Программа кандидатского экзамена по специальной дисциплине

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Омский государственный аграрный университет имени П.А.Столыпина»
ПРОГРАММА КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА
по специальной дисциплине
для аспирантов, обучающихся по специальности
06.01.04 - агрохимия
Рассмотрена на заседании научно-технического совета ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П.А.Столыпина
Протокол № 5 от22.09. 2014 года
Омск 2014
Пояснительная записка
Кандидатские экзамены являются составной частью аттестации
научных и научно-педагогических кадров. Цель экзамена - установить
глубину профессиональных знаний соискателя ученой степени, уровень
подготовленности к самостоятельной научно-исследовательской работе.
Программа кандидатского экзамена по специальности 06.01.04
«агрохимия» составлена из «Программы-минимум кандидатского экзамена
по специальности 06.01.04 - Агрохимия по сельскохозяйственным,
биологическим и химическим наукам», разработанная экспертным советом
Высшей аттестационной комиссии по сельскохозяйственным наукам при
участии Всероссийского НИИ удобрений и агропочвоведения им. Д.Н.
Прянишникова, и дополнительной программы, составленной кафедрой
агрохимии ФБГОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет
имени П.А. Столыпина».
Программа кандидатского экзамена
по специальности 06.01.04 - Агрохимия
История развития агрохимии. Работы Ж. Буссенго, Ю. Либиха, Г.
Гельригеля. Роль русских ученых М.В. Ломоносова, М.Г. Павлова, Д.И.
Менделеева, А.Н. Энгельгардта. Роль К.А. Тимирязева, К.К. Гедройца, Д.Н.
Прянишникова, Д.А. Сабинина в разработке учения о питании растений и
применении удобрений. Развитое Д.Н. Прянишниковым физиологобиохимическое направление – основа агрохимической науки. Достижения
современной агрохимии.
Раздел 1. ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ И МЕТОДЫ ЕГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Питание растений и методы его регулирования. История развития
теории питания растений. Питание как один из важнейших факторов жизни и
продуктивности растений. Воздушное и корневое питание растений, их
взаимосвязь. Химический состав растений, содержание важнейших
химических веществ и основных элементов питания в сельскохозяйственных
растениях. Изменение состава растений в связи с возрастом и условиями
питания. Биогенные элементы и биогенные вещества. Роль отдельных макро, микроэлементов в питании растений, их влияние на синтез белков, жиров,
углеводов, других важных соединений. Понятие о тяжелых металлах их
влияние на растения, животных, человека.
Содержание и соотношение элементов питания в растениях. Биологический и хозяйственный вынос питательных веществ сельскохозяйственными культурами, понятие о круговороте и балансе веществ в земледелии.
2
Современные представления о поступлении питательных веществ в
растения в зависимости от внешних условий. Поглотительная деятельность и
функции корневой системы сельскохозяйственных растений. Адсорбционная
теория питания растений и механизм поглощения, переноса ионов в
растения. Значение концентрации раствора, реакции среды, антагонизма и
синергизма ионов, других факторов в поступлении питательных веществ в
растения.
Критический период и период максимального потребления
питательных веществ растениями. Понятие об избирательном поглощении
питательных веществ. Физиологическая реакция солей (удобрений).
Усвоение растениями питательных веществ из труднорастворимых
соединений. Роль микроорганизмов в питании растений.
Применение удобрений, как важнейший прием воздействия на питание
и обмен веществ растений, их рост, развитие, урожай и качество продукции.
Методические основы диагностирования потребности растений в
удобрениях. Почвенная и растительная диагностика питания растений. Виды
растительной диагностики: визуальная, листовая, тканевая, соковая,
функциональная.
Комплексная
почвенно-растительная
диагностика.
Интеграционная система почвенно-растительной оперативной диагностики
(ИСПРОД).
Свойства почвы в связи с питанием растений и применением
удобрений. Состав почвы. Минеральная и органическая части почвы как
источник элементов питания растений. Содержание элементов питания
растений возделываемых на различных типах почв. Формы химических
соединений в почве, в которые входят элементы питания растений.
Органическое вещество почвы и его значение для плодородия почвы,
питания растений и применения удобрений. Потенциальные и эффективные
запасы питательных веществ в различных почвах. Химические и
биологические процессы в почве. Их роль в превращении питательных
веществ и повышении эффективного плодородия почвы.
Учение К.К. Гедройца о поглотительной способности почв.
Биологическая, механическая, физическая, химическая, физико-химическая
(обменная) поглотительная способность. Емкость поглощения и состав
поглощенных катионов почв. Ее роль во взаимодействии почвы с
удобрениями и в питании растений. Необменное поглощение катионов калия
и аммония почвой.
Значение кислотности, емкости поглощения, буферности, состава и соотношения поглощенных катионов почвы в процессах трансформации удобрений и питании растений.
Содержание и формы питательных элементов в почве, их доступность
растениям. Содержание и динамика соединений азота, фосфора, калия.
Содержание и доступность растениям микроэлементов. Классификация почв
по обеспеченности питательными элементами. Агрохимические показатели
3
основных типов почв в связи с применением удобрений и приемы их регулирования.
Химическая мелиорация почв. Значение химической мелиорации
почв. Отношение разных сельскохозяйственных растений и
микроорганизмов к реакции почвы.
Известкование кислых почв. Значение известкования кислых почв.
Многостороннее действие извести на почву. Взаимодействие извести с
почвой. Устранение токсического действия алюминия и марганца.
Коагуляция почвенных коллоидов и улучшение физических свойств почвы.
Влияние извести на разложение органического вещества и мобилизацию
питательных веществ почвы. Влияние известкования на эффективность
удобрений. Роль известкования в уменьшении поступления в растения
радионуклидов. Значение известкования в условиях возрастающего уровня
применения удобрений. Баланс Са и Mg в земледелии, их роль в питании
растений.
Установление необходимости известкования и методы определения доз
извести в зависимости от кислотности, гранулометрического состава почвы,
содержания гумуса, вида растений и состава культур в севообороте.
Виды известковых удобрений, их состав и свойства. Агротехнические
требования к известковым удобрениям. Использование отходов
промышленности для известкования почв.
Способы и сроки внесения известковых удобрений в почву. Длительность действия извести, периодичность повторного известкования.
Мелиоративное поддерживающее и опережающее известкование почв.
Эффективность и особенности известкования почв в различных
севооборотах. Оценка результативности известкования.
Гипсование солонцеватых и солонцовых почв. Гипсование как мера
улучшения солонцов. Гипс и другие вещества, используемые для мелиорации
солонцоватых почв. Определение необходимости мелиорирования щелочных
почв и доз мелиорантов, сроки и способы их применения. Содержание
сопутствующих элементов в химических мелиорантах и их значение для
растений. Взаимодействие гипса с почвой и растениями. Условия
эффективного применения гипса для химической мелиорации солонцовых
почв.
Раздел 2. МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ИХ СВОЙСТВА
Классификация удобрений. Удобрения промышленные, местные, минеральные и органические, простые и комплексные, прямого и косвенного
действия.
Азотные удобрения. Роль азота в жизни растений. Симптомы азотного
голодания растений. Особенности питания растений аммонийным и
нитратным азотом. Значение растений в обогащении почв азотом и в
получении продукции с высоким содержанием белка. Круговорот и баланс
4
азота в земледелии и хозяйстве. Значение биологического азота в
земледелии. Азотфиксация клубеньковыми бактериями на бобовых
культурах. Азотфиксация свободными диазотрофами.
Классификация азотных удобрений, их производство, состав, свойства
и применение: аммиачная селитра, сернокислый аммоний, сульфат аммониянатрия, хлорид аммония, натриевая и кальциевая селитры, мочевина, жидкий
аммиак, карбамидоаммиачная смесь (КАС), аммиакаты, медленнодействующие азотные удобрения и др.
Воздействие азотных удобрений на процессы азотного цикла в почвах.
Эффективность различных удобрений в зависимости от свойств почвы, вида
растений и способа внесения удобрений. Дозы, сроки и способы внесения
азотных удобрений под различные культуры. Использование ингибиторов
нитрификации при внесении азотных удобрений. Биопрепараты с культурами
симбиотических и свободноживущих микроорганизмов.
Охрана окружающей среды в связи с использованием азотных
удобрений.
Применение азотных удобрений под различные сельскохозяйственные
культуры, их влияние на урожай и качество продукции по данным опытных
учреждений. Роль азотных удобрений в повышении урожайности и
изменении качества продукции в различных почвенно-климатических зонах
России.
Фосфорные удобрения. Роль фосфора в жизни растений. Симптомы
фосфорного голодания растений. Значение фосфорных удобрений в повышении урожайности в различных почвенно-климатических зонах.
Круговорот и баланс фосфора в земледелии и хозяйствах. Воздействие
фосфорных удобрений на процессы фосфорного цикла в почвах.
Виды фосфатного сырья, их геологическая и химическая
характеристика. Использование месторождений фосфатных руд в России для
производства фосфорных удобрений. Нетрадиционное фосфатное сырье для
регионального и местного использования.
Классификация фосфорных удобрений, их состав, свойства и
применение: суперфосфат простой и двойной, преципитат, фосфоритная
мука, томасшлак, термофосфаты, фосфатшлак, обесфторенный фосфат,
полифосфаты. Технологические схемы производства фосфорных удобрений.
Трансформация фосфорных удобрений в почве. Последействие
фосфорных удобрений разной растворимости. Поступление фосфора в
растения. Дозы, сроки и способы внесения фосфорных удобрений под
различные культуры.
Влияние фосфорных удобрений на урожайность сельскохозяйственных
культур и качество продукции в различных почвенно-климатических зонах
России по данным опытных учреждений. Пути и условия повышения
эффективности фосфорных удобрений.
Калийные удобрения. Роль калия в жизни растений. Симптомы
калийного голодания растений. Значение калийных удобрений в повышении
5
урожаев в различных почвенно-климатических зонах. Круговорот и баланс
калия в земледелии и в хозяйстве. Месторождения калийных солей в разных
странах и России.
Классификация калийных удобрений, их состав, свойства и применение: хлористый калий, крупнокристаллический сильвинит, 40% - я калийная
соль, сернокислый калий, калимагнезия и калимаг, хлоркалий электролит,
цементная пыль, сырые калийные соли (сильвинит, карналлит, каинит,
полигалит, лангбейнит и др.). Печная зола как удобрение.
Взаимодействие калийных удобрений с почвой. Воздействие калийных
удобрений на процессы калийного цикла в почвах. Применение калийных
удобрений в зависимости от биологических особенностей растений и почвенно-климатических условий. Дозы, сроки и способы внесения калийных
удобрений под различные культуры.
Влияние калийных удобрений на урожайность и качество продукции
различных культур. Пути повышения эффективности калийных удобрений.
Микроудобрения. Значение микроэлементов в жизни растений.
Потребление
микроэлементов
различными
сельскохозяйственными
культурами.
Удобрения, содержащие бор, марганец, медь, молибден, цинк и другие
микроэлементы.
Полимикроудобрения.
Нетрадиционные
агроруды,
используемые в качестве природных удобрений, содержащие макро- и
микроэлементы (фосфориты и фосфорсодержащие породы, глаукониты,
цеолиты, бентониты, диатомит, бишофит и др.).
Применение микроудобрений в связи с почвенными условиями и
биологическими особенностями растений. Дозы, сроки и способы применения микроудобрений. Условия эффективного применения микроудобрений.
Применение в связи с почвенными условиями и особенностями культур.
Действие на урожай и качество сельскохозяйственной продукции.
Комплексные удобрения. Понятие о комплексных (смешанных,
комбинированных и сложных) удобрениях. Соотношения NPK в удобрениях
для возделываемых культур на разных почвах. Технология получения, состав
и свойства удобрений. Их агротехническое и экономическое значение.
Классификация комплексных удобрений, их виды. Состав, свойства и
особенности применения комплексных удобрений: аммофос и диаммофос,
аммонизированный суперфосфат, калийная селитра, полифосфаты аммония,
нитрофос и нитрофоски, нитроаммофос и нитроаммофоски, карбоаммофосы,
борный
и
с
другими
микроэлементами
суперфосфаты,
магнийаммонийфосфат, жидкие комплексные удобрения, Комплексные
удобрения с добавками микроэлементов. Перспективы применения
комплексных, удобрений.
Смешанные удобрения: значение, состав, свойства, технологии и
правила смешивания.
Хранение
и
смешивание
минеральных
удобрений.
Внутрихозяйственное хранение удобрений. Борьба с потерями и снижением
6
качества удобрений при транспортировке и хранении. Типы складских
помещений. Подготовка удобрений к внесению в почву. Механизм
смешивания удобрений. Техника безопасности.
Раздел 3. ОРГАНИЧЕСКИЕ УДОБРЕНИЯ И ИХ СВОЙСТВА
Органические удобрения растительного и животного происхождения,
компосты.
Навоз. Значение навоза и других органических удобрений в повышении урожаев сельскохозяйственных культур и плодородия почв. Навоз как
источник элементов питания для растений и его роль в круговороте питательных веществ в земледелии. Удельный вес навоза в общем балансе элементов питания. Д.Н. Прянишников о роли навоза в связи с ростом производства минеральных удобрений. Значение навоза как источника пополнения
почвы органическим веществом, повышения эффективности минеральных
удобрений.
Оплата навоза прибавками урожаев культур в различных почвенноклиматических зонах. Сочетание органических и минеральных удобрений.
Разновидности навоза – подстилочный и бесподстилочный навоз.
Химический состав и качество навоза различных животных.
Подстилочный навоз. Виды подстилки, ее значение, состав и применение. Способы хранения навоза, процессы, происходящие при этом, их оценка. Степени разложения навоза. Хранение навоза в навозохранилище и в поле. Значение жижеприемников. Приемы повышения качества и удобрительной ценности подстилочного навоза. Доза и глубина запашки подстилочного
навоза в различных почвенно-климатических условиях.
Бесподстилочный навоз, состав, свойства и применение. Приготовление, хранение и использование жидкого и полужидкого навоза. Особенности
его применения.
Сравнительное действие и последействие подстилочного и бесподстилочного навоза на урожайность сельскохозяйственных культур в различных
почвенно-климатических условиях. Сравнительная усвояемость растениями
азота, фосфора, калия из навоза и минеральных удобрений. Значение навоза в
защищенном грунте. Состав, хранение навозной жижи и использование ее на
удобрение. Механизация работ по подготовке навоза, транспортировке и
внесению в почву.
Помет птиц, его состав, хранение и применение. Технология и
эффективность применения.
Торф. Запасы торфа в России. Виды и типы торфа, их агрохимическая
характеристика. Заготовка и использование торфов в сельскохозяйственном
производстве. Использование торфа на подстилку скоту. Торфяной навоз, его
удобрительные качества. Условия эффективного использования торфа на
удобрение. Особенности применения удобрений на осушенных торфяниках.
7
Солома как удобрение. Использование соломы на удобрение.
Химический состав соломы. Технология и эффективность применения
соломы.
Сапропели, их химический состав и использование на удобрение.
Компосты.
Теоретическое
обоснование
компостирования.
Компостирование торфа и навоза – важный способ их использования.
Торфонавозные, торфожижевые, торфофекальные и другие виды компостов,
их приготовление. Значение соотношения компонентов для развития микробиологических процессов. Применение бактериальных препаратов для
приготовления компостов. Использование в компостах фосфоритной муки,
извести, золы и других компонентов. Химический состав различных
компостов. Усвоение растениями азота, фосфора, калия, микроэлементов из
компостов. Применение компостов, их роль в защищенном грунте.
Городские, промышленные и сельскохозяйственные отходы как
удобрение, лигнин, осадки сточных вод. Техника их приготовления.
Зеленое удобрение. Значение зеленого удобрения в обогащении почвы
органическим веществом, азотом и другими питательными элементами.
Приемы выращивания отдельных сидератов. Районы применения зеленого
удобрения. Способы использования растений на зеленое удобрение. Значение
зеленого удобрения для малоплодородных песчаных почв. Культуры,
возделываемые
на
зеленое
удобрение
(сидераты).
Комплексное
использование бобовых сидератов на корм и удобрение. Удобрение
сидератов. Разложение зеленого удобрения в почве. Пути повышения эффективности зеленого удобрения.
Применение зеленого удобрения и его эффективность в зависимости от
почвенно-климатических условий. Зеленое удобрение в районах орошения.
Влияние, зеленого удобрения на урожай различных культур и свойств почвы.
Раздел 4. СИСТЕМА УДОБРЕНИЯ
Понятие о системе удобрения в хозяйстве и в севообороте. Задачи
системы удобрения и основные принципы ее построения в зависимости от
особенностей питания сельскохозяйственных растений, почвенноклиматических условий, типа севооборота, уровня агротехники,
предшественника, химической мелиорации почв, обеспеченности хозяйства
удобрениями и средствами механизации для внесения.
План организационно-хозяйственных мероприятий. План химической
мелиорации почв. План применения удобрений. Роль системы удобрения в
комплексном агрохимическом окультуривании полей.
Дозы удобрений. Методы определения оптимальных доз минеральных
удобрений. Использование результатов полевых опытов и агрохимических
анализов почв для установления доз удобрений. Определение доз удобрений
по количеству питательных веществ, необходимых для увеличения урожая на
1 тонну. Определение доз и соотношений удобрений по балансу питательных
8
веществ в севообороте. Определение доз удобрений на программированный
урожай. Дозы органических и минеральных удобрений в севообороте при
внесении под отдельные культуры. Действие и последействие удобрений.
Способы внесения минеральных и органических удобрений (основное,
припосевное - рядковое, подкормки, локальное внесение) под различные
культуры в разных почвенно-климатических зонах России.
Особенности питания отдельных сельскохозяйственных культур:
озимых и яровых зерновых, зернобобовых, кукурузы, проса и гречихи, льна,
картофеля, кормовых корнеплодов, сахарной свеклы, подсолнечника,
конопли, многолетних трав. Особенности системы удобрения севооборотов
различной специализации – зерно-пропашном, зерно-травяном, льняном,
свекловичном и др.
Система удобрения основных овощных культур, в т.ч. в севооборотах.
Особенности питания и удобрения овощных растений в закрытом грунте.
Удобрения плодовых, ягодных и междурядных культур в плодово-ягодных
насаждениях. Особенности применения удобрений на эродированных,
орошаемых и осушенных землях. Система удобрения лугов и пастбищ.
Баланс питательных веществ и методы его расчета. Приходные и
расходные статьи баланса.
Машины для внесения минеральных, органических удобрений, извести,
гипса.
Экономическая и энергетическая оценки эффективности применения
удобрений и других агрохимических средств.
Раздел 5. МЕТОДЫ АГРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И
ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ
УДОБРЕНИЙ
Методы агрохимических исследований. Методы изучения вопросов
питания растений и применения удобрений. Задача и роль агрохимических
исследований.
Полевой опыт как основной метод изучения действия удобрений при
разработке и обосновании рациональных систем и приемов использования
удобрений, его значение в агрохимии. Различные виды полевого опыта.
Географическая сеть полевых опытов с удобрениями. Условия проведения
полевого опыта. Выбор участка и его подготовка. Основные элементы
методики полевого опыта (повторность, форма, величина и направление
делянки, размещение вариантов в полевом опыте). Программы и схемы
полевых опытов с удобрениями. Методика учета урожая. Постановка
полевых опытов в условиях производства.
Программа полевого опыта. Техника закладки и проведения полевого
опыта с удобрениями. Методика учета урожая в полевом опыте и статистическая обработка полученных результатов. Организация производственных
9
опытов и учет эффективности удобрений в хозяйствах. Изучение, обобщение
и внедрение опыта передовиков сельского хозяйства.
Значение вегетационного метода в агрохимии. Разновидности
вегетационного метода. Почвенные культуры. Техника проведения
вегетационных опытов. Песчаные и водные культуры. Питательные смеси и
основные требования к ним. Другие модификации вегетационного метода.
Особенности проведения вегетационных опытов с разными культурами.
Значение лизиметрических исследований в агрохимии. Основные виды
лизиметров. Водный режим лизиметров.
Статистическая обработка результатов исследований. Основные
статистические характеристики. Метод дисперсионного анализа. Метод
разностной обработки. Техника статистической обработки данных опытов и
наблюдений. Корреляционный и регрессионный анализ. Критерии точности
опыта.
Радиоактивные изотопы в агрохимических исследованиях. Применение
изотопа 32Р в агрохимии. Использование стабильного изотопа 15N в
агрохимических исследованиях.
Значение анализа растений в изучении их питания, действия удобрений
и влияния условий питания на обмен веществ в растениях. Анализ урожая
для оценки его качества. Анализ растений в целях диагностики минерального
питания и установления потребности их в удобрениях во время вегетации.
Задачи агрохимического анализа почвы. Анализы почвы в связи с
применением удобрений. Методы определения подвижных форм
питательных веществ в разных почвах. Методы определения различных
форм соединений азота, фосфора, калия и микроэлементов. Методы
определения тяжелых металлов в почве и растениях.
Задачи агрохимического обследования почв хозяйства и составление
агрохимических картограмм. Методика проведения агрохимического
обследования: подготовительная работа, полевые работы, лабораторные
исследования. Методика составления агрохимических картограмм.
Содержание агрохимического очерка. Использование агрохимических
картограмм и паспортов для правильного применения удобрений.
Значение анализа удобрений в агрохимии. Качественное распознание
минеральных удобрений. Методы количественного анализа минеральных
удобрений. Стандартные методы анализа. Методы анализа местных
удобрений.
Агрохимическая служба в России. Значение агрохимической службы
в химизации земледелия. Организационная структура современной единой
агрохимической службы России. Задачи, оборудование и содержание работы
Государственных центров и станций агрохимической службы. Опыт работы
государственной агрохимической службы. Формы и методы агрохимического
обслуживания хозяйств.
Применение
удобрений
и
охрана
окружающей
среды.
Экологические аспекты химизации земледелия. Предельно допустимые
10
концентрации (ПДК) токсических соединений в растениях, почвах, воде.
Сбалансированное применение удобрений и других средств химизации –
основа устранения отрицательного последействия их на почву, растения,
человека, животных.
Агрохимические приемы реабилитации сельскохозяйственных угодий,
загрязненных
радионуклидами.
Радиационное
воздействие
на
сельскохозяйственные растения. Миграция радионуклидов в аграрных
экосистемах. Вертикальная миграция радионуклидов в почвах. Динамика
поведения радионуклидов в системе почва – растения. Радиационный
контроль в сельском хозяйстве. Пути снижения поступления радионуклидов
в растения.
11