Министерство образования и науки Республики Казахстан
Костанайский государственный университет им. А.Байтурсынова
Кафедра агрономии
М.П. Шилов
СИСТЕМНЫЙ МЕТОД В АГРОХИМИИ
Конспект лекций
для магистрантов специальности 6М080100-Агрономия
Костанай, 2012
ББК 42.1
Ш 59
Автор:
Шилов Михаил Павлович, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Рецензенты:
Боченко В.С., Директор КОФ ГУ «Республиканский методический центр фитосанитарной диагностики и прогнозов» КГИ в АПК МСХ РК
Оразбаев К.Ш., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрономии
Ахмет А.З., кандидат сельскохозяйственных наук, доцент кафедры агрономии
Шилов М.П.
Ш 59 Системный метод в агрохимии. Конспект лекций. – Костанай: КГУ им. А.
Байтурсынова, 2012. - с.89
Данный конспект лекций содержит методические рекомендации по основным темам изучаемой дисциплины, такие как: минеральное питание растений,
свойства почв в связи с применением удобрений, свойства минеральных и органических удобрений, особенности удобрения различных культур, технологии
внесения и хранения удобрений.
Предназначено для магистрантов специальности 6М080100-Агрономия
для подготовки к лекционным занятиям
ББК 42.1
Утверждены методическим советом факультета Аграрно-биологического
от 29.02.2012 г., № 2
© Костанайский государственный
университет им. А. Байтурсынова, 2012
Содержание
Тема 1 Агрохимия – научная основа химизации земледелия………………………………………………….
Тема 2 Питание растений и методы его регулирования…………………………………………………….
Тема 3 Свойства почв в связи с питанием растений и применением удобрений …………………………..
Тема 4 Удобрения и их классификация. Основные свойства минеральных
удобрений…………………..
Тема 5 Азотные удобрения…………………………..
Тема 6 Фосфорные удобрения……………………….
Тема 7 Калийные удобрения…………………………
Тема 8 Микроудобрения, комплексные удобрения….
Тема 9 Органические удобрения. Навоз подстилочный…………………………………………………….
Тема 10 Система применения удобрений……………..
Тема 11 Особенности питания и удобрения яровыхзерновых и крупяных
культур………………………..
Тема 12 Хранение и технологии применения удобрений………………………………………………………
3
7
16
29
33
44
53
57
63
68
72
82
Тема 1 Агрохимия – научная основа химизации земледелия
Цель: Дать понятие об агрохимии, ее целях задачах и методах исследований. Об
роли удобрений в сельскохозяйственном производстве.
План:
1 Агрохимия как наука, ее цель, задачи и методы исследований.
2 Значение удобрений и их применение в сельском хозяйстве.
1 Агрохимия как наука, ее цель, задачи и методы исследований.
К средствам химизации сельского хозяйства относятся органические и минеральные удобрения, регуляторы роста растений, химические средства защиты растений от вредителей, болезней и сорных растений. Химические средства защиты
растений изучаются в отдельной дисциплине.
Агрохимия – наука о взаимодействии растений, почв и удобрений в процессе
выращивания сельскохозяйственных культур, о круговороте веществ в земледелии
и использовании удобрений для увеличения урожая, улучшения его качества и повышения плодородия почв с учетом охраны окружающей среды.
Современная агрохимия – теоретическая, биологическая и химическая дисциплина, имеющая прямые выходы в практику сельскохозяйственного производства.
Агрохимия в настоящее время одна из ведущих агрономических дисциплин, так
как применение удобрений – самое эффективное средство развития и совершенствования растениеводства.
Главной задачей агрохимии и является управление круговоротом и балансом
химических элементов в системе почва – растения. Классик русской агрохимии
Д.Н. Прянишников назвал задачами агрохимии 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.
Применение удобрений – главный способ вмешательства в этот круговорот.
Основные задачи агрохимии на современном этапе ее развития следующие: изучение свойств и химического состава различных видов органических и минеральных удобрений и их влияние на:
1) питание растений, обмен органических и минеральных веществ в процессе
вегетации;
2) круговорот и баланс питательных веществ в земледелии;
3) свойства почв и воспроизводство их плодородия;
4) формирования количества и качества продукции;
5) экономические показатели эффективности и окупаемости питательных элементов;
6) агроэкологическую ситуацию, то есть сохранение и улучшение природной
среды.
Минеральное питание – один из основных регулируемых факторов, используемых для целенаправленного управления ростом и развитием растений с целью создания высокого урожая хорошего качества. Регулирование других факторов не3
обходимых для развития и роста растений – света, тепла и влаги широко может
применяться только в закрытом грунте (в теплицах и парниках).
Человек не может активно влиять на поток солнечной радиации, трудно изменить и другие необходимые жизнедеятельности растений факторы. Применение
удобрений – решающее средство повышения урожайности растений и улучшения
круговорота веществ в земледелии.
Агрохимия изучает три объекта: растения, почвы и удобрения при их взаимодействии в процессе выращивания сельскохозяйственных культур. Не только почва воздействует на растения, но и растения воздействуют на свойства почв и их
плодородие. Не только удобрения воздействуют на почвы, Но и они сами подвергаются изменением под воздействием почв. Не только удобрения воздействуют на
растения, но и растения воздействуют на удобрения.
Методы исследований применяемые в агрохимии можно разбить на две группы:
биологические и лабораторные.
1) Лабораторные: биохимические, химические, физико-химические, физические
методы анализа растений, почв и удобрений. Ведущая роль принадлежит агрохимическому анализу.
2) Биологические методы включают: вегетативные (эксперименты проводятся в
специальных сосудах, размещаемых в вегетационных павильонах-домиках, теплицах), лизиметрические методы (исследования проводят в больших сосудах емкостью 1 – 2 м3 с изолированными по вертикали стенками в условиях, близким к
естественным) и полевые опыты.
2 Значение удобрений и их применение в сельском хозяйстве.
Громадное значение удобрений в повышении плодородия почв и урожаев сельскохозяйственных культур доказано многочисленными опытами научных учреждений и подтверждены практикой мирового земледелия.
В настоящее время около половины всего прироста урожая сельскохозяйственных культур получают за счет применения удобрений. Но эффективность удобрений в разных почвено-климатических условиях неодинакова и зависит от свойств
почвы, количества осадков, уровня агротехники и других факторов. Особенно
сильное положительное действие оказывают удобрения на всех почвах при орошении, а также в районах достаточного увлажнения.
В Северном Казахстане находящимся в зоне недостаточного увлажнения
наибольшее действие оказывают фосфорные удобрения, что связано с низким содержанием в почвах доступных растениях форм фосфора. Недостаток фосфора является вторым лимитирующим урожайность сельскохозяйственных культур фактором после недостаточного увлажнения, а после паровых полей – и первым.
Эффект от удобрений таков, что, например, 1 кг действующего вещества фосфорных удобрений дает прибавку 10 – 15 кг зерна с учетом нескольких лет действия фосфорных удобрений. Прибавка зерна пшеницы составляет в среднем 2,5 –
3,5 ц/га в первый год после внесения 60 – 80 кг/га Р2О5 в паровое поле один раз на
ротацию севооборота и 5 – 10 ц/га за ротацию севооборота.
Азотные удобрения здесь эффективны под травы, кукурузу, зерновые культуры
4
начиная со второй – третьей культуры после пара, а также под все культуры на поливе.
На начало девяностых годов по СНГ средняя прибавка урожая от удобрений, в
ц/га составила: зерновые – 8, картофель – 60, овощи – 80. В это время за счет минеральных удобрений получали каждую 5-ую тонну зерна, 8-ую сахарной свеклы и
подсолнечника, 10-ую картофеля и овощей. Использование минеральных удобрений в бывшем СССР обеспечивало ежегодный прирост продукции, на получение
которой без удобрений потребовалось бы расширение посевных площадей не менее чем на 25 млн. га, то есть площадь пашни пяти таких областей, как наша.
Удобрения существенно снижают затраты труда и способствуют росту его производительности в сельском хозяйстве. Так 1 чел.-час при производстве минеральных удобрений позволяет экономить в поле за счет повышения урожайности более
15 чел -часов.
Применение удобрений позволяет также обеспечить высокое пищевое, кормовое
и технологическое качество сельскохозяйственной продукции а также сохранить и
повысить плодородие почв.
Мировое потребление минеральных удобрений за последние 40 лет увеличилось
более чем в 12 раз. В наиболее развитых странах ежегодно на каждый гектар пашни вносится с удобрениями от 100 до 400 кг/га действующих веществ. Баланс элементов питания в почвах там положительный, в почву поступает больше питательных веществ, чем выносится из почв с урожаями возделываемых культур, что позволяет получать высокие урожаи и повышать или сохранять плодородие почв.
В Республике Казахстан вынос элементов питания из почв с урожаями сельскохозяйственных культур всегда превышал поступление их с удобрениями. Даже в
годы с максимальным применением удобрений (середина 80-х годов) в почву на 1
га пашни вносилось 27-29 кг д.в. с минеральными удобрениями и 39 кг/га с минеральными и органическими удобрениями при выносе с урожаями возделываемых
культур 90 кг/га. Но даже столь незначительный уровень применения удобрений в
республике позволил поднять урожайность зерновых культур с 8,5 до 13,5 ц/га. В
экстремально засушливые годы урожайность за счет этого не опускалась ниже 6 7
ц/га. Однако в 90-е годы с интенсификацией сельского хозяйства было покончено.
Уже в 1995 году на 1 га пашни вносилось около 1 кг д.в. (действующего вещества)
с минеральными и 0,5 кг/га с органическими удобрениями при выносе с урожаем
около 85 кг/га д.в. истощение почв приобрело системный и опасный характер.
Четкое определение сложившейся ситуации в сельском хозяйстве дал классик
почвоведения В.В. Докучаев еще 100 лет назад. Он писал, что «сельский хозяин
всегда будет в беспомощном состоянии и вечным рабом случайных явлений, испытывать бедствия от неурожаев, если будет только брать из почвы ничего не возвращая», что мы и имеем.
Понимая это, все больше сельских хозяев начинают применять удобрения. Понимая это правительство страны пошло на компенсацию 40% стоимости удобрений выпускаемых в стране и поставляемых сельским хозяевам, по определенному
лимиту. Но и в настоящее время применяется удобрений крайне мало. О чем могут
свидетельствовать данные приведенные в таблице 1 по Костанайской области.
5
Таблица 1 Потребность и применение удобрений в Костанайской области за 2003 –
2005 г.г.
Минеральные удобрения
Органические удобрения
потребность
внесено,
%
от
попотребность
внесено,
% от поГоды
в т. д.в.
т. д.в.
требности
в тоннах
тонн
требности
2003
61768
6240
10,1
1642000
40200
2,6
2004
67680
9130
13,5
1842000
41100
2,3
2005
73495
11980
16,3
2040000
42500
2,1
Главным показателем плодородия почв является содержание в них гумусовых
веществ. Использование минеральных удобрений значительно слабее влияет на
накопление гумуса и общего азота по сравнению с органическими.
Необходимо учитывать, что внесение органических удобрений повышает содержание гумуса как за счет их гумификации, так и образующихся при их применении дополнительных корневых и пожнивных остатков растений, а при внесении
минеральных удобрений – только за счет последних.
Установлено, что в Северном Казахстане ежегодное образование гумуса в почвах после зерновых из корневых и пожнивных остатков в среднем составляет 0,2 –
0,4 т/га в то время как минерализация составляет 0,5-0,7 т/га. Следовательно, почвы под зерновыми ежегодно теряют в среднем 0,3 т/га гумуса, для компенсации
которого потребуется внесение органических удобрений в пересчете на полуперепревший подстилочный навоз не менее 3 т/га ежегодно.. Под пропашными культурами потери в 1,5 – 3 раза выше. Максимальная минерализация гумуса происходит
в чистых парах – 1,5 – 2,5 т/га.
Есть много данных показывающих необходимый уровень применения органических удобрений для получения бездефицитного баланса гумуса в почве. В Северном Казахстане необходимо вносить на 1 га в зернопаровых севооборотах 3 – 5
т/га ежегодно, а в зернопропашных до 8 т/га.
Но даже в годы с максимальной химизацией земледелия (вторая половина 80-х
годов) вносилось только около 1 т/га. И как свидетельствуют данные таблицы 1
органические удобрения вносятся в далеко недостаточном состоянии.
Недостаточное применение органических и минеральных удобрений приводило
и приводит к деградации почв, снижению их плодородия.
Для сохранения и повышения плодородия почв для себя и потомков, повышения
урожайности сельскохозяйственных культур, крайне необходимо применение минеральных и органических удобрений в достаточном количестве. При этом использовать их только при научно обоснованных системах применения, о чем и
ознакомитесь вы в результате изучения дисциплины.
Контрольные вопросы
1 Что такое агрономическая химия, и что она изучает?
2 Назовите цель и задачи агрохимии.
3 Объекты агрохимии и их влияние друг на друга
4 Какими методами изучения пользуется агрохимия?
6
5 В чем заключается значение удобрений в сельскохозяйственном производстве?
6 Как обстоят дела с применением удобрений в Казахстане и Костанайской области?
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 3 – 32.
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
7 – 22.
Тема 2 Питание растений и методы его регулирования
Цель: Изучение химического состава растений, механизмами питания растений и
факторома на них влияющими.
План:
1 Химический состав растений.
2 Питание растений. Физиологическая реакция солей.
3 Зависимость поступления питательных веществ в растения от условий внешней среды.
1 Химический состав растений.
Растения состоят из воды и сухого вещества. В вегетативной массе, плодах,
корнеплодах 70 – 95% воды, в семенах, сене, соломе – 5-15% воды. Сухое вещество на 90 – 95% состоит из органических соединений и 5 – 10% минеральных солей.
Роль воды в растениях многообразна. Она поддерживает тургор растений,
выполняет терморегулирующую функцию. Именно в жидкой среде идет синтез
и превращения в растениях органических соединений, протекают все биохимические процессы, в жидкой среде идет транспортировка веществ в растении и,
наконец, из воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза идет синтез углеводов, из которых в дальнейшем идет синтез всех других органических веществ.
Органическое вещество растений представлено следующими основными
группами соединений:
1) белки, подразделяющиеся на протеины - простые белки, образованные из
аминокислот и протеиды – сложные белки, состоящие из простых белков плюс
какое-либо другое органическое соединение;
2) органические соединения небелковой природы – нуклеиновые и свободные аминокислоты, амиды;
3)углеводы, подразделяющиеся на сахара (глюкоза, фруктоза, сахароза),
крахмал, целлюлозу или клетчатку и пектиновые вещества;
4) жиры и липоиды (жироподобные вещества);
7
5) витамины;
6) алкалоиды и некоторые другие соединения присущие отдельным растениям.
Минеральные вещества в растениях представлены различными солями,
ионами и они играют очень важную роль в питании человека и животных.
Для каждого вида растений присущ свой химический состав, свое содержание отдельных групп органических и минеральных веществ. Конопля, лен,
хлопчатник содержат много клетчатки, ради нее мы их и возделываем. Бобовые
– ради белков, табак – ради алкалоидов, в корнеклубнеплодах – углеводы и т.д.
Химический состав растений зависит от биологии культуры, почвенноклиматических условий, агротехники и от применяемых удобрений.
По химическому элементарному составу различают следующие группы химических элементов входящих в состав растений.
А) органогенные элементы – кислород-42%, углерод-45% и водород-6,5% и в
сумме составляют от 94 до 94,5% от веса сухого вещества растений. Без этих
трех элементов невозможно образование ни одного органического вещества.
Б) азот и зольные вещества, которые в свою очередь подразделяются на три
группы по их количественному состава и выполняемым в растении ролям.
1-ая группа. Макроэлементы – азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера,
(железо). Содержание их в растениях колеблется от сотых долей процента до
нескольких целых процентов от веса сухого вещества растений. Без них растения не могут расти и развиваться.
2-ая группа. Микроэлементы – молибден, марганец, медь, цинк, бор, кобальт,
иод. Содержание их в растениях колеблется от тысячных до стотысячных долей
процента. Без них растения также не могут расти и развиваться. Они входят в
растениях в состав многочисленных ферментов, выполняя тем самым роль катализаторов, участвуют в окислительно-восстановительных процессах протекающих в растениях.
3-ая группа. Ультрамикроэлементы – почти все остальные элементы таблицы
Менделеева, которые существуют на Земле. Содержатся в растениях, как правило, от миллионных долей процента до следов (еле обнаружимой величины).
В своей деятельности в растениях они могут выполнять функции отдельных
микроэлементов и макроэлементов, однако их необходимость для растений пока не установлена.
По содержанию азота, фосфора и калия все сельскохозяйственные культуры
можно разделить на следующие основные три группы:
N
P2O5
K2O
1-ая группа - с наибольшей концентрацией
2,5-4% 0,8-1,2% 1,5-3%
данных элементов (зерновые, травы на сено)
2-ая группа – с меньшим содержанием на
0,5-0,6 0,15%
0,8%
единицу продукции (пропашные и технические)
3-я группа – с наименьшей концентрацией
0,35% 0,1%
0,4%
(овощные и плодово-ягодные)
8
Хотя наибольшая концентрация элементов питания наблюдается в зерне зерновых культур и в сене трав, а наименьшая в овощах и плодах, но вынос их
урожаем с единицы площади наибольший у овощных и плодово-ягодных культур и наименьший у зерновых и трав. Пропашные культуры занимают промежуточное положение, как по концентрации, так и по выносы питательных веществ с единицы площади. Это объясняется тем, что урожайность плодовоягодных культур выше чем у пропашных и значительно выше чем у зерновых.
Пример по азоту. Пшеница (зерно) – 18 ц/га – 3,5% = 63 кг/га
Кукуруза (силос) – 200 ц/га – 0,5% = 100 кг/га
Капуста
- 400 ц/га – 0,35% = 140 кг/га
Приведенные выше концентрации азота, фосфора и калия являются средними для данной группы. Для каждой культуры и даже сорта данной культуры
характерно свое содержание элементов питания, определяемое ее биологическими особенностями. Кроме того, содержание элементов питания в растениях
зависит от условий окружающей среды, агротехники, применяемых удобрений.
Из зерновых культур мы возделываем в наибольшем количестве пшеницу на
зерно и именно ее продуктами удовлетворяем основную потребность в белках,
для этих целей необходимо усиленное азотное питание. Масличным культурам
для образования большого количества жиров необходимо много энергии поставщиком которой в основном являются АТФ в состав которой входит фосфор. Поэтому, масличным культурам необходимо усиленное фосфорное питание. Калий способствует образованию большего количества углеводов и лучшему их оттоку из листьев в органы плодоношения и поэтому необходимо усиленное калийное питание культур возделываемых ради получения углеводов
(хлопчатник, лен-долгунец, конопля – для целлюлозы; картофель – для крахмала; сахарная свекла – для сахаров и т.д.).
2. Питание растений. Физиологическая реакция солей.
Питание – это обмен веществ между растением и окружающей средой. Это
переход веществ из среды (почва, воздух) в состав растительной ткани, в сосав
сложных органических соединений, синтезируемых растением, и выведение
ряда веществ из него.
Обеспечение растений углекислым газом, осуществляемое листьями в результате воздушного питания, происходит более равномерно, чем корневое питание.
Для фотосинтеза необходимы: свет, тепло, влажность, обеспеченность минеральными элементами. Интенсивность процесса определяется также биологическими особенностями растений и густотой их стояния.
Фотосинтез подробно изучается в физиологии растений и мы здесь не будем
на нем останавливаться, а подробно рассмотрим корневое питание.
Корневое питание растений.
Растения поглощают элементы питания из почвы в виде минеральных соединений, в основном в виде ионов. Азот поступает в растения в виде ионов аммония
(NН4+) и нитратных ионов (NO3 _), фосфор в виде анионов фосфорной кислоты
9
Н2РО4_, НРО42_. Сера в виде анионов серной кислоты SO42 _). Бор и молибден поступают в растения в виде анионов – боратов (ВО3) и молибдатов (МоО3). Кальций, калий, магний, медь, железо, цинк поступают в растения в форме соответствующих катионов, а марганец – в форме катионов и анионов.
Органическими веществами почвы растения не питаются. Процессы поглощения ионов и молекул первоначально происходит на клеточной оболочке, а затем на мембране, ограничивающей протоплазму с заключенными в ней ядром и органеллами.
Давно установлено, что, как правило, питательные элементы в растениях находятся в значительно больших концентрациях, чем в окружающем их питательном
растворе. Более того, поступление отдельных элементов и их концентрирование
осуществляется различно и не соответствует соотношению и концентрации элементов в питательном растворе, что говорит об избирательности поглощения.
Поступление элементов питания в корневую систему растений сложный и многогранный процесс и у растений имеется несколько поглотительных механизмов
дополняющих друг друга.
Транспорт элементов питания в растениях осуществляется либо пассивно с током веществ, либо активно. Так как ионы поступающие в растения несут электрический заряд, то их распределение между клеткой и средой определяется как разность электрических потенциалов, так и разностью концентраций. Суммарно эти
две величины принято обозначать как электрохимический градиент.
Подготовительный этап питания. На наружную поверхность всасываемой зоны
корней элементы питания могут поступать в результате процесса диффузии, с током воды и путем обменной адсорбции.
Далее поступление элементов питания идет либо апопластическим путем по системе сосудов образованных соединением между собой целлюлозных оболочек
всех клеток растений вместе с током всасываемой воды, либо симпластическим
путем, когда ион преодолевает клеточную мембрану (плазмолемму) наружной
клетки корня и далее передвигается по единой системе клеток – симпласту от
клетки к клетке через плазмодесмы соединяющие клетку друг с другом.
Апопластическим путем в растения поступает лишь незначительное количество
элементов питания. В системе сосудов образующих апопласт имеются мембраны
называемые оболочками Каспари, которые пропускают воду и не пропускают растворенные в ней вещества. Если бы этого не было, то соотношение элементов питания в растениях было бы таким же, как и в почвенном растворе, а так соотношение элементов питания и их концентрация в почвенном растворе величина не постоянная, то не постоянным был бы и химический состав растений. А этого быть
не может, так как любому виду растений свойственно определенное мало изменяющееся соотношение химических элементов, без которого данный вид не может
существовать.
Большая часть элементов питания поступает в растения поступает избирательно
симпластическим путем. Поступление элементов питания через цитоплазматическую мембрану осуществляется путем диффузии через ее поры, переноса с помощью переносчиков и захвате (пиноцетозе).
Диффузии нельзя отвести большой роли уже потому, что она идет от большей
10
концентрации к меньшей, а в клеточном соке она всегда выше, чем в наружном
(почвенном растворе). В таких условиях клетка поглощает воду, а не растворимые
в ней соли.
Первый этап поступления - обменная адсорбция – путем обмена катионов и
анионов на наружной поверхности цитоплазматической мембраны, которая имеет
заряд и обладает емкостью поглощения. При этом отдельные участки заряжены
положительно, а отдельные отрицательно. Катионы (положительно заряженные
ионы) обмениваются на ионы водорода, а анионы (отрицательно заряженные ионы) на ионы ОН – и НСО3- - образующиеся при диссоциации угольной кислоты,
выделяемой при дыхании.
Внутренняя поверхность цитоплазматических мембран имеет тоже заряд. Если
он положительный, то отрицательно заряженные ионы будут притягиваться, а положительно заряженные отталкиваться. Если заряд отрицательный, то будут притягиваться положительно заряженные ионы, а отрицательные ионы отталкиваться.
Транспорт адсорбированных ионов с наружной стороны цитоплазматической
мембраны против градиента концентрации (химического градиента) и против
электрического потенциала, а вместе называемого против электрохимического потенциала, требует обязательной затраты энергии. Он осуществляется с помощью
переносчиков. Переносчики могут быть в виде белковых глобул, диаметр которых
превышает толщину цитоплазматической мембраны. Глобулы постоянно вращаются, на внутренней стороне клетки к поверхности глобулы притягиваются катионы водорода, и после того, как они окажутся после поворота глобулы на наружной
стороне клетки, ионы водорода отщепляются. На их место притягиваются катионы, которые в свою очередь после поворота глобулы оказавшись внутри клетки,
отсоединяются от нее. Это выкачивание из клеток катионов водорода и доставка
внутрь клетки для сохранения электронейтральности иона с тем же зарядом называется антипортом.
С помощью белковых глобул осуществляется и другой механизм – активная закачка в клетку по электрохимическому градиенту ранее выкаченному из него иону
водорода с каким либо дополнительным «седоком» - симпорт. В этом случае ионы
водорода, оказавшись на наружной стороне клетки, не отсоединяются, а присоединяют к себе отрицательно заряженные ионы.
Работа белковых глобул требует затраты растениями энергии. Источником энергии служит АТФ, образующаяся в наземных органах в результате дыхания растений и перемещенная в корни.
Переносчиками могут быть и антибиотики. Движущей силой транспорта с их
участием может быть, как и в случае с диффузией, либо химический градиент, либо электрохимический потенциал. Этот процесс называется облегченной диффузией. Здесь вещества передвигаются с высокой скоростью, как через слой воды.
Поступать питательные вещества внутрь наружных клеток могут и путем пиноцетоза. В этом случае мембраны наружной клетки впячивается во внутрь, образуется мешок, горловина которого смыкается, и все что было в почвенном растворе
оказывается внутри клетки. Это тоже не избирательное поглощение и используется
растениями в критических ситуациях, при острой недостаточности в почвенном
растворе элементов питания.
11
Физиологическая реакция солей.
Различные элементы питания в неодинаковой степени используются в процессах внутриклеточного обмена в растении для синтеза органических веществ и построения новых органов и тканей. Этим определяется неравномерность поступления отдельных ионов в корни, избирательное поглощение их растениями.
Вносимые минеральные удобрения в химическом отношении являются солями,
то есть нейтрально заряженными веществами. Удобрения, из которых растения в
большей степени используют катион, а оставшийся анион при взаимодействии с
водой образует кислоту, что будет приводить к подкислению почвенного раствора,
называются физиологически кислыми. Например, при внесении хлористого аммония NH4Cl растения будут интенсивнее и в больших количествах поглощать (в обмен на ионы водорода) катионы аммония NH4+ поскольку азот более важен растениям, чем хлор. В почвенном растворе в этом случае будут накапливаться ионы Н+
и Cl- образуя соляную кислоту, в результате этого произойдет подкисление почвенного раствора. Физиологически кислыми являются все азотные аммонийные
удобрения и все калийные удобрения.
Удобрения, из которых растения в большей степени используют анион, а оставшийся катион при взаимодействии с почвой образует гидролитически щелочные
соли и щелочи, что будет приводить к подщелачиванию почвенного раствора,
называются физиологически щелочными. Например, при внесении натриевой селитры NaNO3 растения будут больше и быстрее поглощать анионы NO3- а натрий
образовывать гидролитически щелочную соль (NaНСО3) и произойдет подщелачивание почвенного раствора. К физиологически щелочным удобрениям относятся
нитратные азотные удобрения.
3 Зависимость поступления питательных веществ в растения от условий
внешней среды.
Рост и развитие растений, и поглощение ими элементов питания зависит от
факторов внешней среды, к которым относятся: свет, аэрация почвы, температура воздуха и почвы, влажность почвы и воздуха, степень кислотности и щелочности (реакция) почв, концентрация солей почвенного раствора, концентрация и, главное, соотношение элементов питания в почве, содержание микроорганизмов в почве.
Только при оптимальных показателях данных факторов наблюдается хороший рост растений и поглощение ими элементов питания. Так, например, оптимальными для большинства культур является хорошая освещенность растений и аэрация почв, температура воздуха от +15 до +300С, влажность почвы 6070% от наименьшей влагоемкости, или слабокислая реакция почвенного раствора, концентрация солей почвенного раствора от 0,02 до 0,2%, соотношение
между доступными формами азота, фосфора и калия 3-3,5 : 1-1,5 : 2-2,5.
Растениям одинаково вредно как недостаточное содержание фактора, так и
избыточное. Надо только помнить, что для каждого вида растений существуют
свои оптимальные показатели факторов внешней среды. Так существуют растения светолюбивые и теневыносливые, холодостойкие, для которых опти12
мальная температура +15 + 200С и теплолюбивые – 25-300С. Влаголюбивые, которые требуют постоянно высокой влажности почвы и засухоустойчивые, Некоторые растения хорошо произрастают только на кислых почвах, а некоторые
на щелочных, не переносящие повышенной концентрации солей почвенного
раствора и солевыносливые. Есть калиелюбивые растения требующие повышенного содержания калия в почве, а есть и такие, которым надо повышенное
содержание азота или фосфора и так далее.
Поступление питательных веществ в растение заметно снижается при плохой
аэрации почв, низкой ее температуре, избытке или резком недостатке влаги в
почве. Особенно сильно влияют на поступление питательных веществ реакция
почвенного раствора, концентрация и соотношение солей в нем. При избыточной концентрации солей в почвенном растворе (в засоленных почвах) поглощение растениями воды и элементов питания резко замедляется.
Важное значение для нормального развития корней имеет также соотношение солей в растворе, его физиологическая уравновешенность. Физиологически
уравновешенным называется раствор, в котором отдельные питательные элементы находятся в таких соотношениях, при которых происходит наиболее эффективное использование их растением.
Одностороннее преобладание (высокая концентрация) в растворе одной соли,
особенно избыток какого-либо одновалентного катиона, оказывает вредное
действие на растение. Развитие корней происходит лучше в многосолевом растворе. В нем проявляется антагонизм ионов, когда одни ионы взаимно препятствуют избыточному поступлению других ионов в клетки корня. Например,
Са2+ в высоких концентрациях тормозит поступление К+, Na+ или Mg+ и наоборот.
В процессе поступления питательных веществ в растения проявляется и синергизм ионов, когда поглощение одних ионов способствует лучшему поглощению других.
Сильно ухудшается развитие корней и поступление в них питательных веществ при высокой концентрации ионов водорода, то есть при повышенной
кислотности почвы. Это отрицательно влияет на физико-химическое состояние
цитоплазмы клеток корня. Наружные клетки корня ослизняются, нарушается их
нормальная проницаемость, ухудшается рост корней и поглощение ими элементов питания.
При кислой реакции повышается поступление анионов, но ограничивается
поступление катионов; нарушается питание растений кальцием и магнием и
тормозится синтез белка, подавляется образование сахаров в растении. При щелочной реакции усиливается поступление катионов и затрудняется поступление
анионов.
К климатическим условиям, определяющим эффективность удобрений относятся: сумма активных температур (более 100С), температура воздуха. сроки
наступления весенних и осенних заморозков, количество и распределение в течение года осадков и влагообеспеченность почв основных регионов страны,
освещенность.
Агротехнические факторы являются одним из главным, иногда определяю13
щим фактором эффективности применения удобрений. К числу наиболее важных агротехнических условий относятся: севообороты, обработка почв, площади питания растений, сроки посева, борьба с вредителями, болезнями и сорняками, отзывчивость сорта на удобрения.
Организационно-экономические условия применения удобрений. Они определяются прежде всего возможными ресурсами производства, изысканием путей сохранения и увеличения выхода органических удобрений, закупа минеральных удобрений. Наличием техники для внесения удобрений.
Контрольные вопросы
1 Из чего состоит сухое вещество различных культур?
2 Каковы основные функции воды?
3 Что такое органогенные и зольные элементы?
4 Что такое питание растений?
5 Что такое воздушное питание растений и какие условия необходимы для протекания фотосинтеза.
6 В виде каких соединений растения поглощают элементы питания из почвы?
7 Почему пассивное поглощение (апопластический путь и диффузия) не может
иметь существенного значения в питании растений?
8 Перечислите основные этапы процесса активного поглощения ионов корневой
системой растений.
9 Что такое избирательное поглощение элементов питания растениями и физиологическая реакция солей удобрений?
10 Какой питательный раствор является физиологически уравновешенным? Что
такое антагонизм и синергизм ионов?
11 Какие условия внешней среды оказывают влияние на поглощение элементов
питания.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 33 - 93
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
23 – 33, 49 – 62.
24 Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. – М.: Агропромиздат, 1987. – с.102-122.
Тема 3 Свойства почв в связи с питанием растений и применением удобрений
Цель: Ознакомиться с основными агрохимическими свойствами почв и с агрохимической характеристикой почв Северного Казахстана.
План:
14
1 Состав почв. Роль минеральной и органической части почвы в питании растений
и применении удобрений.
2 Поглотительная способность почвы и ее роль в питании растений и применении
удобрений.
3 Агрохимическая характеристика почв Северного Казахстана.
1 Состав почв. Роль минеральной и органической части почвы в питании
растений и применении удобрений.
Почва состоит из газообразной фазы (почвенный воздух), жидкой фазы (почвенный раствор и твердой фазы, которые находятся между собой в тесном взаимодействии.
Почвенный воздух отличается от атмосферного повышенным содержанием углекислого газа (СО2) и несколько меньшим кислорода. Если в атмосферном воздухе содержится 0,03% СО2, то в почвенном воздухе до 0,3 – 1%. Корням растений
для дыхания необходим кислород в достаточном количестве. На плотных и переувлажненных почвах наблюдается недостаток кислорода. Для достаточного обеспечения корневой системы растений кислородом необходима агротехническими приема поддерживать оптимальную аэрацию почв.
Почвенный раствор – наиболее подвижная и активная часть почвы, в которой совершаются разнообразные химические процессы и из которой растения
непосредственно усваивают питательные вещества.
В зависимости от типа почв и других условий в почвенном растворе содержатся
катионы (Н+, Na+, NH4+, Ca2+, Mg2+), анионы (HCO3-, OH-, Cl-, NO3-, H2PO4- и
другие), а также водорастворимые органические вещества и растворенные газы
(О2, СО2, NH3 и другие).
Для питания растений особенно важны наличие в почвенном растворе ионов
+
К , Ca2+, Mg2+, NH4+, NO3-, SO42-, H2PO4- и постоянное их пополнение.
Общее количество солей в почвенном растворе колеблется от сотых долей
процента ( в дерново-подзолистых почвах), до нескольких процентов (засоленные почвы). Обычное содержание водорастворимых солей в почвах составляет
около 0,05%. Избыток в почве их (> 0,2%) оказывает вредное действие на растения.
Твердая фаза почвы содержит основной запас питательных веществ для растений. Она состоит из минеральной части, на которую в большинстве почв
приходится 90 – 99% массы твердой фазы, и органической части, которая играет очень важную роль в ее плодородии.
По химическому (элементарному) составу твердая фаза почвы на 49% состоит из кислорода, на 1/3 из кремния, более 10% - на алюминий и железо, и только 7% - на остальные элементы.
Углерод, водород, кислород фосфор и сера находятся и в минеральной и в
органической части почвы. Азот почти целиком в органической части почвы.
Остальные элементы почти все содержатся в минеральной части.
Минеральная часть почвы состоит преимущественно из частиц различных
минералов размером от миллионных долей мм, до 1 мм и более.
15
По происхождению почвенные минералы подразделяются первичные и вторичные.
Первичные минералы входят в материнские почвообразующие породы, возникшие в результате физических факторов выветривания и разрушения горных
пород. Эти минералы в том или ином количестве присутствуют в почве в химически неизменном виде. Наиболее распространенными первичными минералами в почвах являются минералы, включающие кислородные соединения кремния: кварц (окись кремния), полевые шпаты, амфиболы, пироксены и слюды.
Первичные минералы отличаются разнообразным химическим составом и
кристаллической структурой. а в с связи с этим и различной устойчивостью
против выветривания. Первичные минералы в почвах присутствуют главным
образом в виде частиц песка (от 0,05 до 1 мм) и пыли (от 0,001 до 0,05 мм) и в
незначительном количестве в виде илистых (менее 0,001 мм) и коллоидных
(менее 0,00025 мм) частиц.
Первичные минералы обладают следующими свойствами с точки зрения питания растений и применения удобрений:
1) в своем составе содержат небольшое количество элементов необходимых
растений;
2) имеют прочную кристаллическую структуру, слабо разрушаются во времени. и поэтому элементы питания в них растениям не доступны;
3) имеют крупную структуру и поэтому обладают малой емкостью поверхностного поглощения (от 8-20 до 60 мг*экв/100 г. почвы).
В почве при разложении минералов минерализации органических веществ
образуется определенное количество катионов и анионов, все они способны поглощаться на поверхности минералов за счет наличия зарядов на их поверхности. Чем больше емкость поверхностного поглощения минералов, тем больше
способна удерживать катионов и анионов. А чем больше емкость поглощения
почвы, тем почва более плодородна для питания растений. Несут на своей поверхности заряд и обладают емкостью поглощения только илистая и коллоидная фракции почвы, которых в первичных минералах очень мало. Поэтому первичные минералы, и почвы образованные на них наименее плодородны в отношении элементов питания.
Вносимые удобрения в этих почвах будут плохо удерживаться и слабо использоваться растениями из-за вымывания элементов питания удобрений из
почвы.
Из первичных минералов при их разрушении под влиянием химических процессов и жизнедеятельности различных организмов в почве образуются гидраты полуторных окислов железа и алюминия, гидраты кремнезема, различные
соли, а также вторичные минералы.
Вторичные минералы – минералы глин – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и другие. Они находятся в почве преимущественно в виде илистых и
коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц.
Минералы группы каолинита имеют двухслойную кристаллическую решетку
и не впитывают воду в межпакетные пространства и, вследствие этого, не обладают способностью набухать.
16
Монтмориллонит имеет трехслойную кристаллическую решетку и способен
поглощать воду, в результате чего способен набухать. Внутрь кристаллической
решетки в момент набухания монтмориллонитов могут попасть и катионы
почвенного раствора, имеющие небольшие размеры и там закрепляться.
Вторичные минералы обладают следующими свойствами с точки зрения питания растений и применения удобрений:
1) в составе вторичных минералов в большем количестве, чем в составе первичных, содержатся кальций, калий, магний и другие, необходимые для растений элементы питания;
2) имеют менее прочную кристаллическую решетку, легче разрушаются и частично могут разрушаться даже под действием корневых выделений и усваиваться растениями;
3) вторичные минералы в основном состоят из илистых и коллоидных частиц
и поэтому обладают большей емкостью поглощения, до 120 мг*экв/100 г почвы. В связи с этим способны поглощать и удерживать от вымывания из почвы
большее количество ионов содержащих элементы питания.
Почвы образованные на вторичных минералах обладают высоким плодородием в отношении элементов питания. Внесенные с удобрениями элементы питания удерживаются от вымывания благодаря большой емкостью поглощения.
В то же время эти элементы питания остаются доступны растениям.
В почвах содержатся также различные соли: карбонаты, сульфаты, нитраты,
хлориды. фосфаты кальция, магния, калия и натрия. Нитраты, хлориды, углекислые соли и фосфаты калия и натрия хорошо растворимы в воде, но их в
почвах мало. Менее растворимые соли – карбонаты кальция и магния и сульфаты кальция – в некоторых почвах содержатся в больших количествах в составе
твердой фазы. В почвах всегда содержатся малорастворимые фосфорной кислоты (фосфаты кальция, магния, железа и алюминия).
Органическая часть почвы представляет очень сложный комплекс разнообразных органических веществ, которые подразделяются на 2 группы:
1) негумифицированные органические вещества растительного или животного происхождения;
2) органические вещества специфической природы – гумусовые вещества.
В сумме на негумифицированную часть приходится около 10 – 15% общего
запаса органического вещества почвы.
Гумусовые вещества – высокомолекулярные азотсодержащие соединения
специфической природы. Они составляют 85 – 90% от общего содержания в
почвах органического вещества. Гумусовые вещества подразделяют на 3 группы, различающиеся по составу и свойствам: 1) гуминовые кислоты, 2) фульвокислоты, 3) гумины.
Органические вещества улучшают химические, физико-химические, физические, тепловые, технологические свойства почвы и ее биологическую активность.
Влияние его на химические свойства почвы связано, прежде всего, с накоплением азота и зольных элементов питания растений. В почве в органической
форме аккумулируется 98% запасов азота, 40-50% фосфора, 80% серы и боль17
шое количество других элементов, которые, находясь в органически связанной
форме, надежно сохраняются в почве от вымывания и служат важнейшим источником питательных веществ для растений.
Органические вещества улучшают способность почвы поглощать газы, пары
воды и растворенные в воде вещества, регулируют ее питательный режим, реакцию, буферность, водно-физические свойства, обуславливает формирование
гумусовых горизонтов.
Присутствие в почве даже относительно небольшого количества гумусовых
веществ, входящих в состав органо-минеральных и органических коллоидов,
повышает ее поглотительную способность в результате увеличения емкости
обмена гумусовых веществ. Если емкость обмена минеральных коллоидов чернозема составляет 30-40, то органо-минеральных – 150-200, а органических –
400-500мг*экв/100 г почвы. В среднем емкость обмена гумуса в 10 раз больше,
чем минеральной части почвы. На каждые 0,1% гумуса емкость обменного поглощения возрастает на 0,4 мг*экв/100 г почвы, а влагоемкость – на 0,5-0,8%
[6]. Соответственно, обратная картина складывается при снижении содержания
гумусовых веществ.
Повышение гумусированности почв благоприятно влияет на реакцию среды.
Благодаря высокой поглотительной способности органическое вещество почвы
на кислой почве связывает и выводит из раствора обменный алюминий и железо, а на щелочных почвах – натрий, что несколько улучшает реакцию почвенного раствора. Гумусовые вещества также связывают тяжелые токсические металлы.
Гуматы кальция, особенно свежеосажденные, обладая склеивающей способностью, оказывают большое влияние на образование агрономически ценной,
связной, водопрочной и пористой структуры почв. Почвенная структура, образованная без участия гумусовых веществ, не обладает водопрочностью. Только
участие органических коллоидов придает ее водопрочность. Такая структура
характерна для черноземов и хорошо окультуренных почв, имеющих более
благоприятные плотность сложения, водно-воздушный режим, характеризующиеся хорошими водо- и воздухопроницаемостью, влагоемкостью и водоудерживающей способностью. Последние два свойства особенно важны для нашей
зоны недостаточного увлажнения. Такие почвы менее склонны к переувлажнению, не заплывают после дождей, а при подсыхании не образуют корку, что создает более благоприятные условия для роста и развития корневой системы
растений. Они менее тяжелы в обработке, физическая спелость их весной
наступает раньше и продолжается более длительный период. Кроме того, чем
больше в почве гумусовых веществ, тем более устойчивы они к водной и ветровой эрозии. Усиливается водопрочность почвенных агрегатов.
Органическое вещество почвы служит энергетическим материалом для жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, играющих важную роль в обеспечении растений углекислотой и элементами питания.
Под воздействием обработки почвы гумус постепенно разлагается, высвобождаемые при этом в минеральной форме питательные вещества могут быть
использованы растениями. Особое значение имеет азот органического вещества
18
почвы. При отсутствии азотных удобрений урожай однолетних небобовых растений почти полностью формируется за счет азота высвобождаемого при минерализации почвенного гумуса. Внесение удобрений уменьшает долю почвенного азота в формировании урожая, однако даже при высоких дозах азота удобрений (N100 и более) объем выноса азота урожаем зерновых культур 2/3 составляет азот гумуса. Количество азота, поставляемое растениями почвой, увеличивается с повышением содержание в ней гумуса.
Разложение гумуса микроорганизмами высвобождает азот и другие питательные вещества (фосфор, серу, микроэлементы), а также окись углерода
(СО2), которая необходима для фотосинтеза растений. Например, для формирования урожая озимой пшеницы 50 ц/га в период ее интенсивного роста суточная потребность в окиси углерода составляет более 200 кг. Около 70% этого
количества обеспечивает минерализация гумуса почвы, органических удобрений и растительных остатков.
Многие органические вещества, образующиеся при гумификации растительных остатков, участвуют в физиологических и биохимических процессах растительных организмов. К таким веществам относятся витамины, ауксины и
другие биотические вещества соединения индивидуальной природы (аминокислоты, янтарная, фумаровая и другие кислоты, являющиеся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов), а также собственно гумусовые вещества.
Гуминовые и фульвокислоты в малых дозах активируют процесс корнеобразования у растений, особенно на ранних стадиях их развития. Растворы гуминовых кислот активизируют ферментативные системы растений.
Гумус оказывает на урожай прямое и косвенное влияние. Прямое влияние
обусловлено использованием растениями содержащегося в гумусе азота и других питательных веществ, освобождающихся при его минерализации, косвенное – в улучшении условий произрастания на более гумусированных почвах и в
повышении коэффициента использования питательных веществ удобрений.
Повышение окультуренности почв, увеличение в них запасов гумуса способствует росту отдачи от минеральных удобрений. На хорошо гумусированных
почвах, характеризующихся высокой буферностью, не создается избыточной
концентрации солей почвенного раствора при внесении высоких доз удобрений, в результате снижается негативное влияние высоких доз и эффективность
удобрений возрастает в 1,5-2 раза.
Многочисленные исследования, проведенные в различных регионах бывшего
СССР в течение нескольких десятилетий, свидетельствуют, что при слабой степени смытости, когда содержание гумуса по сравнению с несмытыми почвами
уменьшается на 10-12% урожай большинства культур снижается на 10-30%,
при средней степени смытости (уменьшение содержания гумуса на 20-50%) –
на 30-60%, а при сильной степени смытости (снижение содержания гумуса более чем на 50%) урожаи снижаются на 60-80%. В целом по стране снижение содержания гумуса на 0,5% сокращает максимально возможные урожаи зерна на
2,4 ц/га [6]. На черноземах Костанайской области, как установлено исследованиями ученых, снижение содержания гумуса на 0,5% приводит к уменьшению
урожайности зерна яровой пшеницы в среднем на 2,2 ц/га (14%) и особенно это
19
проявляется в сухие годы – на 2,4ц/га (28%).
2 Поглотительная способность почвы и ее роль в питании растений и применении удобрений.
Большое значение в питании растений и в процессах превращения вносимых
удобрений имеет поглотительная способность почв. Она определяется ее органическими и минеральными коллоидами.
Под поглотительной способностью почвы следует понимать способность
почвы задерживать (поглощать) ионы и молекулы различных веществ, которые
соприкасаются с твердой фазой в результате циркуляции в ней воды.
Учение о поглотительной способности почв создал советский ученый академик К.К. Гедройц. Из иностранных ученых видную роль в разработке этого
учения сыграли Г. Вигнер, и С. Маттсон.
Различают следующие шесть видов поглотительной способности почв: механическую, физическую, физико-химическую, химическую, биологическую и
необменную.
Механическое поглощение – это свойство почвы как пористого тела задерживать более или менее крупные твердые частицы, взмученные в воде и фильтрующиеся через почву.
В почве много различных пор и капилляров, вот в них то и задерживаются
частички. Благодаря этому виду поглощения илистая фракция остается в почвенном профиле. А так как эта фракция содержит наибольшее количество доступных для растений элементов питания, то и происходит обогащение почв.
Чем тяжелее почвы по гранулометрическому составу, тем больше они могут задерживать взмученных в растворе частиц. Песчаные почвы не способны задерживать илистую фракцию почв.
Но на тяжелых почвах имеющих плотное сложение и не очень то благоприятный для развития растений водно-воздушный режим заполнение пор илистой
фракцией приводит к образованию еще более неблагоприятному водновоздушному режиму. Тут уже мы видим отрицательную роль механического
поглощения. Но надо отметить, что полной закупорки пор не происходит потому, что в почве существует много других процессов, которые имеют противоположный характер,
Какова же роль механического поглощения в применении удобрений?
Если удобрения малорастворимы или слабо передвигаются их соли в почве,
то механическое поглощение в данном случае будет играть отрицательную
роль при поверхностном внесении удобрений, так как удобрения в этом случае
останутся в верхнем слое почвы и корневая система не берет питательные вещества с поверхности, корни в земле.
Если же вносим легкорастворимые удобрения, то механическое поглощение
никакой роли не играет.
Положительная роль механического поглощения происходит тогда, когда
малорастворимые удобрения вносятся сразу в корнеобитаемый слой почвы.
20
Биологическая поглотительная способность – это свойство почвы задерживать и накапливать питательные вещества в корнеобитаемом слое в результате
биологической деятельности живых организмов и корневой системы растений.
Эта поглотительная способность имеет большое значение в жизни почвы и
развитии ее плодородия.
Одна из важнейших особенностей данного поглощения элементов питания –
избирательность этого процесса. Растения и микроорганизмы усваивают из
внешней среды, в том числе из внесенных удобрений те вещества (элементы),
которые им необходимы для питания.
В целом это положительное поглощение. Некоторые растения (к примеру,
бобовые) переносят корнями элементы питания из нижних горизонтов почвы в
верхний пахотный слой. Фиксация азота из воздуха микроорганизмами тоже
биологическое поглощение.
Микроорганизмы разлагают органическое вещество почвы и переводят его в
минеральную легкодоступную для растений форму.
Но в то же время они сами потребляют некоторое количество питательных
веществ для построения своих тел и являются конкурентами культурным растениям.
Биологическое поглощение играет особенно большую роль в превращении
азотных нитратных удобрений в почве. Нитраты ни в какой другой вид поглощения не вступают и удерживаются от вымывания из почвы только благодаря
биологическому поглощению.
Отрицательная роль биологического поглощения проявляется и тогда, когда
в почву вносится большое количество богатого клетчаткой органического вещества. Микроорганизмы разлагающие ее начинают использовать азот, а также
фосфор и калий из почвы, так как имеющееся их количество в данном материале недостаточно для жизнедеятельности микроорганизмов.
Биологический перевод питательных веществ в малорастворимые соединения также играет отрицательную роль.
Физическим поглощением называется осаждение на поверхности почвенных
частиц (адсорбция) целых молекул различных веществ и соединений.
Поглощение идет вследствие наличия поверхностной молекулярной энергии
коллоидных частиц. Чем мельче будут частицы, тем больше будет их суммарная поверхность в единице объема почвы, и, следовательно, будет в большей
степени выражено физическое поглощение почвы.
Данное поглощение может быть физически положительным и физически отрицательным.
Положительным физическим поглощением является такое поглощение, когда сила притяжения молекул растворенных в почвенном растворе веществ
сильнее, чем сила притяжения к почвенным частицам молекул воды.
Физически положительно поглощаются все органические соединения кроме
жиров. Из минеральных соединений – щелочи.
Наибольшую роль в питании растений играет отрицательное физическое поглощение. Это такое поглощение, при котором сила притяжения к почвенным
частицам молекул веществ слабее, чем сила притяжения воды.
21
Физически отрицательно поглощаются все минеральные соли и кислоты, а из
органических веществ – жиры.
В условиях избыточного увлажнения или при поливном земледелии, когда
наблюдается промывной водный режим, физическое поглощение играет отрицательную роль в питании растений азотом. При внесении нитратных или нитратно-аммонийных азотных удобрений в этих условиях нитраты могут легко
вымываться из почвы и поступать в грунтовые воды, водоемы, что ведет к
накопление нитратов в них свыше предельно допустимой концентрации делая
непригодной для питья. При этом из почвы теряется необходимый растениям
азот. При непромывном водном режиме нитраты не вымываются и в этом случае физически отрицательное поглощение будет играть положительную роль.
В случае применение калийных хлорсодержащих удобрений хлор после внесения удобрений будет вымываться из почвы, что играет в целом положительную роль, так как для большинства растений избыток хлора вреден.
Под химическим поглощением следует понимать образование нерастворимых или труднорастворимых веществ выпадающих в осадки и примешивающиеся к твердым частицам почвы в результате химического взаимодействия между собой растворимых в почвенном растворе солей, а также внесенных минеральных удобрений. Одним словом это перевод растворимых солей в нерастворимые в результате химических реакций.
В целом данное поглощение играет отрицательную роль в питании растений,
так как приводит к образованию недоступных или труднодоступных для них
элементов питания.
Особенно сильно данное поглощение касается солей фосфорной кислоты,
Так в результате взаимодействия фосфат ионов с Са, Mg, Al, Fe почвы могут
образовываться малорастворимые или не растворимые фосфорнокислые соли.
Из других ионов почвы, ионы азотной NO3- и соляной Cl- кислоты ни с одним
почвенным катионом не образуют нерастворимых в воде соединений. Анионы
угольной СО32- и серной SO42- кислот с одновалентными катионами дают растворимые соли, а с двухвалентными катионами (Са2+, Mg2+) которые преобладают в почвах – труднорастворимые в воде соединения.
Анионы фосфорной кислоты Н2РО4- и НРО42- с одновалентными катионами
образуют растворимые в воде соли (КН2РО, Na2HPO4, NH4H2PO4).
Физико-химическое поглощение – это осаждение катионов и анионов на поверхности мелкодисперсных почвенных частиц в результате обменных реакций. Такое поглощение связано с органическими и минеральными коллоидами
почвы. Эта коллоидная часть почвы называется почвенно-поглощающим комплексом (ППК).
Так, к примеру, если в ППК содержатся в поглощенном состоянии катионы
Са2+, Mg2+, H+, то при взаимодействии ППК с растворами удобрений (NH4NO3,
(NH4)2SO4, KCl) и других будут совершаться следующие реакции:
Са2+
ППК) Mg2+ + (NH4)2SO4 + 2 NH4NO3 + KCl =
H+
22
2 NH4+
= ППК) 2 NH4+ + CaSO4 + Mg(NO3)2 + HCl
K+
В зависимости от концентрации почвенного раствора, природы обменивающихся катионов и свойств адсорбирующих коллоидных частиц почвы устанавливается подвижное равновесие.
Реакции обменного поглощения в почвах подчиняются закону действующих
масс. При взаимодействии катионов с одинаковой зарядностью он формируется
так: отношение количества адсорбированных катионов при установлении равновесия пропорционально отношению их концентрации в почвенном растворе.
Чем выше концентрация каких-либо катионов почвенного раствора, тем
больше будет поступать их в поглощенное состояние. И наоборот, чем больше
обменных катионов находится в поглощенном состоянии, тем больше их будет
переходить в почвенный раствор.
Физико-химическое поглощение растворимых солей происходит мгновенно.
Такая высокая скорость обмена объясняется тем, что процесс поглощения протекает на поверхности коллоидных частиц, и в этом отношении он является физическим процессом. Но поскольку обмен между катионами происходит в эквивалентных количествах, то он является и химическим процессом. Катионы
поглощенные обменно практически не передвигаются в почве и остаются всегда доступными растениям.
Если растворимое удобрение внесено поверхностно, то он сразу же закрепляется в слое 0-5 см и недоступно для питания растений, так как большую часть
вегетации данный горизонт почвы сухой и из него растения не смогут взять
вносимые элементы питания. Поэтому соли поглощаемые обменно всегда надо
вносить в корнеобитаемый слой.
Разные катионы имеют и разную энергию внедрения (поглощения) в коллоидную частицу. Чем больше атомная масса и валентность элемента, тем выше
энергия поглощения.
Например, энергия поглощения увеличивается в следующем порядке:
Na < NH4 < K < Mg < Ca < H < Al < Fe
Фиксированное (необменное) – это такое поглощение, когда катионы проникают во внутрь кристаллической решетки вторичных глинистых минералов типа монтмориллонитов и гидрослюд и закрепляются там переходя в недоступное
для растений состояние.
Из ионов, содержащих элементы питания, таким образом поглощаются катионы аммония (NH4+) и калия (К+). Поэтому азот аммония и калий становится
недоступными растениям.
Данное поглощение зависит от гранулометрического состава почвы, чем тяжелее почва по гранулометрическому составу, тем больше она будет содержать
вторичных минералов и тем больше ионов аммония и калия будет поглощено
необменно.
Особенно сильно необменное поглощение происходит в тех слоях почвы, которые наиболее часто подвергаются попеременному увлажнению и высушива23
нию, что наблюдается в верхних горизонтах почвы. При увлажнении почвы
вторичные минералы набухают, увеличивается расстояние между узлами кристаллической решетки, ионы аммония и калия проникают внутрь и после последующего усыхания почвы вторичные минералы сжимаются. В результате
ионы аммония и калия уже не могут выйти наружу. Отсюда вывод: удобрения
содержащие ионы аммония и калия необходимо вносить не в верхние горизонты почвы, а в более глубокие с более постоянным увлажнением, что приведет к
снижению фиксированного поглощения.
Для снижения фиксированного поглощения необходимо удобрения содержащие ионы аммония и калия не смешивать со всем пахотным слоем почвы, а
вносить локально в корнеобитаемый слой почвы.
Необменно поглощенные катионы аммония и калия не являются навсегда потерянными для растений, в случае уменьшения этих ионов в почвенном растворе на их место могут переходить обменно поглощенные ионы аммония и калия,
а на место последних – фиксированные в тот момент, когда почва влажная.
Фиксированное поглощение происходит медленно и продолжается более года с момента внесения удобрений. Вывод: соли аммония и калия в запас вносить не следует.
3 Агрохимическая характеристика почв Северного Казахстана.
Зональными почвами Северного Казахстана являются серые лесные почвы,
черноземы выщелоченные, черноземы южные, темно-каштановые и каштановые почвы. Из интразональных - солонцы, солончаки и солоди.
Серые лесные почвы и черноземы выщелоченные расположены в северной
части Северо-Казахстанской области и занимают 0,4 млн. га.
Серые лесные почвы распространены под травянистыми березами. В распаханном состоянии почвы обеструктурены и распылены. Серые лесные почвы
нуждаются во внесении органических удобрений, а также азотных и фосфорных.
Черноземы выщелоченные в подзоне умеренно влажной лесостепи образуют
однородный покров. Это плодородные почвы. Содержание доступных для растений форм фосфора, а зачастую и азота – недостаточно и поэтому необходимо
внесение азотно-фосфорных удобрений. Реакция в основном нейтральная.
Черноземы обыкновенные занимают большую часть Северо-Казахстанской,
северные части Костанайской и Акмолинской областей. Площадь подзоны составляет 11,8 млн. га, в том числе 7,2 млн. га – пашни. Реакция верхней части
профиля нейтральная, ниже – щелочная. Валовое содержание фосфора и калия
в основном зависит от гранулометрического состава почв. для повышения плодородия необходимо внесение органических и фосфорных удобрений. В последнее время все чаще возникает потребность во внесении азотных удобрений.
Черноземы обыкновенные относятся к лучшим плодородным почвам.
Черноземы южные. Площадь подзоны 13,6 млн. га, в том числе 7,2 млн. га –
пашни. По плодородию черноземы южные мало отличаются от черноземов
24
обыкновенных, но из-за нахождения в более засушливой зоне урожайность возделываемых на них культур в целом ниже. Для повышения плодородия требуется внесение фосфорных и органических удобрений, а под отдельные культуры – и азотные.
В подзоне обыкновенных черноземов встречаются, а южных преобладают
солонцеватые, карбонатные, иногда одновременно карбонатно-солонцеватые
виды этих почв. Солонцеватые черноземы обычно встречаются пятнами среди
несолонцеватых почв или образуют комплексы с солонцами. Данные почвы
имеют щелочную реакцию. В горизонте «В» поглощенный натрий составляет
10 - 12 % от емкости поглощения. Щелочная реакция, наличие сильно уплотненного солонцового горизонта обуславливает отрицательные свойства этих
почв. Необходимо проведение различных приемов по снижению их солонцеватости, а также внесение органических и фосфорных удобрений.
Темно-каштановые почвы занимают южную часть Костанайской, Акмолинской и большую часть Павлодарской области. В почвах наблюдается низкое содержание подвижных форм фосфора и недостаточное азота, что обуславливает
необходимость внесения фосфорно-азотных удобрений. для повышения общего
плодородия – внесение органических удобрений.
Среди темно-каштановых почв преобладают солонцеватые, карбонатные и
карбонатно-солонцеватые а также их комплексы с солонцами. Карбонатные
почвы отличаются комковато-глыбистой структурой, сильной трещиноватостью, высокой плотностью. Сильно подвержены ветровой эрозии. Карбонатность и засоленность темно-каштановых почв сильно снижают их плодородие.
Типичные каштановые почвы располагаются в подзоне сухой степи в южной
части Костанайской и Акмолинской областей. Солонцеватость и Карбонатность
данных почв распространена повсеместно и даже на почвах легкого гранулометрического состава наблюдается высокая уплотненность. Для многих каштановых почв характерна шебенчатость.
В таблице 2 приведена краткая агрохимическая характеристика почв Северного Казахстана.
Таблица 2- Краткая агрохимическая характеристика почв Северного Казахстана
Мощность
Емкость поВаловое содержание
Гумус в
гумусового элементов питания, %
глощения,
Почва
горизонте
горизонта,
мг*экв/
А, %
N
P
K
см
100 г
Серые лесные
0,20,121,53–7
30 – 50
25-35
0,3
0,15
1,8
Чернозем выдо
6-8
50-70
до 0,2 до 2,5
45-60
щелоченный
0,5
Черноземы
0,40,121,55–7
55-65
35-40
обыкновенные
0,5
0,20
2,8
Черноземы
0,30,101,65- 6
40-55
30-35
южные
0,4
0,18
2,7
25
Темнокаштановые
Каштановые
3-4,5
35-45
1,6-3
30-40
0150,28
0,10,2
0,100,15
0,100,12
1,52,7
1,82,3
25-30
20-22
Контрольные вопросы
1 Каков состав почвенного воздуха, почвенного раствора и твердой фазы почвы, их значение для растений?
2 Минеральная часть почвы и ее значение в питании растений и применении
удобрений.
3 Какова роль органической части почвы в ее плодородии и питании растений.
4 Что такое гумус? Какова его роль в создании плодородия почвы?
5 Виды поглотительной способности почвы и их роль в питании растений и
применении удобрений.
6 Какие зональные почвы распространены в Северном Казахстане?
7 Дайте агрохимическую характеристику почв Северного Казахстана.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 94 - 147
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
88-106.
15 Жуков А.И., Попов П.Д. Регулирование баланса гумуса в почве. – М.: Росагропромиздат, 1988. – с. 3 – 13
24 Панников В.Д., Минеев В.Г. Почва, климат, удобрения и урожай. – М.: Агропромиздат, 1987. – с. 123-140.
Тема 4 Удобрения, классификация, понятия по применению.
Основные свойства минеральных удобрений.
Цель: Ознакомление с классификацией удобрений, основными понятиями по
применению удобрений, основными физико-химическими свойствами минеральных удобрений.
План:
1 Классификация удобрений.
2 Понятия о нормах, дозах, приемах и способах внесения, способах заделки и
сроках внесения удобрений.
3 Основные физико-механические свойства минеральных удобрений.
1 Классификация удобрений.
26
Удобрение – вещество, предназначенное для улучшения питания растений и
повышения плодородия почвы. Оно может содержать пищу для растений, усиливать мобилизацию питательных веществ в почве, повышать энергию жизненных процессов в ней и изменять свойства самой почвы.
Удобрения классифицируются по нескольким признакам:
1 По химическому составу удобрения делятся на органические и минеральные.
К органическим относятся те, которые своим происхождением обязаны растениям или животным и являются растительными остатками или выделениями
животных (навоз, сидераты, компосты, птичий помет, торф, солома и т.д.).
Минеральными называются такие удобрения, которые получаются промышленно-заводским способом, путем химической или механической обработки
минерального сырья.
2 По месту получения и происхождения удобрения подразделяются на местные
и промышленные.
Местные: а) удобрения, получаемые в хозяйстве в качестве отходов хозяйственной деятельности (навоз, зола, птичий помет и т.д.);
б) удобрения выращиваемые в хозяйстве – сидераты;
в) удобрения, добываемые на территории хозяйства или вблизи него (торф,
известняк).
К промышленным относятся продукты переработки агроруд, синтеза азотной
промышленности, а также отходов промышленности (Азотные, фосфорные, калийные, комплексные и т.д.).
3 По агрономическому назначению и характеру действия делятся на прямые и
косвенные.
Прямые – удобрения, содержащие в своем составе элементы питания и оказывающие непосредственное влияние на пищевой режим почвы.
Косвенные – удобрения, применяемые не ради элементов питания, а для
улучшения свойств почвы (известь, гипс).
4 По конструкции делятся на простые – содержащие один основной элемент
питания ( азотные, фосфорные, калийные, борные и т.д.) и комплексные – содержащие два и более элементов питания (сложные, комбинированные и смешанные).
Различают еще виды и формы удобрений.
Группа удобрений, в состав которых входит тот или иной питательный элемент называется видом удобрения (азотные, фосфорные, калийные, комплексные, молибденовые и т.д.).
В зависимости от ионного состава или по другим свойствам ( растворимости
и т.д.) виды минеральных удобрений подразделяются на формы. Форма – группа удобрений одного вида.
Например, азотные удобрения подразделяются на следующие формы: аммонийные, нитратные, аммонийно-нитратные, аммиачные, амидные.
2 Понятия о нормах, дозах, приемах и способах внесения, способах заделки
и сроках внесения удобрений.
27
Норма удобрений – общее количество удобрений, применяемое под сельскохозяйственные культуры на весь период вегетации растений.
Доза удобрений – количество удобрений, вносимое под сельскохозяйственные культуры за один прием (за один раз).
Нормы и дозы удобрений исчисляются в т/га (для органических, известковых
и гипсовых удобрений), ц/га, кг/га самого удобрения, или в кг/га д.в.
Действующие вещество – это тот химический элемент или соединение ради
которого производится и вносится удобрение у который условно принят за действующее вещество.
У азотных удобрений это азот (N), у фосфорных – Р2О5 (оксид фосфора), у
калийных К2О (оксид калия). В то же время азот поступает в растения в виде
NH4 или NO3, фосфор в виде H2PO4-, HPO42-, калийные в виде К+ то есть на
растения действуют другие соединения азота, фосфора и калия а вышеназванные условно приняты за действующие.
Приемы внесения удобрений.
Различают следующие приемы внесения удобрений: основное (допосевное),
припосевное (рядковое) или припосадочное, подкормка. Кроме того, применяют еще и такие приемы использования удобрений, как смачивание семян, намачивание семян и опудривание семян, но эти приемы в основном применяются в
овощеводстве, а также при применении микроудобрений.
Основное удобрение – удобрения вносятся до посева или посадки сельскохозяйственных культур. Цель – обеспечение растений элементами питания на
протяжении всей вегетации, улучшение пищевого режима почвы или улучшение свойств почвы. В основное внесение вносят от 50% до 100% от всей нормы
удобрений. Это основной прием, Остальные являются только дополняющими,
корректирующими.
Припосевное или припосадочное внесение – внесение удобрений в рядки при
посеве или в гнезда, лунки при посадке сельскохозяйственных культур. Цель –
обеспечение растений элементами питания в первые, критические фазы роста и
развития растений, когда растениям необходимо небольшое количество элементов питания, но как недостаток, так и избыток их в это время отрицательно
сказывается на весь дальнейший рост и развитие растений. Дозы припосевного
внесения по 10-20 кг/га д.в. Дозы припосадочного внесение по 20-40 кг/га N,
Р2О5, К2О.
Подкормка – внесение удобрений в период вегетации растений. Цель – обеспечение растений элементами питания в отдельные фазы роста и развития растений, как правило, в период наибольшей потребности в них.
Различают корневую и некорневую подкормки, Корневая – внесение удобрений в почву, Внекорневая – опрыскивание растений водным раствором минеральных удобрений. Для подкормок применяют легкорастворимые удобрения.
Нормы подкормки 30-45 кг/га д.в.
Способы внесения удобрений – сплошное (разбросное), локальное или местное (рядковое, гнездовое, локально-ленточное, локально-экранное).
Способы заделки удобрений - плугом, бороной, культиватором, сеялкой).
28
Сроки внесения – конкретное время года или месяца, а также определенные
фазы роста и развития.
3.Основные физико-механические свойства минеральных удобрений.
Для организации правильного хранения, транспортировки, смешивания и
внесения минеральных удобрений надо знать их основные физико-химические
и механические свойства. Это влажность, гигроскопичность, предельная влагоемкость, плотность, угол естественного откоса, гранулометрический состав,
слеживаемость, рассеиваемость, прочность гранул.
Влажность промышленных удобрений (максимально допустимый уровень)
для азотных удобрений 0.15-0.3%, суперфосфатов – 3-4%, остальных удобрений
– 1-2%. От влажности зависят все другие свойства удобрений.
Гигроскопичность характеризует способность удобрений поглощать влагу из
воздуха. Удобрения бывают негигроскопичными, мало или слабо гигроскопичными, сильногигроскипными. Гигроскопичность удобрений определяет способ
их упаковки, условия транспортировки и хранения.
Предельная влагоемкость - характеризуется максимальной влажностью
удобрений, при которой сохраняется его способность к хорошему рассеву и
внесению.
Плотность - масса 1 м3 удобрений в тоннах, Учитывается при определении
необходимой вместимости складов, тары, грузоподъемности транспортных
средств и т.д. И наоборот, по объему можно найти массу удобрений.
Угол естественного откоса – угол между горизонтальной плоскостью, на которой насыпью размещается удобрение и плоскостью насыпи (касательной линии боковой ее поверхности). Его величину необходимо учитывать при закладке удобрений на хранение насыпью, при проектировании бункеров и т.д.
Гранулометрический состав – процент содержания отдельных фракций удобрений. От него зависят склонность удобрений к уплотнению, слеживаемости и
рассеиваемости.
Слеживаемость – склонность удобрений переходить в связанное и уплотненное состояние. Зависит от влажности удобрений, размера и формы частиц, их
прочности, давления в слое, условий и продолжительности хранения.
Рассеиваемость – способность к равномерному рассеву удобрений. Зависит
прежде всего от их сыпучести и гранулометрического состава.
Прочность гранул – определяет сохранность гранулометрического состава
при транспортировке, хранении и внесении удобрений.
Кроме того, к физико-химическим свойствам удобрений, определяющих их
качество является содержание действующего вещества, растворимость в воде,
строение. По строению удобрения могут быть кристаллические, пылевидные и
гранулированные.
Контрольные вопросы
1 Дайте понятия удобрениям.
29
2 Приведите классификацию удобрений.
3 Дайте понятие норме, дозе внесения удобрений, действующему веществу.
4 Что является действующим веществом у азотных, фосфорных и калийных
удобрениях?
5 Какие приемы внесения удобрений существуют и в чем их сущность?
6 Дать понятие способам внесения, способам заделки удобрений и сроков внесения удобрений.
7 Назовите основные физико-механические свойства минеральных удобрений.
8 Дайте понятия влажности, гигроскопичности, предельной влагоемкости и
плотности удобрений.
9Что такое гранулометрический состав, слеживаемость, рассеиваемость, прочность гранул удобрений?
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 191 - 194
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
168 – 170.
19 Методические указания к лабораторным работам по агрохимии.
Тема 5 Азотные удобрения
Цель: Усвоить роль азота в жизни растений, содержание, формы и доступность
растениям азота почв. Классификацию азотных удобрений, их превращение в почвах и рациональные приемы использования
План:
1 Содержание и роль азота в жизни растений.
2 Содержание, формы и доступность растениям азота почв
3 Превращение азотистых соединений в почве. Круговорот и баланс азота в
природе и в земледелии.
4 Азотные удобрения и их применение.
1 Содержание и роль азота в жизни растений.
Азот – один из важнейших макроэлементов. Нет ни одного живого организма,
ни одной живой клетки, куда бы не входил азот. В среднем в растении азота содержится от 1 до 3% от массы сухого вещества. Его содержание зависит от биологии культур, почвенно-климатических условий. В растении азот концентрируется в
молодых, растущих частях, в точке роста. При недостатке азота в почве он начинает перемещаться из старых частей в молодые (реутилизируется), обеспечивая тем
самым рост и развитие за счет уже поступившего азота.
По концентрации азота сельскохозяйственные растения можно разделить на
следующие группы:
30
1) с максимальным содержанием азота – зернобобовые. Содержат 4 – 6% азота в
зерне, 0,55 – 0,7% в зеленой массе;
2) зерновые злаковые культуры – 2 – 3% азота в зерне и 0,5 – 0,6% в соломе;
3) пропашные и технические – 0,5 – 0,8% азота в товарной части;
4) овощные и плодовоягодные – 0,35 – 0,45; азота в товарной части.
В растениях азот входит в состав органических соединений и лишь в незначительном количестве в виде минеральных солей аммония и нитратов. Минеральный
азот представляет ту его часть в растении, которая поступила через корни в виде
ионов аммония и нитратов и еще не успела пойти на синтез органических азотсодержащих веществ, либо при чрезмерном поступлении азота из почвы накопились
нитраты. Наибольшую ценность представляют органические азотсодержащие соединения: белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, нуклепротеиды, хлорофилл, фосфопротеиды и др.
1 Белки – образуют основу протоплазмы клетки в виде белкового студня.
2 Нуклеиновые кислоты – участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности: синтез белков, рост и размножение, передача наследственных свойств. Основная роль ДНК – передача наследственных свойств и перенос биологической
информации. РНК – принимает непосредственное участие в биосинтезе белков.
3 Нуклепротеиды – комплекс нуклеиновых кислот с белками. Участвуют в построении цитоплазмы и ядра клетки.
4 Фосфопротеиды – соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Это
многочисленные белки-ферменты, катализирующие ряд биохимических реакций в
растениях.
5 Хлорофилл – осуществляет процесс фотосинтеза, без чего не возможен синтез
органических веществ.
6 Аминокислоты – служат материалом, из которого растения образуют белки.
основными источниками азота для растений в естественных условиях служат
соли азотной кислоты и аммония, поглощение идет в виде анионов NO3- и катионов NH4+. Синтез органических азотистых соединений до белка включительно
происходит через аммиак, образованием аммиака завершается и их распад. Поступивший в растения аммоний сразу же идет на синтез аминокислот и в растениях не
накапливается в значительных количествах. При очень большом поступлении аммония в растения, особенно в молодом возрасте, может вызвать отравление растений аммиаком.
Нитраты, поступившие в растения, восстанавливаются с участием металлосодержащих ферментов через нитраты до аммиака, который идет на синтез аминокислот. Для восстановления нитратов до аммиака необходима затрата энергии растением. Для самих растений нитраты безвредны, при большом поступлении их в
растения они откладываются в тканях растений как бы прозапас в значительных
количествах. Однако нитраты в повышенных количествах опасны для теплокровных, вызывают заболевание метгемоглобинемией (кровь теряет способность разносить кислород по органам).
Наиболее интенсивно растения поглощают и усваивают азот в период максимального роста и образования вегетативных органов – стеблей и листьев. По мере
31
старения относительное содержание азота в тканях вегетативных органов снижается.
Уровень азотного питания определяет размеры и интенсивность синтеза белка и
других азотистых органических соединений в растениях, ростовые процессы. Недостаток азота особенно резко сказывается на росте вегетативных органов. Слабое
формирование фотосинтезирующего листового и стеблевого аппарата вследствие
дефицита азота, в свою очередь, ограничивает образование органов плодоношения
и ведет к снижению урожая и уменьшению количества белка в продукции.
В целом в растениях азот, как никакой другой элемент питания, способствует
образованию вегетативной массы, удлиняет период вегетации, способствует образованию большего количества белков, обеспечивает формирующую работу растений, так как входит в состав РНК и ДНК, ферментов. Без азота невозможен процесс фотосинтеза. Но избыточное содержание азота в растении снижает засухоустойчивость, зимостойкость. Ухудшает лежкость растительной продукции в период ее хранения.
2 Содержание, формы и доступность растениям азота почв
Содержание азота в земной коре составляет 0,023%, что очень мало. основная часть азота содержится в почве в виде сложных органических соединений.
Часть азота находится в виде необменно поглощенных ионов аммония и удерживается в кристаллической решетке вторичных минералов. В пахотном слое
различных почв (0 – 25 см) содержание азота колеблется в широких пределах
(от 0,05до 0,5%). Общее содержание азота в почвах зависит от содержания в
них органических веществ. Больше всего азота в наиболее богатых гумусом
мощных черноземов, а меньше – в бедных гумусом дерново-подзолистых почвах и сероземах. Содержание азота в почвах зависит и от гранулометрического
состава почв, больше азота содержится в глинистых почвах. Общий запас азота
в пахотном слое одного гектара колеблется в разных почвах Казахстана от 3 –
6 т в сероземах, до 12-15 т в черноземах обыкновенных.
Можно выделить следующие формы азота почв:
Органические формы
1 Азот гумусовых веществ – 80% от валового азота. Растениям недоступен.
2 Азот растительных остатков (корневых и пожнивных) – 10 – 15% от валового. Растениям недоступен.
3 Азот тел макро- и микроорганизмов – доли процента. Растениям недоступен.
В результате постоянно протекающего в почве процесса минерализации азот
органических веществ переходит в минеральные формы и может быть использован после этого растениями. Легче всего минерализуются микроорганизмы,
затем растительные остатки, наиболее медленно минерализуется азот гумусовых веществ.
Минеральные формы
1 Азот солей почвенного раствора 0,01%. от 24 до 110 кг/га в слое 0 – 40 см в
почвах Северного Казахстана. Растениям хорошо доступен
32
2 Обменно поглощенный аммоний (NH4+) на поверхности минеральных и органических частиц. Растениям хорошо доступен.
3 Азот фиксированный (необменно поглощенный в виде ионов NH4+) внутри
кристаллической решетки глинистых минералов. Растениям недоступен, но со
временем способен переходить в обменно-поглощенное состояние и становиться после этого доступным растениям. Его запасы составляют 2 – 5% от валового азота в пахотном слое, а в подпахотном слое доля его повышается до 30 –
35%, так как с глубиной резко снижается количество гумуса. и , следовательно,
азота в органической форме, что резко повышает удельный вес азота фиксированного.
Основная масса азота в почве, содержащаяся в различных органических соединениях или в форме аммония, необменно поглощенного глинистыми минералами, недоступна, или трудно доступна растениям. Только малое количество
азота (около 1%) содержится в легкоусвояемых растениями минеральных формах (NO3- и обменного NH4+). В связи с этим нормальное обеспечение растений
азотом зависит от скорости минерализации азотистых органических веществ.
Разложение азотистых органических соединений в почве в общем виде идет
по схеме:
белки, гуминовые вещества → аминокислоты, амиды → аммиак →
нитриты → нитраты
В пахотных почвах Северного Казахстана ионов аммония накапливается
очень мало, так как он очень быстро превращается в нитраты и в этих условиях
растения вынуждены питаться азотом нитратов. Поэтому, содержание нитратного азота здесь используется как диагностический показатель обеспеченности
питанием почв азотом.
3 Превращение азотистых соединений в почве. Круговорот и баланс азота
в природе и в земледелии.
Превращения азотистых веществ в почве включают в себя аммонификацию,
нитрификацию, денитрификацию и иммобилизацию.
Аммонификацией называется процесс распада азотистых органических веществ до аммиака. Аммонификация осуществляется обширными группами
аэробных и анаэробных микроорганизмов: бактериями, актиномицетами и
плесневыми грибами.
Аммонификация происходит во всех почвах при разной реакции среды, в
присутствии воздуха и без него, но в анаэробных условиях при сильнокислой и
щелочной реакции она сильно замедляется. На скорость аммонификации влияет
также температура почвы, влажность и другие факторы. В анаэробных условиях азотистые органические вещества разлагаются до аммиака. В аэробных
условиях соли аммония окисляются до нитратов.
33
Нитрификация это окисление аммония до нитратов. Она осуществляется
группой специфических нитрифицирующих бактерий, для которых это окисление является источником энергии.
Оптимальные условия нитрификации – хорошая аэрация почвы, влажность
почвы 60 – 70% капиллярной влагоемкости, температура 25 – 320С и рН 6,2 –
8,2. На скорость нитрификации влияют также обработка почвы и удобрения.
Обработка почвы, улучшая аэрацию, усиливает и нитрификацию. Чем чаще и
на большую глубину мы будем рыхлить почву, тем сильнее будет идти процесс
нитрификации. Именно поэтому в паровых полях наибольшая скорость минерализации органических веществ и нитрификации. Накопление нитратов на
почвах занятых растениями, особенно злаками, почти не происходит из-за слабого развития процессов нитрификации (вследствие уплотнения почвы) и поглощения нитратного азота корнями растений; содержание его в пахотном слое
в этом случае невелико.
Органические и минеральные удобрения обогащают почву азотом и зольными элементами и значительно усиливают процесс минерализации и нитрификации в ней. С органическими удобрениями вносятся органические вещества,
стимулирующие жизнедеятельность микроорганизмов, и разнообразная микрофлора, ускоряющая разложение почвенной органики.
Процесс нитрификации наряду с положительным значением играет и отрицательную роль, так как нитраты не только накапливаются в почве, но в следствии своей подвижности могут и вымываться из нее, а также подвергаться денитрификации.
Денитрификация – процесс восстановления нитратного азота до газообразных форм (NO, N2O, N2), в результате чего происходят газообразные потери
азота из почвы. Осуществляют этот процесс анаэробные бактерии денитрификаторы, которые используют кислород нитратов для своего дыхания. Особенно
интенсивно процесс развивается в условиях, когда в почве отсутствует воздух,
почва имеет щелочную реакцию и в избытке органическое вещество. На переувлажненных и переуплотненных почвах процесс денитрификации протекает
особенно сильно.
Иммобилизация. В почве одновременно с минерализацией органических веществ, нитрификацией и денитрификацией происходят и вторичные процессы
синтеза, когда минеральные соединения азота вновь переходят в органические,
не усвояемые для растений. Эти процессы иммобилизации носят биологический характер. осуществляют его микроорганизмы. строя свои тела из углеводов и использую минеральный азот почвы. в результате азот из почвы не теряется как при вымывания нитратов или денитрификации; он лишь переходит в
недоступное для растений состояние.
Баланс элементов питания – это количественное выражение изменения содержания питательных веществ в почве на конкретной площади и или объекте
исследований (поле, севообороте, хозяйстве) с учетом статей их поступления и
расхода в течении определенного промежутка времени.
Статьи прихода азота в почву:
34
1) В результате азотфиксирующей способности свободноживущих и клубеньковых микроорганизмов. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы в среднем накапливают из воздуха в год 5 – 25 кг/га связанного азота.
Клубеньковые симбиотические микроорганизмы на корнях бобовых культур
ежегодно накапливают от 0 до 300 кг/га.
2) Азот атмосферных осадков и грозовых разрядов. от 2 до 11 кг/га ежегодно.
3) Азот поступающий с семенами (от 4 до 6 кг/га ежегодно для семян зерновых культур.
4) Азот органических и минеральных азотсодержащих удобрений.
Статьи расхода азота из почвы:
1) Вымывание (в основном NO3) в грунтовые воды и открытые водоемы, от 3
до 40 кг/га ежегодно.
2) Улетучивание аммиака образующегося в почве в результате химических
процессов, а также газообразных окислов и молекулярного азота в результате
денитрификации, до 30 – 40 кг/га.
3) Вынос азота с урожаем (отчуждение), от 30 до 100 кг/га.
4) С ветровой и водной эрозией вместе с органическими и минеральными частичками почвы – может теряться значительное количество азота и других элементов питания.
Для нашей зоны в среднем наблюдается баланс.
Приход: с грозовыми разрядами - 5 кг/га;
с азотфиксирующими микроорганизмами - 25 кг/га
Расход: газообразные потери – 30 кг/га;
вынос с урожаем – 40 кг /га.
Итого: минус 40 кг/га пашни ежегодно.
4 Азотные удобрения и их применение.
Классификация азотных удобрений. По ионному составу азотные удобрения подразделяются на следующие формы: нитратные, аммонийные и аммиачные, аммонийно-нитратные и амидные. По агрегатному составу нм твердые и
жидкие.
Нитратные удобрения. К ним относятся азотные удобрения, содержащие
азот в нитратной форме – натриевая селитра и кальциевая селитра.
Натриевая селитра NaNO3. Содержит 15 – 16% азота и 26% натрия.
Кальциевая селитра Ca(NO3)2. Содержит 13 – 15% азота.
Аммонийные удобрения. К ним относятся сульфат аммония, сульфат аммония-натрия, хлористый аммоний, карбонат аммония, бикарбонат аммония.
Сульфат аммония (сернокислый аммоний) (NH4)2SO4. Содержит 20,5 -21%
азота.
Сульфат аммония-натрия. (NH4)2SO4*Na2SO4. Содержит 16% азота.
Хлористый аммоний NH4Cl. Содержит 24 – 25% азота.
Карбонат аммония (NH4)2CO3. Содержит 21 – 24% азота.
Бикарбонат аммония NH4HCO3. Содержит 17% азота.
Жидкие аммиачные удобрения. К ним относятся безводный аммиак, аммиач35
ная вода.
Безводный аммиак. NH3. Содержит 82,3% азота.
Аммиачная вода. NH3 + NH4ОH. Первый сорт содержит 20,5% азота (25%ный аммиак), второй сорт содержит 16,4% азота (20%-ный аммиак).
Аммонийно-нитратные удобрения.
Аммиачная селитра. NH4NO3. Содержит 34 – 34,5% азота.
Амидные удобрения. К ним относятся мочевина и цианамид кальция.
Мочевина (карбамид) CO(NH2)2. Содержит 46% азота.
Цианамид кальция CaCN2. Содержит 20 – 22% азота.
Применение азотный удобрений.
Нитратные удобрения.
Нитратные удобрения (селитры) хорошо растворимы в воде. При внесении в
почву они быстро растворяются. В почве нитраты вступают только в физически
отрицательное поглощение, оставаясь при этом в почвенном растворе и частично в биологическое поглощение. Биологически поглощенные нитраты микроорганизмами и корнями растений удерживаются от вымывания. Основная масса
нитратов остается в почвенном растворе и легко может вымываться из почвы.
Поэтому во избежание вымывания азота нитратов нитратные удобрения в качестве основного удобрения нельзя вносить заблаговременно с осени, а только
под предпосевную обработку почв. Нитратные удобрения оказывают хороший
эффект и при использовании их в качестве рядкового внесения, а также корневой подкормки культур возделываемых широкорядно, заделывая их в почву во
время
междурядных
культиваций
этих
культур
культиваторамирастениепитателями.
В зонах с влажным климатом и при возделывании культур на поливе в других зонах, лучше вносить в качестве основного удобрения аммонийные или
аммиачные удобрения, а не нитратные.
Селитры можно применять на разных почвах под все сельскохозяйственные
культуры. Некоторые культурные растения (сахарная свекла и другие корнеплоды) лучше реагируют на внесение азотных удобрений, содержащих натрий.
Более высокая эффективность NaNO3 под эти культуры связана с положительным действием натрия на отток углевод из листьев в корни, в результате чего
значительно повышается не только урожайность корнеплодов, но и улучшается
их качество.
Селитры являются физиологически щелочными удобрениями, и поэтому их
не следует применять на щелочных почвах, так как это может привести к еще
большему подщелачиванию почв.
Недостатком нитратных удобрений можно считать низкий процент содержания азота, и в связи с чем большие издержки на транспортировку и их внесение.
Аммонийные удобрения.
Хорошо растворимы в воде. При внесении в почву они быстро растворяются.
В почве ионы аммония вступают в обменное, необменное и биологическое поглощение. В результате необменного и биологического поглощения азот аммония становится недоступен растениям. Обменно поглощенный азот аммония
36
остается хорошо доступен растениям. В результате всех трех видов поглощения
ионы аммония в почве не перемещаются. Вследствие этого устраняется опасность вымывания азота аммонийных удобрений из корнеобитаемых слоев почвы. Однако надо помнить, что азот аммония остается в том горизонте почвы,
куда мы его внесли и поэтому аммонийные удобрения надо вносить в качестве
основного внесения и корневой подкормки в корнеобитаемый слой. Оптимальная глубина внесения – 12 – 14 см. Лучший способ внесения – локальный.
Не следует при безотвальной обработки почв вносить аммонийные удобрения путем рассева по поверхности почвы. В этом случае азот будет связан
верхними пересыхающими слоями почвы и будет мало доступен для растений.
Аммонийные азотные удобрения в почвах Северного Казахстана с непромывным водным режимом в качестве основного удобрения можно вносить и с осени под основную обработку почвы, но все-таки лучше отдать предпочтение весеннему внесению под предпосевную обработку почвы, заделывая их на глубину будущего посева культур. Дело в том, что аммоний удобрений в почве постепенно нитрифицируется и к весне частично будет превращен в нитраты, которые могут вымываться из почвы с талыми водами.
По мере нитрификации аммиачного азота разница в подвижности азота нитратов и аммонийных удобрений сглаживается, но в первое время после внесения это различие выражено довольно резко. Поэтому для внесения в рядки и в
подкормку предпочтительнее нитратной формы азота по сравнению с аммиачной. Следует учесть и то, что в молодом возрасте для растений предпочтительнее нитратная форма азота почвы, так как из-за большей подвижности молодым
растениям легче использовать нитратный азот. Кроме того, излишние дозы аммонийного азота могут вызвать аммиачное отравление молодых растений, и не
окажут отрицательного влияния нитраты.
Аммонийные азотные удобрения вносятся преимущественно до посева в качестве основного удобрения. Их можно вносить под все сельскохозяйственные
культуры, на всех почвах.
Аммонийно-нитратные удобрения – аммиачная селитра.
Аммиачная селитра быстро и полностью растворяется в почвенном растворе.
Ионы аммония этого удобрения вступают в те же виды поглощения, что и аммоний аммонийных удобрений. Азот нитратов ведет себя точно также, как и в
нитратных удобрениях, то есть постоянно остается в почвенном растворе.
Аммиачная селитра по эффективности нередко занимает первое место среди
азотных удобрений. Ее с успехом можно применять под различные культуры на
всех почвах.
Наличие в аммиачной селитре половины азота в легкоподвижной нитратной
форме и половины – в менее подвижной аммонийной форме выгодно отличает
ее от других азотных удобрений, позволяя широко дифференцировать способы,
нормы и сроки использования ее в зависимости от свойств почвы, климата и
вида удобряемых культур.
Аммиачную селитру применяют в качестве основного удобрения, вносят в
рядки при посеве, ли в лунки при посадке, используют в подкормку в период
вегетации. Аммиачная селитра - одно из лучших азотных удобрений для ран37
невесенней подкормки озимых. Ее можно применять и для подкормки пропашных и овощных культур с обязательной заделкой в междурядья на глубину 10 –
15 см культиваторами-растениепитателями.
Амидные удобрения. Мочевина.
В почве мочевина полностью растворяется почвенной влагой и под действием фермента уреазы, выделяемого уробактериями, быстро аммонифицируется
превращаясь в углекислый аммоний:
CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3
При благоприятных условиях на богатых гумусом почвах превращение мочевины в углекислый аммоний происходит за 2 – 3 дня., процесс аммонификации
идет слабее на песчаных и переувлажненных почвах.
Углекислый аммоний – соединение непрочное, на воздухе разлагается с образованием карбоната аммония и газообразного аммиака:
(NH4)2CO3 → NH4HCO3 + NH3
Поэтому при поверхностном внесении мочевины без заделки в почву могут
быть газообразные потери азота в виде аммиака, особенно сильно на нейтральных и щелочных почвах. Поэтому мочевину необходимо обязательно сразу же
заделывать в почву. В почве углекислый аммоний подвергается гидролизу с образованием бикарбоната аммония и гидроксида аммония:
(NH4)2CO3 + Н2О + NH4HCO3 + NH4OH
Образующиеся ионы аммония почве вступают в те же виды поглощения, что
и у аммонийных удобрений.
Мочевина может поглощаться корнями и листьями растений без предварительного превращения в углекислый аммоний. Нитрификация углекислого аммония протекает значительно быстрее, чем у аммонийных азотных удобрений и
поэтому в качестве основного удобрения мочевину лучше вносить весной под
предпосевную обработку почвы.
Мочевина применяется в качестве основного удобрения на всех почвах, под
различные сельскохозяйственные культуры. В Северном Казахстане при основном весеннем внесении под зерновые культуры она дает большие прибавки
зерна, чем аммонийные удобрения и аммиачная селитра.
При использовании для ранневесенней подкормки озимых культур и многолетних трав мочевина дает такой же эффект. как аммиачная селитра. Мочевину
можно применять и для подкормки культур возделываемых широкорядно с заделкой в почву.
Мочевина – лучшее азотное удобрение для некорневой подкорми растений. В
отличие от других форм азотных удобрений мочевина даже в повышенной концентрации не обжигает листья и хорошо используется растениями. Она может
поглощаться клетками листьев в виде целой молекулы и усваиваться растениями не только путем предварительного превращения до аммиака, но и прямым
вовлечением в цикл образования аминокислот. При внесении мочевины в рядки
при посеве возможно замедление прорастания и появления всходов вследствие
того, что при ее разложении образуется избыточное количество свободного аммиака в зоне развития корней.
При решении вопроса использования азотных удобрений наибольшее за38
труднение вызывает вопрос норм и доз их внесения. Эффективность азотных
удобрений непосредственно связана с содержанием минерального азота в почве
в слое 0 – 40 см в осенний или весенний период. Методы определения потребности растений в азотных удобрениях на основе химического анализа почвы,
проведенные в различных почвенно-климатических зонах, показали на возможность использовать в диагностических целях содержание нитратного азота
перед посевом в слое 0 – 40 см (Черненок, 1993; Кочергин, Гамзиков, 1983).
Приведенная ими шкала обеспеченности приведена в таблице 3.
Таблица 3-Шкала обеспеченности зерновых культур азотом по содержанию
нитратного азота в слое 0 – 40 см перед посевом
Содержание N – NO3,
Доза азотных
мг/кг почвы
Класс
Потребность
черноземы
темноудобрений, кг
обеспеченности
в азоте и
(шкала Кокаштановые
д.в. на 1 га
чергина, Гам- почвы (шкала
Очень низкая
очень высокая
до 5
до 6
60
зикова)
Черненок)
Низкая
высокая
5 – 10
6-9
45
Средняя
средняя
10 – 15
9 – 12
30
Повышенная
низкая
12 – 15
0
Высокая
отсутствует
более 15
более 15
0
Определение потребности сельскохозяйственных культур в азотных удобрениях более точно можно производить, используя формулу Черненок В.Г. (1993):
ДN = (NОПТ. – NФАКТ.) * К, где
ДN – норма внесения азотных удобрений, кг д.в. на 1 га;
NОПТ. – оптимальное содержание нитратного азота в слое почвы 0 – 40 см,
мг/кг;
NФАКТ. - фактическое содержание нитратного азота в слое почвы 0 – 40 см,
мг/кг;
К – затраты азотных удобрений для увеличения нитратного азота на 1 мг/кг
почвы.
Уровни оптимального содержание азота нитратов для основных сельскохозяйственных культур в настоящее время установлены.
Контрольные вопросы
1 На какие группы можно разделить сельскохозяйственные культуры по концентрации в них азота?
2 В какие органические вещества в растениях входит азот и какова их роль в
жизни растений?
3 Какие две формы азота усваивают растения из почвы?
4 Сколько содержится азота в почвах?
5 Формы азота в почвах и их доступность растениям.
39
6 Каким процессам превращения подвергаются азотистые вещества в почве?
7 Из каких статей прихода и расхода состоит баланс азота в почве?
8 Приведите классификацию азотных удобрений.
9 Взаимодействие с почвой и применение нитратных удобрений.
10 Взаимодействие с почвой и применение аммонийных удобрений.
11 Взаимодействие с почвой и применение аммонийно-нитратных удобрений.
12 Взаимодействие с почвой и применение амидных удобрений.
13 Приведите шкалу обеспеченности зерновых культур азотом нитратов.
14 Как рассчитать дозу внесения азотных удобрений?
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 194 - 253
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
170 - 184.
34 Рекомендации по рациональному использованию минеральных удобрений
под зерновые культуры в Костанайской области. – Костанай, 2002.–с. 1 -15.
Тема 6 Фосфорные удобрения
Цель: Усвоить роль фосфора в жизни растений, содержание, формы и доступность
растениям фосфора почв. Классификацию фосфорных удобрений и рациональные
приемы использования
План:
1 Содержание и роль фосфора в жизни растений.
2 Содержание, формы фосфора в почве и их доступность растениям.
3 Классификация фосфорных удобрений их получение и применение.
1 Содержание и роль фосфора в жизни растений.
Без фосфора невозможна жизнь не только высших, но и простейших организмов. он входит в состав многих веществ, которые играют важнейшую роль в жизненных явлениях. Подавляющее большинство процессов обмена веществ происходит лишь при участии фосфорной кислоты. Фосфор в растениях содержится в виде
минеральных и органических соединений.
В минеральной форме фосфор чаще всего находится в растениях в виде калиевых, кальциевых и магниевых солей ортофосфорной кислоты, Это запасной фосфор тот, который не вошел еще в органические соединения.
Наиболее важную роль в растениях играет фосфор, входящий в органические
соединения:
40
1) Нуклеиновые кислоты, которые участвуют в самых важных процессах жизнедеятельности: синтез белков, рост и размножение, передача наследственных
свойств. Основная роль ДНК – передача наследственных свойств и перенос биологической информации. РНК – принимают непосредственное участие в биосинтезе
белков.
2) Нуклеопротеиды – комплексы нуклеиновых кислот с белками. Участвуют в
построении цитоплазмы и ядра клетки.
3) Фосфопротеиды – соединения белковых веществ с фосфорной кислотой. Это
многочисленные белки-ферменты, катализирующие ряд биохимических реакций в
растениях.
4) Фосфотиды или фосфолипиды, которые образуют белково-липидные клеточные мембраны и регулируют проницаемость клеточных оболочек для различных
веществ.
5) Фитин. Его много в молодых органах и тканях растений, но особенно в семенах, где он служит запасным веществом. и фосфор, входящий в его состав, используется развивающимся зародышем при прорастании.
6) Сахарофосфаты. Благодаря присоединению фосфорной кислоты сахарофосфаты обладают значительной мобильностью, большей реакционной способностью
по сравнению со свободными сахарами. А значить они легче перемещаются в растениях и легче из сахаров идет синтез других органических веществ.
Для осуществления синтетических процессов, например синтеза белков, жиров,
крахмала и так далее необходимо значительное количество энергии, которая доставляется макроэнергетическими соединениями. Основное из них – АТФ. Именно
оно является главным акцептором и основным переносчиком необходимой для
синтетических процессов энергии, освобождающейся при расщеплении органических соединений в клетках в результате дыхания. Без АТФ не могут происходить
процессы фотосинтеза и дыхания, а также превращение многих соединений в растениях.
В растениях фосфор концентрируется в репродуктивных и молодых растущих
органах и частях растений. Из старых листьев фосфор может передвигаться к зонам роста и повторно использоваться (реутилизироваться) и поэтому внешние признаки недостатка фосфора появляются у растений прежде всего на нижних листьях..
Фосфор в растениях способствует повышению их засухоустойчивость из-за
уменьшения расхода воды на единицу урожая и более мощному развитию корневой системы. В последнем случае улучшается использование не только воды, но и
других элементов питания. Фосфор, в противоположность азоту, несколько сокращает период вегетации, что дает нам возможность раньше произвести уборку.
Масличные культуры при достаточной обеспеченности фосфором образуют большее количество жиров, а корнеклубнеплоды - углеводов и лучше хранятся. Фосфор способствует образованием большего количества репродуктивных органов.
Вместе с тем избыток фосфора излишне сильно сокращает период вегетации
культур, и они не успевают набрать большой урожай.
Таким образом, фосфор принимает самое непосредственное участие во многих
процессах жизнедеятельности растений и играет очень важную роль несмотря на
41
то, что в растениях его содержится в 2,5 – 3 раза меньше, чем азота и в 3 – 3,5 раза,
чем калия.
По содержания фосфора сельскохозяйственные культуры можно разбить на следующие группы:
1-ая группа - с наибольшей концентрацией
0,8-1,2%
данного элемента (зерновые, травы на сено)
2-ая группа – с меньшим содержанием на
0,15%
единицу продукции (пропашные и технические)
3-я группа – с наименьшей концентрацией
0,1%
(овощные и плодово-ягодные)
Критический период в фосфорном питании наблюдается у растений в ранние
периоды роста и развития. Когда растениям необходимо небольшое количество
фосфора, но как недостаток, так и избыток фосфора в почве в этот период отрицательно сказывается на весь последующий период роста и развития и приводит к
уменьшению урожайности. У зерновых культур критический период наступает через две недели после всходов. Недостаток фосфора в этот период резко снижает
развитие корневой системы и деление зачаточного колоса на зачаточные колоски и
к моменту уборки в колосьях формируется небольшое количество колосков. Недостаток фосфора в этот период невозможно компенсировать даже обильным фосфорным питанием в последующие фазы роста и развития растений.
Период в наибольшей потребности растений в фосфоре наблюдается в периоды
максимального развития вегетативной массы.
2 Содержание, формы фосфора в почве и их доступность растениям.
В земной коре фосфора содержится 0,12%. В разных почвах содержится неодинаковое количество фосфора – от 0,01% Р2О5 в бедных песчаных до 0,20% в мощных высокогумусных.
В почвах фосфор находится в минеральной и органической ее части. Больше
фосфора находится в минеральной форме, таблица 4.
Таблица 4 Содержание фосфора в почвах
Содержание Р2О5 в слое 0-20 см, т/га Содержание соединений,
общее
в т.ч. соединения
% к общему
Почва
органичеорганические минеральные
минеральные
ские
Оподзоленная
2,4
0,7
1,7
30
70
Лесная
2,5
1,1
1,4
44
56
Черноземы
4,4
1,6
2,8
35
65
Каштановая
3,6
0,9
2,7
25
75
Серозем
4,2
0,6
3,6
14
86
Содержание фосфора в гумусовых веществах от 0,9 до 2,5%. При разложении
гумуса и других органических фосфорсодержащих веществ водорастворимый
42
фосфор не накапливается в почве, а связывается в результате химического и биологического поглощения.
Валовое содержание фосфора в почве в значительной степени определяется гранулометрическим составом почвы и содержанием в них гумуса. Чем легче почва
по гранулометрическому составу и чем меньше содержит гумуса, тем меньше содержится в них запасов фосфора.
Но для растений более важно не валовое содержание фосфора в почве, а только
той его части, которая доступна растениям. В среднем доступного растениям фосфора в почве содержится около 1% от валового.
Из всех элементов питания в почвах Костанайской области, как и во всем Северном Казахстане, наименьшее содержание наблюдается подвижных форм фосфора. И это является вторым после недостаточной влагообеспеченности лимитирующим урожай фактором.
В настоящее время 19,3% пашни Костанайской области имеют очень низкую
обеспеченность подвижными (доступными растениями) формами фосфора в почвах, 29,5% - низкое, 39,5% - среднее, 8,2% - повышенное, 2,2% - высокое и 1,3% очень высокое. Если учесть, что оптимальным является повышенное содержание ,
то 88,35 площади пашни имеют недостаточное содержание доступного фосфора и
нуждается во внесении фосфорных удобрений.
Формы фосфора в почвах и их доступность растениям.
Органические формы
1 Фосфор гумусовых веществ. Растениям недоступен.
2 Фосфор растительных остатков (корневых и пожнивных. Растениям недоступен.
3 Фосфор тел макро- и микроорганизмов. Растениям недоступен.
В результате постоянно протекающего в почве процесса минерализации азот
органических веществ переходит в минеральные формы и может быть использован после этого растениями. Легче всего минерализуются микроорганизмы,
затем растительные остатки, наиболее медленно минерализуется азот гумусовых веществ.
Минеральные формы
1) Фосфор первичных и вторичных минералов. Растениям недоступен.
2) Фосфор растворимых в почвенном растворе солей – одно- двух- и трехзамещенные фосфаты калия и натрия (например, КН2РО4, К2НРО4, Na3PO4), однозамещенных фосфатов кальция и магния (например, Са(Н2РО4)2). Растениям доступен
3) Кальций двухзамещенных солей кальция и магния, выпадающих в осадок
(например, СаНРО4). Доступен взрослым растениям и недоступен молодым.
4) Кальций трехзамещенных солей кальция, магния, железа и алюминия, выпадающих в осадок (например, Са3РО4)2, FePO4). Свежеосажденные трехзамещенные
фосфаты кальция и магния доступны для взрослых растений, но со временен переходят в недоступное состояние. Трехзамещенные фосфаты железа и алюминия
сразу же становятся недоступны растениям.
5) Фосфор обменно-поглощенный. Растениям доступен. ППК) Н2РО4-.
43
Для диагностических целей определение подвижных форм фосфора в почвах
Казахстана используются два метода. На некарбонатных почвах метод Чирикова,
используя в качестве вытяжки 0,5 М уксусную кислоту. Для карбонатных почв метод Мачигина, используя в качестве вытяжки 1% раствор углекислого аммония.
Шкала обеспеченности растений подвижными формами фосфора приведена в
таблице 5
Агротехнические факторы (предшественники, способы обработки) практически
слабо влияют на содержание и динамику подвижного фосфора в почве. Заметное
влияние на динамику подвижного фосфора оказывает гидротермический режим.
Больше всего подвижного фосфора отмечается после смены острозасушливых леи
влажными. Существенные изменения в содержании подвижного фосфора происходят в осенне-весенний период.
Нижний предел оптимального содержания подвижного фосфора по Мачигину
для зерновых культур в слое 0 – 20 см составляет на черноземных почвах 30 мг/кг,
темно-каштановых почв 35 мг/кг Р2О5.
Таблица 5- Шкала обеспеченности растений подвижными формами фосфора в
слое почвы 0 – 20 см, мг/кг
Р2О5
Класс
Обеспеченность
по Мачигину
по Чирикову
1
Очень низкая
До 10
0 – 20
2
Низкая
11 – 15
20 – 50
3
Средняя
16 – 30
50 – 100
4
Повышенная
31 – 45
100 – 150
5
Высокая
45 – 60
150 – 200
6
Очень высокая
более 60
более 200
Различные сельскохозяйственные культуры отличаются разной усвояющей
способностью их корневых систем использовать фосфор из почв. Существует
группа культур, отличающихся способностью усваивать фосфор и при наличии
в среде только трехзамещенных фосфатов кальция. К таким культурам относятся люпин, гречиха, горчица, горох, донник, эспарцет.
3 Классификация фосфорных удобрений их получение и применение.
Все виды фосфорных удобрений, являющиеся кальциевыми солями фосфорной кислоты, по растворимости и степени замещенности делят на три группы:
1) растворимые в воде однозамещенные – суперфосфат простой и двойной;
Суперфосфат простой Са(Н2РО4)2*Н2О + 2CaSO4. Содержит 14,5 – 20,5%
Р2О5.
Суперфосфат двойной Са(Н2РО4)2*Н2О. Содержит 42 – 49% Р2О5.
2) полурастворимые двузамещенные (нерастворимые в воде, но растворяющиеся в слабых почвенных кислотах и поэтому доступные растениям);
Преципитат СаНРО4*2 Н2О. Содержит 25 – 35% Р2О5.
Обесфторенный фосфат. 30 – 32% Р2О5 из апатита и 20 – 20% Р2О5 из фосфо44
рита.
Томасшлак. От 7 – 8 до 16 – 20% Р2О5.
Мартеновский фосфатшлак. 8 – 12% Р2О5.
3) трехзамещенные не растворимые в воде и плохо растворимые в слабых
кислотах, фосфаты которых не усвояемы для подавляющего большинства культур.
Фосфоритная мука. Са3(РО4)2. Содержит 29 – 30% Р2О5.
Получение и применение фосфорных удобрений.
Однозамещенный фосфат кальция – суперфосфат. Суперфосфат простой
получают путем химического разложения фосфоритных руд (апатитов и фосфоритов) концентрированной серной кислотой. Суперфосфат двойной получают в два этапа. На первом этапе фосфоритные руды обрабатывают избытком
серной кислоты и получают ортофосфорную кислоту. На втором этапе ортофосфорной кислотой обрабатывают фосфоритную руду.
Суперфосфаты хорошо растворимы в почвенном растворе, после чего начинают в почве вступать в химическое, физико-химическое и биологическое поглощение. В результате всех трех видов поглощения фосфор удобрений в почве
не перемещается и не вымывается. Поэтому суперфосфат нельзя оставлять на
поверхности почвы, а обязательно заделывать в корнеобитаемый слой почвы.
Не следует заделывать суперфосфат и на большую глубину (22-27 см), так как в
этом случае молодые растения не достигнуть удобрений и в критический период будут произрастать при недостатке фосфора. Оптимальная глубина основного внесения фосфора составляет 10-12 см на почвах тяжелосуглинистых и глинистых, 12-14 см на средне-и легкосуглинистых и 16-18 см на песчаных и супесчаных почвах.
Только фосфор обменно поглощенный остается доступен растениям. Наиболее отрицательную роль играет химическое поглощение, в результате которого
фосфор суперфосфата выпадает в осадок и становится недоступен или труднодоступен растениям. На различных почвах фосфор удобрения связывается химически с неодинаковой силой.
На нейтральных почвах (черноземы, серые лесные) суперфосфат, попав в
почву, входит в соприкосновение с бикарбонатом кальция и постепенно превращается в двух замещенный фосфат, кальция менее доступный, особенно для
молодым растений:
Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 = 2CaHPO4 + 2H2O + 2CO2
Но на этих же почвах часть суперфосфата может взаимодействовать с новой
порцией бикарбонатов кальция, переходя в трех замещенный фосфат кальция,
выпадающий в осадок:
Ca(H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2 = Са3(РО4)2 + 4H2O + 4CO2
На щелочных и карбонатных почвах суперфосфат при взаимодействии с карбонатом кальция образует трех замещенный фосфат кальция:
Ca(H2PO4)2 + 2СаСО3 = Са3(РО4)2 + 2H2O + 2CO2
45
В свежеосажденном виде трех замещенный фосфат кальция взрослым растениям доступен, но по мере старения переходит в недоступное состояние.
На кислых почвах нерастворимые фосфаты кальция не образуются. Но в кислых почвах могут совершаться не только процессы растворения фосфатов
Ca3(PO4)2 + 4HNO3 = 2Ca(NO3)2 + Ca(H2PO4)2
но и процессы дальнейшего закрепления фосфора гидратами окислов железа и
алюминия:
Ca(H2PO4)2 + 2Fe(OH)3 = 2FePO4 + Ca(OH)2 + 4H2O
Ca(H2PO4)2 + 2Al(OH)3 = 2AlPO4 + Ca(OH)2 + 4H2O
Фосфаты Fe и Al в отличие от фосфатов Са не растворяются и в кислой среде. Следовательно, в кислой среде фосфорная кислота может закрепляться более глубоко, чем на нейтральных почвах.
Для снижения химического поглощения фосфора суперфосфат необходимо
вносить в почву не способом сплошного рассева на поверхности почвы с последующей заделкой отвальными плугами, а локально концентрирую удобрение в почве в виде тонкой прослойки. В первом случае фосфор удобрения будет
смешан со всем пахотным слоем почвы и со всем пахотным слоем вступит в
химическое поглощение. При локальном способе внесения удобрение фосфор
вступит в химическое поглощение только с тонкой прослойкой почвы и гораздо
меньше будет поглощен химически.
Еще одним способом снижения химического поглощения фосфора является
применение не порошковидного суперфосфата, а гранулированного. В этом
случае суммарная поверхность гранул в единице веса или объема на много будет меньше, чем у порошковидного и, соответственно, меньше фосфора поглотится химически.
Суперфосфат простой и двойной – самое лучшее фосфорное удобрение. Его
можно использовать на всех почвах, под все сельскохозяйственные культуры,
используя как основное внесение, так и припосевное и припосадочное, а также
в качестве корневой подкормки культур возделываемых широкорядно. Оба
удобрения в большинстве случаев при одинаковых нормах и способах внесения
оказывает одинаковый положительный эффект. Преимущество простого суперфосфата проявляется на почвах с недостаточным содержанием серы, а также
под культуры требующих много серы (например, крестоцветные). В простом
суперфосфате в отличие от двойного содержится сера в составе гипса.
В двойном суперфосфате в 2 – 2,5 раза больше, чем в простом содержится
действующего вещества и, соответственно, во столько же раз меньше потребуется удобрения для внесения и затрат на транспортировку, хранение и внесение. Однако двойной суперфосфат и значительнее дороже, чем простой.
Наибольший эффект фосфорные, как и другие удобрения дают при научно
обоснованной их системе в севообороте. В самых распространенных севооборотах Северного Казахстана – зернопаровых рекомендуются две системы удобрения с использованием суперфосфата. При первой системе рекомендуется
внесение суперфосфата в паровое поле локальным способом на глубину 10 – 16
см один раз на ротацию севооборота (запасное внесение) в дозе 60 – 80 кг/га
Р2О5. Фосфорные удобрения обладают длительным последействием и внесен46
ные в паровое поле они будут давать прибавку урожая зерновых до конца ротации севооборота.
При второй системе удобрения, суперфосфат вносят не в паровое поле, а
каждый год в рядки при посеве зерновых культур. Этот прием направлен на
обеспечение растений фосфором в критический период их роста и развития. Но
при этом дозы внесения действующего вещества должны быть незначительными – 10 – 20 кг/га Р2О5. За ротацию севооборота оба приема внесения оказывают примерно одинаковую прибавку урожайности зерна за ротацию севооборота. Рядковое внесение дает максимальный эффект в год внесения суперфосфата.
Основное внесение дает более стабильные прибавки в разные по погодным
условиям годы и не требует ежегодного внесения удобрений, да еще и одновременно с посевом, что приводит к растягиванию сроков сева.
Двузамещенные фосфаты кальция – преципитат. Удобрение получают
нейтрализацией фосфорной кислоты известковым молоком
Н3РО4 + Са(ОН)2 = СаНРО4*2Н2О
Как уже было сказано ранее, двузамещенный фосфат кальция в воде не растворим, а растворим в слабых почвенных кислотах. Говорилось, что эта форма
фосфора доступна для взрослых растений и недоступна для молодых. Поэтому
преципитат пригоден преимущественно для основного удобрения, распределяемого обычно равномерно по поверхности поля и запахиваемого на необходимую глубину. Питаться фосфором основного удобрения растения начинают после того, как разовьют сильную корневую систему, пронизывающую нижнюю
часть пахотного слоя почвы.
В качестве основного удобрения преципитат на большинстве почв не уступает суперфосфату. На кислых почвах он может даже превосходить суперфосфат,
потому что здесь он в меньшей степени подвергается ретроградации.
Трехзамещенные фосфаты – фосфоритная мука. Получают размолом фосфорита до состояния тонкой муки. Она не растворима в воде, слабых почвенных кислотах и слабо доступна для большинства культур. Почва начинает разлагать фосфорит при потенциальной кислотности не ниже 2,5 мг*экв/100 г почвы. Поэтому фосфоритную муку имеет смысл применять только на таких кислых почвах и только под основное внесение. При этом фосфоритную муку надо
обязательно смешивать со всем пахотным слоем почвы, то есть вносить путем
сплошного рассева по полю с последующей запашкой отвальными плугами.
Большое значение имеет и тонина помола: чем меньше диаметр частиц, тем
больше их удельная поверхность и тем с большим количеством ионов водорода
они прореагируют и больше фосфора станет доступно растениям.
Контрольные вопросы
1 В виде каких соединений фосфор поступает в растения?
2 В какие органические вещества в растениях входит фосфор и какую роль они
выполняют в жизни растений?
3 Что такое критический период в потреблении фосфора растениями и что такое период наибольшего потребления?
47
4 сколько содержится фосфора в почвах и от чего зависит его содержание в
них?
5 Назовите органические и минеральные Фомы фосфора в почвах
6 Приведите шкалу обеспеченности растений подвижными формами фосфора
почв по Чирикову и Мачигину.
7 Расскажите о классификации фосфорных удобрений.
8 Простой и двойной суперфосфат: получение, взаимодействие с почвой и применение.
9 Преципитат: получение и применение.
10 Фосфоритная мука: получение и применение.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 254 - 299
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
184 – 198.
21 Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Казахстане/
Под ред. В.Д. Панникова. – Алма-Ата: Кайнар, 1982. – с. 25 - 47
34 Рекомендации по рациональному использованию минеральных удобрений
под зерновые культуры в Костанайской области. – Костанай, 2002.–с.6 -11.
Тема 7 Калийные удобрения
Цель: Усвоить роль калия в жизни растений, содержание, формы и доступность
растениям калия почв. Классификацию фосфорных удобрений и рациональные
приемы использования.
План:
1 Содержание и роль калия в жизни растений.
2 Содержание, формы калия в почве и их доступность растениям.
3 Классификация калийных удобрений и их применение.
1 Содержание и роль калия в жизни растений.
Калий не входит в состав органических соединений растений, а находится в
основном в виде ионов. Основное его количество, около 80% содержится в цитоплазме клеток в виде свободных ионов, 20% обменно поглощено коллоидами
цитоплазмы и 1% необменно поглощены митохондриями.
Калий поглощается растениями в виде катиона, по-видимому, оставаясь в
клетке как заряженный ион, который образует лишь слабые связи с веществами
клетки. Накапливаясь в клетке в значительных количествах, калий является основным противоионом для нейтрализации отрицательных зарядов, как неорга48
нических анионов, так и клеточных полиэлектролитов, а также создает ионную
симметрию и разность электрических потенциалов между клеткой и средой.
Возможно, именно в этом проявляется специфическая функция калия, делающая его незаменимым элементом питания растений.
Функции калия в растениях весьма многообразны. Он повышает оводненность, набухаемость и вязкость цитоплазмы, усиливает тургор, повышает способность растений удерживать воду. Поэтому возрастает засухоустойчивость
растений.
Калий положительно влияет на фотосинтез, образование органических кислот, участвует в углеводном и азотном обмене. При недостатке калия тормозится синтез белка и задерживается превращение простых углеводов в сложные.
Калий способствует образованию большего количества углеводов и их лучшему оттоку из листьев в другие органы растений. Калий повышает активность
многих ферментов.
Улучшается качество растениеводческой продукции. Образуется большее
количество сахаров в корнеплодах, плодовых и овощных, крахмала в клубнях
картофеля. У прядильных культур утончаются и делаются более прочными волокна.
Усиливается морозо- и зимостойкость растений. Повышается устойчивость
растений к заболеваниям. Продукция растениеводства лучше храниться.
В растениях калий концентрируется в молодых жизнедеятельных частях и
органах растений, в точке роста. К моменту уборки зерновых культур большая
часть калия концентрируется в соломе (примерно 85%), чем в зерне (примерно
15 %) от общего содержания калия в надземной массе. У картофеля - наоборот
95% калия в клубнях и 55 в ботве.
Вынос калия с 1 ц основной, с учетом побочной продукции составляет: зерновые культуры – 2,0 – 2,5 кг, пропашные (вегетативная масса) 0,6 – 0,8 кг,
овощные – 0,35 – 0,45 кг.
Но больше всего выносят калия с урожаем в целом овощные и плодовоягодные, и наименьшее количество – зерновые. В разрезе культур больше всего
выносит подсолнечник (до 350 кг/га), капуста (до 300 кг/га), картофель на поливе (200 кг/га), сахарная свекла (175 кг/га), гречиха (150 кг/га). Эти и ряд других овощных и плодовых культур называют калиелюбивые и они больше всего
нуждаются во внесении калийных удобрений.
Критический период потребления калия растениями приходится на ранние
фазы их роста (в первые 15 дней после всходов). Наибольшее количество калия
растения потребляют, как правило, в период интенсивного прироста биологической массы. У зерновых и зернобобовых поступление калия заканчивается к
цветению – началу молочной спелости. При понижении содержания калия в
клетке всегда возрастает содержание в нем натрия, магния и кальция.
Из старых листьев калий передвигается в более молодые, то есть используется повторно (реутилизируется).
В результате растительного опада, вымывания калия дождями из старых листьев, а также выделение его через корни в почву к концу вегетации вынос К2О
с урожаем обычно бывает ниже максимального его содержания в растениях в
49
период их интенсивного развития на 20 – 50%.
2 Содержание, формы калия в почве и их доступность растениям.
Калий главным образом находится в минеральной части почвы – в органической части его очень мало. Калий в почве содержится:
1) в составе кристаллической решетки первичных и вторичных минералов
(основное его количество);
2) в обменно- и необменно-поглощенном состоянии в коллоидных частицах
(значительная часть);
3) в составе пожнивно-корневых остатков и микроорганизмов; 4) в виде минеральных солей почвенного раствора (карбонатов, нитратов, хлоридов и др.),
что составляет очень малую.
Наилучшим источником питания растений являются растворимые соли калия. Хорошо используется растениями калий пожнивно-корневых остатков и
микроорганизмов после их отмирания. Непосредственным резервом является
обмены катионы и малорастворимые соли. Ближайшим резервом питания служат гидрослюды, вермикулиты, монтмориллонит, необменные катионы и малорастворимые соли. Потенциальным резервом являются полевые шпаты, слюды
и др.
Валовой, или общий, калий объединят в своем составе разные формы калийных соединений, которые можно классифицировать следующим образом:
1) водорастворимый калий (легкодоступный для растений);
2) обменный калий (хорошо доступный растениям);
3) подвижный калий (сумма водорастворимого и обменного калия), извлекаемый из почвы солевой вытяжкой;
4) необменный гидролизуемый калий Служит ближайшим резервом для питания растений;
5) кислоторастворимый калий, объединяющий все четыре предыдущих формы калия;
6) необменный калий (разница между валовым и кислоторастворимым калием).
Содержание в почве подвижного калия составляет лишь 0,5 – 2% от валовых
запасов калия. В почвах содержится примерно 10 – 235% водорастворимой
формы калийных соединений от обменной, 5 – 25% обменной от кислоторастворимой и 2 – 15% кислоторастворимого калия от валового.
В Казахстане подвижные формы калия определяются по методам Мачигина и
Чирикова. Их степень обеспеченности приведена в таблице 6
Валовое содержание калия в почве значительно превышает содержание азота
в 5-50 раз и фосфора в 8-40 раз. В земной коре 2,14% калия.
Таблица 6- Шкала обеспеченности растений подвижными формами калия в слое
почвы 0 – 20 см, мг/кг
50
Класс
1
2
3
4
5
6
Обеспеченность
по Мачигину
0-100
100-200
200-300
300-400
400-600
более 600
Очень низкая
Низкая
Средняя
Повышенная
Высокая
Очень высокая
Р2О5
по Чирикову
0-20
20-40
41-80
81-120
1231-180
более 180
Количество калия в почве в основном определятся ее гранулометрическим
составом:
песчаные – 1,0 – 1,5%
суглинистые – 2,0 – 2,5%
глинистые – 2,5 – 3%.
3 Классификация калийных удобрений и их применение.
Калийные удобрения классифицируются на сырые и концентрированные.
Сырые получают путем механического дробления и измельчения калийных
руд. Содержание К2О в них не превышает 25%.
Концентрированные получают путем обогащения калийных руд специальными способами. Содержание К2О в них колеблется от 30 до 60%.
Из сырых калийных удобрений наиболее распространен сильвинит
KCl*NaCl, содержащий 12 – 15% К2О.
Из концентрированных – KCl содержащий 54 – 60% К2О, калийные соли KCl*NaCl + KCl содержащий 40% К2О, это смесь сильвинита и хлористого калия, сернокислый калий – K2SO4 содержащий 46 – 50% К2О.
В настоящее время около 90% от выпуска калийных удобрений приходится
на KCl и в основном применяется это удобрение.
Все калийные удобрения хорошо растворимы в воде, и после внесения в почву калий вступает в биологическое, обменное и необменное поглощение. В результате всех трех поглощений калий в почве не перемещается. Только на почвах легкого гранулометрического состава с их малой емкостью поглощения и
при избыточном увлажнении наблюдается вымывание калия. Поэтому калийные удобрения необходимо заделывать в корнеобитаемый слой на глубину 10 –
20 см. Необменно поглощенный калий становится недоступен растениям. Для
снижения необменного поглощения калия калийные удобрения необходимо
вносить локально, не перемешивая их со всем обрабатываемым слоем.
В хлорсодержащих калийных удобрениях содержится большое количество
хлора оказывающего вредное влияние на некоторые культуры (картофель, табак, цитрусовые, ряд овощных и другие). Под эти культуры лучше вносить сернокислый калий. При использовании хлористого калия под данные культуры
его необходимо вносить в основное внесение сразу же после уборки предшественника с тем, чтобы с осенними осадками, талыми водами хлор вымывался
из почвы. Но на легких почвах надо вносить весной во избежание вымывания
51
калия.
Все калийные удобрения являются физиологически кислыми и способны
подкислять почвенный раствор.
На засаленных почвах в раствор калием вытесняется натрий, что повышает
содержание вредных солей. Поэтому калийные удобрения не рекомендуется
вносить на таких почвах.
Калийные удобрения можно применять в основное внесение, припосадочное
(не желательно припосевное) и в подкорку культур возделываемых широкорядно.
Нормы внесения калийных удобрений зависят от биологии культур, климатических условий, содержания в почве подвижных форм калия и в среднем составляют под зерновые культуры 30 – 40 кг/га К2О, пропашные – 40 – 60,
овощные – 60 – 90 кг/га К2О.
В почвах Северного Казахстана содержится, как правило, высокое и очень
высокое содержание подвижного калия и поэтому в полевых севооборотах нет
необходимости в применении калийных удобрений. Применять калийные
удобрения здесь необходимо в овощеводстве, картофелеводстве и плодоводстве
при возделывании культур на почвах легкого гранулометрического состава при
поливе, а также в овощеводстве закрытого грунта.
Контрольные вопросы
1 Функции калия в растениях.
2 Какие культуры больше всего выносят калия из почвы?
3 Каково содержание калия в почвах?
4 Назовите формы калия в почвах и их доступность растениям.
5 Приведите шкалу обеспеченности растений калием по Мачигину и Чирикову.
6 Опишите взаимодействие калийных удобрений с почвой и доступность калия
растениям.
7 Как надо применять хлорсодержащие калийные удобрения под культуры не
выносящих избытка хлора?
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 299 - 319
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
198 – 206.
Тема 8 Микроудобрения, комплексные удобрения
Цель: Усвоить роль микроэлементов в жизни растений, содержание, формы и доступность растениям микроэлементов почв. Рациональные приемы использования.
Классификацией комплексных удобрений, необходимости их применением и применением.
52
План:
1 Основные закономерности содержания микроэлементов в растениях почве и
применения микроудобрений.
2 Понятие о комплексных удобрениях и их классификация.
3 Преимущества и применение комплексных удобрений.
1 Основные закономерности содержания микроэлементов в растениях почве
и применения микроудобрений.
Содержание и роль микроэлементов в растениях. К микроэлементам относятся марганец, бор, молибден, медь, цинк, кобальт, иод. Содержание большинства этих элементов в растениях колеблется от тысячных до стотысячных долей
процента.
Микроэлементы принимают участие во многих физиологических и биохимических процессах у растений. Они являются обязательной составной частью
многих ферментов, витаминов, ростовых веществ, которые в растениях выполняют важную роль биологических ускорителей и регуляторов сложнейших
биохимических процессов. Поэтому, если ферменты – катализаторы, то микроэлементы можно назвать катализаторами катализаторов.
Растениям микроэлементы требуются в ничтожно малых количества. Однако
недостаток их, а также избыток нарушает деятельность ферментативного аппарата а, следовательно, и обмен веществ у растений. При недостатке микроэлементов растения поражаются различными болезнями, например, сахарная свекла гнилью сердечка, лен бактериозом, злаковые культуры на торфянистых и
осушенных почвах пустозерностью и так далее.
Такие микроэлементы. как медь, кобальт, молибден, марганец могут менять
свою валентность и благодаря этому участвовать как в процессах окисления,
так и в процессах восстановления, то есть участвовать в окислительновосстановительных процессах. Но каждый из них имеет свой заряд, свое количество электронов и энергетических уровней и поэтому участвовать в строго
определенных окислительно-восстановительных реакциях, катализировать
строго определенные процессы и поэтому взаимонезаменяемы.
Микроэлементы в растениях не реутилизируются и поэтому при их недостатке в почве прежде всего страдают молодые органы растений.
Большое значение микроэлементов в ускорении развития растений, в процессах оплодотворения и плодообразования, синтеза и передвижения углеводов, в
белковом и жировом обмене веществ и так далее. Все это требует внимательного изучения потребности растений в каждом микроэлементе и оптимального их
удовлетворения.
В практике чаще всего наблюдается потребность растений в различных микроэлементах при получении высоких урожаев, так как низкие и даже средние
урожаи обеспечиваются тем количеством микроэлементов, которые находятся в
почве, и поступают с органическими и минеральными макроудобрениями.
53
Содержание микроэлементов в почвах. Общее содержание микроэлементов
и содержание их доступных для растений форм зависит от типа и свойств почв.
Содержание доступных растениям микроэлементов в почвах колеблется от
сотых до нескольких целых мг/кг. Исключение – марганец, от 1 до 150 мг/кг
сухой почвы.
Содержание подвижных форм микроэлементов для меди, молибдена, кобальта и цинка 10 -15% от валового их содержания в почве, а для бора – 2 – 4%.
Таблица 7- Содержание усвояемых форм микроэлементов (в мг/кг) в почвах
Бор водораствоПочва
Cu
Zn
Mn
Mo
Co
римый
Дерново0,120,08-0,36
0,05-5,0
50-150 0,04-0,97 0,12-3,0
подзолистая
20,00
Чернозем
0,38-1,58
4,5-10,0 0,1-0,25 1,0-75 0,02-0,33 1,1-2,2
Серозем
0,22-0,62
2,5-10,0 0,09-0,12 1,5-125 0,03-0,15 0,9-1,5
Каштановая
0,30-0,90
8,0-14,0 0,06-0,14 1,5-75 0,09-0,62 1,1-6,0
Бурая
0,38-1,95
6,0-12,0 0,03-0,20 1,5-75 0,06-0,12 0,57-2,25
Валовое же содержание микроэлементов в почвах от десятых до сотых долей
процента. Валовые запасы микроэлементов в почве определяются главным образом их содержанием в материнских породах. Содержание же микроэлементов
в почве в подвижной форме определяется типом почвы, характером материнских пород и растительности а также микробиологической активности почв и
реакцией почвенного раствора.
Так наблюдается низкое содержание в песчаных и супесчаных почвах, более
высокое в тяжелых почвах. В почвах с промывным водным режимом содержание микроэлементов в почве меньше, чем в почвах с непромывным режимом.
Существенное влияние на подвижность микроэлементов в почве оказывает степень ее кислотности. Подкисление почвы существенно увеличивает подвижность микроэлементов (Mn, Cu, B, Zn и др.). Исключение составляет молибден,
у которого наоборот подвижность возрастает при подщелачивании почв. На
кислых почвах даже без внесения микроудобрений может накапливаться избыточное, даже токсичное для растений содержание подвижных форм марганца.
Поэтому содержание микроэлементов резко колеблется даже в пределах одного и того же типа почв.
Применение микроудобрении. Основные закономерности в применении
микроудобрений сводятся к следующему.
Вносятся малые дозы. Существуют следующие приемы внесения микроудобрений: 1) основное; 2) припосевное; 3) подкормка; 4) намачивание семян в растворе микроудобрений; 5) смачивание семян раствором микроудобрений.
1) Основное внесение. Вносятся макроудобрения, в состав которых введены
микроэлементы. Дозы внесения рассчитываются при этом по необходимым дозам макроэлемента, содержащегося в удобрении. При этом доза внесения микроэлемента составит от 0,5 до 3,0 кг/га д.в.
54
2) Припосевное внесение. Также вносятся макроудобрения, в состав которых
введены микроэлементы необходимой дозой по макроудобрению, содержащемуся в удобрении. При этом доза внесения микроэлемента составит от 0,2 до
0,4 кг/га д.в.
3) Подкормка производится путем опрыскивания растений водным раствором микроудобрений исходя из дозы внесения от 20 до 40 г/га д.в.
4) Намачивание семян в водном растворе микроудобрений с концентрацией
примерно 0,05%. Семена выдерживают в растворе около 30 минут, зависит от
растения и удобрения.
5) Смачивание семян. Берут 3% воды от веса семян и в этой воде растворяют
микроудобрения из расчета 30-150 г на 1 т семян, и затем семена опрыскивают
этим раствором.
После смачивания и намачивания семена необходимо обязательно просушить
с целью их хорошего высева.
Разновидность смачивания – опудривание семян сухими микроудобрениями.
Намачивание лучше производить для мелкосеменных семян и при небольшой
партии семян любых культур.
Смачивание лучше производить для крупносеменных культур и при большой
партии семян всех культур.
Опудривают только семена растений имеющих шероховатую поверхность
(например, свекла, морковь).
Наиболее распространены следующие микроудобрения.
Борные:
гранулированный боросуперфосфат – 0,2% бора;
двойной боросуперфосфат – 0,4% бора;
борная кислота Н3ВО3– 17% бора;
бура Na2B4O7*10H2O – 11,3% бора.
Марганцевые:
суперфосфат простой марганизированный – 0,1% Mn:
суперфосфат двойной марганизированный – 0,2% Mn:
сернокислый марганец MnSO4 – 32.5% Mn.
Медные:
медный купорос CuSO4*5Н2О – 23,4 – 24,9% Cu;
пиритные (колчеданные) огарки – 0,25% Cu;
Порошок, содержащий медь - 5 – 6% Cu.
суперфосфат простой гранулированный с молибденом – 0,1% Мо;
суперфосфат двойной гранулированный с молибденом – 0,1% Мо;
молибдат аммония (NH4)2МоО4 – 52% Мо;
отход электроламповой промышленности – 5 8% Мо.
Цинковые:
сернокислый цинк ZnSO4 – 22% Zn;
цинковые полимикроудобрения – 25% Zn.
2 Понятие о комплексных удобрениях и их классификация.
55
Комплексными называют удобрения, содержащие в различном сочетании и соотношении два, три и более элементов питания: азота, фосфора, калия, микроэлементов.
Их подразделяют на двойные (азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорнокалийные), и тройные (азотно-фосфорно-калийные). По агрегатному составу на
твердые и жидкие.
По способу производства комплексные удобрения подразделяются на следующие виды.
1 Сложные удобрения получают в едином технологическом процессе в результате химического взаимодействия исходных компонентов. Их главная особенность
– наличие в одной или нескольких молекулах и в каждой грануле двух или трех
элементов питания.
2 Смешанные удобрения – получают в результате механического смешения двух
или более односторонних удобрений в гранулированном (гранулированные смеси)
или порошковидном (порошкообразные) виде.
3 Сложносмешанные удобрения получают так называемым «мокрым способом»
- смешением порошкообразных односторонних удобрений с последующим ведением в смесь аммиакатов, различных кислот и других азот- и фосфорсодержащих
продуктов, а также аммиака, пара и воды.
4 Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) для производства которых используют процессы взаимодействия разных жидких, газообразных и твердых продуктов.
Наиболее распространенными сложными комплексными удобрениями являются: аммофос NH4H2PO4 – 11-12% N и 46-60% Р2О5, диаммофос (NH4)2HPO4 – 18%
N и 50% Р2О5.
Нитроаммофос NH4H2PO4 + NH4NO3 – по 23% N и P2O5
Нитроаммофоска NH4H2PO4 + NH4NO3 + NH4Cl + KNO3 + KCl – по 15 – 17%
N P2O5 и К2О
В практике для улучшения питания растений часто приходится одновременно вносить не одно, а несколько элементов питания. Неразумно было бы рассеивать по полю каждого из них в отдельности. Для этого целесообразнее использовать комплексные удобрения.
С агрохимической точки зрения, способы получения комплексных удобрений
практически не влияют на их эффективность, естественно, если они содержат
одинаковое количество водорастворимых питательных веществ.
Один из важнейших показателей качества комплексных удобрений - растворимость питательных веществ, входящих в их состав, в воде и других растворах. Полностью водорастворимые удобрения наиболее универсальны и обладают высокой эффективностью в посевах любых культур и на всех почвах.
Приведенные выше четыре удобрения и являются полностью растворимыми.
Комплексные удобрения имеют ряд преимуществ над односторонними туками. Они позволяют лучше обеспечить потребность растений в питательных веществах (лучшая позиционная их доступность) и дают возможность заметно
снизить затраты на перевозку, хранение и их внесение, и снизить издержки на
внесение удобрений. Комплексные удобрения, как правило, отличаются более
высокой концентрацией питательных веществ по сравнению с односторонними.
56
Комплексные удобрения применяют на тех почвах и под те культуры, когда
возникает потребность во внесении двух и более элементов питания. Комплексные удобрения можно использовать и в основное внесение, и в припосевное и припосадочное, и в качестве корневой подкормки культур возделываемых
широкорядно. В качестве основного внесения комплексные удобрения необходимо заделывать в корнеобитаемый слой. Для уменьшения связывания элементов питания в недоступное и труднодоступное для растений состояние, удобрения необходимо вносить локальным способом в корнеобитаемый слой ан глубину 10 – 20 см.
Контрольные вопросы
1 Какие элементы питания относятся к микроудобрениям?
2 Значение микроэлементов в жизни растений.
3 Каково содержание доступных растениям микроэлементов и валовое их содержание в различных почвах?
4 От каких факторов зависит содержание в почве подвижных форм микроэлементов?
5 Охарактеризуйте приемы внесения микроудобрений.
6 Приведите классификацию комплексных удобрений.
7 В чем преимущества комплексных удобрений перед простыми?
8 Применение комплексных удобрений.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 320 - 363
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. – с.
206 - 221.
7. Анспок П.И. Микроудобрения. – Л.: Агропромиздат, 1990. –с. 6 – 58
16 Комплексные удобрения (справочное пособие)/ Под ред. В.Г. Минеева. – М.:
Агропромиздат, 1986. –с. 6 – 58.
Тема 9 Органические удобрения. Навоз подстилочный
Цель: Усвоить роль органических удобрений в повышении плодородии почв.
Освоится с изменениями навоза подстилочного при хранении. Ознакомиться с
применением подстилочного навоза.
План:
1 Значение органических удобрений.
2 Состав и способы хранения подстилочного навоза.
3 Применение подстилочного навоза.
57
1 Значение органических удобрений.
К органическим удобрениям относятся: навоз подстилочный и бесподстилочный, торф, сидераты, птичий помет, солома, сапропель, фекалии.
Важнейшей проблемой земледелия является сохранение и повышение плодородия почв, а это невозможно, кроме прочего, без применения органических
удобрений. Роль органических удобрений в земледелии никогда не снизится.
Ценность органических удобрений заключается в большом содержании питательных веществ. С внесением навоза улучшается микробиологическая деятельность в почве, так как при этом в нее поступают микроорганизмы и органическое вещество, необходимое для активизации ее жизнедеятельности.
Бездефицитный баланс гумуса в почве невозможно получить без применения
органических удобрений. Для создания бездефицитного баланса гумуса в степной зоне необходимо ежегодное внесение на 1 га севооборотной площади 3 – 8
т/га органических удобрений.
Органические удобрения улучшают физические свойств почвы, поглотительную способность, буферность и другие показатели, характеризующие ее плодородие. Поэтому систематическое применение органических удобрений – одно
из важнейших условий окультуривания почв, обеспечивающего более эффективное использование минеральных удобрений и получение высоких урожаев.
2 Состав и способы хранения подстилочного навоза.
В среднем навоз подстилочный состоит на 25 – 50% из сухого вещества и 75
– 50% воды. Составные части свежего подстилочного навоза – твердые и жидкие экскременты животных и подстилка. В экскременты поступают примерно
40 50% органического вещества, столь же азота, 80% фосфора и 90% калия от
исходного их в корме.
Химический состав и удобрительная ценность подстилочного навоза зависит
от вида животных, потребляемых кормов, количества и вида подстилки, ее
свойства. а также от способа хранения.
В среднем в подстилочном навозе содержится 0,5% азота, 0,25% Р2О5, 0,6:
К2О, 0,35% СаО, 0,15% Мg, 120мг/кг Mn, 20 мг/кг бора, 7,8 мг/кг меди и некоторое количество других микроэлементов. Наиболее концентрированными являются овечий и конский навоз (горячий навоз), менее концентрированные
свиной и КРС (холодный навоз).
Состав подстилочного навоза подвержен существенным изменениям в зависимости от условий и продолжительности хранения и , следовательно, чем более высокой степени разложения достигает, тем выше относительное содержание в нем азота, фосфора, калия и других элементов. в связи с этим различают
четыре стадии разложения навоза, приготовленного на соломистой подстилки.
1) Свежий навоз – солома имеет естественный цвет и прочность. Содержит N
– 0,5%, Р2О5 – 0,25%, К2О – 0,6%.
2) Полуперепревший навоз – солома темно-коричневая и легко разрывается.
58
80% от свежего по массе. N – 0,6%, Р2О5 – 0,38%, К2О – 0,7%.
3) Перепревший. Однородная землистого цвета масса, где растительные
остатки уже гумифицировались, но в этой массе можно различить отдельные
остатки соломы. Выход от свежего навоза – 50%. N – 0,65%, Р2О5 – 0,43%, К2О
– 0,75%.
4) Перегной – черная рыхлая мажущаяся масса. Выход 25% от свежего. N –
0,73%, Р2О5 – 0,5%, К2О – 0,85%.
Скорость разложения зависит от условий увлажнения, температуры и аэрации навоза. Наиболее энергично он разлагается при влажности 55 – 75%. Чем
легче и в большем количестве в штабель проникает кислорода, тем интенсивнее
и при более высокой температуре разлагается навоз.
Различают способы хранения навоза подстилочного под скотом и в полевых
штабелях.
Разновидности хранения в штабелях: котлованного, полукотлованного и
наземного типа.
Котлованного типа – траншея шириной 9 м, глубиной 2,5 – 3 м, стенки и дно
выложены водонепроницаемым материалом. С торцевых сторон выезд и въезд.
Навоз в него укладывают тремя штабелями по ширине дна с тем, чтобы укладывая третий штабель, можно было для удобрения использовать первый штабель в котором навоз уже полуперепревший.
Полукотлованного типа – глубина траншеи 1 – 1,5 м.
На расстоянии 3 – 4 м от траншеи делают колодцы ниже дна хранилища, куда
из хранилища по трубам стекает навозная жижа.
Наземные навозохранилища – на ровной площадке закладывают навоз на
хранение в штабеля шириной 3 -4 м и высотой 2 - 2,5 м.
Вокруг всех хранилищ делают отводы для талых и дождевых вод.
Различают еще рыхлый (горячий), рыхло-плотный, и плотный способы хранения подстилочного навоза.
При рыхлом способе хранения навоз закладывается в штабеля без всякого
уплотнения. В этом случае его разложение протекает в аэробных условиях при
высокой температуре с большой скоростью.
При потном хранении навоз закладывается в штабель высотой 1 м и сразу же
уплотняется (трамбуется тракторами). Далее точно также настилают второй
слой и следующие до достижения нужной высоты штабеля. Разложение навоза
протекает при анаэробных условиях, наиболее медленно. Штабель не разогревается выше 400С.
При рыхло-плотном хранении настилается слой навоза и оставляется до разогрева его до температуры 55 – 600С. После чего утрамбовывается. Дальше так
же настилаются следующие слои.
Наибольшие потери органического вещества и элементов питания наблюдаются при рыхлом хранении и наименьшие при плотном.
Таблица 8- Средние потери органического вещества и азота при разных способах хранения навоза в течение 4 месяцев
Навоз
На соломенной подстилке
На торфяной подстилке
59
Рыхлый
Рыхлоплотный
Плотный
органическое
вещество
32,6
31,4
органическое
вещество
40,0
24,6
21,6
32,9
17,1
12,2
10,7
7,0
1,0
азот
азот
25,2
Не всегда плотный способ хранения предпочтителен. Если с кормами и подстилкой в навоз попадает большое количество семян сорных растений, и если в
навоз попадают болезнетворные микроорганизмы от больного скота, то целесообразнее применить рыхло-плотное хранение. В этом случае при 55-600С семена теряют всхожесть, а болезнетворные организмы гибнут.
3 Применение подстилочного навоза.
Доводить подстилочный навоз до перепревшего и перегноя не целесообразно, так как при этом теряется большое количество органического вещества и
азота от их исходного количества. Не рекомендуется вносить в почву и свежий
соломистый навоз. Такой навоз содержит большое количество всхожих семян
сорных растений. В 1 т их может содержаться от 2 до 12 млн. шт. Свежий навоз
обуславливает излишнюю аэрацию почвы, вредную в засушливых районах.
Наиболее рационально применять навоз в полуперепревшем состоянии. Коэффициент использования азота из полуперепревшего навоза первой культурой
севооборота составляет обычно 20 – 30%. Коэффициент использования первой
культурой фосфора и калия составляет 25 – 30 и 40 -60% соответственно.
По сравнению с минеральными удобрениями азот навоза усваивается в первый год хуже, фосфор – лучше, а калий примерно так же. Навоз обладает значительным последействием. Использование азота, фосфора и калия из навоза
второй культурой составляет обычно соответственно 10-20, 10-15 и 10-15%,
третьей 5-10, 5 и 5-10%. За ротацию севооборота используется: азота – 35-60%,
фосфора – 40-50%, калия 70-85%, что близко к использованию соответствующих питательных веществ из минеральных удобрений.
При внесении навоза и минеральных удобрений в эквивалентных по содержанию элементов питания количествах суммарная прибавка урожая всех культур за ряд лет оказывается довольно близкой. Но урожай одних культур (пшеница, свекла) может быть выше по навозу, а других (картофель, овес) – по минеральным удобрениям. Это зависит от биологических особенностей растений
и свойств почв.
Прямое действие и последействие навоза зависят от качества и нормы его
внесения, а также от почвенно-климатических условий. Слаборазложившийся
навоз в первый год действует хуже, чем на второй и третий год. Чем больше
вносят навоза, тем выше его прямое действие и продолжительнее последействие.
На глинистых почвах навоз разлагается медленно, последействие его сказывается даже на 6-7-ой год после внесения; на супесчаных почвах навоз разлага60
ется быстрее и действие его не столь длительное – 3-4 года. В увлажненных
районах разложение навоза происходит быстрее, чем в засушливых, где он разлагается слабее из-за недостатка влаги в почве, но последействие навоза в зоне
недостаточного увлажнения более длительное, чем в зоне достаточного увлажнения.
Высокие прибавки урожая зерновых и пропашных культур дает внесение
навоза на черноземах каштановых почвах. Так установлено, что при внесении
на черноземе южном Костанайской области 20 т/га навоза в кулисный пар прибавка урожая пшеницы с учетом 3-летнего последействия составила 11,7 ц/га.
Она распределялась так: 1-ый год – 5ц/га, 2-ой – 3,3, 3-ий – 1,9 и 4-ый – 1,5 ц/га.
При внесении полуперепревшего навоза под кукурузу в дозе 20 т/га прибавка
урожайности зеленой массы составляет 15 – 20%, а при внесении под картофель 20 -30 т/га – прибавка составляет 10 - 20%.
Дозы навоза зависят от его качества, от удобряемой культуры и от зоны
увлажнения. В наших условиях оптимальная норма внесения полуперепревшего подстилочного навоза под полевые культуры составляет 15 – 25 т/га, под
овощные и картофель на поливе – 40 – 60 т/га.
Наиболее рационально внесение навоза вместе с минеральными удобрениями, снижая при этом нормы их внесения в два раза. При совместном внесении
создаются более благоприятные условия питания растений, чем при раздельном.. За счет минеральных удобрений обеспечивается питание растений в первый период вегетации, а навоз, постепенно разлагаясь в почве, обеспечивает
растения элементами питания ко времени наибольшей потребности в них.
Навоз прежде всего необходимо вносить под овощные и пропашные культуры. Они наиболее требовательны к условиям питания и дают большие прибавки
урожая по сравнению с другими культурами.
Наряду с этим в наших условиях в полевых севооборотах с паром рекомендуется внесение навоза в паровое поле на всю ротацию севооборота в дозе 20 –
25 т/га.
Во всех случаях использования подстилочного навоза его следует равномерно разбросать с помощью навозоразбрасывателей и немедленно запахать. Задержка с заделкой в почву только на один день приводит к большим потерям
азота и снижению эффективности навоза.
В зависимости от почвенно-климатических условий глубина запашки навоза
может колебаться от 12 – 14 до 20 – 22 см. В засушливых районах необходима
более глубокая заделка, чем во влажных. На тяжелых почвах, где разложение
навоза затруднено, лучше заделывать его на меньшую глубину, а на легких –
глубже. В нашей зоне глубина заделки навоза определяется необходимой глубиной основной обработки почвы.
Контрольные вопросы
1 Какие удобрения относятся к органическим?
61
2 Какова роль органических удобрений в повышении плодородия почв?
3 Каков состав подстилочного навоза и от чего он зависит?
4 Способы хранения навоза и потери органического вещества и азота при этом.
5 Укажите стадии разложения подстилочного навоза.
6 Применение подстилочного навоза.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 367-392
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
9 Васильев В.А., Филиппова А.В. Справочник по органическим удобрениям. –
М.: Росагропромиздат, 1988. – с. 7-62.
22 Органические удобрения в интенсивном земледелии / Под ред. В.Г. Минеева. – М.: Колос, 1984. - с. 5-66.
23 Организация использования органических удобрений в Кустанайской области: Рекомендации. – Кустанай 1985. – с. 2-10.
Тема 10 Система применения удобрений
Цель: Ознакомиться с понятиями, принципами составления систем удобрений.
План:
1 Понятие о системе удобрений, ее задачи, основные положения и типы систем
удобрений.
2 Условия, учитываемые при составлении системы удобрений.
1 Понятие о системе удобрений, ее задачи, основные положения и типы систем удобрений.
Важнейшее условие эффективного использования удобрений – это освоение
правильной системы удобрений. Система удобрений должна обеспечить получение плановых высоких сельскохозяйственных культур при высокоэффективном
использовании каждой единицы питательных веществ; улучшение качества растениеводческой продукции; сохранение, повышение, а там, где необходимо, и коренное улучшение плодородия почв; повышение производительности труда; снижение себестоимости производства сельскохозяйственной продукции; и, наконец,
охрану окружающей среды.
Различают научно организованную систему использования удобрений в хозяйстве; систему применения удобрений в севообороте как важнейшее звено научной
системы земледелия; систему удобрения отдельных культур севооборота.
Система удобрений в хозяйстве – это комплекс агрономических и организационно-хозяйственных мероприятий по накоплению и рациональному применению
органических минеральных удобрений с учетом конкретных почвенноклиматических и экономических условий.
62
Под системой удобрений в севообороте понимается распределение органических и минеральных удобрений, химических мелиорантов по полям севооборота с
учетом обеспечения максимального агрономического и экономического эффекта
при росте или хотя бы сохранении плодородия почв и улучшения их агрохимических, агрофизических и биологических свойств.
План применения удобрений в севообороте разрабатывается на его ротацию, то
есть на несколько лет.
Система удобрений отдельных культур при их чередовании в севообороте – это
план применения органических минеральных удобрений, в котором предусматриваются дозы, формы, сроки, приемы и способы их внесения с учетом следующих
условий: планируемого урожая, биологических особенностей питания культур, чередования культур в севообороте и особенностей их агротехники , почвенноклиматических условий, свойств удобрений, сочетания органических и минеральных удобрений, экономических условий в хозяйстве.
При разработке системы удобрения в севообороте необходимо учитывать систему почвозащитной обработки почвы, особенности предшественников, их влияние на агрохимические, водно-физические свойства, микробиологическую активность и другие условия.
Системы удобрения в севообороте и отдельных культур находятся в тесной неразрывной связи.
Система удобрений в севообороте – это не просто суммирование отдельных
культур, а сложное взаимодействие биологических, физиолого-биохимических
факторов растений с физическими, физико-химическими и биологическими факторами самой почвы и воздействием человека на условия роста и развития растений. В целом можно отметить общие основные положения научной системы
применения удобрений.
1 Наибольшая эффективность удобрений проявляется на фоне высокой культуры земледелия с применением всего комплекса агротехнических мероприятий и
постоянной заботой о повышении плодородия почв. Одними удобрениями нельзя
компенсировать нарушения других звеньев земледелия.
2 Все культурные растения в процессе вегетации должны получать оптимальное
количество питательных веществ, что достигается внесением удобрений и мобилизацией питательных веществ почвы. Молодые растения имеют слабо развитую
корневую систему и весьма чувствительны к недостатку питательных веществ,
особенно фосфору, что в дальнейшем отрицательно сказывается на росте, развитии
растений и формировании урожая. В это время чувствительны они и к повышенной концентрации солей, что важно учитывать при применении удобрений. Во
второй период вегетации с развитием корневой системы и вегетативной массы повышенная потребность растений в питательных веществах удовлетворяется за счет
как минеральных удобрений, так и мобилизации плодородия почвы.
3 Важным условием правильно применения удобрений является послойное размещение их в почве в зоне наибольшего развития корневой системы, что осуществляется основным, припосевным удобрением и корневой подкормкой. Сочетание этих приемов позволяет создать условия питания сельскохозяйственных
культур в соответствии с их биологическими требованиями.
63
4 Поскольку в большинстве хозяйств имеется несколько севооборотов, важно
правильно распределить удобрения с учетом их специализации. В первую очередь
удобрениями обеспечивают овощные севообороты, требующие наибольшее количество питательных веществ и хорошо окупающие внесенные удобрения. Резко
возрастает потребность в удобрениях полевых севооборотов, насыщенных пропашными культурами. Не последнюю роль при распределении удобрений играет
удельный вес экономически выгодной культуры.
5 Органические и минеральные удобрения при длительном их применении примерно одинаково эффективны. Органические удобрения лучше вносить в севообороты, насыщенные овощными и пропашными культурами, а минеральные удобрения в полевые севообороты, особенно насыщенные зерновыми культурами. Важно
учитывать также удобренность полей в предшествующие годы.
6 Систематическое внесение фосфорных удобрений приводит к накоплению
подвижных фосфатов в почве и резкому повышению эффективности азотных
удобрений.
7 Научная система удобрений в севообороте предусматривает постоянный
контроль за плодородием почвы, за балансом питательных веществ и гумуса
почвы, добиваясь оптимального их содержания с учетом требований культур и
реализации их потенциальной продуктивности.
В хозяйствах в зависимости от их специализации и удаленности полей севооборотов от животноводческих ферм могут складываться три типа системы
удобрений:
1) минеральная или безнавозная, основана на применении одних минеральных удобрений;
2) навозно-минеральная или комбинированная;
3) навозная – характерная прежде всего для животноводческих хозяйств и
предусматривающая утилизацию бесподстилочного навоза от комплексов.
2 Условия, учитываемые при составлении системы удобрений.
К основным условиям относятся: планируемая урожайность, свойства почв,
агротехника, предшественник, способы внесения удобрений.
Планируемая урожайность и биологические особенности культур. При
разработки системы удобрений в севообороте должны быть предусмотрены величина планируемой урожайности и необходимая для ее получения обеспеченность сельскохозяйственных культур питательными веществами в целом и по
периодам роста с учетом особенностей их питания. О потребности растений в
питательных веществах судят по химическому составу и общей массе урожая,
включая основную (зерно, клубни, корнеплоды) и побочная (солома, ботва)
продукция.
При планировании урожайности можно использовать биоклиматические показатели региона, урожайность передовых хозяйств, балл бонитета почв. Необходимо учитывать фазу роста и развития растений. Критический период и период максимального потребления элементов питания.
Различные сельскохозяйственные культуры отличаются по размерам и ин64
тенсивности поглощения элементов питания в течении вегетационного периода. Все зерновые злаковые, ранний картофель, некоторые овощные культуры
отличаются коротким периодом интенсивного питания, основное количество
питательных веществ потребляются в ранние сроки. Некоторые растения (кукуруза, подсолнечник, свекла) характеризуются более плавным и растянутым
потреблением элементов питания, поглощение которых продолжается почти до
конца вегетации.
Одна из главных задач системы удобрения – обеспечение растений питательными веществами на протяжении всего периода вегетации, и особенно во время
наибольшей потребности.
Свойства почвы. Учитывается тип почвы, гранулометрический состав, содержание питательных веществ в ней, водный режим, реакция почвенного раствора, буферность, степень насыщенности основаниями, концентрация солей
почвенного раствора и другие агрохимические свойства.
На черноземах и каштановых почвах Северного Казахстана в первом минимуме находится фосфор. При создании оптимального фосфорного режима по
непаровым предшественникам появляется потребность во внесении азота.
Гранулометрический состав почвы оказывает влияние на передвижение
удобрений и их закрепление, что определяет величину использования питательных веществ из них растениями. На тяжелых почвах удобрения сильно поглощаются и закрепляются, на легких вымываются водой. Это предопределяет
выбор способов внесения удобрений, их сроков.
Степень кислотности почвы следует учитывать при выборе форм удобрений,
на нейтральных и слабокислых почвах можно использовать любые их формы,
на щелочных не следует применять физиологически щелочные удобрения.
Предварительно щелочные почвы следует гипсовать.
Водный режим – один из решающих факторов формирования урожая. В
нашем регионе именно количество выпадающих осадков определяют уровень
урожайности, это главный лимитирующий фактор. Надо знать не только общее
количество выпадающих осадков, но и распределение их по фазам роста и развития растений. При остром недостатке влаги наблюдается резкое снижение
действия удобрений.
Агротехника.. Эффективность применения удобрений резко меняется в зависимости от уровня агротехники. Только на фоне высокой агротехники, при
своевременной и хорошей обработки почвы улучшается ее водный режим,
уменьшается или отсутствует засоренность, интенсивно идут микробиологические процессы, в почве накапливается больше доступных для растений форм
азота и фосфора. Поддержание оптимальной плотности почвы способствует
лучшему развитию корневой системы и повышению ее поглотительной способности. При плохой агротехнике эффективность удобрений резко снижается.
Предшественник. Особенности действия предшественников определяются
тем, что они оставляют в почве разное количество корневых и пожнивных
остатков, неодинаковое влияние оказывают на влажность почвы, ее физические
свойства, микробиологическую активность, питательный режим, засоренность.
Размещение культур по наилучшему предшественнику – одно из условий полу65
чения высоких урожаев и высокой эффективности удобрений.
Контрольные вопросы
1 Раскройте сущность системы удобрения в хозяйстве.
2 Что такое система удобрения в севообороте и отдельных культур?
3 Задачи системы применения удобрений.
4 Каковы основные положения научной основы применения удобрений?
5 Типы системы удобрений.
6 Учет планируемой урожайности и биологические особенности культур при
составлении системы удобрения в севообороте.
7 Учет свойств почв при составлении системы удобрения в севообороте.
8 Учет агротехники и предшественников при составлении системы удобрения в
севообороте.
Список рекомендуемой литературы
1 Агрохимия/ Под ред. Б.А. Ягодина: Учеб. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1989. – с. 438-453
4 Минеев В.Г. Агрохимия, - М.: МГУ, 1990. – с.
5. Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. –с.
276-289
11 Гулякин И.В. Система применения удобрений. – М.: Колос, 1977. –с.
12 Дудина Н.К. Агрохимия и система удобрения. – М.: Агропромиздат, 1991.с.
14 Ефимов В.А., Донских И.А., Синицын Г.И. Система применения удобрений.
– М.; Колос, 1984. – с.
Тема 11 Особенности питания и удобрения яровых зерновых и крупяных
культур
Цель: Яровые зерновые являются основными культурами возделываемые как в
Костанайской области, так и в Республике Казахстан. Для увеличения их урожайности, улучшения качества необходимо применение удобрений, основанное
на знании биологических особенностей питания данных культур, плодородия
почв, чередования культур в севообороте, особенностей удобрений. Это и является целью данной лекции.
План:
1 Особенности питания и удобрения яровой пшеницы.
2 Особенности питания и удобрения ярового ячменя.
3 Особенности питания и удобрения проса
4 Особенности питания и удобрения гречихи.
1.Особенности питания и удобрения яровой пшеницы.
66
Яровая пшеница – культура требовательная к условиям минерального питания. Количество азота, фосфора и калия в растениях пшеницы в течение вегетационного периода значительно варьирует. Содержание общего азота в
начальные фазы роста доходит до 5 – 6%. Примерно столько же накапливается
калия. Фосфора 0,6 – 1,2% на абсолютно сухое вещество, но его роль в жизнедеятельности растений исключительно велика. По мере развития растений концентрация элементов питания уменьшается, накопление сухого вещества опережает поступление элементов питания, происходит так называемое ростовое
разбавление.
Уже на 12-14 день после всходов начинается закладка регенеративных органов – колоса и колосков в нем которое идет нормально лишь тогда, когда растения хорошо обеспечены фосфором. Оптимальное питание растений фосфором в начальный период роста и развития способствует также мощному развитию корневой системы. Отрицательное влияние недостатка фосфора в первый
период развития не устраняется последующим его внесением и вызывает снижение урожая зерна.
Одни из основных элементов структуры урожая яровой пшеницы – продуктивная кустистость и озерненность колоса. Азот способствует повышению общей кустистости и при нормальных погодных условиях и продуктивной кустистости. На озерненность колоса сильно влияют условия минерального питания.
Недостаток питательных веществ в период цветения и оплодотворения пшеницы – частая причина отмирания цветков. Дефицит азота в это время обуславливает стерильность пыльцы, а фосфорное голодание приводит к уменьшению
числа цветков. Все это снижает озерненность колоса.
Яровая пшеница отличается интенсивными темпами поступления основных
элементов питания в период от фазы кущения до колошения. В это время формируется более 60% сухого вещества и потребляется до 70% азота и фосфора и
более 80% калия.
Обычно яровая пшеница прекращает усваивать азот из почвы перед фазой
молочной спелости, а в случаях достаточно хорошего увлажнения перед наливом зерна. Накопление фосфора продолжается до полного созревания. Поглощение калия заканчивается значительно раньше, уже в фазе цветения (или колошения) наблюдается максимум накопления калия.
Яровая пшеница сильно реагирует на азот в период от начала кущения до
трубкования, когда формируются придаточные стебли, узловые корни, колоски
и цветки в зачаточном колосе. Недостаток в фосфорном питании пшеница испытывает раньше, чем в азотном. Период повышенной потребности в калии
сильно растянут, и длится от фазы стеблевания до начала налива зерна.
Большое значение имеет сбалансированность минерального питания, особенно между азотом и фосфором. Недостаток или избыток фосфора по отношению к азоту приводит к резкому нарушению белкового обмена растений: растения приостанавливают рост, ослабляется фотосинтез, что приводит к значительному недобору урожая, особенно в засушливые годы.
67
Как известно, яровая пшеница является основной зерновой культурой. Систему ее удобрения нельзя рассматривать в отрыве от севооборота.
В почвах Костанайской области, как и во всем Северном Казахстане, наблюдается недостаточное количество подвижных форм фосфора. Так в области
46,9% площади пашни имеет очень низкое и низкое, 33,1% - среднее содержание подвижных форм фосфора. Оптимальное повышенное содержание имеют
только 19,1% пашни. Поэтому фосфорные удобрения дают высокий эффект под
зерновые культуры на всех почвах.
В наиболее распространенных четырех- и пятипольных зернопаровых севооборотах рекомендуется две системы удобрения
Первая система
Вторая система
Культура
N
P2O5 K2O N
P2O5
K2O
Пар
60-80 Яровая пшеница
20
Яровая пшеница
20
Ячмень
30
20
20
Яровая пшеница 30
20
20
Первая система предусматривает основное запасное внесение в паровое поле
Р60-80 один раз на ротацию севооборота (Р60 в четырехпольном, Р80 в пятипольном севооборотах). Это позволяет получить прибавку урожайности зерна
яровой пшеницы идущей первой культурой после пара в среднем 3 ц/га. Но
фосфорные удобрения обладают длительным последействием. За ротацию,
например, четырехпольного севооборота на черноземных почвах прибавка
урожайности составляет 45,5 – 9,5 ц/га и 4 –6 ц/га на каштановых почвах. При
этом складывается более благоприятный фосфорный режим по сравнению с
ежегодным внесением. За счет концентрации повышенных доз фосфора быстрее создается оптимальный его уровень обеспеченности почв.
О преимуществе разового, на всю ротацию севооборота внесения фосфора
говорят данные научных исследований. Так на южных карбонатных черноземах
ежегодное внесение Р40 в течение 5 лет (Р200 за ротацию севооборота) повышало урожайность на 8,7 ц/га, а разовая доза Р40 внесенная в паровое поле с
учетом последействия дала прибавку зерна яровой пшеницы 7,1 ц/га, то есть
увеличение в первом случае дозы в 5 раз не оправдано.
Дозы Р60-80 рассчитаны на почвы со средним содержанием доступного
фосфора в почве, При низком содержании необходимо дозу увеличить в 1,2 –
1,3 раза, при очень низком в 1,5 раз. При высоком содержании вносить фосфорные удобрения не требуется. При оптимальном повышенном содержании
необходимо вносить дозы компенсирующие вынос фосфора с урожаем.
В зернопаровых севооборотах имеющих более четырех культур начиная с
пятой культуры севооборота в дополнении к Р60-80 внесенных в паровое поле
необходимо дополнительно вносить в рядки при посеве Р20.
Вносить фосфорные удобрения в паровое поле следует в августе месяце,
совместив с очередной культивацией, используя культиваторы – глубокорых68
лители – удобрители КПГ-2,2, ГУН-4 или сеялки типа СЗС-2,1. При использовании первых двух орудий это будет локально-экранное внесение, при использовании сеялок – локально-ленточное и в последнем случае вносить фосфор
необходимо поперек будущих посевных рядков.
Оптимальная глубина внесения удобрений зависит от гранулометрического
состава и колеблется от 10 до 18 см. На Глинистых почвах 10-12 см, суглинистых 12-14 см, супесчаных 16-18 см. Опытами установлено что, например, на
южных черноземах за ротацию четырехпольного севооборота при поверхностном внесении Р80 с последующей заделкой плоскорежущими орудиями прибавка урожайности зерна яровой пшеницы составила 5,9 ц/га, при локальноэкранном на глубину 12-14 см – 8,6 ц/га, при внесении на глубину 20 и 25 см
соответственно 8,1 и 7,2 ц/га. Поверхностная заделка культиваторами приводит
к тому, что удобрения оказываются в верхнем слое почвы, большую часть вегетации сухом из которого растения не могут использовать фосфор. При внесении на глубину более 20 см молодые растения еще не достигают своими корнями прослойки удобрений и ощущают в первое время недостаток фосфора.
Аналогичные данные получены и на других почвах Северного Казахстана.
Влияние азотных удобрений на яровые зерновые культуры зависит от содержания нитратного азота в почве перед посевом. Содержание нитратов в почве
величина не постоянная, сильно зависит от предшественников, их урожайности. В паровом поле за период вегетации накапливается достаточное, даже избыточное количество нитратного азота и поэтому вносить азотные удобрения
под первые две после пара зерновые культуры как правило не требуется. Если
предшествующий год был благоприятным по увлажнению и предшественник
на формирование высокого урожая использовал большое количество азота, то
запасов нитратов в почве будет мало и необходимо вносить азотные удобрения.
После засушливых лет в почве будет больше содержаться нитратов.
Как правило, начиная с третьей культуры после пара на черноземных почвах
Северного Казахстана появляется потребность во внесении азотных удобрений
а на каштановых почвах все чаще и под вторую зерновую культуру после пара.
При этом рекомендуется вносить по 30 кг/га азота с осени локально под основную обработку почвы или еще лучше весной под предпосевную культивацию.
Иногда и до конца ротации севооборота нет необходимости во внесении азотных удобрений, иногда появляется потребность во внесении азота под вторую
после пара зерновую культуру. Все зависит от количественного содержания
нитратного азота в почве перед посевом. При содержании менее 5 мг/кг почвы
в слое 0-40 см потребность во внесении азотных удобрений будет высокой. При
содержании 5-10 мг/кг почвы потребность будет средней. Оптимальное для
зерновых культур содержание – 10-15 мг/кг почвы, и вносить азотные удобрения в этом случае не требуется, те м более при более высоком содержании.
Второй эффективной системой применения фосфорных удобрений является
рядковое внесение. В этом случае суперфосфат в основное внесение не применяют, а вносят ежегодно в рядки при посеве зерновых культур по 10-20 кг/ га
д.в. При этом в среднем получают прибавку зерна яровой пшеницы от 10 кг/га
69
д.в. – 1,6 ц/га, от 20 кг/га д.в. – 2,1 ц/га. Оплата 1 кг Р2О5 составляет 10-16 кг
зерна.
Припосевное удобрение позволяет получать максимальную отдачу от удобрений в год внесения и его надо использовать в случае недостаточного количества суперфосфата, а также при стремлении получить максимальную отдачу от
удобрения в год внесения. Начиная с третьей зерновой культуры после пара рекомендуется в рядки при посеве вносить сложные азотно-фосфорные удобрения типа аммофоса, нитроаммофоса из расчета по 10-20 кг/га по фосфору. В
этом случае получают дополнительно 1,5–2,5 ц/га зерна.
За ротацию севооборота прибавка от рядкового внесения удобрений примерно равна прибавки от основного запасного внесения фосфора в паровое поле.
Но при основном внесении фосфорные удобрения необходимо вносить только
один раз за ротацию, а при рядковом – ежегодно. Одновременно при посеве
надо иметь и загрузчики сеялок семена, и загрузчики минеральных удобрений.
Чаще приходится заправлять сеялки, что может привести к растягиванию срока
сева и выхода из оптимального срока посева. Увеличиваются затраты на внесение удобрений. К тому же при основном внесении получают более стабильные
по годам прибавки урожайности, так как удобрения заделываются в корнеобитаемый слой почвы, большую часть вегетации находящихся во влажном состоянии, в то время как рядковый фосфор находится на глубине 5-7 см, то есть в
пересыхающем слое почвы. Поэтому предпочтение все таки следует отдавать
основному запасному внесению в паровое поле.
Азотные удобрения можно применять не только для повышения урожайности, но и для улучшения качества зерна, а именно увеличения содержания белка и сырой клейковины.
В годы благоприятные по влагообеспеченности формируется высокий урожай зерна, но почвенного азота уже недостаточно как для получения высокого
урожая, так и для высокого содержания белка. Зерно получается низкого качества, что приводит к низкой реализационной цене. Потребность в применении
азотных удобрений для повышения качества зерна может проявиться и в средние по увлажнению годы, если в почве находилось недостаточное количество
нитратного азота. В зтих случаях необходимо проведение внекорневых подкормок. Необходимость подкормки устанавливается по результатам тканевой
или листовой диагностики.
Наиболее эффективный срок подкормки – через 7-12 дней после цветения
(содержание белка повышается на 0,3-0,7%, клейковины на 1,3-3,6%). Некорневая подкормка проводится 30% раствором мочевины в дозе 30кг/га азота для
чего 65 кг мочевины растворяют в 150 л воды. Это и будет гектарная норма.
Проводят авиаопрыскивание или наземное при температуре воздуха не более
22 градуса и относительной влажности воздуха не ниже 60%. Лучше – в утренние и вечерние часы.
В связи с высоким содержанием подвижных форм калия в почвах Северного
Казахстана вносить калийные удобрения под яровую пшеницу не требуется.
2 Особенности питания и удобрение ярового ячменя
70
В Северном Казахстане ячмень является важной кормовой, продовольственной и технической культурой. Основная часть идет на корм скоту. Ячменный
корм (зерно, солома) более ценен, чем корм из других зерновых культур. Природные условия Северного Казахстана весьма благоприятны для производства
превосходных круп из зерна ячменя (ячневая, перловая).
При правильном применении удобрений значительно повышается урожай
ячменя, возрастает устойчивость растений к засухе, болезням, вредителям,
улучшается качество зерна. Из зерновых культур ячмень очень требователен к
элементам питания, особенно ему нужно большое количество легкодоступных
питательных веществ в почве в первый период роста и развития. Уже через три
недели после появления всходов, к концу фазы кущения растения ячменя поглощают около половины азота и фосфора и 75% калия от общего потребления,
хотя органической массы накапливается к этому времени меньше 20%. На создание 10 ц зерна требуется 25-30 кг азота, 10-15 кг Р2О5 и 20-25 кг К2О.
Повышенные требования к наличию в почве питательных веществ объясняется тем, что у ячменя более короткий период интенсивного их потребления по
сравнению с другими зерновыми, у него слабее развита корневая система. Поэтому для получения высоких урожаев этой культуры очень важно, чтобы растения были обеспечены в полной мере доступными элементами питания с самого начала развития.
Азот. Больше всего ячмень нуждается в азоте в период от начала кущения до
выхода в трубку, когда происходит развитие побегов кущения, ассимилирующего аппарата и формирование колоса. В начальные фазы роста растений азот
способствует накоплению углеводов. Недостаток азота приводит к нарушению
обмена веществ. В более старых листьях преждевременно распадаются белковые вещества, и продукты распада переносятся в молодые, что приводит к
недобору урожая.
Фосфор. Он необходим растениям ячменя в течение всего периода его жизни.
Он способствует развитию корневой системы, более быстрому ее росту. Улучшение фосфорного питания за счет удобрений увеличивает количество вторичных корней в фазе кущения с 0,5-1 до 2,0-2,5 штук, различие в последующие
фазы возрастает. Фосфор повышает засухоустойчивость ячменя как за счет более мощного развития корневой системы, так и повышения устойчивости растений к обезвоживанию во все фазы развития. Коэффициент водопотребления
на создание единицы сухого вещества на удобренных фосфором участках снижается на 20-25%. Повышается устойчивость растений к болезням, сокращается
на 3-5 дней период вегетации.
Калий. Способствует передвижению продуктов ассимиляции из листьев в
другие органы, регулирует водный и азотный обмен, повышает устойчивость
растений к засухе, полеганию, болезням, ускоряет созревание зерна. Ячмень
потребляет наибольшее количество калия в начальный период роста. При недостатке калия задерживается развитие и созревание зерна, оно бывает плохо выполненным, с пониженным содержанием белка и крахмала.
71
В период от формирования узла кущения до полного кущения дифференцируется конус нарастания и зачаточные стеблевые узлы, развиваются листовые
влагалища, появляются колосковые бугорки, начинают формироваться цветки в
колосках. Идет мощное развитие корней – первичные корни проникают на глубину 50-60 см, образуются вторичные (узловые) корни. В этот период очень
важно обеспечить растения достаточным количеством влаги, элементами питания.
Как известно в почвах Северного Казахстана ощущается острый недостаток
доступных форм фосфора, поэтому внесение фосфорных удобрений является
очень эффективным приемом при возделывании ячменя.
При размещении ячменя в зернопаровых севооборотах третьей культурой после удобренного пара (Р60) фосфорные удобрения вносить не следует, так как
ячмень высокоэффективно использует последействие этих удобрений, урожайность увеличивается на 3,0 – 4,5 ц/га. При возделывании ячменя четвертой и
последующей культурой после пара, а также там, где пары не были удобрены,
под ячмень необходимо вносить в рядки при посеве суперфосфат, а лучше аммофос или нитроаммофос в дозе 20 кг/га д.в. по фосфору, что обеспечивает повышение урожайности на 3,0 – 3,8 ц/га.
При размещении ячменя вне зернопарового севооборота целесообразно вносить Р30 – Р60 локально на глубину 14 – 16 см под осеннюю плоскорезную обработку почвы после уборки предшественника, или в рядки при посеве.
Действие азотных удобрений зависит от содержания доступных форм фосфора. При оптимальном содержании фосфора на уровне 30 – 35 мг/кг определяемого методом Мачигина эффективность азотных удобрений наибольшая, при
низком и высоком содержании фосфора эффективность снижается. При содержании нитратного азота в почве менее10-15 мг/кг и оптимальном содержании
фосфора наблюдается высокая эффективность и от азотных удобрений. Рекомендуется в этом случае либо основное внесение N30 с осени под основную обработку почвы, а лучше весной под предпосевную культивацию, либо в рядки
при посеве N20, что способствует увеличению урожайности зерна ячменя на 2 –
3,5 ц/га. Обычно недостаток азота в почвах складывается начиная с третьей
зерновой культуры после пара и поэтому ячмень будет нуждаться во внесении
азотных удобрений, но при условии обеспеченности фосфором. При недостаточном содержании и фосфора следует вносить N30Р30 в основное внесение или
N20Р20 в рядки при посеве.
Калийные удобрения при высоком содержании его доступных форм в почвах
Северного Казахстана вносить под ячмень не требуется.
Ценность ячменя возделываемого в качестве фуражной и продовольственной
культур, прежде всего, заключается в повышенном содержании белков. В этом
случае необходимо больше внимания уделять азотно-фосфорному питанию ячменя.
Для получения высококачественного пивоваренного ячменя необходимо,
чтобы уровень калийного питания преобладал над азотным. При этом формируется зерно с высоким содержанием крахмала, растворимых сахаров.
72
3 Особенности питания и удобрение проса
Среди крупяных культур возделываемых в республике, просо занимает ведущее место. Наибольшие его площади сосредоточены в Павлодарской, Костанайской , Семипалатинской областях.
По степени засухоустойчивости и способности противостоять запалам и захватам просо занимает одно из первых мест среди зерновых культур. Поэтому,
в засушливых условиях Казахстана выращивание проса как засухоустойчивой
культуры имеет большое значение.
Для возделывания проса лучшими являются хорошо аэрируемые почвы с достаточным содержанием доступных форм питательных веществ, средне- и легкосуглинистых по гранулометрическому составу.
Особенность питания проса – интенсивное потребление питательных веществ в короткий промежуток времени усиленного роста растений,, приходящийся на период от кущения до созревания, и сравнительно небольшое – в
начальный период роста и развития.
В фазе всходы-кущение растения потребляют около 7% питательных веществ. Затем потребление элементов питания резко возрастает. Уже в период
кущения просо потребляет до 30% всего азота, к фазе цветения около 70% азота, 60% фосфора и практически весь калий.
В начальный период своего развития просо больше всего нуждается в азотном питании, затем в калийном и фосфорном. Наибольшее количество калия
растениями проса усваивается до выметывания метелки, а фосфора, наоборот, в
последние периоды вегетации (выметывание метелки - спелость).
Просо больше всего выносит калия, затем азота и фосфора. Наибольшее количество азота и фосфора (60-70%) выносится с зерном, а калия, наоборот, более 90% выносится с соломой.
На формирование 10 ц зерна с соответствующим количеством соломы используется 25-30кг азота, 10-13 кг Р2О5 и 26-30 кг К2О.
В Северном Казахстане просо отзывчиво на азотно-фосфорные удобрения.
Оптимальные дозы по 40 кг/га азота и Р2О5, обеспечивающие прибавку урожайности зерна на 4 ц/га, против 2,5-2,9 ц/га при внесении только фосфорных
удобрений.
Высока эффективность и рядкового внесения небольших доз фосфорных
удобрений при посеве по 10-20 кг/га д.в., дающие прибавку урожая проса 1,12,5 ц/га. Но на почвах, бедных фосфором, недостаточно одного суперфосфата в
рядки, так он не обеспечивает растения проса необходимым количеством фосфора в период максимального его потребления.
При посеве проса по пласту многолетних трав фосфорные или сложные (аммофос, нитроаммофос) удобрения следует внести при культивации до посева
кулис. Азотные удобрения – весной под предпосевную обработку почвы.
При посеве второй культурой после не удобренного пара удобрения следует
внести с осени, совмещая эту операцию с основной обработкой почвы.
4 Особенности питания и удобрение гречихи
73
Гречиха очень ценная крупяная культура, кроме того, прекрасный медонос. В
нашей стране 20% меда получают с гречишных полей. В Казахстане гречиха
возделывается в основном на севере республики в Северо-Казахстанской, Костанайской, Павлодарской и Акмолинской областях. Наблюдениями установлено, что гречиха не плохо переносит засуху первой половины лета. В такие годы при правильном соблюдение агротехники гречиха может дать урожай превышающий урожай пшеницы при достаточном выпадении осадков во вторую
половину лета. Бытовавшее долгое время представление о гречихе, как культуре, нетребовательной к почве совершенно не обосновано. Напротив, протекающие одновременно рост вегетативной массы, цветение и плодообразование при
сравнительно коротком вегетационном периоде определяют повышенную потребность гречихи в питательных веществах и влаге.
По интенсивности поглощения питательных веществ гречиха значительно
превосходит зерновые культуры. Причем потребляет питательные вещества неравномерно в течение вегетационного периода. До массового цветения она интенсивно потребляет азот и калий, и значительно слабее фосфор. У гречихи
сравнительно слабо развита корневая система, что также повышает требовательность растений к плодородию почвы.
Для формирования 1 ц зерна с учетом соломы гречиха выносит 2,8-3,0 кг азота, 2,0-2,4 кг Р2О5 и 4-6 кг К2О, что свидетельствует о высокой потребности ее в
фосфорном и калийном питании в сравнении с зерновыми колосовыми культурами.
Фосфор нужен растениям с первых же дней жизни, при его недостатке растения плохо растут и развиваются. Прибавка урожая зерна гречихи от основного
внесения фосфорных удобрений в дозе 60 кг/га д.в. в среднем составляет 2,5
ц/га ил 20%. Вносить фосфорные удобрения следует осенью глубокорыхлителями-удобрителями КПГ-2,2 ил ГУН-4. Еще выше эффективность суперфосфата при внесении его в рядки при посеве. Прибавка урожая от припосевного внесения Р20 составляет в среднем 3,8 ц/га, или 34%.
Следует отметить, что благодаря внесению суперфосфата созревание гречихи
в Костанайской области наступает в среднем раньше на 3-4 дня, а в благоприятные для гречихи годы – на 7 дней.
Контрольные вопросы
1 Особенности питания яровой пшеницы
2 Каковы особенности двух рекомендуемых систем удобрений в зернопаровых
севооборотах Северного Казахстана?
3 Приемы, способы и сроки внесения удобрений в зернопаровых севооборотах.
4 Особенности питания ячменя.
5 Удобрение ячменя.
Список рекомендуемой литературы
4 Минеев В.Г. Агрохимия. – М.: МГУ, 1990. с.
74
21 Научные основы и рекомендации по применению удобрений в Казахстане/
Под ред. В.Д. Панникова. – Алма-Ата: Кайнар, 1982. с. 25 - 47
27 Рекомендации по применению удобрений в Кустанайской области. – Кустанай, 1989. – с. 6-17
30 Сулейменов М.К. Какому быть полю, - Алма-Ата: Кайнар, 1991 с.
Тема 12 Хранение и технологии применения удобрений
Цель: Изучение хранения минеральных удобрений и технологий применения
органических и минеральных удобрений.
План:
1 Технологи применения навоза подстилочного.
2 Хранение и технологии внесения твердых минеральных удобрений.
3 Контроль качества внесения удобрений.
1 Технологи применения навоза подстилочного.
Существуют три технологии применения навоза подстилочного: безперевалочная (прямоточная), поточно-перевалочная и перевалочная.
Прямоточная технология. Навоз с навозохранилища грузится в разбрасыватели органических удобрений, транспортируется в поле и сразу же разбрасывается. Для погрузки используются фронтально-перекидные погрузчики ПБ-35,
ПФП-1,2, ПФП-2. Можно также использовать погрузчики ПЭ-0,8. ПЭА-1 и
другие. Для транспортировки и разбрасывания используются следующие разбрасыватели: РОУ-5, ПРТ-10, ПРТ-16, ММТ-23.
Данная технология используется при расстоянии от навозохранилища до поля не более 3-5 км. При более дальних расстояниях резко возрастает потребное
количество навозоразбрасывателей, работающих в год не более 1 – 2 месяцев.
Внесение навоза осуществляется под овощные и пропашные культуры после
уборки предшественников под основную обработку почв.
Поточно-перевалочная технология. При данной технологии навоз из навозохранилищ загружается в тракторные прицепы или автосамосвалы, транспортируются в поле и сразу же перегружаются в кузовные навозоразбрасыватели
разбрасывающие навоз на поверхности поля. Либо укладываются на поле в
определенном порядке в кучи не более 6 т каждая, а затем распределяются по
полю валкователями-разбрасывателями РУН-15 разных модификаций навешиваемый на раму гусеничных тракторов класса 3,0 (ДТ-75).
Как и предыдущая, данная технология используется в период основной обработки почвы, и так же нет разрыва во времени между транспортировкой удобрений к полю и его внесением. Для погрузки, внесения удобрений в поле используются те же машины, что и при прямоточной технологии.
Данную технологию рекомендуется применять при расстоянии от навозохранилище до поля более 3-5 км. Навозоразбрасыватели работают только в поле и
75
поэтому их требуется небольшое количество.
Перевалочная технология. Предусматривает вывозку навоза из навозохранилища и его укладку в полевые штабеля на краю поля или непосредственно на
поле с последующей погрузкой массы в разбрасыватели органических удобрений и ее разбрасыванием по поверхности поля. Обычно в позднеосеннее и зимнее время, когда меньшая напряженность работ, навоз вывозится на паровое
поле, а вносится в летнее время, например, в июне месяце после окончания посевной.
Комплекс машин для погрузки и транспортировки такой же, как и при поточно-перевалочной технологии. Для внесения навоза используются те же
навозоразбрасыватели.
Данную технологию рекомендуется применять при внесении навоза в паровое поле и при расстоянии от навозохранилища до поля более 3-5 км.
При использовании любой технологии разбросанный по поверхности поля
навоз необходимо сразу же заделать в почву, и лучше всего отвальной обработкой почвы.
2 Хранение и технологии внесения твердых минеральных удобрений.
Хранение минеральных удобрений и подготовка к внесению. Минеральные
удобрения хранят в специальных складах, построенных по типовым проектам:
прирельсовых, а также непосредственно в складах хозяйств.
Хранение минеральных удобрений на открытых, необорудованных площадках приводит к значительным потерям (до 15%) и ухудшению их качества: отсыреванию, слеживанию, снижению содержания в них питательных веществ.
На специально подготовленной асфальтовой или бетонной открытой площадке,
от которой обеспечен отток дождевых, талых и грунтовых вод, допускается
временное хранение лишь затаренных в полиэтиленовые мешки удобрения.
При этом штабель следует располагать на деревянных поддонах и укрывать
сверху брезентом или полиэтиленовой пленкой, но только не аммиачной селитры.
Размер склада хозяйства зависит от перспективной потребности в минеральных удобрениях и коэффициента их оборачиваемости.
Склады должны отвечать следующим основным требованиям: обеспечение
изоляции от атмосферных осадков, талых и грунтовых вод, исключение сквозняка и притока влажного воздуха, возможности механизации погрузочноразгрузочных работ (вдоль склада должен быть центральный проезд шириной 3
м), пол должен быть бетонным или асфальтовым.
Затаренные и незатаренные удобрения хранят в складах раздельно, размещая
их по видам и формам в отсеках или незатаренные удобрения разделяют переносными щитами. Вывешивают этикетки с указанием названия удобрения, содержания в нем элементов питания, времени получения на склад.
Незатаренные удобрения хранят насыпью высотой от 2 до 5 м. Затаренные
удобрения укладывают на поддоны в три яруса по 5 рядов мешков в каждом
поддоне (всего 15 рядов), кроме аммиачной селитры. Последняя огнеопасна,
76
поэтому ее хранят в изолированных секциях или в отдельном складе на антикоррозионных поддонах в два яруса в 10 рядов.
Подготовка к внесению минеральных удобрений заключается в растаривании
затареных удобрений, измельчению слежавшихся и при необходимости смешивание удобрений.
Для растаривания и измельчения затареных удобрений используют растариватель-измельчитель АИР-20 или же растариваются вручную. Для измельчения
применяют измельчитель ИСУ-4. В некоторых хозяйствах для просеивания
удобрений применяют зерноочистительные машины.
Для смешивания удобрений применяют тукосмесительную стационарную
установку УТС-30 и смеситель-загрузчик СЗУ-20.
Технологии внесения минеральных удобрений. Различают три технологии:
прямоточную, перегрузочную и перевалочную.
При всех технологиях удобрения грузятся в местах их хранения или смешивания погрузчиками тех же марок, что и для погрузки твердых органических
удобрений, используя на погрузчиках-экскаваторах сменные рабочие органы.
Прямоточная технология. Наиболее проста. Минеральные удобрения загружаются в транспортно-технологические машины, доставляются на поле и вносятся в почву.
Машины для транспортировки и поверхностного рассева минеральных удобрений: 1РМГ-4 и РУМ-5 агрегатируемые тракторами типа МТЗ, ЮМЗ, РУМ-8
агрегатируемый трактором Т-150К, РУМ-16 агрегатируемый тракторами типа
К-700, авторазбрасыватель КСА-3 на базе автомобиля ЗИЛ-ММЗ-555, а также
МХ-7 на базе автомобиля Урал-5557.
Прямоточную технологию применяют при расстоянии от склада до поля 3 – 5
км. В нашей зоне эту технологию со сплошным рассевом удобрений можно
применять при корневой подкормки многолетних трав и озимых азотными
удобрениями, а также допустимо на тех полях, на которых сразу же после рассева удобрений будет произведена основная отвальная обработка почвы.
Перегрузочная технология. При этой технологии удобрения доставляются от
мест их складирования и подготовки к внесению на поля автоперегрузчиками
или загрузчиками сеялок, где перегружаются в машины для внесения удобрений и последние вносят удобрения.
Машины для внесения удобрений. Для поверхностного рассева удобрений используются те же разбрасыватели, что и при прямоточной технологии. Для
внутрипочвенного локального внесения удобрений используются КПГ-2,2 агрегатируемый тракторами типа ДТ и ГУН-4 агрегатируемый К-701. Это культиваторы-плоскорезы-глубокорыхлители-удобрители, предназначенные для основной обработки почвы с одновременным внесением удобрений. Основное и
рядковое внутрипочвенное локальное внесение удобрений можно производить
и сеялками типа СЗС. Корневые системы в период вегетации культур возделываемых широкорядно проводят культиваторами-растениепитателями типа КРН.
Это основная технология для внутрипочвенного внесения удобрений.
Перевалочная технология. По этой технологии удобрения загружают на
77
складе в транспортные средства (автосамосвалы, прицепы), откуда их выгружают на временные площадки на краю поля, оставляют полный прицеп на краю
поля. Загрузку удобрений в машины для их внесения осуществляются погрузчиками общего назначения типа ПЭ-0,8. Перевалочная технология может применяться как вынужденная мера ввиду отсутствия транспортировщиковперегрузчиков.
3 Контроль качества внесения удобрений.
Контроль и оценку качества внесения удобрений необходимо проводить периодически при настройке агрегатов, в процессе выполнения работы и при приеме-сдаче после ее окончания.
Контролируются следующие показатели работы машин: степень соответствия фактической дозы удобрений заданной, неравномерность их распределения по поверхности поля при сплошном рассеве, и неравномерность распределения между отдельными тукопроводами при внутрипочвенном внесении, глубина заделки удобрений, отсутствие огрехов.
Отклонение фактической дозы от заданной зависит от точности регулировки
машин и в соответствии с агротехническими требованиями не должна превышать 10%. Контроль соответствия фактической дозы заданной можно осуществлять одним из двух методов.
Первый метод. Применяется для машин с внутрипочвенным внесением
удобрений. К тукопроводам подвязывают матерчатые мешочки и проезжают с
включенными высевающими аппаратами 80-120 м. После этого взвешивают собранные удобрения и замеряют пройденное расстояние. Фактическую дозу
удобрений определяют по формуле:
Дср = 10000*Q / L*Bp
где Q – масса собранного удобрения, кг; L – пройденное агрегатом расстояние, м; Вр – рабочая ширина захвата машины, м; 10000 – площадь 1 га в м2.
Второй метод. В машину загружают заранее известное количество удобрений и вносят его до полного опорожнения бункера. После этого замеряют обработанную площадь и определяют фактическую дозу, поделив значение массы
внесенного удобрения на обработанную площадь.
Степень соответствия фактической дозы удобрений заданной определяют по
формуле:
С = (Дср – Дз)*100 / Дз
где Дср и Дз – соответственно фактическая и заданная дозы удобрений, кг/га.
Если степень соответствия фактической дозы удобрений заданной превышает 10%, настройку агрегатов необходимо повторить.
Неравномерность внесения определяют по массе удобрений попавших на
специальные противни разложенные на ширину захвата (рассева удобрений)
агрегатов для сплошного поверхностного рассева и по массе удобрений попавших в мешочки, подвешенные к концам трубопроводов для машин с внутрипочвенным внесением удобрений. Взвешивают удобрения отдельно по противням и всем мешочкам. Неравномерность внесения определяется в процентах и
78
рассчитывается по среднеквадратическому отклонения от среднего по специальной формуле.
Глубина заделки удобрений определяется в 15 – 20 местах путем замеров.
Замеры проводятся путем вскрытия борозды с последующим измерением линейкой. Среднюю величину нескольких замеров принимают за фактическую
глубину заделки удобрений.
Контрольные вопросы
1 В чем сущность прямоточной, поточно-перевалочной и перевалочной технологий по применению навоза подстилочного?
2 Как должны храниться минеральные удобрения?
3 Раскройте сущность технологий внесения минеральных удобрений.
4 Показатели контроля качества внесения удобрений и как их контролировать?
Список рекомендуемой литературы
5 Смирнов П.М., Муравин Э.А. Агрохимия, - М.: ВО Агропромиздат, 1988. –с.
224-230.
22 Органические удобрения в интенсивном земледелии / Под ред. В.Г. Минеева. – М.: Колос, 1984. - с. 250 – 262, 265 – 273.
79
