Введение в агрохимию

Наука о почве, изучающая:

1. Её строение, состав, свойства
2. Географическое распространение
3. Закономерности её происхождения и развития
4. Функционирование и роль в природе
5. Охрану и рациональное использование почвы в хозяйственной деятельности человека

Датой рождения Почвоведения в России считается 10 декабря 1883 года - дата выхода труда В.В.Докучаева "Русский чернозём"

1. Почва – поверхностные минерально-органические образования;
2. В состав почвы входят элементы всех оболочек Земли – минеральные породы (литосфера), воздух (атмосфера), вода (гидросфера), органические вещества (биосфера);
3. Развитие почвы зависит от взаимодействия горных пород, климата, организмов, рельефа, времени течения процессов;
4. Сильное влияние человеческого фактора;
5. Процесс почвообразования не прекращается, почва уникальна для каждого поля в каждый момент времени

1. Содержание органического вещества в почве колеблется от 1-2% в бедных почвах, до 10% и более в богатых чернозёмах,
2. Почвенная органика на 80% состоит из гумуса – органического вещества, образованного из растительных и животных остатков, прошедших этап первичного разложения (гумификации).
3. В 1 га пахотного слоя чернозёма содержится до 200 т гумуса
4. Гумус является пищей для почвообитающих микроорганизмов и беспозвоночных, а также источником минеральных веществ, необходимых растениям
5. Улучшает механические характеристики почвы, способствует повышению эффективности использования минеральных удобрений

Типы почв по содержанию физической глины (частиц <0,01 мм):

• 0-10% - песок (рыхлый, связный)
• 10-20% - супесь
• 20-50% - суглинок (лёгкий, средний, тяжёлый)
• 50-80 % - глина (лёгкая, средняя)
• > 80% - глина тяжёлая

Для растениеводства оптимальны супесь и лёгкие суглинки

Негативное влияние повышенной кислотности (pH<6) - кислые почвы:

1. Отрицательно влияет на корни - ослабляется их проницаемость, ухудшается обмен веществ, понижается эффективность корневого питания
2. Подавляет бактерии и прочие почвообитающие организмы – замедляется минерализация и формирование доступных форм питательных веществ
3. Замедляется поступление в растения фосфора, кальция и магния – критически важных макроэлементов

1. Плохие физические свойства – при поступлении влаги набухают и заплывают, при высыхании твердеют, растрескиваются, образуются глыбы
2. Затруднена механическая обработка почвы
3. Корневой системе трудно проникать вглубь почвы
4. Щелочная среда вредна для культурных растений

Результат – низкая урожайность культурных растений

• Щелочная почва (pH = 7.0 ... 7.5) - сахарная свёкла, капуста, конопля, люцерна
• Нейтральная почва (pH около 7.0) - пшеница, ячмень, кукуруза, бобовые, большинство овощных
• Почва близкая к нейтральной (pH = 6.5 ... 7.0) - рожь, овёс, просо, гречиха, томаты, редис
• Слабокислая почва (pH = 6.0 ... 6.5) - лён, картофель, чай

Агрохимия - наука, изучающая круговорот питательных веществ в земледелии, взаимоотношения между растением, почвой и удобрениями, а также способы регулирования питания сельскохозяйственных культур для повышения их урожайности и улучшения качества урожая

Юстус фон Либих (1803-1873)

1. Растения питаются МИНЕРАЛЬНЫМИ веществами (т.е. растения являются автотрофами), органические вещества прежде чем стать доступными для питания растений должны пройти процесс минерализации
2. Для поддержания урожайности на полях необходимо компенсировать вынос минеральных веществ урожаем – осуществить ВОЗВРАТ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
3. Все минеральные вещества решают свои уникальные задачи, невозможно заменить одно минеральное вещество другим. Следствие – ЗАКОН ПЕРВОГО МИНИМУМА (бочка Либиха)

1. Макроэлементы - азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо. Содержание каждого макроэлемента составляет от процентов до сотых долей процента массы растения
2. Микроэлементы - бор, марганец, молибден, медь, цинк, кобальт, ванадии. Микроэлементы составляют от тысячных до стотысячных долей процента массы растения
3. Ультрамикроэлементы - кремний, натрий, хлор. Составляют миллионные доли процента массы растений

1.Для известкования чаще всего применятся доломитовая мука, содержащая кальций и магний (CaCO3, MgCO3)

2.Максимальный эффект достигается на 2-3 год после проведения известкования

3.Действие сохраняется до 10 лет, но повторное известкование можно провести раньше, после появления первых признаков закисления почвы

4.Вносить лучше осенью под зяблевую вспашку

5.Для культур толерантных к слабокислым почвам (картофель), норму внесения можно уменьшить в 1.5 раза

1.Гипс, фосфогипс, глиногипс – с содержанием CaSO4

2.Норма внесения от 3 до 10 тонн на га.

3.Способы внесения – культиватором, под вспашку, под глубокую вспашку (в зависимости от глубины залегания солонца)

4.Эффективность гипсования повышается на полях с орошением

5.Дополнительный эффект от гипсования – улучшение питания растений кальцием и серой

1. Углерод, водород, кислород и азот – органогены (необходимы для формирования белков, жиров и углеводов)
2. Азот - единственный органоген, который растения получают из почвы, а не в процессе фотосинтеза
3. Азот входит в состав хлорофилла (без которого невозможен процесс фотосинтеза), ферментов, нуклеиновых кислот, цитоплазмы и ядра клеток и т.д.
4. Без азота невозможен синтез аминокислот и, как следствие, белков

1.Уменьшается количества хлорофилла, как следствие:

• Снижается интенсивность фотосинтеза
• Растения отстают в росте
• Появляется измельчание и пожелтение листьев (хлороз)
• Образуются короткие и тонкие побеги

2.Плоды становятся мелкими, рано осыпаются

3.Снижается количество белка в плодах

В воздухе на 1 га пашни приходится около 80 тыс. т. азота!!!

1. Атмосферный азот доступен только бобовым культурам, которые получают его при помощи клубеньковых бактерий
2. Остальные растения получают азот из почвы в виде ионов солей азотной кислоты и аммония
3. В современном сельском хозяйстве применяется азотная внекорневая подкормка минеральными удобрениями (слабый раствор мочевины) и биоудобрениями
4. Азот обладает высокой мобильностью в почве, коэффициенты использования:

• 1-й год 60-70%,
• 2-й год 3-5%.

Кальциевая и натриевая селитры

1. Натриевая селитра NaN03 (Чилийская селитра) – содержание N2 15-16%
2. Кальциевая селитра CaNO3 – содержание N2 13-15%
3. Вносятся под весеннюю вспашку
4. При постоянном внесении могут подщелачивать почву
5. Можно вносить под все культуры

1. Мочевина (карбамид) СО(NH2)2 – 45-46% N2
2. Быстрая аммонификация в почве (2-3 дня)  - NH4+
3. При внесении в почву необходимо оперативно заделать в глубь
4. Возможно использовать для основного внесения и подкормки, в том числе внекорневой (0,5% раствор)
5. Входит в состав КАС (карбамидно-аммиачных смесей)

1. Наибольшее количество фосфора содержится в репродуктивных, а также молодых быстрорастущих органах растений
2. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов и т.д.
3. Без фосфора невозможны дыхание и фотосинтез (в т.ч. синтез азотосодержащих органических веществ)
4. Фосфор способствует повышению хладостойкости, ускорению развития и созревания
5. Способствует развитию корневой системы, повышает снабжение питательными веществами и влагой

1. Замедляется рост растений, задерживается созревание, снижается урожайность и качество плодов (например, содержание крахмала)
2. Недостаток фосфора на ранних этапах негативно влияет на развитие корневой системы и его невозможно компенсировать последующими подкормками
3. 3.Основной симптом дефицита фосфора - красноватые или фиолетовые пятна на листьях (антоцианоз)

1. В растениях фосфор преимущественно накапливается в репродуктивных органах. Как следствие ежегодно в больших количествах отчуждается с поля с урожаем
2. В почве содержится достаточно большое количество фосфора, но в недоступных для растений формах

Следовательно - для восполнения запасов доступных форм фосфора в почве требуются его регулярные внесения в больших количествах

1. В почве фосфор малоподвижен, его необходимо вносить в глубокие слои осенью и под весеннюю вспашку, а также при посадке
2. Возможна внекорневая подкормка специальными удобрениями
3. Коэффициенты использования:

• 1-й год 15-30%,
• 2-й год 10-15%.
• 3-й год 5-10%

Вносить фосфорные удобрения под картофель рекомендуется дробно:

1. 70-80% от нормы внесения под зяблевую или раннюю весеннюю вспашку с глубокой заделкой в почву
2. Оставшиеся 20-30% от нормы внесения при посадке - непосредственно в лунку или борозду

1. Суперфосфат (15-20%)
2. Двойной суперфосфат (42-49%)
3. Преципитат (35-41%)
4. Томасшлак (14-20%)
5. Термофосфаты (18-34%)
6. Обесфторенный фосфат (30-36%)
7. Фосфоритная мука (19-30%)

1. Калий не входит в состав органических веществ (зольный элемент)
2. Калий необходим для фотосинтеза
3. Преимущественно калий содержится в вегетативных органах растений. Поскольку клубни картофеля являются вегетативными органами, то с картофелем осуществляется большой вынос калия с поля
4. Калий повышает устойчивость растений к засухе, заморозкам, болезням

Последствия дефицита калия

1. Замедляется синтез белка
2. Уменьшается плодоношение

Симптомы

1. Листья становятся тёмно-зелёные, слегка вогнутые
2. На нижнем ярусе образуется краевой запал, мелкие ржавые пятна
3. На листьях картофеля появляется бронзовый налёт, в клубнях отмечается потемнение мякоти

Наиболее распространённые калийные удобрения

1. Хлористый калий (58-62%)
2. Калиевая селитра (46% K2O + 13% N2)
3. Сульфат калия (45-48%)
4. Калимагнезия (29% К20 + 9% MgO)
5. Серые калийные соли (сильвинит, каинит 10-15%)
6. Промышленные отходы (цементная пыль, нефелиновые хвосты 5–30%)
7. Зола

1. Калий накапливается в вегетирующих органах, т.е. сохраняется в растительных остатках
2. При выращивании картофеля растительные остатки должны полностью удаляться
3. Клубни картофеля, также являющиеся вегетирующими органами, содержат много калия и полностью удаляются с поля

Картофель является культурой, требующей большого внесения калийных удобрений для восполнения отчуждаемых с поля объёмов

Внесение

1. Хлористый калий вносится только осенью!!!
2. Калиевая селитра – под весеннюю вспашку
3. Возможна внекорневая подкормка специальными удобрениями

Коэффициенты использования действующих веществ калийных удобрений:

• 1-й год 60-70%,
• 2-й год 10-15%,
• 3-год 5-10%.

1. Содержится во всех растительных клетках, является строительным материалом для клеточных стенок
2. Участвует в фотосинтезе, усиливает обмен веществ в растениях
3. Положительно влияет на активность ферментов

Значение кальция как строительного материала стенки клеток

1. 90% Кальция входит в структуру клетки.
2. При дефиците кальция стенки клеток становятся непрочными, возрастает их проницаемость облегчается доступ в клетку для патогенных бактерий, грибов и т.д.
3. Потребность картофеля в кальции - минимум 80 кг CaO/га

При дефиците кальция

1. Ухудшается развитие корней – отмирают корневые волоски, наблюдается ветвистость корней, появляется ржавость мякоти клубней
2. Замедляется рост надземных органов, уменьшаются листья, на них появляются хлороз и некроз
3. Понижается имунный статус - снижается устойчивость растений к болезням

1. Кальций в растениях не реутилизируется – симптомы недостатка кальция в первую очередь видны на молодых листьях
2. Наибольшее количество кальция содержится в листьях и стеблях, меньше в плодах
3. Эффективно вносить кальций при химической мелиорации (известковании почвы) в виде доломитовой муки
4. Доломитовая мука вносится осенью под зяблевую вспашку с глубокой заделкой в почву
5. Эффект от известкования наблюдается до 10 лет, достигая максимуму на 2-3 год после внесения
6. На почвах не требующих известкования кальций рекомендуется вносить под весеннюю вспашку в виде кальциевой селитры (Ca(NO3)2)

1. Входит в состав хлорофилла, играет важную роль в процессе фотосинтеза
2. Участвует в углеводном обмене и передвижении фосфора
3. Влияет на различные ферменты

1. Понижается содержание хлорофилла, снижается интенсивность фотосинтеза
2. Появляется мезжилковый хлороз с некрозами (мраморовидность листьев)
3. Листья желтеют, преждевременно опадают

1. Магний в растениях реутилизируется – может перемещаться из старых органов растений в молодые. Поэтому симптомы недостатка магния в первую очередь видны на старых листьях
2. От недостатка магния снижается качество и количество урожая
3. Эффективно вносить магний при химической мелиорации (известковании почвы) в виде доломитовой муки
4. Доломитовая мука вносится осенью под зяблевую вспашку с глубокой заделкой в почву
5. Эффект от известкования наблюдается до 10 лет, достигая максимуму на 2-3 год после внесения
6. На почвах не требующих известкования магний рекомендуется вносить под весеннюю вспашку в виде калимагнезия (K2O, MgO)

1. К органическим удобрениям (далее ОУ) относятся навоз, торф, птичий помет, различные компосты, перегной, биогумус
2. ОУ содержат как органические вещества, так и азот, фосфор, калий, кальций и другие элементы питания, а также микроорганизмы
3. ОУ положительно влияют на характеристики почвы, повышают её буферность
4. Питательные вещества становятся доступны после минерализации, действие сохраняется в течение 3-4 лет
5. Содержание питательных веществ в ОУ меньше, чем в минеральных удобрениях

Процесс гумификации и минерализации в естественной среде продолжается несколько лет и состоит из трёх этапов:

1. Быстрое разложение с образованием азотосодержащих гумусовых кислот
2. Расщепление гумусовых кислот и образование их солей
3. Медленная гумификация и минерализация

Примерный состав свежего навоза

1. Свежий – содержащаяся в навозе солома без изменений
2. Слаборазложившийся – солома незначительно изменилась
3. Полуперепревший – солома тёмно-коричневая
4. Перепревший – солома полностью разложилась, навоз однородная мажущаяся масса
5. Перегной – рыхлая землистая масса

Свежий и Слаборазложившийся навозы могут быть токсичны для растений, их вносить нельзя (!!!) 

В процессе доведения навоза до стадии Перепревший и Перегной происходят большие потери питательных веществ.

Оптимальным для внесения является Полуперепревший навоз

1. К его преимуществам относятся высокая скорость получения полуперегнившего навоза (через 2-3-месяца после закладки свежего навоза) и высокая эффективность очистки от большинства патогенов, сохранившихся в свежем навозе (за счёт высокотемпературного режима хранения)
2. При этом он сопровождается максимальными потерями питательных веществ
3. Для снижения негативных последствий рыхлого способа хранения, при закладке на хранение можно внести фосфоритную муку  из расчёта 3% от веса закладываемого навоза

Примерные коэффициенты использования растениями питательных веществ из полуперепревшего навоза

1. Лучше всего вносить осенью под зяблевую вспашку
2. После разбрасывания по полю необходимо сразу закопать:
3. В засушливых районах и/или на лёгких почвах вносить на глубину 20-25 см, на тяжёлых и/или влажных почвах на глубину 10-15 см
4. Полуперепревший навоз можно добавлять в лунку при посадке.

1. В качестве "зелёного удобрения" обычно спользуют бобовые культуры - люпины, донник, озимая вика, озимый горох…
2. Усваивают азот из воздуха (клубеньковые бактерии)
3. За счёт развитой корневой системы улучшают структуру почвы
4. Получают фосфор и калий из труднодоступных слоёв и повышают их доступность
5. Для получение эффекта необходимо закопать зелёные побеги сразу после начала цветения и дождаться их минерализации
6. Одна тонна зелёной массы сидератов по эффективности сопоставима с одной тонной навоза

Использование в качестве сидератов некоторых бобовых культур (например, люпина и донника) позволяет не только повысить содержание в почве питательных веществ, но и посредством биофумигации очистить почву от патогенных организмов - бактерий, грибов, нематод.

Примерный вынос питательных веществ картофелем в кг д.в. на 1 тонну полученной продукции

Объём потребности питательных веществ A = d x e, где

A - объём потребности питательных веществ для достижения планируемой урожайности (кг/га)

d - вынос питательных веществ данной культурой (кг/тонну - см. таблицу со справочными данными о выносе питательных веществ картофелем)

e - планируемая урожайность (тонн/га)

Например, при планируемой урожайности картофеля 500 ц/га на каждый гектар надо внести (в кг. д.в.):

1. Азот - 250 кг.
2. Фосфор - 125 кг.
3. Калий - 350 кг.
4. Кальций - 175 кг.
5. Магний - 50 кг.

Примерные коэффициенты использования действующих веществ удобрений за первые три года после внесения

При наличии результатов агрохимического анализа почвы или данных о внесении органических и минеральных удобрений в предыдущие годы можно произвести оценку количества имеющихся в почве элементов питания в доступной для растений форме

При расчёте количества необходимых к внесению удобрений необходимо учитывать:

1. Необходимое к внесению количество действующего вещества (Шаг 4)
2. Состав вносимого удобрения (содержание действующих веществ)
3. Коэффициент использования действующих веществ в первый год:

• азот - 60%
• фосфор - 20%
• калий - 60%
• кальций - 50%

Например - одна тонна Карбамида (мочевины), содержащая 49% азота с учётом коэффициента использования азота в первый год 60% в первый год даст 294 кг. действующего вещества в доступной для растений форме.

1000 * 0.49 * 0.6 = 294

При составлении календаря внесений необходимо учитывать рекомендации по внесению различных типов минеральных удобрений.

При выращивании картофеля рекомендуется придерживаться следующих правил:

1. Внесение органических удобрений и химическую мелиорацию проводить осенью под зяблевую вспашку с быстрой заделкой вносимых удобрений в почву
2. Азотные удобрения вносить при посадке, а также в виде внекорневой подкормки. Калиевую и кальциевую селитру вносить под раннюю весеннюю вспашку
3. Фосфорные удобрения вносить дробно - 80% нормы под зяблевую и/или весеннюю вспашки, 20% в лунку при посадке
4. Хлористый калий вносить осенью под зяблевую вспашку, калиевую селитру под раннюю весеннюю вспашку