Как. органические, тйк и минеральные удобрения представляют сильное средство воздействия! на почву (ее химические, физические и биологические свойства) и растения — их питание, рост и развитие, устойчивость к неблагоприятным условиям, урожай и его качество. В совокупности минеральные и органические удобрения составляют основу химизации земледелия.
Поговорка гласит: «Тление — мать растительности». Она хорошо подмечает главное различие в питании животных и растений. Понадобился опыт бесчисленных поколений земледельцев, чтобы так кратко выразить смысл унавоживания почвы, причем сформулировано это было задолго до возникновения химии как науки.
Химизация сельского хозяйства открывает путь к повышению урожайности сельскохозяйственных культур, продуктивности животноводства, подъему производительности труда.Вопросы химизации земледелия обсуждались на пленумах (1963, 1964, 1965 гг.) Центрального Комитета КПСС. Особое внимание обращалось на неудовлетворительное качество минеральных удобрений — низкое содержание в них питательных веществ, плохие физические свойства. Большинство удобрений отправлялось с химических заводов без специальной упаковки, что приводило к значительным потерям их при перевозках. Хозяйства не имели достаточного количества складских помещений, и удобрения выгружали часто на площадки под открытым небом, что вызывало дальнейшие потери и. ухудшение их свойств.
В ткани каждого организма входят вода и так называемое сухое вещество, включающее органические и минеральные соединения. Большинство органов и тканей растений содержит относительно много воды. При уменьшении ее содержания в растениях ниже некоторого предела обмен веществ, и особенно синтетические процессы, вначале подавляются, а затем прекращаются.
Особенности химического состава различных сельскохозяйственных растений имеют огромное практическое значение: с ними связаны цели возделывания и использование урожая тех или иных культур. Химический состав растений определяет качество урожая.
В среднем сухое вещество растений содержит около 45% углерода и 42% кислорода. Источником углерода и кислорода для синтеза органических веществ растения является воздушное питание. Углекислый газ проникает вместе с воздухом в листья через «устьица», густо усеивающие листовую пластинку. Одновременно через устьица идет испарение воды. Суммарная поверхность листьев превосходит (в 20—70 и больше раз) площадь почвы, занимаемую растением, что создает хорошие условия для поглощения С02 и энергии солнечных лучей зелеными листьями. Этот цвет зависит от хлорофилла, космическую роль которого убедительно раскрыл К. А. Тимирязев, ибо без хлорофилла растения не могли бы улавливать энергию солнечных лучей, а следовательно, и запасать ее в форме потенциальной энергии урожая.
Корни поглощают только !—5% необходимой растению СО2, остальное же количество ее усваиваемся листьями. Углекислота, поступившая через корни, частично фиксируется при карбоксилировании с образованием органических кислот — яблочной, щавелевой, янтарной и фумаровой (больше всего — двух первых), а частично передвигается в неизмененном состоянии до листьев. Разумеется, фиксация С02, отмечавшаяся в тканях корнеплодов, клубней и корней, может идти лишь при использовании энергии других процессов. А это означает, что от такого усвоения углекислоты потенциальная энергия, накопленная урожаем, не возрастает.
Помимо воды, корневая система берет из почвы различные минеральные вещества: азот (аммонийный и нитратный ионы), фосфор (моно- и дифосфаты), калий, кальций, магний, серу (сульфатный ион), железо, марганец, медь, молибден, бор (борная кислота), цинк и другие микроэлементы.
Легко объяснить накопление в растениях тех элементов, которые входят в органическое вещество: азота, фосфора, серы, магния; они выводятся из раствора, что смещает ёго равновесие. Но для калия аналогичного объяснения дать нельзя, ибо, а исключением части его, адсорбированной коллоидами протоплазмы й необменно поглощенной митохондриями, все основное количество этого! катиона остается в растениях в воднорастворимой форме, и поглощение осуществляется против градиента концентрации.
Поглощающая поверхность корневой системы сильно возрастает благодаря образованию корневых волосков; корневые волоски — тонкие выросты наружных клеток, они появляются на расстоянии нескольких миллиметров от кончиков молодых, растущих корней. На каждый квадратный миллиметр поверхности корня приходятся сотни корневых волосков (в зоне их возникновения).
В опытах, поставленных нами на кафедре, выделение Н-ионов корнями пшеницы и риса в обмен н адсорбируемые ими катионы из ионитов в песчаных культурах было значительно выше, чем в солевой питательный раствор. Это свидетельствует, что усвоение корнями ионов из раствора требует меньших «затрат» со стороны растения по сравнению с поглощением тех же ионов из адсорбированного сосфяния. Вместе с тем дальнейшие эксперименты позволили установить, чтф обменный Н-фонд растения зависит от уровня обмена веществ в организме: при интенсивном обмене веществ усиливается и поглощение ионов извне и выделение водородных ионов во внешнюю среду.
Все изложенные факторы позволяют считать доказанным, что первым этапом поступления питательных ионов в растение через их корневую систему является обменная адсорбция. Диффузия имеет значение главным образом для перемещения растворимых соединений в почвенном растворе к корням, хотя И в этом отношении она — не единственный фактор, ведь и корни тончайшими разветвлениями и постоянно сменяемыми на растущем кончике корневыми волосками охватывают все новые и новые объемы почвы вместе с ее раствором.
Кальций в растениях Содержится в основном в клеточных оболочках, находясь в них в виде калгьциевых солей пектиновой кислоты. Ионы кальция не передвигаются по флоэме, вследствие чего не происходит передвижения их вниз по растению. Поэтому не отмечается обеднения кальцием листьев перед их опадением, как это наблюдается для других катионов.
Еще К. А. Тимирязев (1892) отрицал распространенное в его время воззрение, будто испарение воды растением через листья — единственный двигатель процесса поглощения питательных веществ через корни. Это была справедливая критика механистических представлений, уподоблявших живой организм фитилю в керосиновой лампе. Он считал, что влажные корни, соприкасающиеся с почвенным раствором, должны насыщаться растворенными веществами, даже если сам раствор и не всасывался. Эта мысль уже содержит, хотя и в недостаточно определенной форме, идею обмена веществами между растением и почвенным раствором.
Как видно из рисунка, речь идет не об осмотическом поглощении (всасывании) корневым волоском питательной соли, а об адсорбционном обмене между ним и внешним: раствором, или жидкой фазой в более широком смысле, катионами и анионами (показано на примере калия). Это не следует понимать так, что осмос Вообще не имеет значения для поступления питательных веществ в растения. Этот путь сохраняет свою роль при поглощении недиссоциированных молекул, но в случае обмена ионами (а он преобладает) адсорбция объясняет явление гораздо лучше и с точки зрения скорости процесса, и в отношении движения от меньшей концентрации раствора к более высокой, и применительно к избирательному (неэквивалентному) удалению из раствора одного из ионов любой соли.
О—3 часа, максимум от 12 до 15 часов), но и на поглощение этой культурой калия, кальция и фосфат-иона, которых в дневные часы поступало значительно больше, чем в ночные.Итак, питательные вещества поглощаются корневой системой из почвы интенсивнее при освещении надземной части растения, чем в случае выдерживания ее в темноте. Поскольку при освещении транспирация всегда выше, нежели в темноте, может возникнуть предположение о наличии прямого влияния транспирации на поглощение веществ из почвы. Однако это не подтверждается. Опытами доказано, что если ячмень на протяжении нескольких недель помещать на питательную смесь солей или при освещении (днем), или при затемнении (ночью), то к концу эксперимента обе группы растений будут содержать одинаковое количество минеральных веществ, несмотря на разное абсолютное испарение воды. Следовательно, усиление поглощения элементов пищи на свету вызывается скорее не усилением транспирации, а возрастанием фотосинтеза и повышением вследствие указанного процесса потребности листьев в минеральных веществах.
Подобно другим процессам жизнедеятельности растения, ему свойственна некоторая ритмичность и в усвоении элементов питания через корневую систему. Это четко установлено в последние годы с помощью метода меченых атомов. Физиологи растений ТСХА нашли, что самые разнообразные сельскохозяйственные культуры имеют на протяжении суток 4—6 периодов поглощения как анионов (нитраты, сульфаты, фосфаты), так и катионов калия, кальция. Каждый из этих периодов включает один максимум и один минимум (нередко с частичным выделением поглощенных веществ в наружный раствор). Эти ритмы не связаны со световым режимом и, как полагают авторы, присущи самому организму.
Состав и концентрация его могут заметно изменяться под влиянием ряда факторов. Количество солей в почвенном растворе повышается при внесении удобрений, снижении влажности почвы, усилении микробиологической деятельности и минерализации органического вещества. Усвоение питательных веществ растениями, вымывание растворимых соединений в нижележащие горизонты или переход их в нерастворимые формы, наоборот, приводят к уменьшению концентрации почвенного раствора. Состав и концентрация солей в растворе зависят также от взаимодействия его с твердой фазой почвы, от обменных реакций между раствором и почвенными коллоидами.
Важнейшей частью почвы является органическое вещество. Содержание органического вещества, или гумуса, в пахотном слое разных почв сильно колеблется, что видно из данных таблицы 15.Наиболее высоким содержанием органического вещества отличается верхний слой почв (0—20 см). С глубиной количество гумуса особенно сильно уменьшается в дерново-подзолистых почвах и сероземах. В черноземах значительно больше гумуса и с глубиной содержание его падает слабее.
Реакции обмена между поглощенными катионами почвы и катионами солевых растворов протекают в эквивалентных соотношениях. При поглощении почвой какого-либо катиона из раствора одновременно из почвы переходит в раствор такое же количество другого катиона.
Некоторые катионы могут частично закрепляться (фиксироваться) почвами в необменной форме. К ним относятся калий и аммоний, рубидий и цезий. Необменная фиксация этих катионов связана с закреплением их в кристаллической решетке некоторых минералов. Необменной фиксацией обладают глинные минералы с трехслойной кристаллической решеткой, которая может расширяться,— мусковит, вермикулит, иллит и монтмориллонит. Поэтому можно предполагать, что необменная фиксация обусловлена проникновением катионов в межпакетные пространства кристаллической решетки этих минералов.: При последующем ее сокращении катионы оказываются в замкнутых гексагональных пространствах, образованных кислородными атомами двух кремнекислородных тетраэдрических слоев.
Реакция почвы оказывает большое влияние на развитие растений и почвенных микроорганизмов, на скорость и направленность происходящих в ней химических и биохимических процессов. Усвоение растениями питательных веществ, интенсивность микробиологической деятельности в почве, минерализация органических веществ, разложение почвенных минералов и растворение различных труднорастворимых соединений, коагуляция и пеп-тизация коллоидов и другие физико-химические процессы в сильной степени зависят от реакции почвы. Она оказывает значительное влияние на эффективность вносимых в почву удобрений. Удобрения, в свою очередь, могут изменить реакцию почвенного раствора, подкислять или подщелачивать ее.
Кислота, образующаяся при вытеснении из почвы алюминия во время обработки ее раствором нейтральной соли, и обменнопоглощенный водород, который переходит в солевую вытяжку, составляют обменную кислотность почвы. Следовательно, обменная кислотность — это кислотность, обусловленная обменнопоглощенными ионами водорода и ионами алюминия, которые извлекаются из почвы При обработке ее раствором нейтральной соли.
В СССР значительные площади занимают кислые почвы и щелочные солонцовые почвы. Первые в поглощенном состоянии наряду с катионами кальция и магния содержат ионы водорода и алюминия, а вторые — натрия. Большое количество ионов водорода и алюминия, а также катиона натрия в поглощающем комплексе резко ухудшает физические, физико-химические и биологические свойства этих почв, их плодородие. Для коренного улучшения кислых и солонцовых почв необходима химическая мелиорация их в сочетании с проведением других агротехнических приемов.
В связи с тем что чувствительность разных культур к кислотности почвы неодинакова, различна и отзывчивость их на известкование. По отзывчивости на известкование сельскохозяйственные растения можно разделить на следующие группы.
Картофель малочувствителен к кислой реакции и хорошо растет на кислых почвах. Для льна наиболее благоприятны слабокислые почвы. При внесении высоких доз извести и доведении реакции среды до нейтральной урожай картофеля и льна и его качество снижаются, картофель сильно поражается паршой, а лен — бактериозом.
Гипс сыромолотый (Са304-2Н20) получают путем размола природных залежей гипса. Это белый или серый порошок, содержит 71—73% СаЭ04, в воде растворяется слабо (но лучше, чем известняк). Важное значение имеет тонина его размола. Согласно принятому стандарту, все частицы гипса должны проходить через сито с отверстиями 1 мм и не менее 70—80 % через сито с отверстиями 0,25 мм. Влажность молотого гипса не должна превышать 8%, иначе он слеживается, при хранении превращается в глыбы и комки.
Гипс используется не только для химической мелиорации солонцовых почв, но и как удобрение, содержащее кальций и серу, на почвах, в которых пет поглощенного натрия.Глутатион и цистеин благодаря присутствию у них сульфгидрильных групп являются сильными восстановителями и активаторами некоторых ферментов. Они активируют, в частности, деятельность протеолитического фермента папаина, расщепляющего изоэлектрические белки. Папаин может проявлять свою активность только в восстановленном состоянии, в которое он переходит под влиянием сульфгидрильных групп глутатиона и цистеина. Глутатион играет, кроме того, определенную роль в дыхании растений, так как сульфгидрильная груцпа его является активной группой фермента трио-зофосфатдегидрогеназы, катализирующего окисление 3-фосфороглицерино-вого альдегида, который образуется на первых стадиях распада углеводов в процессе дыхания. Сера входит также в состав витаминов: тиамина (В и биотина, имеющих важное значение в обмене веществ у растений.
Все удобрения подразделяют по химическому составу на две основные группы: органические и минеральные. Кроме того, в зависимости от происхождения и места получения различают промышленные (азотные, фосфорные, калийные, сложные и микроудобрения) и местные (навоз, торф, зола и др.) удобрения.
Освоение и усовершенствование промышленного синтеза аммиака из атмосферного азота, позволившие получать более дешевые азотные удобрения, а также громадное значение этих удобрений в повышении урожаев явились причиной быстрого расширения их производства и применения. Мировое производство азотных удобрений в пересчете на азот к 1956— 1957 гг. достигло 8,5 млн. т, а к 1962—1963 гг.—14,1 млн. т. Производство азотных удобрений в последние годы увеличивалось более быстрыми темпами, чем фосфорных и калийных. Удельный вес азота в мировом производстве минеральных удобрений непрерывно возрастает.
Производство их значительно проще, чем нитрата аммония. Здесь не требуется окислять часть аммиака в азотную кислоту. До открытия и усовершенствования способа получения синтетического аммиака сырьем для производства сульфата аммония служил каменный уголь.
Осадок бикарбоната натрия отфильтровывают, фильтрат упаривают. Получается белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде.Как и сульфат аммония, хлористый аммоний подвергается в почве нитрификации. Однако окисление аммония до азотной кислоты идет несколько медленнее (рис. 36), что связано с влиянием хлора на деятельность нитрифицирующих бактерий.
Наряду с твердыми азотными удобрениями в сельском хозяйстве применяются жидкие азотные удобрения: безводный, или жидкий аммиак, водный аммиак (аммиачная вода), аммиакаты. Производство их значительно проще и дешевле, чем твердых солей. Для изготовления жидких удобрений не требуется азотной или серной кислот и таких сложных операций, как упаривание, кристаллизация, гранулирование и сушка, на которые затрачивается много электроэнергии. Себестоимость жидких удобрений, например безводного аммиака, на единицу азота составляет лишь 40% себестоимости аммиачной селитры.
Как видно из таблицы 51, по влиянию на урожай аммиачная вода не уступает твердым аммиачно-нитратным удобрениям.В последнее время в колхозах и совхозах внедряется прием совместного внесения в почву аммиачной воды и гербицидов. В этом случае наряду с обеспечением культурных растений азотом уничтожаются и сорняки.
При высоком содержании биурета он становится токсичным для растений. Опыты с разными культурами показали, что внесение мочевины, содержащей более 3% биурета, непосредственно перед посевом угнетает развитие растений.
Азотные удобрения, выпускаемые туковой промышленностью, хорошо растворимы в воде. Сильная растворимость и подвижность азотных удобрений в почве не всегда полезны. При внесении таких удобрений в больших дозах создается избыточно вредная концентрация и высокое осмотическое давление почвенного раствора, резко ослабляющие развитие молодых растений (лен, кукуруза). В районах достаточного увлажнения, особенно на легких почвах, возможно вымывание внесенного азота. В республиках Средней Азии в условиях орошаемого земледелия аммиачные и аммиачно-нитратные удобрения быстро нитрифицируются и нитратный азот с нисходящим током воды (при поливе) вымывается из корнеобитаемого слоя почвы или с восходящим током (после пол рва) выносится на поверхность. В результате этого снижается использование растениями азота из внесенных удобрений и их эффективность.
Особенно заслуживает внимания использование карбамидформ под хлопчатник, чай, цитрусовые и др.., под которые обычно вносятся высокие дозы азота. Под другие культуры (например, лен, овощные и зерновые в нечерноземной зоне) высокие дозы этих удобрений можно вносить один раз в год или в два-три года, не опасаясь вымывания азота.
Все виды фосфорных удобрений делят на три группы: 1) растворимые в воде, 2) нерастворимые в ней, но растворимые в слабых кислотах и потому доступные растениям и 3) нерастворимые в воде и плохо растворимые в слабых кислотах, фосфаты которых не усвояемы для подавляющего большинства культур, если эти соединения не разлагаются под действием кислотности почвы, с появлением более легко растворимых солей. Цель переработки фосфатного сырья состоит в переводе его фосфатов в усвояемую для растений форму.
Если задача локального внесения суперфосфата — усилить первоначальный рост растений, то цель основного удобрения — устранить дефицит фосфора при питании их на протяжении большей части вегетационного периода. Этот дефицит возникает вследствие того, что переход в почве естественных запасов фосфатов из неусвояемого в доступное растениям состояние совершается под влиянием различных факторов очень медленно и в недостаточном количестве.
Хлористый калий из удобрений, выпускаемых Березниковским, Соли-горским и Соликамским калийными комбинатами, является лучшим для культур, чувствительных к хлору.Подвижность почвенных катионов увеличивается с внесением хлористых солей, так как ни один из них не дает с анионом хлора нерастворимых солей. В этом причина вымывания из почвы повышенных количеств кальция и магния при заделке в нее калийных удобрений, богатых хлором.
В растениях микроэлементы либо входят в состав ферментов, либо активируют их работу. Поэтому, если ферменты — катализаторы, то микроэлементы можно назвать «катализаторами катализаторов». Они необходимы растениям в ничтожно малых количествах; увеличение и уменьшение концентрации их в растворе сверх оптимальной приводит к угнетению и даже гибели организма. Отрицательное действие неоптимальных доз микроэлементов также связано с нарушением деятельности ферментативного аппарата клеток и, следовательно, обмена веществ в растениях.
Эти элементы характеризуются так называемым акропетальным градиентом концентрации в растительном организме: их концентрация убывает снизу вверх.Железо. Даже бедные почвы содержат 2—3% железа. В большинстве случаев в полевых условиях нет необходимости вносить его в виде удобрений. Незначительный вынос железа даже очень высокими урожаями культур позволяет им удовлетворять потребности в этом элементе и при слабой подвижности его соединений. Больше того, в кислых почвах, где растворимость соединений железа; (например, гидрата окиси) повышается, растения иногда испытывают угнетение от его солей, находящихся в растворе (хлорида или сульфата).
Микроудобрениями называют соединения, содержащие бор, медь, марганец, молибден и другие элементы, необходимые растениям в очень незначительных количествах. Эти удобрения применяют не на всех почвах и не под все сельскохозяйственные культуры. Но в практике встречаются случаи, когда без их внесения невозможно получить высокий урожай. Тогда применяют небольшие дозы соответствующего микроудобрения.
Бора растениям надо немного. Однако в доступной для них форме в почве его часто не хватает. Получить в этом случае нормальный урожай нельзя.При известковании кислых почв в севооборотах со льном и картофелем известь (даже в половинной дозе) повышает урожай и качество пшеницы, кукурузы, зернобобовых, клевера, капусты, свеклы и других культур. Но-иногда не исключено неблагоприятное влияние ее на лен и картофель. На клубнях картофеля при известковании может появиться парша; наблюдаются случаи снижения крахмалистости и даже уменьшения урожаев. У льна признаки угнетения от извести те же, что и при недостатке бора. Чтобы избежать появления этих признаков, под лен и картофель применяют борсодержащие удобрения. Бор способствует также повышению урожаев семяв овощных культур, многолетних бобовых трав и других растений.
Дешевый источник марганца — отход марганцевых руд — марганцевый шлам, содержащий от 9 до 21% окиси марганца. По внешнему виду темно-серый или черный порошок. Значительные запасы его скопились в Никополе Днепропетровской области, где перерабатывают марганцевую руду. Эти отходы имеются и в Чиатурах (Грузия). Кроме марганца, в шлам входит 7—9% полуторных окислов, 6—8 окиси магния, 15—16 окиси кальция, 24—28% окиси кремния, немного бария, фосфора и других соединений.
До настоящего времени наша химическая промышленность поставляла сельскому хозяйству почти исключительно простые удобрения.Простыми минеральными удобрениями принято называть те из них, которые содержат один из таких питательных элементов, как азот, фосфор или калий.
По данным Научного института по удобрениям и инсектофунгицидам (НИУИФ), расходы на приготовление тукосмесей вручную в основных свеклосеющих районах, а также в хлопководческих колхозах и совхозах Среднеазиатских республик составляют 30—50% всех внутрихозяйственных затрат на удобрения. Тем не менее качество этих смесей неудовлетворительное. При смешивании удобрений приходится соблюдать известные ограничения, так как не все удобрения можно смешивать, что также осложняет эту работу в хозяйственных условиях (рис. 55). Пояснения даны в таблице 102.
Широкое применение найдут также тройные смеси (азотно-фосфорно-калийные) с различным соотношением N. Р205 и К20 применительно к потребности в них сахарной свеклы, картофеля, овощных растений, кукурузы и других зерновых культур, а также льна по мягким предшественникам, ягодных и плодовых растений на важнейших типах почв. Потребность в смешанных и сложных удобрениях в нашей стране составляет не менее 50% общего потребления минеральных удобрений.
Полные, комбинированные, или комплексные, удобрения в отличие от сложных удобрений не являются определенным химическим соединением, содержащим в одной формуле все составные части. Их нельзя считать и смесями простых удобрений, потому что они получаются в едином технологическом процессе и в каждой грануле содержат все составные части. Комбинированные удобрения могут быть двойными и тройными, то есть содержать два или три основных элемента питания растений. Они могут также иметь в составе микроэлементы — бор, медь, молибден и др.
Сравнительно невысокая стоимость этой нитрофоски обусловлена тем, что применяемая для связывания кальция углекислота служит отходом при синтезе аммиака с использованием метана. В зависимости от способа производства содержание N 8X6 нитрофосках отечественного выпуска колеблется в следующих пределах: N — от12до 17%; Р205 — от 8,5 до 17%; К20 от 11 до 17%. Если калий не добавляют, получают, нитрофос.
По иностранным источникам эффективность нитрофосов и простых удобрений в общем довольно близка. В США опыты проведены во многих штатах с хлопчатником и зерновыми культурами. Установлено, что если нитрофосы содержат около 30% фосфорнокислых соединений в воднорастворимом состоянии (от общего количества), то и в прямом действии и в последействии они равноценны простым смесям, включающим суперфосфат.
Во Франции на подзолистой почве нитрофосфат (азотно-сернокислотная нитрофоска) не уступал эквивалентной смеси простых удобрений по влиянию на урожай ячменя и картофеля. Если в простой смеси был не суперфосфат, а преципитат, то нитрофосфат оказывался даже лучше смеси простых удобрений. В ГДР изучалось действие полного сложного удобрения типа нитро-фоски и смеси простых удобрений на картофель, сахарную свеклу и другие культуры; урожаи были примерно равными.
Для перевозки, хранения и внесения жидких сложных удобрений не нужна аппаратура с высоким давлением. Применять их можно и в качестве допосевного удобрения, и во время посева, и при подкормке; последняя может быть и поверхностной. Для заделки жидкой подкормки в междурядья пропашных (кукуруза, сахарная свекла, хлопчатник и др.) могут быть использованы имеющиеся в хозяйствах растениепитатели со шлангами и острыми сошниками. Не представляет затруднений и поверхностное разбрызгивание жидких удобрений опрыскивателями и автоцистернами перед вспашкой или культивацией.
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур большое значение имеет применение органических удобрений. Особенно велика их роль в окультуривании почв нечерноземной зоны СССР.К органическим удобрениям относят навоз, навозную жижу, торф, фекалии, птичий помет, компосты, различные хозяйственные отходы, отбросы городов, зеленое удобрение и т. д. Все эти материалы называются местными удобрениями, так как колхоз или совхоз, как правило, не завозит их (за исключением органически! отходов городов), а накапливает (навоз, навозная жижа, фекалии, птичий помет) или добывает (торф), или приготовляет (компосты), или же выращивает (зеленое удобрение) на месте, то есть в самом хозяйстве.
Торф образовался в результате отмирания и неполного разложения большой массы болотных растений в условиях избыточного увлажнения и недостатка воздуха. Любой торф состоит из малоразложившихся растительных остатков, перегноя и минеральных включений.
По эффективности эти компосты, даже при содержании навоза 30—50%, не уступают хорошо приготовленному навозу.В некоторых случаях к таким компостам, кроме фосфорных удобрений, добавляют калийные из расчета 5—6 кг на 1 т торфа и известь (по кислотности торфа). Калийные удобрения и известь вносят в слои торфа, а фосфоритную муку — в слои навоза. Как показывают исследования ВИУА, добавление калийных удобрений; в компосты несколько повышает подвижность азотистых соединений в торфе.
Более высококачественный компост получается при добавлении фосфоритной муки (1,5—2,0% веса торфа). После добавления фосфоритной муки слои торфа увлажняют наЬозной жижей. Так готовят торфо-жижево-фосфоритные компосты, обогащенные одновременно микрофлорой, подвижным азотом и калием жижи, фосфором и кальцием минерального удобрения.
Иногда в хозяйствах после удовлетворения потребности животноводства в кормах и подстилке часть соломы остается неиспользованной. Нередко на поле после комбайновой уборки ее сжигают. При сжигании же полностью теряется содержащийся в ней азот (около 0,5%). Между тем эту солому можно было бы эффективно использовать на удобрение, запахав ее непосредственно в поле совместно с минеральными азотными (иногда и фосфорными) туками или запахав после компостирования. Способ компостирования соломы (резки) с фекалиями, навозной жижей или азотными удобрениями аналогичен с описанным выше для торфяных компостов.
Птичий помет — ценное, сравнительно концентрированное и быстродействующее органическое удобрение. Как и навоз, он содержит все основные питательные вещества, необходимые растениям, но в значительно большем количестве (табл. 134).
Зеленое удобрение — 4вежая растительная масса, запахиваемая в почву для обогащения ее органичёским веществом и азотом. Очень часто этот прием называют сидерацией, а растения, выращиваемые на удобрение,— с и д е-р а т а м и . В качестве сидератов преимущественно возделывают бобовые растения (люпины, сераделла, донник, озимая вика, астрагал, чина, эспарцет). В некоторых случаях на зеленое удобрение используют небобовые культуры (горчица, гречиха) иди смеси бобовых со злаками. Однако азот в почве в значительном количестве, накапливается лишь при выращивании и запашке бобовых растений.
Аную массу сидератов, полученную в междурядьях еняют для удобрения приствольных кругов, неточной Азии укосную массу сидератов используют для приготовления различных компостов. В такие компосты, кроме зеленой массы сидератов, входят речной или прудовый ил, кукурузная солома, стебли хлопчатника, фекалии и т. д. (все эти материалы послойно укладывают в штабеля и компостируют).
К наиболее распространенным сидератам относят люпин, сераделлу и донник.Люпины. В настоящее время колхозы и совхозы выращивают как однолетний, так и многолетний люпины с различным содержанием алкалоидов. Алкалоидный люпин возделывают лишь на удобрение, тогда как безалкалоидный используют комбинированно: надземная часть идет на корм, а корни с пожнивными остатками — на удобрение.
Эффективность зеленого удобрения зависит от уро он выше и чем большая масса запахана в почву, тем сильн действие зеленого удобрения 1 Поэтому важно выбирать т рый за отведенный отрезок! времени накапливает дост азота и органической массы,; не иссушает почву и не обедняет ее питатель ными веществами, то есть не ослабляет развитие последую туры, особенно в начале ее роста.
Удобрения являются мощным средством повышения производительности сельского хозяйства при условии правильного их применения, в определенной системе под отдельные культуры и в севообороте.Система удобрения отдельных культур и при их чередовании в севообороте — это план применения органических и минеральных удобрений, в котором предусматриваются дозы удобрений, время внесения и способы заделки в зависимости от планируемого урожая, биологических особенностей растений и от чередования их в севообороте, с учетом свойств удобрений, почвенно-климатических и других условий.
При совместном применении навоза и минеральных удобрений питательные вещества их используются растением лучше, чем при раздельном внесении.При применении навоза совместно с минеральными удобрениями получаются более высокие урожаи от меньших доз этих удобрений, чем при раздельном их внесении.
К навозу прежде всего следует добавлять азотные удобрения. Навоз является для конопли хорошим источником фосфора и калия, поэтому на фоне навоза фосфорные и калийные удобрения малоэффективны. Фосфорные, калийные и часть азотных удобрений под коноплю вместе с навозом, особенно в районах с недостаточным увлажнением, следует вносить осенью под зяблевую вспашку. Часть азотных удобрений можно внести весной под первую обработку.
Перенесение той или иной части удобрений из общей дозы в подкормки должно рассматриваться в связи с общим количеством удобрений под данную культуру и возможностью в условиях хозяйства внести удобрения при подкормках на необходимую глубину растениепитателями. Вносить удобрения в рядки следует комбинированной сеялкой или вместе с семенами в гранулированном виде. Если нельзя осуществить эти приемы внесения удобрения, то целесообразно до 1/4—1/3 общей дозы удобрений заделать культиватором, с тем чтобы обеспечить растения питанием в первый период их развития.
Одним из существенных признаков интенсификации сельского хозяйства является рост использования минеральных удобрений. В. И. Ленин писал: «Данные о расходах на удобрение и о стоимости орудий и машин служат самым точным статистическим выражением степени интенсификации земледелия» .
В плане развития народного хозяйства СССР ближайших лет предусматривается значительное увеличение производства сельскохозяйственной продукции. Это должно быть достигнуто главным образом путем повышения урожая. Наиболее существенная роль в повышении урожая принадлежит удобрениям. В связи с этим особое значение приобретает наиболее правильное использование минеральных удобрений и обеспечение высокой их эффективности.
К числу основных методов исследования, применяемых в агрохимии, в первую очередь относятся метод полевого опыта и вегетационный метод. Они, как писал К. А. Тимирязев, позволяют «спрашивать мнение самого растения». Вместе с полевым и вегетационным методом агрохимия широко использует лабораторные (химические, физико-химические, а иногда также и микробиологические) методы исследования растений, почв и удобрений.
Перед набивкой почвы в сосуды ее предварительно, для придания большей однородности, тщательно перемешивают и просеивают через грохот с диаметром отверстий 3 мм. Просеивание повышает доступность растениям питательных веществ почвы вследствие того, что имеющиеся при естественном сложении почвы корненепроницаемые глыбки и комки разрушаются.
При уборке растений в водных культурах учитывают урожай не только надземной массы, но и корцей.Установка для вегетационного опыта в текучих растворах показана на. рисунке 85. Из особого резервуара при помощи сифона в сосуды, наполненные песком, непрерывно подается питательный раствор нужного состава. В сосудах на дне имеется отверстие, сквозь которое вытекает жидкость, просочившаяся через весь слой песка в сосуде. Имея запас свежего питательного раствора в бутыли и регулируя скорость притока раствора в сосуд, а следовательно, и оттока, можно в песке осуществлять постоянное возобновление питательной смеси с постоянной концентрацией и реакцией. Кроме песчаных текучих культур, применяются также водные текучие культуры, но методика их проведения сложнее.
Этот метод используется, когда требуется исключить влияние микроорганизмов на изменения питательного субстрата, например при изучении вопроса о возможности питания растений органическими соединениями. Для таких опытов необходимо, чтобы в сосудах питательный субстрат и корневая система растений были стерильными, а надземная часть растений соприкасалась с обычной средой (рис. 87).
Агрономическая химия была первой областью применения метода меченых атомов в исследованиях по сельскому хозяйству.В основе метода меченых атомов лежит широко распространенное в природе явление изотопии химических элементов. Многие биологически важные элементы в природных условиях представлены смесью изотопов. Различают изотопы устойчивые, или стабильные, которые различаются только массой ядра, и изотопы неустойчивые, или радиоактивные, которые, кроме массы ядра, различаются также типом радиоактивности, скоростью радиоактивного распада и энергией излучения, испускаемого при ядерных превращениях. Среди радиоактивных изотопов различают естественные и искусственные радиоактивные изотопы. Естественные радиоактивные изотопы встречаются сравнительно редко; из биологически важных элементов к ним относится изотоп К40, на долю которого в естественной смеси изотопов калия приходится 0,011%.
В этих опытах бобовые растения (горох, клевер, люцерна) выращивали в почвенных культурах в сЬсудах 20 X 20 см. В период наиболее интенсивной фиксации атмосферного айота сосуды с опытными растениями помещали в специальную стеклянную камеру, куда вводился газообразный азот, обогащенный изотопом К15. В результате этих исследований было установлено, что накопление первичных продуктов фиксации атмосферного азота происходит не в клетках бактерий, а в клубеньковой ткани.