Агрохимия как самостоятельная наука оформилась в середине XIX столетия. Этому предшествовал длительный период наблюдений за ростом и развитием, плодоношением растений, изучением свойств почв. Параллельно шло накопление фактов о влиянии удобрений на урожай сельскохозяйственных растений и разработка наиболее рациональных приемов их использования.
Элементы питания растений на таблице Д. И. Менделеева (по С. И. Вольфковичу).Совокупность однородных атомов представляет собой химический элемент.Атом каждого элемента имеет свой вес. В химии принято пользоваться относительным весом атомов. Этот относительный вес назван атомным весом. За единицу сравнения принят вес одного атома кислорода, который равен 16. От этой исходной условной единицы вычислены атомные веса других элементов. Например„ атомный вес водорода равен 1,0080, азота— 14,008, углерода — 12,011 и т. д.
Растение и животное в создании органического вещества. Основная задача сельскохозяйственного производства — получение органических веществ растительного и животного происхождения: углеводов, белков, жиров и других органических соединений. Синтез органического вещества осуществляется в природных условиях в организме растений и животных.
Одним из методов своевременного распознавания недостатка питательных веществ в почве и необеспеченности растений тем или иным питательным веществом является наблюдение за внешними признаками растений. Это дает возможность применять удобрения именно там, где их не хватает, и в тот момент, когда в них ощущается наибольшая потребность.
Вся организация современных высших растений приспособлена к процессу корневого питания. Это вполне понятно, так как нужные растениям питательные вещества, за исключением СОг, находятся именно в почве.
До недавнего времени считалось, что, кроме углерода, все питательные вещества поступают в растение только через корни. Теперь выяснилось, что растения могут усваивать минеральные питательные вещества и через листья. Такие вещества, как соли железа, азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроэлементы могут поступать в растения через листья и усваиваться. На этой теоретической основе теперь разработаны практические приемы внекорневой подкормки растений. Опрыскивание растений, болеющих хлорозом, солями железа быстро ликвидирует эту болезнь. Внекорневая предуборочная подкормка сахарной свеклы суперфосфатом и хлористым калием в значительной степени повышает выход сахара.
Вынос питательных веществ растений из почвы.Некоторые из питательных веществ содержатся в почве в большом количестве, в этих случаях и потребность растений вполне может быть обеспечена за счет почвенных запасов. Сюда относятся: сера, магний, железо, иногда и кальций. Такие же питательные вещества, как фосфор, азот, калий очень часто в почве находятся в недостаточном количестве, особенно в усвояемой растениями форме. Во всех случаях недостатка питательных веществ их приходится вносить в почву в составе удобрений.
Почва является основным поставщиком минеральных элементов для питания растений. Поэтому знание того, в какой степени почва в состоянии удовлетворять требованиям растений к пище, является совершенно необходимым условием для правильного применения удобрений.
Система земледелия должна обеспечить поддержание в почве нормального баланса азота. Знание кругооборота азота в природе и в почве является теоретической предпосылкой правильного построения системы земледелия и рационального использования азотных удобрений.
Происхождение почвенного фосфора и его запасы.Весь фосфор почвы минерального происхождения, и поэтому его валовое содержание в основном зависит от материнской породы. На почвах глинистых фосфора больше, на песчаных и известковых — меньше.
Почвенный калий образуется при распаде материнских пород. Общее содержание калия в земной коре считается равным 2,6%. Различные материнские почвообразующие породы содержат различное количество калия. Калия больше в глинистых и меньше в песчаных материнских породах.
Почва служит не только источником минерального питания растений, но и является средой для их роста. В этом отношении важное значение имеют поглотительная способность почвы, почвенная кислотность и ее виды, почвенный перегной (гумус) и микроорганизмы, живущие в почве.
Под поглотительной способностью почвы понимается способность ее задерживать те или другие вещества, приходящие с ней в соприкосновение. Почвой могут поглощаться живые микроорганизмы, сложные органоминеральные соединения, грубые механические частицы, коллоиднораспыленные частицы минералов и органических веществ, соли и их части — катионы и анионы.
Для правильного известкования почв важное значение имеет степень кислотности почв. Различают два вида кислотности: а) актуальная (активная), б) потенциальная (скрытая).Актуальная кислотность обусловлена наличием свободных водородных ионов в почвенном растворе. Актуальная кислотность обозначается символом pH. Потенциальная кислотность подразделяется на два вида: обменная и гидролитическая.
В создании благоприятных условий для жизнедеятельности растений большую роль играют также перегнойные вещества почвы — гумус.Гумус, или почвенный перегной, представляет собой сложное химическое соединение, которое в естественных условиях образуется в процессе разложения органических остатков дикорастущих растений и тел микроорганизмов, а в распаханных землях в результате разложения корневых и пожнивных остатков культурных растений, а также внесенных в почву органических удобрений.
Формы азотных удобрений. Азотные удобрения по характеру соединения азота, входящего в их состав, делятся на нитратные, аммиачные, амидные.Нитратные удобрения. Азотные удобрения, содержащие азот в окисленной форме, относятся к нитратным. Их иначе называют селитрами. Раньше азотными удобрениями являлись природные селитры: азотнокислый натрий, или натриевая селитра (КаМ03) и азотнокислый калий (КИОз).
Источники сырья для фосфорных удобрений. Сырьем для производства фосфорных удобрений служат: апатиты, фосфориты, кости животных, фосфор (содержащийся в железной руде). Эти вещества или непосредственно, или после переработки используются в качестве фосфорного удобрения.
Апатиты. Апатит широко распространен в природе. Встречается в составе почти всех первичных горных пород, но содержание Р2О5 в них не превышает 0,5%. Такие апатиты источником сырья для производства фосфорных удобрений служить не могут.
Суперфосфат порошковидный является одним из наиболее распространенных видов фосфорных удобрений. Сырьем для его производства служат апатитовый концентрат и фосфоритная мука. В настоящее время в СССР наибольшее количество суперфосфата приготовляется из апатитового концентрата.
В природе имеются два источника калийных солей: алюмосиликаты калия и осадочные соли калия. Из них в качестве прямого удобрения или для производства других форм калийных удобрений употребляются осадочные соли.
Многочисленными исследованиями сельскохозяйственных научных учреждений Башкирии, а также широкой практикой колхозов и совхозов республики доказана повсеместная высокая эффективность минеральных удобрений. Имеется немало примеров получения очень высоких прибавок урожая от удобрения.
Из числа микроэлементов в качестве удобрения в настоящее время довольно широко стали применяться борные, марганцевые, медные, цинковые и молибденовые. В Башкирии они применяются в незначительных количествах, но, как показывают исследования, они эффективны на почвах, бедных микроэлементами.
Нормы борнодатолитового удобрения под сахарную свеклу, клевер, люцерну и овощи примерно 50 кг/га.В почву вносят его вместе с другими удобрениями. Норма для внекорневой подкормки в 2—3 раза ниже. Пригодна также для предпосевного намачивания семян.
Марганцевый шлам — рассыпчатый порошок темного цвета. Он является отходом марганцевой промышленности. В воде не растворяется. Содержит 15—18% марганца. Применяется под сахарную свеклу, пшеницу, кукурузу, овощные и другие культуры. Примерная норма внесения от 0,5 до 2 ц/га. Как удобрение нерастворимое в воде для обработки семян и внекорневой подкормки не применяется.
Пиритный (колчеданный) огарок. Это удобрение является отходом, получающимся в процессе обжига серных руд. Рассыпчатый порошок. Содержит примерно 0,3—0,4% меди. В качестве примеси содержит некоторые другие микроэлементы.
Хлорцинковая грязь — отход промышленности. Начинает применяться для внесения в почву по 1,5—3,0 ц!га под различные культуры. В Башкирии не испытывалась.Сернокислый цинк (гпБО • 7Н20), сульфат цинка, известен под названием цинкового купороса. Растворим в воде. Применяют его для предпосевной обработки семян и для внекорневой подкормки в виде 0,02—0,05%-ного раствора. Особенно отзывчивы на цинк кукуруза, плодовые деревья и зерновые хлеба.
Молибденовокислый аммоний употребляется для предпосевной обработки семян и для внекорневой подкормки. На гектарную норму семян расходуется 30—50 г молибденовокислого аммония. Для внекорневой подкормки применяется 0,02%-ный раствор.
Известкование — это прием улучшения кислых почв при помощи внесения извести.Отношение растений к известкованию. Различные сельскохозяйственные растения и микроорганизмы по-разному относятся к реакции почвы. Одни предпочитают кислую реакцию, другие — нейтральную, а третьи — слабощелочную.
Действие извести зависит от возделываемого растения и от степени кислотности почвы. Для различных почв должны существовать свои определенные пределы дозировки извести. Судить о потребности почв в извести можно, пользуясь разными методами.
Для получения известковых удобрений используются главным образом природные известковые породы. Известь в качестве удобрения применяется в различных формах: в виде молотого известняка, гашеной извести, мергеля, лугового туфа, дефекационной грязи.
Гипс как удобрение вносится в почву или с целью улучшения агрофизических, микробиологических, агрохимических свойств солонцовых почв, или для улучшения питания бобовых растений серой. В последнем случае независимо от типа почвы.
При хранении минеральных удобрений на складах могут происходить различные физические и химические изменения, снижающие качество удобрений.Самым важным условием правильного хранения удобрений на складах является поддержание нормальной влажности.
Состав навоза. Навозное удобрение — это смесь твердых и жидких экскрементов животных с подстилкой, видоизмененная под влиянием микроорганизмов. В состав навоза обязательно должны входить твердые экскременты (кал), жидкие экскременты (моча) животных и подстилка. Только при таком составе.навоз является полноценным удобрением.
Навозная жижа является быстродействующим, преимущественно азотно-калийным удобрением, применяется для поливки компостов и на подкормку растений. В бывшем Благоварском районе на карбонатном черноземе при подкормке озимой ржи навозной жижей урожай повысился на 2,4 ц/га, при урожае без удобрения — ( 17,03 ц1га.
Во многих хозяйствах количество навоза, получаемого от скота, не обеспечивает потребность в навозном удобрении. Особенно это характерно для хозяйств, расположенных в безлесных местностях, где большая часть навоза идет на изготовление кизяка для топлива. В то же время в этих хозяйствах в годы нормальных урожаев остается большое количество неиспользованной соломы.
Торф — это неполностью разложившаяся масса растительных остатков, образовавшаяся при избыточном увлажнении и ограниченном доступе кислорода. Местом образования торфа являются болота. Существует три типа болот: 1) болота верховые, 2) болота низинные.
За последние годы появилось много исследовании, указывающих на большую целесообразность использования торфа, как мохового, так и лугового для приготовления различных компостов.Компостами называются удобрения, приготовленные из смеси различных удобрений, чаще всего из смеси различных удобрений с торфом.
Зеленым удобрением, или сидерацией, называется такой агротехнический прием, когда растения (преимущественно бобовые) в целях удобрения полей запахивают в почву. Растение, возделываемое на зеленое удобрение, называется зеленоудобоительным растением, или сидератом.
Роль почвенных микроорганизмов в питании растений.Почвы Башкирии, как показали исследования Е. П. Соловьевой и А. И. Мазилкина, имеют различный состав и количество микроорганизмов.Почвы черноземной зоны Башкирии богаты микроорганизмами по сравнению с почвами нечерноземной зоны. Этим определяется ряд важнейших качеств различных почв республики. Например, азотофиксирующих бактерий в 1 г типичного чернозема 49,7 тысячи, а светло-серой лесной — всего 0,084. Следовательно, процесс фиксации азота на серой лесной почве идет слабее по Сравнению с типичными черноземами более чем в 500 раз. Этим отчасти объясняется бедность почв нечерноземной зоны Башкирии азотом. Поэтому увеличение количества азотофиксирующих бактерий в почве для нечерноземной зоны имеет исключительно важное значение.
В нашей стране в настоящее время для повышения урожая сельскохозяйственных культур применяются следующие бактериальные удобрения: нитрагин, азотобактерин, фосфоробактерин и АМБ. Бактериальные удобрения необходимо применять в самых широких размерах и соблюдать условия, обеспечивающие высокую их эффективность.
Для усиления азотного питания небобовых растений используется свободноживущий в почве азотоусвояющий микроб, который применяется в виде препарата — азотобактерина. Препарат представляет собою культуру азотобактера, размноженную в почве, в торфе или на специально приготовленной питательной среде (агаровый азотобактерин).
Таким образом, для формирования высоких урожаев озимая рожь должна быть обеспечена питательными веществами в течение всей вегетации. Лишь поступление калия завершается раньше.Внесение органических удобрений. В северной и северо-восточной нечерноземной лесостепи БАССР под основную вспашку занятого или черного пара вносится навоз, навозофосфоритный, навозоземляной компост, а также торфяные компосты по норме 20—25 т/га.
Яровая пшеница из числа зерновых культур наиболее требовательна к наличию элементов питания. Поэтому повышение урожайности ее тесно связано с применением удобрений.Яровая пшеница в продолжение своей жизни от всходов до созревания требует неодинаковых условий питания. В разные периоды развития она предъявляет и разные требования к питательным веществам (табл. 21).
Кукуруза как высокоурожайная культура выносит питательных веществ значительно больше, чем зерновые. Поэтому хорошо реагирует как на органические, так и на минеральные удобрения.Помимо общей потребности в питательных веществах важное значение имеет потребность кукурузы в разных питательных веществах в разное время. Интенсивность усвоения растениями кукурузы питательных веществ в периоды роста показана в табл. 22.
Поступление питательных веществ в растения сахарной свеклы происходит в течение всего периода вегетации. Однако в отдельные периоды роста и развития потребность в питательных веществах различна (табл. 23).
Картофель относится к растениям, требовательным к питательным веществам. В отличие от зерновых культур он выносит из почвы много калия. Поэтому хорошо отзывается как на минеральные, так и на органические удобрения.
Бобовые культуры в отличие от других растений обладают способностью при помощи клубеньковых бактерий обеспечивать себя азотом. Но этих клубеньковых бактерий в почве часто бывает мало или они не активны. Поэтому посевной материал бобовых необходимо обрабатывать свежим нитрагином.
При осенней подкормке рекомендуется применены; суперфосфата и калийной соли.Весеннюю подкормку нужно производить рано весной по тало-мерзлой почве.Как показывают многочисленные опыты и практик« передовиков сельского хозяйства, бактериальные удобрения резко повышают урожайность сена и семян мно голетних трав. Важное значение имеет поверхностное внесение гипса в количестве ]—2 ц!га.
Системой удобрений следует называть комплекс мероприятий по рациональному применению удобрений, обеспечивающий повышение урожайности сельскохозяйственных культур, улучшение их качества, поднятие плодородия почв и увеличение производства продукции с единицы площади при наименьших затратах труда и средств.
Этот план охватывает целый ряд вопросов, куда входят: план накопления местных удобрений (навоза, торфа, навозноземляного и др. компостов, золы), а также закупки минеральных удобрений. Здесь предусматривается строительство объектов для накопления и хранения удобрений — навозохранилищ, жижесборников складов для хранения минеральных удобрений и т. д. В этом разделе системы удобрений планируется также приобретение машин по подготовке удобрений к рассеву — дробилки, машины для внесения удобрений в почву — наво-зопогрузчики, навозоразбрасыватели, туковые сеялки, растениепитатели, опрыскиватели для внесения растворов удобрений, а также приготовление различных приспособлений к плугам и другим почвообрабатывающим машинам.
Состав различных культур в севообороте определяет объем химизации земледелия. В случае преобладания в структуре посевных площадей технических культур общий уровень потребления удобрений бывает выше.Башкирия относится к группе областей со значительными площадями посева сахарной свеклы и кукурузы. Поскольку основной технической культурой в республике является сахарная свекла, то главное внимание при построении системы удобрения пока должно быть направлено на наибольшее насыщение удобрениями этой культуры с учетом создания хороших условий питания и для зерновых культур — озимой ржи, яровой пшеницы и кукурузы.
УДОБРЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР В СЕВООБОРОТЕ Физиологические основы применения удобрений.Правильное применение удобрений основано на знании потребности растений в элементах пищи.Каждый вид растений и даже сорта их имеют свои специфические отношения к указанным условиям, с чем необходимо считаться при удобрении отдельных культур. Отношение различных сортов к удобрениям было выявлено в опытах X. С. Ахметшина в Балтачевском ГСУ на серых лесных почвах (табл. 30).
Выбор видов удобрений не представляет особых затруднений. Местные органические удобрения: навоз, навозная жижа, птичий помет и т. п. могут применяться под все культуры и на всех почвах. Из минеральных удобрений применяется тот вид удобрения, элемент питания которого более эффективен в данных условиях. Сложнее обстоит дело с выбором форм удобрений.