Текст книги "Удобрения и подкормки"

Оксана Ашотовна Петросян
Удобрения и подкормки

Введение

С каждым годом возрастают требования к повышению экономической эффективности применения органических минеральных удобрений. Для того чтобы выбрать и внедрить эффективные варианты применения удобрений, нужна их производственная проверка, а также экономическая оценка.

Экономическую эффективность применения удобрений можно определить на разных уровнях. Например, непосредственно в колхозах и совхозах, опытных хозяйствах – хозяйственная эффективность.

Затем она может быть определена по области или краю, в других регионах – региональная эффективность. Также по сельскому хозяйству в целом – отраслевая эффективность.

Экономическая эффективность может быть определена в масштабе народного хозяйства – народнохозяйственная эффективность.

Для народнохозяйственной эффективности характерно повышение производительности общественного труда. Выражается оно в росте объема производства продукции и дохода. Чем больше такой рост, тем выше народнохозяйственная эффективность.

Отраслевая эффективность определяется по показателям объема производства продукции и дохода, от созданной отрасли. В сельском хозяйстве национальный доход не рассчитывают, вместо него используют показатели чистого и валового дохода.

Таким образом, устанавливается размер вкладов отрасли в рост продукции общества и национального дохода, в том числе и повышение народнохозяйственной эффективности.

Для хозяйственной деятельности характерно сравнение результатов производства продукции с применением удобрений на основе системы следующих показателей: производительность труда, себестоимость продукции, прибыль, рентабельность производства.

Эти показатели характеризуют влияние удобрений на результаты производства продукции. Чем больше выход продукции и ее качество, ниже себестоимость и больше чистый доход, тем выше экономическая эффективность применения удобрений.

Для того чтобы рационально организовать использование удобрений, нужно знать, какие результаты дает их применение под разные сельскохозяйственные культуры. Конечный результат может быть достигнут на основе проверки влияния удобрений на повышение урожаев и улучшение качества продукции.

Часть 1
Классификация удобрений, их свойства

Огромное значение удобрений в повышении плодородия почв и урожаев сельскохозяйственных культур доказано многочисленными опытами научных учреж–дений, а также подтверждено практикой мирового земледелия.

В течение длительного времени единственным удобрением был навоз. Использование минеральных удобрений началось со второй половины XIX века. Однако и сейчас навоз остается важнейшим удобрением в связи с тем, что содержит все необходимые растениям питательные вещества и способствует повышению урожайности сельскохозяйственных культур. Применение навоза обеспечивает повторное использование в хозяйстве большого количества ранее усвоенных растениями питательных веществ из почвы и удобрений.

По оценкам специалистов, около половины всего прироста урожая сельскохозяйственных культур получают за счет применения удобрений.

Эффективность удобрений в различных климатических условиях неодинакова и зависит от свойств поч–вы. Положительное воздействие оказывают удобрения на всех почвах при орошении и в районах с достаточным увлажнением. Минеральные удобрения при правильном использовании значительно повышают урожайность, а также улучшают качество продукции, вследствие чего их применение обуславливает высокий экономический эффект. В первый год окупаются все затраты на удобрение и обеспечивается получение высокого дохода. Вся история мирового земледелия свидетельствует о существовании прямой зависимости урожайности культур от количества применяемых удобрений.

Для получения планируемых урожаев полностью обеспечиваются удобрениями посевы на мелиорированных землях с регулируемым водным режимом, так как в этих условиях применение удобрений чрезвычайно эффективно. Высоким уровнем использования удобрений характеризуются районы с достаточным увлажнением, где получают хорошую оплату единицы удобрений и обеспечивается стабильное производство сельскохозяйственной продукции.

Применение удобрений имеет огромное значение в решении важных народно-хозяйственных задач, например в увеличении производства зерна, пшеницы и в обеспечении животноводства кормами.

Эффективность минеральных удобрений зависит от правильного их применения в сочетании с органическими, приемами химической мелиорации в комплексе с использованием химических средств защиты растений, а также регуляторов роста при выращивании сортов с большой продуктивностью. Все перечисленные условия эффективного применения удобрений учитываются при современных технологиях возделывания культур, один из важнейших элементов которых – обеспечение оптимального режима питания растений на протяжении вегетации с помощью удобрений.

Удобрения можно классифицировать на минеральные и органические. Минеральные удобрения, в свою очередь, подразделяются на азотные, нитратные, фосфорные, калийные, микроудобрения. К органическим относятся навоз, навозная жижа, птичий помет, торфяные компосты, и зеленое удобрение.

Глава 1. Минеральные удобрения

Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные вещества входят в них, удобрения подразделяются на комплексные и простые.

Минеральные удобрения – сильное средство воздействия на физические, химические и биологические свойства почвы и сами растения. В почве минеральные удобрения подвергаются разнообразным превращениям, которые влияют на растворимость содержащихся в них питательных веществ, на способность к передвижению в почве и доступность растениям. Характер и интенсивность этих превращений зависят от свойств почвы. Минеральные удобрения обогащают почву питательными элементами, изменяют реакцию почвенного раствора, влияют на микробиологические процессы и др.

Так как питание растений осуществляется главным образом через корни, то внесение минеральных удобрений в почву позволяет активно воздействовать на рост и развитие растений, а следовательно, на общую биологическую продуктивность поля, луга и т. п.

Правильное использование минеральных удобрений – наиболее эффективное средство повышения урожайности сельскохозяйственных культур и качест–ва продукции (технологических свойств волокна прядильных культур, сахаристости сахарной свеклы, плодов и ягод, белковости зерна, масличности под–сол–нечника и др.).

Уровень обеспечения минеральных удобрений 1 га посева является одним из основных показателей интенсификации сельскохозяйственных культур производства и его важнейшей отрасли – земледелия.

Почти все минеральные удобрения вырабатываются химической промышленностью (получают их переработкой агрономических руд или синтезом), в относительно небольших количествах в сельском хозяйстве используют природные соли, например калийные, натриевую (чилийскую) селитру, а также отходы промышленности.

По агрономическому назначению среди минеральных удобрений выделяют прямые и косвенные. Прямые минеральные удобрения (содержат элементы непосредственного питания растений – N, Р, К, Mg, В, Cu, Mn и др.) подразделяют на односторонние и комплексные.

Односторонние минеральные удобрения содержат преимущественно какой-либо один питательный элемент. К ним относятся азотные удобрения (аммиачная, натриевая, кальциевая селитры, сульфат аммония, мочевина и др.), фосфорные (суперфосфат, фосфоритная мука, преципитат и др.), калийные (хлористый калий, 30 – и 40 %-ная калийная соль, сульфат калия и др.), микроудобрения.

Комплексные удобрения (двойные и тройные) содержат два и более питательных элементов (нитрофос, аммофос, нитрофоска и др.).

Косвенные минеральные удобрения применяют для улучшения агрохимических и физико-химических свойств почвы и мобилизации ее питательных веществ (например, известковые удобрения, гипс). Одно и то же удобрение может оказывать прямое и косвенное действие. Так, внесение фосфоритной муки не только повышает уровень фосфорного питания растений, но и ослабляет кислотность почвы.

Минеральные удобрения бывают твердые – порошковидные и гранулированные (их большинство) – и жидкие – аммиачная вода, жидкий аммиак, аммиакаты.

В зависимости от влияния на реакцию почвенного раствора различают физиологически кислые, щелочные и нейтральные минеральные удобрения. К физиологически кислым относят удобрения, катионы которых лучше поглощаются почвой, чем анионы, а последние подкисляют почвенный раствор. К физиологически щелочным принадлежат удобрения, анионы которых лучше ассимилируются растениями, а катионы постепенно накапливаются и подщелачивают почву. Физиологически нейтральные минеральные удобрения не изменяют реакции почвенного раствора.

Эффективность минеральных удобрений повышается в условиях орошения и высокой технологии возделывания культуры. Минеральные удобрения в севообороте применяют в определенной системе, которая называется системой удобрения. В ней предусматриваются распределение их по полям, нормы, сроки и способы внесения, определяемые по данным агрохимического анализа почвы и результатам полевых опытов.

Минеральные удобрения вносят осенью или весной (основное удобрение), одновременно с посевом (посевное удобрение) и во время вегетации (подкормка растений).

Рис. 1. Плуг трехкорпусный

Способы внесения: разбросный (туковыми сеялками, с самолета) с заделкой в почву плугом (рис. 1), культиватором или бороной (рис. 2)– удобрения смешиваются с почвой всего пахотного слоя; локальный – в рядки или лунки с помощью комбинированных сеялок (рис. 3) и сажалок при посеве семян, посадке клубней, рассады, сеянцев.

Рис. 2. Борона дисковая садовая тяжелая

Минеральными удобрениями также обрабатывают семена перед посевом (опыливание, намачивание в растворе).

Рис. 3. Сеялка садовая

Неправильное применение минеральных удобрений (например, избыточные дозы, плохая заделка) может понизить плодородие почвы, вызвать гибель растений и животных, загрязнение рек и водоемов.

Азот является одним из основных элементов питания, которые необходимы для жизни растений. Азот играет исключительно важную роль в обмене веществ. Он входит в состав таких важных органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфатиды и др. В среднем содержание его в белках составляет 16–18% от массы. Нуклеиновые кислоты играют важную роль в обмене веществ в растительных организмах. Они являются также носителями наследственных свойств живых организмов. Поэтому трудно переоценить роль азота в этих жизненно важных процессах у растений. Кроме того, азот является важнейшей составной частью хлорофилла, без которого не может протекать процесс фотосинтеза и, следовательно, не могут образовываться важнейшие для питания человека и животных органические вещества. Нельзя не отметить также большого значения азота как элемента, входящего в состав ферментов – катализаторов жизненных процессов в растительных организмах. Азот входит в органические соединения, в том числе в важнейшие из них – аминокислоты белков. Азот, фосфор и сера вместе с углеродом, кислородом и водородом являются строительным материалом для образования органических веществ и, в итоге, живой ткани.

Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от их вида, возраста, почвенно-климатических условий выращивания культуры, приемов агротехники и т. д. Например, в семействе зерновых культур азота содержится 2–3%, в бобовых – 4–5%. Наибольшее содержание азота отмечается в вегетативных органах молодых растений. По мере их старения азотистые вещества передвигаются во вновь появившиеся листья и побеги. Источниками азота для растений могут служить соли азотной и азотистой кислот (нитраты, нитриты), аммиачные формы азота, некоторые органические соединения азота – мочевина и аминокислоты. Бобовые растения, как известно, с помощью клубеньковых бактерий усваивают молекулярный азот атмосферы (N2). Однако в какой бы форме ни поступал минеральный азот в процессе питания растений, в синтезе аминокислот, белков и других азотсодержащих органических веществ он может принимать участие только в восстановленной форме в виде аммония. Поэтому поступивший в растения нитратный азот в результате окисления углеводов восстанавливается до аниона азотистой кислоты, а затем до аммиака. Весь сложный цикл синтеза азотистых органических веществ в растениях начинается с аммиака, и распад их завершается его образованием.

Запас азота в почве в некоторой степени пополняется азотом атмосферных осадков. Обычно он поступает в виде аммиака и отчасти нитратов. Эти соединения азота образуются в атмосфере и под действием грозовых разрядов. По данным большинства специалистов, с осадками на каждый гектар ежегодно поступает от 2 до 11 кг азота.

Перечисленные источники пополнения природных запасов азота представляют несомненный практический интерес, но они доставляют лишь часть азота, который выносится с урожаями сельскохозяйственных культур. Поэтому необходимо принимать меры для –оптимального увеличения плодородия почвы и прежде всего пополнения в ней запасов органических и минеральных удобрений.

Недостаток азота часто является фактором, лимитирующим рост урожая. В природе существуют многочисленные пути потерь азота. Основные из них следующие:

1. Иммобилизация, то есть потребление азота почвенной микрофлорой.

2. Выщелачивание, и прежде всего нитратных форм азота в грунтовые воды.

3. Улетучивание аммиака, окислов азота и молекулярного азота в воздух.

4. Фиксация аммония в почве или необменное его поглощение.

Нитраты же могут накапливаться в растениях до определенного предела без вреда. Кроме того, переход нитратов в аммиак совершается по мере использования его на синтез аминокислот. Нет синтеза – нет и образования аммиака из нитратов.

Нитраты – лучшая форма питания растений в молодом возрасте, когда листовая поверхность небольшая, вследствие чего в растениях еще слабо проходит фотосинтез и не образуются в достаточном количестве углеводы и органические кислоты. С увеличением листовой поверхности усиливается фотосинтез углеводов, при окислении которых образуются органические кислоты, что, в свою очередь, способствует связыванию аммиака дикарбоновыми кислотами с образованием аминокислот, а затем и белков.

Для культур, в которых содержится достаточное количество углеводов (например, клубни картофеля), аммиачные и нитратные формы азота в начале роста растений практически равноценны. Для культур, в семенах которых углеводов содержится мало (например, сахарная свекла), нитратные формы азота имеют преимущество перед аммиачными.

Условия азотного питания оказывают большое влияние на рост и развитие растений. При недостатке азота рост их резко ухудшается. Особенно сильно сказывается недостаток азота на росте листьев: они мельчают, имеют светло-зеленую окраску, преждевременно желтеют. Стебли становятся тонкими и слабо ветвятся. Такие растения дают низкий урожай. При нормальном азотном питании растений повышается синтез белковых веществ, ускоряется рост и несколько замедляется старение листьев. Листья имеют интенсивно-зеленую окраску, растения образуют мощные стебли, хорошо растут и кустятся. Избыточное азотное питание в течение вегетации задерживает развитие растений, они образуют большую вегетативную массу в ущерб репродуктивным органам.

Для развития листовой поверхности растению в начале жизни необходимо усиленное питание азотом. Но избыток аммиачного азота во время прорастания семян, бедных углеводами, оказывает отрицательное действие. Аммиачный азот в этом случае не полностью используется растением, накапливается в тканях, вызывая аммиачное отравление. При нитратном питании этого не происходит.

Все овощные культуры предъявляют высокие требования к азотному питанию в течение всего периода вегетации. Наиболее интенсивный прирост урожая капусты наблюдается в июле–августе, в это время она поглощает основную массу азота. Морковь больше всего азота усваивает в конце августа – начале сентября. Поступление азота в огурцы возрастает постепенно, достигая максимума в период наибольшего роста завязей.

Экспериментально доказано, что только через 3–4 недели после появления всходов большинство овощных культур использует питательные вещества удобрений, внесенных перед посевом на глубину 20 см. Недостаток питания в начальный период роста, когда корневая система еще слабая и не проникла глубоко, значительно снижает последующий урожай. Поэтому, чтобы получить высокий урожай овощных культур, необходимо вносить небольшие дозы удобрений в рядки и лунки сразу после посева семян и высадки рассады, что обеспечивает нормальное питание в раннем возрасте.

Главное место в ассортименте выпускаемых азотных удобрений занимают концентрированные формы азота: аммиачная селитра, мочевина, безводный аммиак, а также сложные удобрения; доля низкопроцентных удобрений, например кальциевая и натриевая селитры, аммиачная вода, сульфат аммония, постоянно снижается.

Азотные удобрения подразделяются на следующие группы:

– нитратные удобрения (селитры), которые содержат азот в нитратной форме;

– аммонийные и аммиачные удобрения (твердые и жидкие), которые содержат азот в аммонийной и аммиачной форме;

– аммонийно-нитратные удобрения, они содержат азот в аммонийной и нитратной форме (аммиачная селитра);

– удобрения, в которых азот находится в амидной форме (мочевина, или карбамид);

– водные растворы мочевины (карбамида) и аммиачной селитры, которые получили название КАС (карбамид-аммиачная селитра).

Производство различных азотных удобрений основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают пропусканием воздуха в генератор с горящим коксом, а источниками водорода служат природный газ, нефтяные и коксовые газы.

Синтетический аммиак используют не только для производства мочевины, аммонийных солей и жидких аммиачных удобрений, но также и азотной кислоты, из которой получают аммонийно-нитратные удобрения.

Нитратные удобрения – натриевая и кальциевая селитры – составляют около 1% выпускаемых азотных удобрений.

Натриевая селитра (нитрат натрия, чилийская селитра) содержит 16% азота и 26% натрия. Она является побочным продуктом при получении азотной кислоты из аммиака и представляет собой мелкокристаллическую соль белого или желтовато-бурого цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает слабой гигроскопичностью. Если хранить данное удобрение в неподходящих для него условиях, то оно может слежаться. При правильном хранении сохраняет хорошую рассеи–ваемость.

Кальциевая селитра (нитрат кальция) содержит около 13% азота. Получают ее при нейтрализации азотной кислоты известью, а также в качестве побочного продукта при производстве комплексных удобрений – нитрофосов – путем азотнокислотной переработки фосфатов. Кальциевая селитра представляет собой кристаллическую соль белого цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает высокой гигроскопичностью. При неправильных условиях хранения (например, при повышенной влажности воздуха в помещении) сильно отсыревает, слеживается и расплывается. Хранят и перевозят ее в специальной водонепроницаемой упаковке. Для уменьшения гигроскопичности кальциевую селитру гранулируют с применением гидрофобных покрытий.

Кальциевая и натриевая селитры – физиологически щелочные удобрения. Растения потребляют больше анионов, чем катионов. Использование кальциевой селитры на кислых, бедных основаниями почвах дает хорошие результаты. При ее внесении уменьшается кислотность, а физические свойства почвы улучшаются.

В условиях влажного климата или при обильном орошении нитратный азот может вымываться из почвы, а также теряться в виде газообразных продуктов в ходе денитрификации.

Не рекомендуется вносить селитры осенью, их лучше заделывать весной под предпосевную культивацию. Эти удобрения можно использовать в качестве подкормки озимых и пропашных культур, а натриевую селитру – при посеве сахарной свеклы, кормовых и столовых корнеплодов в рядки. Эффективность натриевой селитры связана с ролью натрия. Он усиливает отток углеводов из листьев, в результате чего повышается урожай корнеплодов и содержание в них сахара.