Наука Кидин В.В., Торшин С.П. Агрохимия. Учебник

Агрохимия. Учебник

Возрастное ограничение: 12+
Жанр: Наука
Издательство: Проспект
Дата размещения: 15.08.2015
ISBN: 9785392187676
Язык:
Объем текста: 619 стр.
Формат:
epub

Оглавление

Глава 1. История развития агрохимии

Глава 2. Питание растений

Глава 3. Почва

Глава 4. Химическая мелиорация почв

Глава 5. Азотное питание и трансформация азота в почве

Глава 6. Фосфорное питание растений

Глава 7. Калийное питание растений

Глава 8. Комплексные удобрения

Глава 9. Микроудобрения

Глава 10. Органические удобрения

Глава 11. Удобрение сельскохозяйственных культур

Глава 12. Удобрение зернобобовых культур

Глава 13. Физиологические основы питания и удобрения гречихи и картофеля

Глава 14. Особенности питания и удобрения сахарной свеклы

Глава 15. Особенности питания и удобрения масличных культур

Глава 16. Питание и удобрение овощных культур

Глава 17. Кормовые культуры

Глава 18. Удобрение многолетних трав

Глава 19. Удобрение плодовых и ягодных культур

Глава 20. Приемы, способы и сроки внесения удобрений

Глава 21. Особенности удобрения овощных культур в защищенном грунте

Глава 22. Биологическое земледелие

Глава 23. Определение потребности сельскохозяйственных культур в удобрениях

Глава 24. Агрохимия радиоактивных изотопов

Словарь основных терминов

Приложения



Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу



Глава 1. История развития агрохимии


Получение высоких, устойчивых урожаев достигается использованием глубоких знаний в области земледелия, растениеводства, физиологии растений и других дисциплин, однако важнейшей среди них является агрохимия — дисциплина оптимизации минерального питания растений, дающая возможность получения планируемого урожая. Люди, лишенные знаний по агрохимии, используют их по рекомендациям опытных специалистов.


Низкая урожайность сельскохозяйственных культур в нашей стране в значительной мере связана с дефицитом удобрений. В 2013 г. применение азотных удобрений в сельском хозяйстве России снизилось по сравнению с 1990 г. почти в 10 раз, а фосфорсодержащих и калийных удобрений — более чем в 20 раз. В сложившихся условиях ежегодный вынос элементов питания из почвы с урожаем и сорняками в 6–8 раз больше, чем вносится с удобрениями.


Отсутствие или острый недостаток необходимого элемента вызывает глубокие нарушения биохимических процессов обмена веществ, приводящих к снижению урожайности. Отсутствие поддержки со стороны государства вызывает опустынивание сельских районов Нечерноземья.


Дальнейшая эксплуатация пахотных земель России без принятия необходимых мер по воспроизводству их плодородия может привести к необратимым негативным процессам. Для повышения продуктивности земледелия и воспроизводства плодородия почв в обозримом будущем нет какой-либо альтернативы применению удобрений.


Низкая урожайность в России является результатом того, что из 18 млн. т минеральных удобрений, производимых в последние годы в стране, сельскому хозяйству поставляется лишь около 2,0 млн. т, а остальные 16 млн. т экспортируются.


В передовых европейских странах урожайность зерновых культур, при применении в среднем около 300–350 кг/га NPK, составляет 60–80 ц/га, в нашей стране — лишь 16–18 ц/га.


Важно отметить, что лишение сельского товаропроизводителя серьезной государственной поддержки, повсеместные просчеты в аграрной политике России, большой диспаритет цен на продукцию села привело к массовому разорению хозяйств.


В России в 1989 г. на 1 га пашни вносилось в среднем 115 кг элементов питания минеральных и до 5 т органических удобрений (в Московской области вносилось 308 кг/га NPK и 13 т/га органических удобрений). В то время как мировое потребление минеральных удобрений в 2014 г. в среднем составило 135 кг/га д. в., а страны интенсивной химизации вносили: Малайзия — 835 кг/га NPK, Ирландия — 650, Нидерланды — 520, Англия — 350, Япония — 320 кг/га пашни.


Практика мирового земледелия убедительно показывает, что среди многочисленных агротехнических факторов удобрениям принадлежит ведущая роль в повышении урожайности, качества растениеводческой продукции и плодородия почвы. По состоянию на 2014 г. пахотные земли России с низким уровнем содержания гумуса составляют 58 млн. га (50% от площади пашни 116 млн. га); имеют повышенную кислотность почвы (рН < 5,5) — 46 млн. га (40%); недостаточно обеспечены подвижным фосфором (< 100 мг/кг) 67 млн. га (58%) и обменным калием — 25 млн. га (Сычев В. Г., 2014).


На сегодняшний день особенно актуальны высказывания основоположника агрохимии Ю. Либиха о важности глубоких знаний в развитии химизации земледелия: «Ни одна практическая деятельность человека для своего успешного развития не требует большего объема знаний, чем сельское хозяйство, и вместе с тем нигде нет большего невежества, чем в сельском хозяйстве». «Чтобы сохранить плодородие почвы, ей нужно возвращать все, у нее взятое. Если взятое не будет возвращено полностью, то нельзя рассчитывать на получение вновь таких же урожаев; урожаи могут быть повышены только путем увеличения содержания в почве элементов питания».


Агрохимия, наука о питании растений и круговороте питательных веществ в земледелии, самостоятельно сложилась в начале XIX в. В то же время ее исторические корни уходят в глубь веков. Знания о питании растений связаны с развитием общего земледелия — наиболее важной отраслью человеческой деятельности.


Сколько раз в поисках значимых свидетельств нам приходилось с горечью убеждаться, что даже недавние важные дела отразились в истории лишь своей неполной тенью. Вихри жизни безвременно унесли миллионы прекрасных людей, почти выветрили память об их деятельности, об их большом и малом вкладах в науку. И только книга сохранит память о великой деятельности человека.


Многие тысячелетия развития человечества являлись важным периодом накопления фактов, передаваемых из поколения в поколение. Земледелие начало развиваться с того времени, когда люди стали переходить от сбора диких плодов и охоты к обработке земли с целью получения продукции для пропитания. Еще далеко до возникновения агрохимии земледельцы обладали опытом и имели представление о плодородии почвы, использовали многие приемы ее сохранения.


Развитие сельскохозяйственной науки началось с появления письменности. Накопления отдельных фактов о плодородии почв и совершенствование земледелия начато в глубине веков за 6–7 тыс. лет до н. э. В это время человек уже имел довольно хорошее представление о плодородии почвы, понимал отличие тучной земли от бедной.


Плодородие разных земель описывают египетские папирусы (3000 лет до н. э.). Плодородию земель посвящено также земельно-водное законодательство вавилонского царя Хаммурапи (1792–1750 гг. до н. э.) «Кодекс Хаммурапи».


Инки еще до нашей эры удобряли растения, используя гуано (экскременты птиц) и рыбу. Во многих странах люди изображали богинь плодородия, способствующих получению урожая для питания и спасающих население от голода.


В древнее время, делясь опытом, люди передавали свои наблюдения из уст в уста. В древних странах — Китае, Индии, Египте, Греции и Риме земледелие, благодаря большому труду человека, достигло достаточно высокого уровня. Люди видели, что в местах, куда попадали навоз, известь или зола, растения становятся более тучными. Хотя механизм положительного действия человек еще длительное время не в состоянии был объяснить, но указанные удобрения начали широко использовать при выращивании сельскохозяйственных культур.


Первые письменные сведения о древнем земледелии дошли до нас на глиняных табличках древних шумеров (4 тыс. лет до н. э.). В найденных при раскопках более 30 табличках, известных под названием «Календарь земледельца», говорится о способах обработки и сохранения плодородия земли. Эти таблицы представляют интерес, как попытка человека дать в письменном виде руководство по использованию земли.


Аристотель (384–322 гг. до н. э.) — один из первых древнегреческих ученых, философ, известный нам по литературным источникам, проводившим наблюдения в области естествознания. Родился он в г. Стагире. В течение 20 лет являлся членом платоновской академии. В 343 г. приглашен царем Македонии Филиппом для воспитания его сына Александра Македонского. В 335 г. вернулся в Афины и создал там свою школу (лицей). Умер в Халкиде, преследуемый по обвинению в действии против существующей в то время религии.


Аристотелем написано большое число книг, в том числе по биологии. Однако, не зная глубины решаемой проблемы и особенностей питания растений и животных, он полагал, что растение — это поставленное вверх ногами животное, у которых рот в земле. Он полагал, что корни поглощают пищу из земли, и сравнивал корни со ртом животных, не обращая внимание на листья.


Аристотель разделил растения на однолетние, многолетние, деревья и кустарники, пытался описать строение растений. Он считал, что для жизни растений необходимы четыре стихии: воздух, вода, земля и огонь. По Аристотелю, эти четыре стихии образуют вечный мир, находящийся в постоянном движении.


Сравнивая растения с животными, он говорил, что животные выделяют экскременты, а растения делать этого не могут. Из этого следует, что растения корнями потребляют из почвы готовую пищу, отсюда они не образуют экскременты. Важно отметить, что мнение о питании растений готовой пищей из почвы, несмотря на простоту, господствовала более 20 веков до Юстуса Либиха.


В то время господствовала теория питания растений готовой пищей. Аристотель рекомендовал подкармливать деревья свиным навозом, так как его применение повышает урожайность и улучшает вкус плодов.


Древний Рим наследовал греческую культуру после завоевания Греции в 200–220 годах до н. э. В отличие от Греции в Древнем Риме не было выдающихся философов, но в свое историческое время римляне оставили значительно больше работ по земледелию, нежели древние греки. В жизненно важной сфере деятельности наиболее известны работы Варрона, Катона, Колумеллы и Плиния Старшего. Эти древние философы на протяжении длительного времени пытались познать питание растений и их развитие. Они не имели никакого представления о биологии растений, более двух тысячелетней назад на ощупь искали взаимосвязь явлений в растительном мире и опытным путем подошли к повышению урожайности.


Завоевание Римом Британии, Греции, Испании, Северной Африки и многих других стран привело к образованию могущественной империи. Увеличились товарные потребности римлян, зародились новые научные философские течения, появились условия для широкого развития прогрессивных взглядов. Материальное развитие Римской империи способствовало появлению множества философских и агрономических учений.


Катон Марк Порций (234–149 гг. до н. э.). Писатель, крупный политический деятель Древнего Рима. Родился в зажиточной семье, в молодые годы сам работал в хозяйстве.


Книги М. Катона «Земледелие» и «О делах деревенских», в которых собраны практические советы по разным отраслям сельского хозяйства: обработке почвы, садоводству и луговодству — были хорошо известны. В этих книгах приведены советы по рациональной обработке почвы различных угодий, выращиванию и уходу за виноградником, оливковыми садами, как ухаживать за животными. Его работы являются собранием практических советов по разным отраслям сельского хозяйства, однако в них теоретическая часть не приводилась. Он пытался классифицировать земли по пригодности их для выращивания различных сельскохозяйственных культур. Книга Катона «Земледелие» написана как руководство для крупных землевладельцев. Он дает советы: «Старательно сохраняй козий, овечий, коровий и всякий прочий навоз, постарайся иметь большую навозную кучу, когда будешь выносить навоз, размельчай его, вывози на поля осенью. Действие навоза зависит от того, из чего он получен: из соломы, люпиновых стеблей, мякины, листвы дубовой. Навоз дели так, — пишет Катон, — половинную долю вывози на ниву, где будешь сеять корма, четвертую долю положи под окопанные маслины, другую четверть сохрани для луга».


По совету Катона, «во-первых и во-вторых, необходимо хорошо пахать, а в третьих, нужно правильно унаваживать поле». Во время его жизни благосостояние жителей Римской империи было значительно связано с земледелием, поэтому Катона ценили как практического хозяина, политика и писателя.


Незадолго до смерти Катона римский сенат постановил перевести на латинский язык сочинение Катона (28 книг). К сожалению, большинство из них не сохранилось, однако в свое время они послужили ценным материалом и широко использовались и цитировались другими учеными.


Варрон Марк Теренций, годы жизни 116–27 гг. до н. э., родился в богатой семье, имел хорошее образование, был государственным деятелем, отличался высокой эрудицией, написал трактат «Сельское хозяйство» («Три книги о делах деревенских»), первая из которых посвящена полеводству, садоводству и планированию хозяйства; во второй книге описывал животноводство; третья написана по птицеводству, пчеловодству и рыбоводству.


По поручению Юлия Цезаря организовал в Риме публичную библиотеку. На основании опыта, он считал лучшими удобрениями птичий помет. В своих книгах он указывал на пользу чередования культур, по сути дела предлагал севооборот, рекомендовал при нехватке навоза использовать люпин в качестве зеленого удобрения. Он считал, что земледелие — необходимая наука, что на каждом поле важно сеять, чтобы земля постоянно приносила урожаи.


Варрон писал, что, если дифференцировать агротехнику в зависимости от климата и почвы, можно значительно повысить урожай и снизить его колебание. Это имело важное значение для Италии, поскольку ее почвы отличаются большим разнообразием и пестрым рельефом. Он рекомендовал, чтобы наиболее важные культуры (пшеница, лен и др.) размещали на земле жирной, плодородной, а более худшие земли занимались бобовыми культурами. Если навоза не хватает, то он рекомендовал сеять люпин, который следует скосить и запахать, пока бобы на нем еще незрелые, это значительно улучшит землю.


Гай Плиний Секунд (Плиний Старший, 23–79 гг. н. э.). В начале новой эры наука в Риме достигает больших высот. Известный римский ученый и писатель Плиний Старший трагически погиб при извержении Везувия в 79 г., желая ближе наблюдать это необыкновенное природное явление. Как выходцу из знатного римского рода, ему предназначалась военная служба и высокая административная должность, но он отказался и приобрел славу в сельском хозяйстве.


Плиний Старший — автор трактата «Естественная история», который состоял из 37 различных по объему книг. При их написании он использовал более 145 работ римских и 327 иноземных писателей. Книги являлась энциклопедическим справочником по сельскому хозяйству, ботанике, зоологии, медицине, географии и истории и другим наукам. Это был огромный труд автора, потребовавший от него большого трудолюбия и эрудиции. Сельскому хозяйству посвящены его 17-я и 18-я книги. В течение многих столетий труды Плиния Старшего служили источником знаний.


Следует указать, что начиная с первого века нашей эры религия сильно подавляла развитие науки. Более 1000 лет (с V по XV в.) все научные достижения не развивались в сельском хозяйстве. Развитие земледелия было практически остановлено и приходило в упадок. Были забыты труды древних ученых Рима и Греции по агрономии и естествознанию, и только через многие годы люди стали возвращаться к авторам Древнего Мира.


B 410 г. вождь вестготов Аларих завоевал Рим, причем, как пишут историки, при его нашествии рабы сами открыли ему ворота города. Это дата падения Римской империи считается концом древней эпохи и началом Средневековья. С закатом империи началась могучая средневековая религиозная власть полного господства церкви. Церковный фанатизм, озаряемый светом костров, на которых сжигались еретики, непризнанные труды, остановили развитие науки, в том числе агрономии. И только спустя тысячу лет, начиная с эпохи Возрождения, конца XV в., с эпохи Христофора Колумба (1492 г.) стало наблюдаться движение вперед. Люди вновь начали учиться у великих Аристотеля, Колумеллы и других.


В V в. Римская империя прекратила свое существование. На смену рабовладельческому строю пришел феодальный. Земледелие опустилось до состояния его в германских и славянских племенах, находящихся на более низком уровне культурного развития, нежели римляне. В начале Средневековья остановилось развитие агрономической науки, на сотни лет были забыты достижения римских земледельцев. Однако в дальнейшем, по мере ослабевания рабовладельческого строя, богатые, образованные феодалы начали внедрять крепостное право, стало расти образование городов. При крепостном праве города населялись торговцами и ремесленниками, более свободными и менее зависимыми, чем сельский феодальный мир. Важным путем развития народов Европы явились крестовые походы против иноверцев. На Востоке крестоносцы встречали новый быт, отношения, другие сельскохозяйственные культуры — рис, хлопчатник, сахарный тростник, кенаф и другие, которые впоследствии стали выращивать в Европе. У арабов европейцы заимствовали приготовление бумаги и применение вместо римских арабских цифр. В то же время арабами в результате завоеваний была заимствована культура у греков и римлян.


Арабская и европейская культуры стали параллельно развиваться. В Европе начали открываться университеты. За 150 лет открылось 11 университетов: Болонья — 1158 г., Монпелье — 1180 г., Париж — 1200 г., затем Оксфорд, Неаполь, Кембридж и другие.


Авторами сельскохозяйственной литературы были, в основном, церковные деятели. Хотя многие их сочинения повторяли то, о чем много веков тому назад писали римляне, но выводы претендовали на новизну. Их работы представляли большой интерес, поскольку отражали уровень развития земледелия того времени. Монахи были грамотными, могли читать древних философов, имели свое мнение.


Вольные мысли эпохи Возрождения побудили Колумба (итальянца по происхождению) к попытке найти путь в Индию, что и привело к открытию Америки. Благодаря открытию Америки (в 1492 г.) в Европу привезено много ценных тропических культур (картофель, кукуруза, томаты, перцы, баклажаны и др.), которые заметно повысили устойчивость земледелия.


В начальный период Возрождения появились труды Бернара Палисси, которые отличались свежей мыслью от прежних по питанию растений.


Бернар Палисси (1510–1589), французский ученый, сторонник экспериментального метода в естествознании. Б. Палисси, сын крестьянина, хорошего образования не получил, поэтому не имея знаний по основам химии, должен был тратить много времени, чтобы добиться результатов. Он был бедным и страдал от недостатка средств.


Путешествуя по Европе, он обратил внимание на отпечатки скелетов морских рыб и животных на скальных породах, и это привело его к разногласию с церковнослужителями. Он перестал верить, что какой-то бог мог создать все. За неверие в религию его преследовали. В Париже он издает книгу: «О природе вод и источников, металлов, солей, камней, почв, огня и эмалей». Однако из-за религиозных противоречий он попадает в тюрьму.


Б. Палисси одним из первых наиболее правильно сформулировал свой взгляд на почву, необходимую для питания растений. В книге «Истинный рецепт…» (1563) он пояснял, что плодородие почв обусловлено присутствием в них солей. Его высказывания о том, что плодородие почв обусловлено уровнем содержания минеральных солей, были затем забыты, и только спустя три столетия о них вспомнили вновь.


В своем важном научном сочинении, вышедшем в 1563 г., «О различных почвах и сельском хозяйстве» он писал: «Соль есть основа жизни и роста всех посевов. Навоз, который вывозят на поля, не имел бы никакого значения, если бы не содержал соли, которая остается от разложения сена и соломы». «Если кто засевает поле несколько лет подряд, не унаваживая его, то посевы извлекают из земли соль, необходимую для своего роста; земля, таким образом, обедняется солями и отказывается давать хороший урожай. Разве вам не случалось видеть, как некоторые земледельцы, перед тем как засевать то же поле пшеницей на второй год, сжигают неизрасходованную пшеничную солому, снятую ими с поля. В золе окажется та соль, которую солома поглотила из почвы: вернуть ее обратно — значит, улучшить почву». Под солью Б. Палисси подразумевал необходимые для растений элементы питания.


Важно отметить, что Б. Палисси, с одной стороны, высказал мысль о питании растений минеральными солями, с другой, он указал на необходимость пополнять их содержание в почве, поскольку питательные соли постоянно выносятся растениями. Он писал: «После сжигания соломы в золе окажутся соли, которые растение поглотило из почвы, а следовательно, вернуть их обратно означает улучшить почву». Б. Палисси рекомендовал добавлять известь и мергель к навозу и другим органическим удобрениям. В его высказываниях впервые находим верный взгляд на почву как источник веществ, необходимых для питания растения. Он имеет верное представление о причинах истощения почвы и о первостепенной важности возврата в почву питательных солей, взятых растениями. Его четкие и правильные суждения о плодородии почвы долгое время оставались неизвестными для большинства людей, как его современников, так и последователей, да и сам он тоже не мог им дать практического подтверждения своим взглядам.



Агрохимия. Учебник

В учебнике изложены основные вопросы агрохимии: питание растений, почвенное плодородие, кислотность почвы и способы ее регулирования. Приводится характеристика видов поглотительной способности почвы, их значение в питании растений и применении органических, минеральных удобрений и мелиорантов.<br /> Дано превращение в почвах азотных, фосфорных, калийных, органических, микроудобрений и средств химической мелиорации почв. Особое внимание уделено наиболее важным химическим, биологическим и физико-химическим процессам трансформации элементов питания в почве и способам целенаправленного регулирования потребления питательных веществ растениями. Детально рассмотрены вопросы системы удобрения зерновых, зернобобовых, масличных, технических, овощных и плодово-ягодных культур.<br /> Рассмотрены основные приемы оптимизации агрохимического состояния почв, условия повышения доступности питательных веществ растениям и эффективности применения удобрений.<br /> Учебник предназначен для бакалавров, магистров и аспирантов агрономических специальностей и сотрудников, заинтересованных в рациональном применении минеральных и органических удобрений.

349
Наука Кидин В.В., Торшин С.П. Агрохимия. Учебник

Наука Кидин В.В., Торшин С.П. Агрохимия. Учебник

Наука Кидин В.В., Торшин С.П. Агрохимия. Учебник

В учебнике изложены основные вопросы агрохимии: питание растений, почвенное плодородие, кислотность почвы и способы ее регулирования. Приводится характеристика видов поглотительной способности почвы, их значение в питании растений и применении органических, минеральных удобрений и мелиорантов.<br /> Дано превращение в почвах азотных, фосфорных, калийных, органических, микроудобрений и средств химической мелиорации почв. Особое внимание уделено наиболее важным химическим, биологическим и физико-химическим процессам трансформации элементов питания в почве и способам целенаправленного регулирования потребления питательных веществ растениями. Детально рассмотрены вопросы системы удобрения зерновых, зернобобовых, масличных, технических, овощных и плодово-ягодных культур.<br /> Рассмотрены основные приемы оптимизации агрохимического состояния почв, условия повышения доступности питательных веществ растениям и эффективности применения удобрений.<br /> Учебник предназначен для бакалавров, магистров и аспирантов агрономических специальностей и сотрудников, заинтересованных в рациональном применении минеральных и органических удобрений.