 5).
Несмотря на бытующее мнение о негативном действии органических и
минеральных удобрений на содержание тяжелых металлов в растениях,
большинство капитальных исследований показало, что длительное и
правильное из применение даже при относительно высоком естественном
содержании тяжелых металлов в фосфорных и органических удобрениях не
увеличивало,
а
снижало
концентрацию
тяжелых
металлов
в
сельскохозяйственной продукции в результате «ростового разбавления» при
значительном увеличении урожайности.
Таблица 6
Влияние удобрений на содержание свинца и кадмия в растениях (мг/кг)
на дерново-подзолистой почве (по Ягодину Б.А., 2003 г, с. 539)
Вариант
1. Без удобрений
2. NРК + навоз
Элемент
Вика
Овес
(сено)
Клевер
Тимофеевка
Озимая
пшеница
Овес
(зерно)
Ячмень
Свинец
Кадмий
Свинец
Кадмий
2,90
0,40
2,80
0,36
1,20
0,36
1,60
0,38
3,90
0,61
3,80
0,40
1,82
0,36
1,60
0,24
1,83
0,20
0,20
0,04
1,65
0,30
2,25
0,38
2,80
0,40
3,20
0,36
Приведенные в таблице цифры говорят о том, что систематическое
правильное применение органических и минеральных удобрений под многие
сельскохозяйственные культуры не увеличивает содержание свинца и кадмия
в товарной продукции.
Из минеральных удобрений наибольшие количества загрязняющих
почву химических элементов имеют фосфорные. С каждой тонной
суперфосфата, например, вносится в почву 160 кг фтора, 20 г меди, 100 г
цинка, 300 г мышьяка. А в состав фосфорной муки входит еще и кадмий (2
г/т) и свинец (20 г/т).
Азотные и калийные удобрения загрязняют почву меньше. Азотные при
внесении высоких доз (неправильном внесении вызывает повышенное
накопление в растениях нитратов, что может отрицательно влиять на здоровье
животных и людей). Кроме того, попадающие в реки и озера путем
368
369
вымывания из почвы нитраты могут загрязнять водоемы и вызывать
зарастание их растительностью.
Отрицательное действие калийных удобрений связано в основном с
анионами хлоридов и сульфатов, которые загрязняют воды в меньшей
степени.
Результаты многочисленных исследований позволили В.А. Ягодину
(2003 г) сделать следующее заключение:
1. В районах антропогенного загрязнения почв систематическое
применение известковых и минеральных удобрений значительно снижает
уровень содержания тяжелых металлов в с.-х. продукции и тем самым
существенно повышает ее качество.
2.
В
райнонах
систематического
интенсивного
атмосферного
загрязнения (вблизи промышленных зон и автострад) различные способы
основной обработки почв, внесение удобрений и средств химической
мелиорации не являются достаточно надежными агротехническими приемами
получения экологически чистой продукции и могут быть малоэффективными.
3. При антропогенном загрязнении почвы минеральные органические
удобрения существенно снижают концентрацию тяжелых металлов в
растениях в результате «ростового разбавления» при повышении урожайности
с.-х. культур, в то время как суммарное их количество, отчуждаемое с
урожаем, значительно увеличивается.
4. Применение органических удобрений заметно снижает опасность
загрязнения тяжелыми металлами источников питьевой воды, рек, водоемов и
с.-х. продукции в результате снижения растворимости и миграционной
способности тяжелых металлов.
5. В зонах активной антропогенной нагрузки необходима периодическая
глубокая вспашка, которая устраняет локализацию тяжелых металлов в
верхнем корнеобитаемом слое почвы и снижает их накопление в продукции.
369
370
6. Значение органического вещества почвы и агротехнических
приемов в существенном ограничении поступления тяжелых металлов в
растения
Гумусовые вещества почвы, помимо обменного поглощения, образуют с
тяжелыми металлами многообразные комплексные органо-минеральные
соединения (фульваты и гуматы), что значительно снижает их миграционную
способность и доступность растениям.
Кроме того установлено, что у большинства микроорганизмов,
длительно обитавших в экстремальных
условиях
загрязнения почвы
тяжелыми металлами, выработались механизмы адаптации к верхним
пороговым
концентрациям
солей
по
сравнению
с
микрофлорой
способствующие
уменьшению
незагрязненных регионов.
Агротехнические
мероприятия,
поступления тяжелых металлов в растения (известкование, внесение
органических удобрений, повышение гумусированности почв и емкости
катионного
обмена)
вызывают
накопление
их
в
почве
в
форме
малорастворимых соеднинений, в результате чего подвижность металлов и
естественная миграция их по профилю почвы снижается.
Агротехнические приемы, в том числе известкование, существенно
ограничивают
поступление
тяжелых
металлов
в
растения
в
случае
загрязнения почвы.
Важным
агротехническим
приемом,
оказывающим
существенное
влияние на урожай и его качество, является система обработки почвы.
Получившая в последнее время широкое распространение минимальная
поверхностная обработка почвы может быть экономически оправдана в
экологически чистых регионах на слабозасоренных высокогумусированных
плодородных почвах. В районах повышенного поверхностного загрязнения
почвы возникает необходимость оборота пласта с глубокой заделкой верхнего
слоя.
370
371
7. Охрана окружающей среды носит глобальный характер и может
быть решена только на международной основе
Проблема охраны окружающей среды – это не только проблема России,
а всего мирового сообщества. В каждой стране – большой или малой,
развитой или отсталой, все вопросы, касающиеся охраны окружающей среды,
должны решаться комплексно, где особое внимание должно быть уделено
максимальному
снижению
антропогенных
факторов,
отрицательного
особенно
воздействия
промышленных
на
природу
предприятий
и
автотранспорта.
В некоторых странах уже сегодня введены стандарты на удобрения,
контроля выхлопных газов, автотранспорта и др.
Кроме того, дальнейшее развитие агрохимии позволит целенаправленно
изменить химический состав и повышать плодородие почвы, что значительно
улучшит биологический круговорот элементов.
Производство минеральных удобрений в ближайшем будущем должно
быть ориентировано на их предварительную очистку. Это может существенно
повысить стоимость удобрений, однако снизится заболеваемость и увеличится
продолжительность жизни и трудоспособность населения. Целесообразно и
ведение
эколого-гигиенического
нормирования
качества
минеральных
удобрений. При составлении планов применения удобрений обязательно
должны учитываться вопросы охраны окружающей среды.
Лекция 28
1. Проверка посещаемости
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Каковы источники загрязнения почв?
2. Назовите основные тяжелые металлы, загрязняющие
окружающую среду?
371
372
3. Какие органы растений содержат наибольшие количества
тяжелых металлов?
4. Когда могут органические и минеральные удобрения
загрязнять почву тяжелыми металлами и нитратами?
5. Почему промышленность и автотранспорт считаются
основными загрязнителями окружающей среды?
6. В чем заключается глобальность охраны окружающей
среды?
Тема: Модуль 5. Блок 2. Экологическая агрохимия
Вопросы: 1. Что такое экологическая агрохимия
2. Задачи экологическая агрохимия
3. «Не навреди» - главный лозунг экологической
агрохимии
Вопрос 1. Что такое экологическая агрохимия
В настоящее время острота экологических проблем выроста до
угрозы глобальных катастроф. Сегодня обрабатываемые земли дают
8,8% энергии, получаемой человеком с пищей, около 10% ее люди
получают от естественных лугов, пастбищ, лесов и 2% дают ресурсы
мирового
океана.
Поэтому
экологически
грамотное
ведение
сельскохозяйственного производства требует от земледельца глубоких
знаний взаимодействия растений с окружающей средой на каждом поле,
в каждом регионе и на планете в целом.
Часто разрушение людьми установившихся в природе за миллионы
лет связей вызывает катастрофические последствия. Человечество,
372
373
овладев огромными энергетическими и техническими возможностями
побеждать природу или просто, не заботясь о последствиях и стремясь к
повышению комфорта своей жизни, активное разрушение окружающую
среду. Поэтому уже сегодня оно вошло в экологический кризис, когда
состояние
окружающей
среды
угрожает
дальнейшему
его
существованию.
Во второй половине 19 века возникло научное направление –
экология как часть биологии. Термин «экология» ввел немецкий ученый
(зоолог) Г.Геккель в 1966 г.
Экология – комплексная наука, изучающая среду обитания
живых существ (включая человека) и их взаимоотношения с нею.
Среди многих экологических направлений, возникших в последние
десятилетия
(ландшафтное,
геохимическое,
градостроительное,
медицинское, космическое и др.) для дальнейшего продолжения,
сохранения и совершенствования жизни человека необходимо развитие
экологической агрохимии.
Данный раздел знаний относится к сельскохозяйственной экологии
растений.
Он
агроландшафтов,
тесно
с
связан
химической,
с
экологией
молекулярной,
видов
сообществ,
физиологической,
популярной экологией, а также с экологией. Поэтому на вопрос, может
ли в наши дни быть какая-либо другая, не экологическая агрохимия,
ответ однозначный – нет!
Экологическая агрохимия – это наука о расширенном, постоянно
увеличивающемся круговороте веществ в агроценозах, изучающая на
элементарном, молекулярном и биосферном уровнях химические
взаимодействия растений с почвой и окружающей средой в целом.
373
374
2. Задачи экологической агрохимии
Основными
задачами
экологической
агрохимии
являются
следующие:
1. Организовать внесение
определяемое
повысить
точными
их
химических
расчетами,
использование
элементов в почву,
позволяющими
растениями,
максимально
увеличивающими
продуктивность растений, снижающими потери питательных элементов
и загрязнение ими окружающей среды, а также улучшающими саму
почву и повышающими ее плодородие.
2.
Выдавать
рекомендации
по
оптимизации
круговорота
химических элементов в сельскохозяйственных угодьях и естественных
биоценозах, способствующих постоянному улучшению окружающей
среды.
3. Осуществлять разработку методов определения параметров
питания растений при добавлении в среду одних химических элементов
и переводе в неусвояемые формы других с целью получения
сельскохозяйственной продукции заданного элементарного состава с
учетом
закона
о
генетически
закрепленных
коэффициентах
использования поступивших в организм элементов питания.
4. Изучить регуляторные функции микроэлементов и их роль в
реализации адаптивных свойств растений, механизмов поступления
элементов в растения и их влияние на проницаемость клеточных
мембран как важнейшего фактора формирования качества биомассы
растений.
5.
Организовывать
постоянный
территориально
развитый
мониторинг содержании всех элементов в удобрениях, почве, поливной
и питьевой воде, растениях и животных. Обеспечить дальнейшее
374
375
получение знаний по элементному составу диеты человека с учетом
наследственности, месть проживания и возрастных особенностей людей.
6. Постоянно проводить изучение причинно-следственных связей
между изменениями внешней среды и возникающими в растениях
явлениями,
с
нежелательные
тем
чтобы
изменения
своевременно
в
реагировать
биохимических
и
на
любые
физиологических
процессах у растений, ведущие к нарушению качества продукции.
Фиксировать
возникающие
сдвиги
и
интенсивности
отдельных
биохимические реакции и физиологических процессов обмена и, как
следствие, изменение количества и качества продукции, получаемой от
данного вида.
7. Осуществлять определение оптимизмов элементного состава
различных сельскохозяйственных, лекарственных и интрадуцируемых
растений
в
биогеохимических
провинциях,
организацию
территориального размещения культурных растений в соответствии с
картой биогеохимического районирования и имеющимися ресурсами
содержания элементов.
8. Проводить выявление искусственных потоков элементов за счет
перемещения посевного материала и пищевых продуктов по территории
стран и континентов, оценку их размеров и сравнение с мощностью
естественных
биогеохимических
элементов,
оценку
влияния
промышленности и другой хозяйственной и бытовой деятельности
человека на изменение элементного состава сельскохозяйственных
объектов в регионах, субрегионах и провинциях.
9. Регулировать с использованием естественной экологической
обстановки целенаправленную корректировку элементного состава
сельскохозяйственной продукции до оптимальных значений.
375
376
К
сфере
изучения
экологической
агрохимии
относится
исследование целого комплекса процессов, определяющих проведение
элементов в почве и взаимодействие их с растениями. Адаптация
растительных организмов к химическим условиям среды в результате
эволюции обусловила определенную специфику обменных процессов у
различных растений, закрепленную генетически.
Взаимодействие сельскохозяйственных культур с окружающей
средой нельзя осмыслить, не определив конкретно роли химических и
физиологических реакций и причинно-следственных связей между ними
в процессе жизнедеятельности.
Созданная
В.И.Вернадским
биогеохимическая
концепция
биосферы и учение А.П.Виноградова о биогеохимических провинциях, а
также его предложение развивать химическую экологию – мощная
теоретическая основа развития экологической агрохимии.
При рассмотрении любых процессов, изменяющихся во времени и
пространстве, на больших территориях, метод районирования служит
надежным инструментом. Исследователи биосферы в качестве такого
инструмента успешно используют биогеохимическое районирование,
основанное на единстве жизни и геохимической среды. Наиболее
удачной составной частью биогеохимического районирования является
агроэкологическое районирование культурных растений, над созданием
которого академик Н.И.Вавилов работал в 30-е годы.
Агроэкологическая классификация культурных растений является
логическим продолжением исследований Линнеевского вида как
системы, географии сельскохозяйственных культур, их происхождения и
взаимосвязи растения с окружающей средой.
На основе агроэкологической классификации культурных растений
карта мира разделена на агроэкологические области в зависимости от
376
377
климатических,
почвенных
и
географических
условий.
Под
агроэкологическими областями подразумевают крупные территории,
связанные единством климатических условий и сортовых составов.
Ряд областей подразделяется на агроэкологические районы –
сравнительно ограниченные территории, отличающиеся конкретными
климатическими и почвенными условиями и экотипами. Весь земной
шар согласно этой классификации включает 95 агроэкологических
областей
с
тщательным
описанием
экотипов
и
условий
из
произрастания. На территории СНГ насчитывается 22 агроэкологических
областей и 12 агроэкологических районов (Кавказ).
Сравнительный анализ биогеохимического и агроэкологического
районирования имеет много общего. Прежде всего две эти системы
объединяет
экологическая
районирования
является
основа.
Базой
геохимическая
биогеохимического
экология;
основу
агроэкологического районирования составляет сельскохозяйственная
экология.
Как
биогеохимическое,
так
и
агроэкологическое
районирования строится по географическому принципу. Эволюционный
подход применяют как в биогеохимии, так и при агроэкологической
классификации культурных растений.
На современном этапе развития биосферы предмет классической
агрохимии
наполняется
новым
содержанием.
Это
объясняется
появлением современных, отличающихся от прежних требований
к
ведению сельского хозяйства, использованию нетрадиционных видов
удобрений, усилением антропогенного загрязнения пахотных земель, вод
и атмосферы.
Круг задач агрохимии, особенно экологической, расширяется. Это
относится к разработке основ правильного применения удобрений в
различных регионах страны с учетом свойств почв и возделываемых
377
378
растений, условий увлажнения и ассортимента удобрений, конкретной
экологической и биогеохимической обстановки. Необходимы изучение
взаимодействия уже не только растения, почвы и удобрения, но и
геохимических свойств с естественной средой, учет возможных
патогенных измерений у растительных и животных организмов,
заболеваний человека.
Поскольку
растения
находятся
в
начале
биогеохимической
пищевой цепи, контроль за содержанием химических элементов в
растительной продукции, возможность его регулирования, изучение
зависимости состояния здоровья человека, животных и растений от
биогеохимических условий среды – важнейшие задачи экологической
агрохимии сегодня и в перспективе.
В связи с возрастающими масштабами загрязнения почв и, как
следствие продукции растительного и животного происхождения
тяжелыми металлами (кадмий, свинец, ртуть, медь, цинк
и др.)
актуальны исследования по изучению условий поступления их в
съедобную часть растений, определение реальных размеров накопления
этих элементов.
Открытие В.И. Вернадским биогеохимических функций живого
вещества дало импульс к широкому исследованию минерального состава
растений
и
животных.
Была
определена
зависимость
степени
концентрирования того или иного химического элемента от его
содержания в окружающей среде, и обнаружен ряд территорий,
характеризующихся аномально высокими или низкими уровнями
данного микроэлемента в природных объектах. В дальнейшем на таких
территориях,
названных
в
зависимости
от
их
размера
биогеохимическими провинциями, субрегионами и регионами, были
378
379
выявлены как специфические заболевания растений, животных и
человека, так и заболевания другой этиологии.
В России имеются большие площади с недостатком селена,
кобальта, йода, фтора, меди, цинка, марганца. Реже и более локально
наблюдается естественный избыток микроэлементов. Кроме того,
сельскохозяйственное
микроэлементный
землепользование
состав
почв,
значительно
способствует
изменяет
объединению
их
некоторыми микроэлементами или их доступными формами, нарушению
соотношения микроэлементов.
Необдуманная деятельность человека быстро изменяет на нашей
планете химизм внешней среды, к которому не успевает адаптироваться
живые организмы. Происходит исчезновение видов, нетипичное течение
известных заболеваний, омоложение ряда заболеваний и возникновение
новых.
Б.А.
Ягодин
впервые
сформировал
положение
о
наличии
индивидуального генетически определенного усвоения химических
элементов всеми живыми организмами наше планеты. Причем чем
сложнее организм и чем более высокое место он занимает в
эволюционном развитии, тем ярче проявляется данное положение.
Так, коэффициенты усвоения получаемых с пищей химических
элементов у всех людей имеют индивидуальные разлчия, так как
формировались в зависимости от условий жизни многих поколений да и
всех предшественников человека в процессе эволюции.
В итоге соотношение химических элементов и индивидуальные
коэффициенты их усвоения выходят на первое место при оценке их
влияния
на
длительность
и
успешность
течения
процессов
жизнедеятельности.
379
380
3. «Не навреди!» – главный лозунг экологической агрохимии
Продолжительность жизни любого человека в значительной
степени зависит от его питания. В свою очередь, питание людей
находится в прямой зависимости от правильного питания растений.
Поэтому полагаем, что изменить человека лучше через коррекцию
питания растений и их обогащение в случае необходимости теми или
иными элементами.
Применение в пищу такой продукции для улучшения питания и
обеспеченности организма человека отдельными элементами не только
полезно, но и значительно безопаснее, чем при медикаментозном
лечении.
Одним из приоритетных направлений развития сельского хозяйства
в текущем столетии, несомненно, станет производство продуктов
питания человека и кормов животных с заданным элементным составом.
Актуальность этого направления продиктована ростом людей
обусловлена
неумелым
вмешательством
человека
в
и
круговорот
химических элементов в биосфере. Решение этой проблемы – главная
задача экологической агрохимии.
Влияние экологической агрохимии на жизнь человеческого
общества огромно. Количество людей на нашей планете быстро
увеличивается, и обеспечить их питанием можно только за счет
организации расширенного сельскохозяйственного производства.
В свою очередь для повышения продуктивности полей необходимо
применение минеральных удобрений. Если это делается безграмотно, то
возникает столько бед, что даже большая армия врачей их не исправит.
Если
же
работает
агрохимик-эколог,
то,
поставляя
населению
380
381
сельскохозяйственную
продукцию
высокого
качества,
можно
значительно улучшить здоровье и увеличить продолжительность жизни
людей.
Противники
химизации
земледелия
совершенно
правильно
отмечают, что химические загрязнения опасны, так как приводят к
разрушению природы и болезням человека.
Агрохимики полностью согласны с этим положением, но они за
расширенное сельскохозяйственное производство и за применение
удобрений как одного из самых действенных методов повышения
урожаев. И в этом нет противоречий, так как удобрения – элементы, из
которых состоят наша планета, почва и все живое на ней.
Применяя удобрения, мы обогащаем почву уже имеющимися в ней
элементами, но тем, которых недостаточно для получения высоких
урожаев, что не позволяет иметь качественную продукцию для питания
людей. Природа требует воспроизводство: почва нуждается в возврате
элементов, которые выносятся с урожаем. Без внесения дополнительных
количеств
удобрений
другого
радикального
метода
увеличения
урожайности нет. Время беспощадной эксплуатации почв, их деградации
и разрушения должно остаться позади.
Экологическая
агрохимия
позволяет
значительно
повысить
урожайность возделываемых культур, освободить многие земли от
сельскохозяйственного использования, и жить, пользуясь благами
природы и цивилизации, не противопоставляя эти понятия. Поэтому
главным лозунгом экологической агрохимии является – «Не навреди».
Лекция 29
1. Проверка посещаемости
381
382
2. Вопросы по предыдущей лекции:
1. Какова роль агрохимии в экологизации земледелия
2. Что такое экологическая агрохимия
3. Перечистите экологические условия, влияющие на химический
состав растений
4. Назовите мероприятия по созданию диетической и
лекарственной продукции растениеводства с заданным
элементным составом
Тема: Заключительная – обзорная
Вопросы:
1. Что такое агрохимия, ее цели, задачи и методы
2. Химический состав растений, необходимые и условно необходимые
элементы, макро и микроэлементы
3. Значение
удобрений
в
повышении
урожайности
сельскохозяйственных культур
4. Значение основных макро и микроэлементов в жизни растений
5. Состав и свойства почвы
6. Агрохимическая характеристика почв РФ и РСО-Алания
7. Классификация органических и минеральных удобрений
8. Состав и свойства основных органических и минеральных удобрений
9. Периодичность питания растений и дробное внесение удобрений
10.Система применения удобрений в севооборотах
Вопрос 1. Что такое агрохимия, ее цели, задачи и методы
Агрохимия – это наука, изучающая особенности питания растений,
состав и свойства почв и удобрений. Кроме того, агрохимия изучает баланс и
круговорот питательных элементов в земледелии.
Цель агрохимии – создание наилучших условий питания растений в
учетом знания свойств различных видов и форм удобрений, особенностей из
взаимодействия с почвой, определение наиболее эффективных форм,
способов и сроков применения удобрений.
Главная задача агрохимии – управление круговоротом и балансом
химических элементов в системе почва – растение.
382
383
Методы агрохимии – биологические и лабораторные. 1. Биологические
– полевой опыт, вегетационный метод и лизиметрический метод; 2.
Лабораторные – химические методы, микробиологические и изотопные.
Вопрос 2. Химический состав растений, необходимые и условно
необходимые элементы, макро и микроэлементы
Растения состоят из воды и сухого вещества, содержание которых в
зависимости от вида колеблется от 5 до 96%. В огурцах, томатах и бахчевых
культурах содержание воды достигает 96%, а в масличных культурах (семена
хлопка, конопли, подсолнечника) может опускаться до 5-6%.
Содержание сухого вещества, наоборот в семенных масличных культур
достигает 95%, а в овощных и бахчевых культурах опускается до 4 %.
Сухое вещество растений состоит в основном из органических
соединений (90-95%) и минеральных солей (5-10%). Сухое вещества
представлено белками, углеводами, жирами, клетчаткой.
Содержание белков: в зерновых 10-15%, бобовых 18-35%, масличных
22%, корнеплодах 0,7-1,0%.
Содержание
углеводов:
в
зерновых
65-70%,
бобовых
35-62%,
масличных 12%, корнеплодах 10-18%.
Содержание жира: в зерновых 2-4%, бобовых 1,5-16%, масличных
50%, корнеплодах 0,1-0,2%. Элементный состав растений: кислорода – 70%,
углерода 18%, водорода 10, азота 0,3%, фосфора 0,07%, калия 0,3%, меди
2·10-4, бора 1·10-4, кобальта 2·10-5, марганца 1·10-3, цинка 3·10-4, молибдена
3·10-4.
Из всех элементов, содержащихся в растениях,
20 считаются
необходимыми, то есть, без них растения не могут завершить свой цикл
развития от всходов до созревания – это азот, фосфор, калий, кальций,
магний, сера, кислород, углерод, водород, железо, натрий, бор, молибден,
марганец, кобальт, цинк, медь, хлор, йод, ванадий.
383
384
К условно необходимым относятся 12 элементов – это такие элементы,
которые для завершения цикла развития растений до созревания не
обязательны, но в науке имеются данные о том, что их применение под
сельскохозяйственные культуры проявляет определенную эффективность. К
ним относятся – литий, серебро, стронций, кадмий, алюминий, кремний,
титан, хром, селен, фтор, никель, свинец.
Необходимые питательные элементы в зависимости от их содержания в
растениях делятся на 2 группы: макроэлементы и микроэлементы.
Макроэлементы – их содержание в растениях составляет от сотых
долей процента до целых процентов – азот, фосфор, калий, натрий, кальций,
магний, кислород, углерод, водород, сера и др.
Микроэлементы – их содержание в растениях колеблется от тысячных
долей процента до стотысячных долей процента – бор, марганец, молибден,
медь, цинк и кобальт.
При сжигании растений органическое вещество сгорает, остается зола,
поэтому все элементы, содержащиеся в ней называют зольными.
При сгорании органического вещества улетучивается кислород, углерод,
водород и азот – из называют органогенными, все остальные элементы
считаются зольными.
Вопрос
3. Значение удобрений в повышении
сельскохозяйственных культур
урожайности
Опыт мирового земледелия убедительно показывает, что уровень
урожайности тесно связан с количеством применяемых удобрений (таблица 1).
384
385
Таблица 1
Применение минеральных удобрений и урожай зерновых (в среднем за
1986-1988 гг. Попов, 1999)
Внесение мин.
Средняя урожайность,
Страна
удобрений, кг/га д.в.
т/га
Россия
99
1,59
США
103
4,35
Англия
359
5,67
ФРГ
427
5,39
Голландия
771
6,93
По подсчетам специалистов рост урожайности сельскохозяйственных
культур на 50% определяется применение удобрений. А остальные 50%
составляют другие факторы: агротехника, сорта, мелиорация, гербициды и др.
ядохимикаты.
Основная задача химизации земледелия в нашей стране – облегчение
максимальной отдачи от удобрений. Расчеты показывают, что 1 рубль,
затраченный на минеральные удобрения, обеспечивает получение продукции
растениеводства в среднем на 2,2 рубля.
Однако в России после 90-х годов 20 века в области производства и
применения минеральных удобрений произошли негативные изменения, о чем
молчать нет сил и морального права.
В России в 1996-1998 гг. потреблялось 13 млн. тонн удобрений, вместо
необходимого минимума 16,5 млн. т. Однако после 90-х годов производство
минеральных удобрений в нашей стране опустилось до 10 млн.т, из которых
8,5-9,0 продаются за границу, причем по очень низкой цене (70% от мировых
цен). Фактически сегодня в России (и в Осетии тоже) на каждый гектар пашни
вносится всего 8-10 кг, т.е. в 10 и более раз меньше, чем до 90-х годов. В
результате снизилось содержание гумуса в почвах страны, повысилась
кислотность их, стал отрицательным баланс питательных элементов. Без
применения средств химизации быстро падает почвенное плодородие и как
следствие резко снижаются урожаи.
385
386
Такое положение с применение удобрений в нашей стране терпеть не то
что не допустимо, но даже преступно. Надеяться на то, что правительство
России примет соответствующие меры к тому, чтобы хотя бы производимые у
нас удобрений вносились в почв нашей же страны.
Вопрос 4. Значение основных макро и микроэлементов в жизни
растений
За основные макроэлементы можно взять азот, фосфор и калий, а
микроэлементы: бор, марганец, медь, молибден, цинк и кобальт.
Азот – входит в состав белков, нуклеиновых кислот (ДНК и РНК),
хлорофилла, ферментов, фосфатидов, гормонов и большинства витаминов.
Азот играет главнейшую роль в жизни не только растений, но и всего
органического мира. Без азота нет белка, а без белка нет живой природы.
Белки являются главной составной частью протоплазмы и ядра
растительных клеток, а ДНК и РНК, в состав которых входит азот, являются
носителями наследственной информации живых организмов и играют
большую роль в обмене веществ.
Азот входит в состав хлорофилла, значит без азота не хлорофилла, а без
хлорофилла нет зеленых растений и, следовательно, фотосинтеза.
При хорошем азотном питании растений повышается синтез белковых
веществ. Растения образуют мощные стебли и листья, имеющие интенсивно
зеленую окраску. Такие растения в последующем дают высокий урожай.
При недостатке азота рост растений сильно ухудшается. В первую
очередь дефицит азота сказывается на развитии вегетативных органов. Старые
листья сначала приобретают светло-зеленую окраску, потом желтеют и
отмирают. В последующем такие растения сильно снижают урожай.
Фосфор – входит в состав нуклеиновых кисло, нуклеопротеидов,
фосфатпротеидов, аденазинфосфатов, сахарофосфатов, фосфатидов и фитина.
Все перечисленные соединения фосфора играют очень важную роль в
жизни растений, но все-таки главными являются нуклеиновые кислоты (ДНК
386
387
и РНК) и аденазинтрифосфаты (АТФ и АДФ), которые участвуют в самых
важных процессах жизнедеятельности растительного организма: синтез
белков, передача наследственных свойств и энергетическом обмене.
Соединения фосфора накапливают энергию солнечной инсоляции и ту
энергию, которая выделяется в процессе дыхания организмов и в
последующем снабжают накопленной энергией все обменные реакции в
живых организмах. Без фосфора не может существовать ни одна живая
клетка.
Хорошая обеспеченность фосфором повышает засухоустойчивость и
морозостойкость растений, устойчивость их против различных заболеваний.
При недостатке фосфора замедляется рост и развитие растений,
образуются мелкие листья, задерживается цветение и созревание плодов.
Нижние листья приобретают пеструю окраску – темно-зеленая окраска с
красно-фиолетово-лиловыми оттенками. Такие растения не могут дать
высокие урожаи.
Калий – в отличие от азота и фосфора, калий не входит в состав
органических соединений, а находится в основном в клеточном соке (до 80%
его содержания) в ионной форме.
Физиологические функции калия весьма разнообразны. Установлено,
что он стимулирует нормальное течение фотосинтеза, усиливает отток
углеводов из пластинки листа в другие органы, сохраняет тургор клеток,
утолщает стенки клеток соломины злаковых культур, повышая тем самым их
устойчивость против полегания. Калий повышает засухоустойчивость и
морозостойкость растений их устойчивость против болезней и других
неблагоприятных условий произрастания.
Недостаток калия вызывает множество нарушений обмена веществ у
растений: ослабляется деятельность ряда ферментов, нарушаются углеводный
и белковый обмен, повышаются затраты углеводный и белковый обмен,
повышаются затраты углеводов на дыхание. В итоге продуктивность растений
падает, качество продукции снижается.
387
388
Внешние признаки калийного голодания появляются в первую очередь
на листьях нижнего яруса: они преждевременно желтеют по краям, потом
буреют и отмирают – это называется «краевым ожогом». От недостатка этого
элемента сильнее всего страдают калиелюбивые культуры: корнеплоды и
клубнеплоды.
Бор – среднее содержание бора в растениях 0,0001% или 0,1 мг/кг. Бор
необходим растениям в течение всего периода вегетации. Он не может
реутилизироваться в растениях, поэтому при его недостатке страдают
молодые растущие органы, отмирает точка роста.
В растениях бор улучшает углеводный обмен, влияет на белковый и
нуклеиновый обмен. При его недостатке нарушается синтез, превращение и
передвижение
углеводов,
формирование
репродуктивных
органов,
оплодотворение и плодоношение.
Медь – среднее содержание меди в растениях 0,0002% или 0,2 мг/кг. Он
входит в состав окислительных ферментов, участвует в синтезе белка,
положительно влияет на устойчивость растений к засухе и морозам.
Проявление недостатка меди тесно связано с условиями азотного
питания растений: чем обильнее снабжение растений азотом, тем сильнее
признаки нехватки меди.
Специфическим признаком недостатка меди является побеление
кончиков листьев и колосьев, а при сильном медном голодании – отсутствие
колоса и усиление кущения злаков.
Марганец – его содержание в растениях составляет 0,001% или 1 мг/кг
массы. Он входит в состав некоторых ферментов и витаминов, учавствует в
процессах фотосинтеза. Марганец увеличивает в растениях содержание
хлорофилла, сахаров, улучшает их отток, усиливает интенсивность дыхания.
При остром недостатке марганца отмечены случаи полного отсутствия
плодоношения у редиса, капусты, томатов, гороха и других культур.
Молибден – содержание молибдена в растениях колеблется в пределах
0,1 до 300 мг/кг сухой массы. Он входит в состав ферментов, учавствует в
388
389
биосинтеза нуклеиновых кислот, фотосинтеза, дыхании, синтезе пигментов и
витаминов.
Особо важная роль принадлежит молибдену в окислении азота в
растениях и в фиксации молекулярного азота.
Недостаток молибдена проявляется на кислых почвах, где он переходит
в недоступную для растений форму.
Цинк – входит в состав некоторых ферментов, а действие других
ферментов активизирует. Он принимает участие в процессах превращения
углеводов, в реакциях обмена ростовых веществ, в процессе дыхания
растительных клеток.
Недостаток
цинка
обнаруживается
чаще
на
карбонатных
и
высокогумусированных почвах. Кроме того, недостаток цинка могут вызвать
внесение высоких доз фосфорных удобрений.
При цинковом голодании подавляется деление клеток, дифференциация
тканей, гипертрофируются меристематические клетки.
Кобальт – среднее содержание кобальта в растениях 0,00002% мг кг
сухой массы. В растениях 50% кобальта содержится в ионной форме, около
20% в форме кобамидных соединений и в составе витамина В12 и около30%
содержат
органические
соединения.
Кобальт
оказывает
большое
положительное влияние на размножение клубеньковых бактерий, действуя
таким образом на азотфиксирующую систему и на другие физиологические
процессы.
Недостаток кобальта в почвах и кормах приводит к специфическому
заболеванию крупнорогатого скота и других животных.
Эффективность внесении кобальтсодержащих удобрений наиболее ярко
проявляется на известкованном фоне.
389
390
Вопрос 5. Состав и свойства почвы
Почва состоит из трех фаз: твердая, жидкая и газообразная.
Газообразная фаза или почвенный воздух отличается от атмосферного
воздуха повышенным содержанием СО2. Так, если в атмосферном воздухе
содержание СО2 составляет 0,03%, то в почвенном - 0,3-1,0% иногда до 2-3%
и более.
В почве происходит постоянное потребление кислорода и выделение
СО2
в результате разложения органического вещества, дыхания корней
растений, животных, насекомых, простейших и микроорганизмов.
В результате газообмена надпочвенный воздух обогащается СО2, что
улучшает условия фотосинтеза и повышает урожайность.
Вместе с тем чрезмерная концентрация СО2 и недостаток О2 в
почвенном воздухе и жидкой фазе почвы, которое наблюдается
при
переувлажнении и переуплотнении, тормозит дыхание и отрицательно
сказывается на росте и развитии растений, что приводит к снижению урожаев.
Жидкая фаза или почвенный раствор – это наиболее активная фаза
почвы, которая состоит из воды и растворенных в ней различных солей. Из
него растения непосредственно усваивают не только воду, но и все
питательные вещества. Через него происходит взаимодействие растений с
удобрениями, мелиорантами, твердой и газообразной фазами почвы.
Почвенный раствор в зависимости от почвенной разности содержит
катионы (Са2+, Mg2+, H+, N+, NH4+ и др.) и анионы (НСО3-, ОН-, Cl-, SO42-,
Н2РО4- и др.).
Концентрация солей в почвенном растворе колеблется от тысячных до
сотых долей процента (10-200 мг/л). Она в среднеплодородных почвах
составляет 500 мг/л). Избыток солей в растворе (более 2000 мг/л) вредно
действует на многие сельскохозяйственные культуры.
Твердая фаза почвы – состоит из минеральной (90-99,5%) и
органической (10-0,5%) частей.
390
391
- органическая часть состоит из гумуса и еще негумифицированных
остатков растений, животных и микроорганизмов. Гумус же состоит из
гуминовых и фульвокислот.
- минеральная часть состоит из первичных и вторичных минералов,
полевых шпатов и слюд. Она содержит: кислорода 49,0%, кремния 33%,
алюминия 7,0%, железа 3,7%, углерода 2,0%, калия 1,3%, кальция 1,3%,
натрия 0,6% и т.д.
Вопрос 6. Агрохимическая характеристика почв РФ и РСО-Алания
Почвы Российской Федерации по ее территории располагаются по
законам горизонтальной зональности: с севера на юг и с запада на восток
сменяют друг друга, начиная от дерново-подзолистых почв, оподзоленных,
выщелоченные, обыкновенные, южные черноземы, дальше их сменяют
каштановые почвы, потом сероземы.
Все эти почвы различаются как по свойствам, так и по содержанию в
них питательных элементов. Дерновые и дерново-подзолистые почвы сильно
кислые с невысоким содержанием питательных элементов. Черноземы –
самые плодородные почвы, но оподзоленные и выщелоченные обладают
слабокислой реакцией, но в них очень мало подвижного фосфора (до 1-2
мг/100 г). Менее плодородными являются каштановые почвы и сероземы.
Размещение почв на территории РСО-Алания подчиняется законам
вертикальной зональности.
Территория Северной Осетии-Алании, как уникальная природная
лаборатория, где очень ярко представлены все природные пояса вертикальной
зональности:
1. Засушливая полынно-злаковая степь на каштановых почвах.
Сумма положительных температур 380ºС, количество годовых осадков 250420 мм.
391
392
Таблица 2
Агрохимическая характеристика почв
Основные почвы
Светло-каштановые
Каштановые
Темно-каштановые
рН
Гумус, %
8
7,8
7,4
1,5
2,3
3,5
Содержание, мг на 100 г почвы
N
Р2О5
К2 О
1,5
0,5
80
2,5
1,0
40
3,5
1,5
30
2. Более увлажненная разнотравно-злаковая степь на обыкновенных
черноземах
и
лугово-черноземных
карбонатных
почвах.
Сумма
положительных температур 3500ºС, количество выпадающих в год осадков
520 мм.
Таблица 3
Агрохимическая характеристика почв
Почвы
Обыкновенный чернозем
Лугово-черноземн. карбон.
3.
Лесостепь
черноземах
и
рН
Гумус %
7,2
7,1
4,5
5,0
неустойчивого
лугово-черноземных
Содержание, мг на 100 г почвы
N
Р2О5
К2 О
5
2,5
25
6
2,6
18
увлажнения
на
выщелоченных
выщелоченных
почвах.
Сумма
положительных температур 3200ºС, годовое количество осадков 650 мм.
Таблица 4
Агрохимическая характеристика почв
Почвы
Выщелоченный чернозем
Лугово-черноземная
выщелоченная
рН
Гумус %
6,6
8
6,4
7
Содержание, мг на 100 г почвы
N
Р2О5
К2 О
8
7
10
7
6
8
4. Лесолуговая зона повышенного увлажнения на дерново-глеевых и
бурых лесных почвах. Сумма положительных температур 2800ºС, годовое
количество осадков 870 мм.
Таблица 5
Почвы
Агрохимическая характеристика почв
Содержание, мг на 100 г почвы
Нг, м;
Гумус
рН экв.на
N
Р2О5
К2О
%
100 г
Дерново-глеевая
Бурая лесная
5,5
5,0
10
12
8
6
8
7
8
6
10
8
392
393
Вопрос 7. Классификация органических и минеральных удобрений
Органические удобрения: навоз, навозная жижа, птичий помет, торф,
компосты, фекалии, городской мусор, зеленые удобрения, сапропель.
Минеральные удобрения: азотные, фосфорные, калийные, комплексные,
микроудобрения.
Азотные удобрения
1 гр. Нитратные:
NаNО3 – селитра Nа(N-15%)
КNО3 – селитра К (N-15%)
Са (NО3)2 – селитра Са (N-13%)
2 гр. Аммонийно аммиачные
NН4Сl – аммоний хлористый (N-25%)
(NН4)2SО4 – аммоний сернокислый (N-21%)
NН3 – безводный аммиак (N-82%)
NН4ОН – аммиачная вода (N-20%)
3 гр. Аммонийно-нитратные
NН4NО3 – аммиачная селитра (N-35%)
4 гр. Амидные удобрения
СО(NН2)2 – мочевина (N-46%)
Фосфорные удобрения
Делятся на 3 группы: первая – фосфор в них в растворимой в воде
форме; вторая – фосфор не растворяется в воде, но растворяется в слабых
кислотах; третья – фосфор не растворяется в воде и в слабых кислотах.
1 группа
Са(Н2РО4)2∙Н2О + 2СаSО4 – простой суперфосфат (Р2О5-до 20%)
Са(Н2РО4)2∙Н2О – двойной суперфосфат (Р2О5-до 49%)
2 группа
СаНРО4∙2Н2О – преципитат (Р2О5-до 35%)
3 группа
Са3(РО4)2 – фосфоритная мука (Р2О5-около 25%)
Калийные удобрения
КCl – хлористый калий (К2О-60%)
NаClКCl – калийная соль (К2О-40%)
КSО4 – сернокислый калий (К2О-50%)
393
394
Комплексные удобрения
Комплексными называются удобрения, в которых содержится 2 и более
питательных элемента. Они делятся на 3 группы: сложные, сложносмешанные и смешанные.
1. Сложными называются комплексные удобрения, которые в составе
одного химического соединения содержат 2 и более питательных элемента. К
ним относятся: аммофос (N-12%, Р2О5-до 60%), диаммофос (N-18%, Р2О5-до
50%), калийная селитра (N-13%, Р2О5-до 45%), магнийаммонийфосфат (N11%, Р2О5-до 46% МgО-26%).
2. Сложно-смешанные или комбинированные – это те комплексные
удобрения, которые в составе одной гранулы содержат 2 и более питательных
элемента, хотя и в нескольких химических соединениях. К ним относятся:
нитрофос (N-24%, Р2О5-17%), нитрофоска (N-16%, Р2О5-14%), нитроаммофос
(N-23%, Р2О5-23%), нитроаммофоска (N-16%, Р2О5-16%, К2О-16%),
карбоаммофоска (N-20%, Р2О5-20%, К2О-20%).
3. Смешанные удобрения – это смеси простых удобрений. Причем, в
зависимости от свойств самих удобрений одни можно смешивать
заблаговременно, другие непосредственно перед внесением, а третьи вообще
нельзя смешивать.
Микроудобрения
Это удобрения, содержащие микроэлементы.
Борные удобрения:
1. Борная кислота, где бора растворимого 17,3%
2. Бормагниевое удобрение – бора 2,3%
3. Борсуперфосфат гранулированный – бора 0,2%
Медьсодержащие удобрения
1. Медный купорос, содержит меди до 25%
2. Порошок, содержащий медь, меди 6:
3. Пиритные огарки – содержит меди 0,25% и К2О до 60%
Марганцовые удобрения
1. Марганизированный суперфосфат – содержит марганца 2%
2. Сернокислый марганец – содержит марганца 70%
Молибденовые удобрения
1. Молибденовый суперфосфат – содержание молибдена 0,2%
2. Молибденовокислый аммоний – содержит молибдена 50%
Цинковые удобрения
1. Сернокислый цинк – содержит цинк 22%
2. Полимикроудобрения (ПМУ-7) – содержит цинк 20%
Кобальтовые удобрения
1. Сернокислый кобальт – содержание кобальта
2. Пиритные огарки – кобальта 0,14 г/кг
394
395
Вопрос 8. Ответы по вопросу 7
Вопрос 9. Периодичность питания растений и дробное внесение
удобрений
Поглощение питательных элементов растениями в процессе вегетации
осуществляется неравномерно. Рациональная система удобрения должна
учитывать меняющиеся в течение жизненного цикла потребности растений в
элеменах
питания
элементами
и
питания
своевременно
в
обеспечивать
необходимых
растения
количествах
и
нужными
соотношениях.
Недостаточная обеспеченность растений питательными элементами в тот или
иной период жизни вызывает снижение урожая и ухудшение его качества.
У растений наблюдается 2 периода, когда особенно внимательно надо
снабжать их соответствующим питанием: 1-ый период - критический период –
это примерно первые 2-3 недели после прорастания. В это время растения
поглощают сравнительно мало питательных элементов, но недостаток
питания в этот период, особенно фосфором, трудно, а порою невозможно
бывает поправить. 2-ой период – период максимального поглощения
питательных элементов, когда растения потребляют до 70% от общего
количества питательных элементов в урожае. У колосовых этот период
совпадает с концом выхода в трубку и до цветения.
Для
лучшего
снабжения
растения
питательными
веществами
необходимо вносить дробно: основные количества запахивать на глубину
вспашки, чтобы растения или пользовались во время максимальной в них
потребности; небольшие дозы (10-20 кг Р2О5) вносить в рядки при посеве,
чтобы растения пользовались ими в первый критический период; и если
имеется необходимость проводить подкормки нужными видами удобрений.
Вопрос 10. Система применения удобрений в севооборотах
Система
удобрений
взаимоотношений
–
растений,
это
основанное на
почвы
и
удобрений,
знаниях
свойств и
агрономически
и
экономически наиболее эффективное и экологически безопасное применение
395
396
удобрений при любой обеспеченности ими хозяйства в каждом севообороте и
внесевооборотном
участке
с
учетом
конкретных
климатических
и
экономических условий.
Цель системы удобрения – ежегодно обеспечивать максимально
возможную
агрономическую
и
экономическую
эффективность
и
экологическую безопасность имеющихся природно-экономических ресурсов
каждого хозяйства.
Задачи системы удобрения в каждом хозяйстве решаются при успешной
разработке и реализации ее и заключается в следующем:
1.
Повышение
продуктивности
всех
возделываемых
культур
и
улучшение качества получаемой продукции с ростом удобренности посевов
до оптимального уровня.
2.
Устранение различий в плодородии отельных полей каждого
севооборота
при
любой
обеспеченности
удобрениями
и
повышение
плодородия почв всех полей до оптимального уровня при соответствующем
росте обеспеченности посевов удобрениями.
3.
Повышение оплаты единицы удобрений прибавками урожаев всех
возделываемых культур.
4.
Получение
сертифицируемой
продукции
всех
культур
при
постоянном контроле за изменением агрохимических показателей плодородия
почв.
5.
Повышение
производительности
труда
всех
работников,
организационно-хозяйственной и управленческой деятельности специалистов
и руководителей.
6.
Постоянное выполнение все возрастающих требований по охране
окружающей среды от загрязнения средствами химизации земледелия.
Всю совокупность факторов внешней среды можно объединить в три
основные группы: почвенно-климатические, агротехнические и факторы,
обусловленные количеством и качеством удобрений.
396
397
Однако при любой обеспеченности хозяйства удобрениями нужно
добиваться наиболее эффективного их применения.
Таблица 6
Дозы основных
удобрений
1. Мн. травы 1 года
2. Мн. травы 2 года
3. Кукуруза н/з
4. Кукуруза н/с
30
5 Оз. пшеница
6. Картофель
40
7. Оз. пшеница
8. Оз. ячмень
мин.удобр.,
кг/га д.в.
N
Р2О5 К2О
60 120
90
120 90
60 60
90 60
90 60
30 60
90 60
120
90
90
60
60
90
60
60
орг.удобр.,
т/га
культуры
орг.удобр.,
т/га
Нормы удобрений
30
40
-
мин.удобр., кг/га
под
вспашку
Р2О5 К2О
70
40
40
40
40
40
90
90
60
60
60
60
60
под
предпос.
.обраб.
Припосевное,
кг/га Р2О5
Система применения удобрений в полевом севообороте
N
60
90
30
60
60
60
Подкормки мин.
удобр., кг/га д.в.
N
20
20
20
20
20
20
20
30
30
30
30
30
30
Р2О5 К2О
30
30
90
90
30
30
30
-
В этой системе удобрения в севообороте предусмотрено внесение
навоза под наиболее отзывчивые на него культуры.
Минеральные удобрения в подавляющем большинстве планируются под
основную обработку почвы. Под все культуры при посеве запланировано
внесение в рядки по 20 кг/га Р2О5.
В первом поле многолетние травы после последнего укоса должны
подкармливаться фосфорно-калийным удобрением (Р30К30), которое будет
способствовать не только улучшению роста и развития растений, но и
накоплению углеводов, что будет повышать зимостойкость мн. трав.
Во втором поле все удобрения будут вноситься в подкормки: после
каждого укоса по 30 кг/га фосфора и калия.
Кукуруза на зерно будет подкармливаться один раз (N30Р30), картофель
тоже один раз, но полным минеральным удобрением (N30Р30К30). Остальные
культуры получают по одной подкормке одним азотом в дозе 30 кг/га.
Систему удобрения в овощном и кормовом севооборотах нужно строить
примерно так же, только в них насыщенность как органическими, так и
минеральными удобрениями будет значительно выше.
397