Глава 5. Удобрения, их свойства и применение

Под удобрениями понимают вещества, предназначенные для

улучшения питания растений и повышения плодородия почв в

целях увеличения урожая сельскохозяйственных растений и

улучшения качества получаемой продукции.

Агрономическая химия – наука о взаимодействии удобрений,

почвы, растений и климата, круговороте веществ в земледелии и

рациональном применении удобрений. Есть более простое

определение – агрохимия изучает взаимоотношения между

растением, почвой и удобрениями в процессе питания

сельскохозяйственных культур. Главная задача агрохимии, по

мнению академика Д.Н.Прянишникова (1865 – 1948) – изучение

круговорота веществ в земледелии и выявление тех мер

воздействия на химические процессы, протекающие в почве и

растении, которые могут повышать урожай или изменять его состав.

Внесение минеральных удобрений позволяет вводить в круговорот

веществ в определенном хозяйстве новые количества элементов

питания растений, а использование навоза и прочих отходов –

повторно утилизировать элементы, уже входящие в состав

предыдущих урожаев, выращенных на территории хозяйства.

Главная цель применения удобрений – улучшения питания

растений. Первый объект исследования в агрохимии – растение.

При изучении питания растений и разработке способов его

регулирования с помощью удобрений необходимо учитывать также

особенности биологии и агротехники отдельных культур. Здесь

отмечается связь агрохимии с растениеводством. Второй объект

исследований в агрохимии – почва. Связь с почвоведением

и почвенной микробиологией. Третий объект агрохимии – сами

удобрения.

Функции каждого макро- и микроэлемента в растениях строго

специфичны, ни один элемент не может быть заменен другим.

Недостаток любого элемента приводит к нарушению обмена

веществ и физиологических процессов у растений, ухудшению их

роста и развития, снижению урожая и его качества. При остром

дефиците питательных элементов у растений появляются

характерные признаки голодания.

Азот входит в состав белков, ферментов, нуклеиновых кислот,

хлорофилла, витаминов, алкалоидов. Уровень азотного питания

определяет размеры и интенсивность синтеза белка и других

азотистых органических соединений в растениях и, следовательно,

ростовые процессы. Недостаток азота особенно резко сказывается

на росте вегетативных органов. Признаки – торможение роста

вегетативных органов растений и появление бледно-зеленой или

даже желто-зеленой окраски листьев из-за нарушения образования

хлорофилла. При нормальном снабжении азотом литья темно-

зеленые, растения хорошо кустятся, формируют мощный

ассимиляционный стебле-листовой аппарат, полноценные

репродуктивные органы. Избыток - большая вегетативная масса

в ущерб товарной части урожая.

Фосфор играет исключительно важную роль в процессах

обмена энергии в растительном организме. Энергия солнечного

света в процессе фотосинтеза и энергия, выделяемая при

окислении ранее синтезированных органических соединений в

процессе дыхания, аккумулируются при окислении ранее

синтезированных органических соединений в процессе дыхания,

аккумулируются в растениях в виде энергии фосфатных связей у так

называемых макроэнергетических соединений. Важнейшее из этих

соединений – аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). При

недостатке фосфора нарушается обмен энергией и веществ в

растениях. Дефицит фосфора резко сказывается на образовании

репродуктивных органов растений. Снижается урожай и качество

растений. При недостатке замедляется рост растений, листья

приобретают (сначала с краев, а затем по всей поверхности) серо-

зеленую, пурпурную или красно-фиолетовую окраску.

Калий участвует в процессах синтеза и оттока углеводов

в растениях, обусловливает водоудерживающую способность клеток

и тканей, повышает устойчивость растений к неблагоприятным

условиям внешней среды и к поражению болезнями. Признаки

калийного голодания – побурение краев листовых пластинок

(«краевой ожог»). При недостатке калия клетки растут

неравномерно, что вызывает гофрированность, куполообразное

закручивание листьев. У картофеля на листьях появляется также

характерный бронзовый налет. Особенно часто недостаток калия

бывает выражен при возделывании культур, требовательных к этому

элементу: картофеля, корнеплодов, капусты, силосных, многолетних

трав. Острый дефицит – увядание нижних листьев даже при

достаточном количестве влаги.

Магний входит в состав хлорофилла, участвует в

передвижении фосфора в растениях и углеводном обмене, влияет на

активность окислительно-восстановительных процессов. Магний

находится также в составе основного фосфорсодержащего

соединения – фитина. При недостатке магния снижается

содержание хлорофилла в зеленых частях растений и развивается

хлороз между жилками листа. Острый дефицит магния вызывает

«мраморовидность» листьев, их скручивание и пожелтение.

Сера имеет важное значение в жизни растений. Основное

количество ее находится в растительных белках (сера входит в

состав аминокислот цистеина, цистина и метионина) и других

органических соединениях – ферментах, витаминах, горчичных и

чесночных маслах. Сера принимает участие в азотном, углеводном

обмене растений и процессе дыхания, синтезе жиров. Больше серы

содержат растения из семейств бобовых и капустных

(крестоцветных), а также картофель. При недостатке серы

образуются мелкие, со светлой желтоватой окраской листья на

вытянутых стеблях, ухудшаются рост и развитие растений.

Железо входит в состав окислительно-восстановительных

ферментов растений и участвует в синтезе хлорофилла, процессах

дыхания и обмена веществ. При недостатке железа вследствие

нарушения образования хлорофилла у сельскохозяйственных

культур, особенно у винограда и плодовых деревьев, развивается

хлороз. Листья теряют зеленую окраску, затем белеют и

преждевременно опадают.

Железо также входит в состав целого ряда окислительно-

восстановительных ферментов и принимает участие в процессах

фотосинтеза, углеводного и белкового обмена. Недостаток

доступной растениям меди на осушенных болотных почвах с

нейтральной или щелочной реакцией вызывает «болезнь

обработки», или «белую чуму», у зерновых культур. Заболевание

начинается с внезапного обесцвечивания и засыхания кончиков

листьев. Пораженные растения совсем или частично не образуют

колосьев или метелок, а формирующиеся соцветия бесплодны либо

слабо озернены. При недостатке меди резко снижается урожай

зерна, а при остром медном голодании плодоношение полностью

отсутствует.

Кобальт – микроэлемент, необходимый для биологической

фиксации молекулярного азота, и компонент витамина В12.

Недостаток кобальта (внешние признаки сходны с симптомами

азотного голодания) может проявляться, прежде всего, у бобовых

культур. При низком содержании кобальта в кормах у животных

развивается анемия, ухудшается аппетит и значительно снижается

продуктивность.

Недостаток или избыток других микроэлементов также

приводит к заболеваниям людей и животных. Например, низкое

содержание йода в почвах, а, следовательно, в растительной пище и

кормах вызывает воспаление щитовидной железы, недостаток

марганца – появление бесплодия, меди – малокровие и заболевание

рахитом, избыток молибдена – желудочные расстройства.

Необходимость регулирования питания растений в отношении

отдельных элементов в агрономической практике далеко не

одинакова. Микроэлементы нужны растениям в ограниченных

количествах. Вынос этих элементов с урожаем

сельскохозяйственных культур составляет лишь десятки или сотни

граммов на 1 га, и потребность во многих из них может полностью

удовлетворяться за счет почвы и применяемых органических

удобрений, а нередко за счет запасов в семенах. Однако недостаток

отдельных микроэлементов у более требовательных к их наличию

культур может проявляться на почвах с низким содержанием

доступных для растений форм микроэлементов.

Такие микроэлементы, как кальций, магний и сера, обычно

содержатся в большинстве почв в количествах, достаточных для

обеспечения растений. Кроме того, они вносятся в почву с

мелиорирующими материалами (известью и гипсом), а также

в составе органических и минеральных удобрений.

Для улучшения питания сельскохозяйственных культур чаще всего

необходимо внесение азота, фосфора и калия.

Минеральные удобрения подразделяют на две группы

в зависимости от того, какие элементы питания в них находятся и

в каком количестве. К простым, или односторонним удобрениям

относятся азотные (например, аммиачная селитра, мочевина),

фосфорные (например, суперфосфат), калийные (например,

хлористый калий) и отдельные микроудобрения (например,

молибдат аммония, медный купорос, борная кислота и др.).

Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат два или

несколько основных элементов питания (например, нитрофоски,

аммофоски, карбоаммофосы и др.). К промышленным принадлежат

почти все минеральные удобрения, получаемые на химических

заводах, к местным – удобрения, получаемые непосредственно в

хозяйствах или вблизи них. Содержание питательных веществ

(или количество действующего вещества) в удобрении выражают в

процентах. Для азотных удобрений – в пересчете на азот N, а для

фосфорных и калийных – в пересчете на их оксиды P2O5, и К2О.

Доза удобрения – это количество, вносимое под

сельскохозяйственную культуру за один прием или за весь

вегетационный период.

Существует три приема внесения удобрений: основное – до

посева, припосевное – во время посева, подкормки – в период

вегетационного периода. Основное удобрение обеспечивает питание

растений на протяжении всей вегетации и включает большую часть

(80 – 100%) питательных веществ от общей нормы. Припосевное

(припосадочное) удобрение предназначено для улучшения питания

молодых растений в начальные критические периоды их роста.

Подкормки в течение вегетации растений используют в периоды

максимального потребления ими питательных веществ. Обычно их

применяют, когда полную норму питательных элементов

нецелесообразно вносить в основное удобрение.

Наряду с минеральными широко используют и органические

удобрения. К органическим удобрениям относят навоз, торф,

навозную жижу, птичий помет, фекалии, различные компосты,

зеленое удобрение (сидераты). Они содержат азот, фосфор, калий,

кальций и другие элементы питания растений, а также органическое

вещество, которое положительно влияет на свойства почвы.

Содержание азота, фосфора и калия в органических

удобрениях по сравнению с минеральными невысокое, поэтому их

не перевозят на далекие расстояния, а используют на месте и

называют местными удобрениями. Применение навоза и других

органических удобрений имеет огромное значение в поддержании

расширенного плодородия почв. В составе навоза находятся все

основные питательные вещества, необходимые растениям, поэтому

его называют полным удобрением. Высказывание

Д.Н.Прянишникова. В зависимости от технологии содержания

животных получают подстилочный и бесподстилочный (жидкий и

полужидкий) навоз, который различается по составу, способам

хранения и использования.

Подстилочный навоз состоит из твердых и жидких выделений

животных и подстилки. Состав и удобрительная ценность его

зависят от вида животных, состава кормов, качества и количества

подстилки и способа хранения этого удобрения. Количество и

соотношение твердых и жидких выделений животных и их состав

значительно различаются у отдельных видов скота. У лошадей в 3,5

раза, а у овец и крупного рогатого скота в 2,5 раза больше твердых,

чем жидких выделений; у свиней, наоборот, жидких – в 2 раза

больше, чем твердых.

Содержание питательных веществ зависит от вида животных.

Навоз лошадей и овец содержит меньше воды и больше

органического вещества, а также азота фосфора и калия, чем навоз

КРС и свиней. Значение подстилочного материала. Торф

используют как подстилочный материал на животноводческих

фермах.

В зависимости от условий хранения получается навоз разного

качества. Существует плотный, рыхлый и рыхло-плотный способы

хранения. По степени разложения различают свежий,

слаборазложившийся (солома почти полностью сохраняет свой цвет

и прочность), полуперепревший (солома темно-коричневого цвета,

легко разрывается), перепревший (солома полностью разложилась,

навоз имеет вид черной мажущейся массы) и перегной (рыхлая

землистая масса). В 1т полуперепревшего навоза содержится 4-5 кг

азота, 2-2,5 кг фосфора и 5-7 кг калия. Коэффициент использования

азота из навоза зависит от содержания в нем аммонийного азота и

составляет в среднем 20-30% общего количества азота, а фосфора

или калия значительно выше. Навоз обладает значительным

последействием.

Навозная жижа – ценное быстродействующее азотно-

калийное удобрение. Содержит в среднем 0,2-0,3% азота и 0,4-0,5%

окиси калия, а фосфора в ней очень мало – 0,01%. Необходимо ее

хранить в плотно закрытом жижесборнике, а поверхность

покрывать слоем нефти или отработанного масла. Общее

количество навозной жижи, получаемой от различных животных,

зависят от продолжительности стойлового периода. От одной

головы КРС за 220-240 дней накапливается в среднем 2-2,5 м3

жижи. Вносят как основное удобрение и в подкормку. Под зерновые

– 15-20 т/га, под овощные – 20-30 т/га.

Птичий помет – полное быстродействующее удобрение,

содержащие азот, фосфор и калий в легкодоступной для растений

форме. Количество питательных веществ зависят от состава корма.

Допустим, у кур, азота содержится в среднем 1,6%, фосфора 1,5%,

калия 0,8%.

Торф. В зависимости от условий образования и характера

преобладающей растительности торфяные болота бывают верховые,

низинные и переходные. Все торфа богаты органическим веществом

и, следовательно, азотом, но бедны калием. Однако органическое

вещество торфа устойчиво к микробиологическому разложению,

имеют кислую реакцию. В чистом виде использование

неэффективно. Часто используют торфонавозные или

торфофекальные компосты, которые созревают за 4-6 месяцев.

Зеленым удобрением или сидерацией, называют выращивание

в поле некоторых бобовых растений и запашка их зеленой массы

в почву для обогащения ее азотом и органическим веществом.