Лекционный материал - Амурский областной институт развития
реклама
Удобрения Удобрения, органические и неорганические вещества, содержащие элементы питания растений или мобилизующие питательные вещества почвы. Удобрения (туки), предназначены для улучшения питания растений и CB-B почв. Удобрения подразделяют на прямые (содержат непосредственно элементы питания растений) и косвенные (улучшают св-ва почв; напр., гипс, известь). Оптим. рост растений зависит от климатич. факторов (световой, тепловой, водный, воздушный режимы), обеспеченности питат. элементами, а также от структуры и кислотности почв, содержания в них гумуса и др. CB-B. Все почвы обладают значит. запасом питат. B-B, но большая часть их находится в малодоступной форме. Поэтому для оптимизации питания растений в почву вносят удобрения. В составе растений обнаружено более 70 хим. элементов. Для нормального роста растений нужны только 15: С, О, H, N, P, К, Ca, Mg, S, В, Fe, Mn, Cu, Mo, Zn. Каждый из этих элементов выполняет в растениях свою специфич. роль и не м. б. заменен. Ряд исследователей считает Si необходимым элементом (напр., для риса). Для отдельных культур установлена полезность Na, Со и Cl. Вода, являющаяся источником H и О, имеется обычно в достаточных кол-вах. Углерод и кислород поглощаются растениями из атмосферы в виде CO2; дополнит. обеспечение им требуется лишь в теплицах. По составу различают минеральные удобрения, органические удобрения, органоминеральные удобрения (природные - сапропель, искусственные - торфоаммиачные, торфо-минерально-аммиачные и др.), бактериальные удобрения; выделяют также зеленые удобрения (свежая зеленая масса преим. бобовых растений, запахиваемая в почву для обогащения ее орг. в-вом и N). Удобрения, получаемые непосредственно в хозяйствах, наз. местными (навоз, торф, болотный ил и др.), на спец. заводах - промышленными, или химическими (азотные удобрения, фосфоритная мука и др.); к последним относят также пром. отходы разл. произ-в, напр, шлаки (мартеновский фосфатшлак, томасшлак). В зависимости от числа питат. элементов удобрения делятся на односторонние (содержат один к.-л. основной элемент, напр. калийные удобрения)и многосторонние удобрения, или комплексные удобрения. Удобрения, в состав к-рых входят макроэлементы (N, P, К, Ca, Mg, S), наз. макроудобрениями (напр., фосфорные удобрения, азотно-фосфорные удобрения), микроэлементы (В, Fe, Mn, Cu, Mo, Zn) - микроудобрениями (марганцевые удобрения, бормагниевое удобрения и т.д.). Удобрения могут содержать также одновременно макро- и микроэлементы (напр., смесь Мо-соли с фосфорно-калийным удобрения). По агрегатному состоянию различают удобрения твердые (кристаллические, гранулированные порошки), жидкие (см. Жидкие удобрения)и газообразные (безводный NH3). Удобрения- основа повышения кол-ва и качества с.-х. продукции. Их целесообразное использование улучшает плодородие почв, поддерживает положит, баланс биогенных элементов и гумуса. Установлено, что удобрения повышают урожай с.-х. культур повсеместно. В западных районах на почвах дерново-подзолистого типа, серых лесных и выщелоченных черноземах хорошо действуют три главных питат. элемента - N, P, К. При этом роль фосфора постепенно снижается с увеличением содержания подвижных фосфатов в этих почвах, а влияние калия устойчиво и высоко, но сказывается в значительно меньшей степени, чем N и P. На указанных почвах выявлены высокая эффективность известкования (см. Известковые удобрения), а на легких почвах - и эффек- тивность внесения Mg, а также положит, действие S. В целом упомянутые районы характеризуются интенсивным применением орг. и минеральных удобрений. По сравнению с западными районами в Сибири удобрения менее эффективны и дозы их внесения в почву должны быть заметно ниже. На обыкновенных и южных сероземах особенно сильно сказывается на урожае внесение фосфатов. Действие N при отсутствии орошения существенно слабее, однако в годы, богатые осадками, и в условиях орошения значение азота возрастает; роль К, как правило, незначительна и ограничивается посевами сахарной свеклы. В зоне сероземных почв при орошении на хлопчатнике наиб, сильно действие N; влияние P на старопахотных почвах уменьшается вследствие его накопления в больших кол-вах. Из-за повыш. выноса растениями К калийные удобрения становятся важным фактором высокого урожая хлопчатника. При определении доз внесения фосфорных и калийных удобрений применяют спец. агрохим. картограммы; при этом данные туки следует концентрировать на перечисленные выше почвы, а на остальных почвах (обыкновенных и южных черноземах, каштановых и др.) рекомендуется обычно ограничиваться рядковым внесением P 2O5 и K2O. Система использования удобрений в севообороте - важное звено высокопродуктивного земледелия. Однако возрастающие объемы их применения (особенно при получении низких урожаев) приводят к загрязнению окружающей среды (см. Охрана природы). Осн. его причины: значит, потери удобрений на пути завод - поле; смыв удобрений с пов-стей полей в водоемы; выщелачивание по профилю почв биофильных элементов и избыточное их накопление в пахотном слое за счет его переудабри-вания; неправильная эксплуатация животноводч. комплексов и др. Правильное применение удобрений достигается только при успешном проведении и иных с.-х. работ. Будучи важным, но не единств, фактором повышения урожая, удобрения служат составным элементом всей системы агрохим. мероприятий (устранение кислотности почвы, борьба с сорняками, болезнями и вредителями растений, выбор наиб, подходящих сортов, соблюдение оптим. сроков сева, норм высева и посадки и др.). Большое значение имеет разумное определение доз внесения минер. удобрений, при кром нужно учитывать запасы в почве доступных питат. B-B, сопутствующие кол-ва органических удобрений и планируемый урожай. Во всех случаях составление системы удобрения почвы для всего севооборота и неуклонное следование ей оказывается более эффективно и экономично, чем ориентация на удобрение культур одного года. Необходимо избегать также чрезмерных доз внесения удобрения, к-рые могут оказаться не только нерентабельными, но и привести к уменьшению урожая с.-х. культур, накоплению в них нитратов или токсич. элементов, а также к снижению качества, в т. ч. при хранении товарной продукции (картофель, овощи, фрукты и т. п.). Потребление удобрений в странах бывшего СССР: минеральных (в пересчете на 100%-ное содержание N, P2O5 и K2O) -27 млн. т (1988), органических - 961 млн. т (1985). Удобрения можно классифицировать по следующим признакам: по происхождению (минеральные и органические); по агрегатному состоянию (жидкие, полужидкие, твёрдые); по способу действия (прямого и косвенного); по способу их внесения в почву основное, припосевное, подкормочное внутри почвенное, поверхностное К основным видам удобрений относятся: органические, минеральные и бактериальные. Органические удобрения содержат органические и минеральные вещества, а при разложении образуют очень важную для растений углекислоту, разнообразные ростовые вещества и антибиотики. При наличии органических веществ повышается и усвоение минеральных удобрений. К органическим удобрениям относятся: навоз, перегной, коровяк, птичий помет, навозная жижа, торф, сапропель, древесные опилки, все виды компостов и другие растительные и животные остатки. Навоз. Содержание элементов питания в навозе неодинаково и зависит от вида животного, состава корма, подстилки. От вида животного навоз подразделяется на навоз крупного рогатого скота (КРС), овечий, конский, свиной. Большое содержание азота, фосфора и калия содержится в конском навозе. Перегной. Это ценное удобрение, особенно когда перегной свежий. В результате полного разложения навоза получают(навозный перегной; при разложении листьев, ботвы и других растительных остатков - растительный. Наиболее питательный навозный перегной. Его можно вносить непосредственно в лунки и использовать для земельных смесей при выращивании рассады. Птичий помет. Содержит больше питательных веществ (особенно куриный, голубиный), чем навоз КРС. Торф. Содержит много азота, но мало фосфора и калия. Однако азот находится в малодоступной форме. Торф бывает низинный, верховой и переходный в зависимости от залегания. Наиболее кислый - верховой торф. Сапропель (озерный или прудный ил). Он содержит не только органические вещества, известь, азот, фосфор, калий, но и микроэлементы, витамины и биостимуляторы. Компосты. Сборный компост позволяет полностью использовать ботву, растительные остатки, сорные растения (до осеменения), листья, опилки, золу, мусор. Древесные опилки. Опилки лучше вносить с осени. МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ Минеральные удобрения подразделяются на две группы в зависимости от того, какие в них находятся элементы питания растений и в каком количестве. К простым, или односторонним, удобрениям относятся азотные, фосфорные, калийные и отдельные микроудобрения (борные, молибденовые и другие). Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат одновременно два или несколько основных элементов питания и микроэлементы. ВИДЫ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ Выпускаемые промышленностью азотные удобрения можно подразделить на следующие группы: 1.Аммиачные удобрения (безводный и водный аммиак). 2. Аммонийные (сульфат аммония, хлористый аммоний). 3.Нитратные (натриевая и кальциевая селитры). 4. Аммонийно-нитратные (аммиачная селитра). 5. Амидные (мочевина, цианамид кальция, мочевино-формальдегидные удобрения). Лучшими следует признать наиболее концентрированные удобрения: жидкий аммиак, мочевину, аммиачную селитру, сложные удобрения. ВИДЫ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ Фосфорные удобрения. Главным источником фосфора в почве для растений являются соли ортофосфорной кислоты, которая дает три аниона: Н2РО4"; НРО4 2~~и РО43~, из этих анионов труднее всего усваиваются растениями трехзамещенные, так как они ограниченно растворимы в слабых кислотах. Фосфорные удобрения подразделяются на растворимые, полурастворимые и нерастворимые. ВИДЫ КАЛИЙНЫХ УДОБРЕНИЙ Классификация калийных удобрений: 1.Концентрированные, получаемые в результате переработки сырых калийных солей. 2. Смешанные - смесь сырых солей и концентрированных удобрений. 3. Сырые соли, получаемые в результате помола калийных минералов. Главное калийное удобрение — хлористый калий (хлорид калия). КОМПЛЕКСНЫЕ УДОБРЕНИЯ Для одновременного внесения в почву нескольких элементов большое распространение получили комплексные удобрения. Существуют двойные комплексные удобрения, содержащие два элемента питания и тройные. По способу производства комплексные удобрения делятся на сложные, сложносмешанные и смешанные. Сложные удобрения получают при химическом взаимодействии исходных компонентов. Сложно-смешанные удобрения получают мокрым способом - смешиванием порошкообразных односторонних удобрений или путем обработки готовых удобрений аммиаком и кислотами (фосфорной) с последующей грануляцией. Смешанные удобрения получают механическим смешиванием односторонних и сложных удобрений. Хорошо смешивается фосфат аммония. МИКРОУДОБРЕНИЯ Применяют данные удобрения в небольших дозах, их часто используют при обработке семян перед посевом и при некорневых подкормках. К основным микроудобрениям относятся: борная кислота, сульфат цинка, медный купорос, молибдат аммония. БАКТЕРИАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ К ним относятся: нитрагин, препарат АМБ, азотобактерин, фосфоробактерин. Нитрагин вносится под бобовые культуры, чтобы усилить образование клубеньков и развитие в них активных бактерий, усваивающих азот из воздуха. Препарат АМБ состоит из ряда бактерий, которые в почве разлагают гумус, образуя элементы питания, доступные для растений. Азотобактерин улучшает азотное питание растений. Фосфоробактерин содержит споры фосфорных бактерий, которые разлагают органические фосфорные соединения в доступные для растений вещества. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИМЕНЕНИИ УДОБРЕНИЙ ПОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ КУЛЬТУРЫ Эффективность удобрений под сельскохозяйственные культуры зависит от сроков и способов их внесения. Различают три способа внесения удобрений: основное (осенью или весной до посева), предпосевное (в рядки или лунки) и подкормки (в период вегетации). Основное удобрение должно быть заделано на глубину 14-18 см, где создается наиболее благоприятный водный режим. Это способствует хорошему использованию удобрений растениями. В качестве основного применяют азотные (весной), фосфорные, калийные и органические удобрения (весной – на легких почвах или осенью - на глинистых). Обычно основного удобрения достаточно, чтобы обеспечить фосфором и калием растения на всю вегетацию. Предпосевное удобрение наиболее перспективно для мелкосеменных овощных культур (редис, салат, редька, репа укроп, морковь). Внесение 5-7 г/кв. м простого гранулированного суперфосфата повышает полевую всхожесть семян, увеличивает выход ранней (пучковой) продукции. Подкормки проводят с поливом под корень или по листьям, которые называют некорневыми. Их проводят при недостатке элементов питания после проведения диагностического обследования растений. Минеральные удобрения вносятся для пополнения запаса питательных веществ в почве, таких как фосфор (P), калий (К), азот (N). Если эти удобрения вносятся отдельно – их называют простыми (аммиачная селитра (N), суперфосфат (P), хлористый калий (K)). При внесении могут использоваться смеси удобрений, но это значительно усложняет подготовку к внесению и ухудшает качество их распределения по полю. Поэтому широкое распространение получили сложные удобрения (нитрофоски (фосфор, азот и калий) и аммофоски (фосфор и азот)). Азотные удобрения Выпускаются в трех видах: аммиачные (сульфат аммония), нитратные(аммиачная селитра), амидные (мочевина). Формы азота определяют сроки и технику внесения удобрения. Аммиачный азот значительно легче поглощается корнями при слабой кислотности почвы, на некоторое время закрепляется в ней. Его можно вносить как весной, так и поздней осенью. Нитратный азот почвой не закрепляется, находится в ней в виде раствора. Поэтому такое удобрение можно вносить только в период с ранней весны до середины лета. Это удобрение легко поглощается растениями и хорошо подходит для летних подкормок. К амидным удобрениям относится мочевина. Азот этого удобрения быстро (особенно при повышенных температурах) переходит в аммиачную форму. Это удобрение быстродействующее. Используется для подкормок, слабо подкисляет почву. Фосфорные удобрения По степени растворимости: водорастворимые (суперфосфат простой и двойной); полурастворимые – не растворяются в воде, но растворяются в слабых кислотах (преципитат); труднорастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах (фосфоритная мука). Водорастворимые применяют на любых почвах. При этом тщательно перемешивать с водой их не обязательно. Полурастворимые и труднорастворимые вносят преимущественно на кислых почвах. Они становятся доступными растениям лишь после воздействия на них кислотности почвы. Вносят их заблаговременно, стараясь перемешать с почвой. Калийные удобрения В качестве минеральных удобрений применяются концентрированные хлористые (хлористый калий) и сернокислые (калийная соль) соли. Все они хорошо растворимы в воде. Калий довольно медленно проникает в глубь почвы, но все же быстрей чем фосфор. На глинистых и суглинистых почвах калийные удобрения надо вносить в те слои почвы, где развивается основная масса мелких корней, чтобы обеспечить быстрое поступление в них калия. На песчаных почвах калия меньше, чем на глинистых, поэтому потребность в калийных удобрениях здесь выше. На легких и торфяных почвах внесение калийных удобрений с осени нежелательно из-за вымывания калия. Сера, входящая в состав сернокислых удобрений, - элемент, необходимый растению. Хлор же не нужен. Хлористые удобрения поэтому лучше вносить с осени в повышенных дозах. Осенними дождями и весенними водами входящий в их состав хлор вымывается в глубокие слои почвы и не вредит растениям. В небольших дозах эти удобрения можно вносить и весной. Микроудобрения (удобрения содержащие бор, марганец, цинк, медь, молибден и др.) При использовании микроудобрений большое значение имеет точное установление доз, так как не только недостаток, но и их избыток вреден для растений. Правильное применение микроудобрений предохраняет растения от некоторых заболеваний (пробковая пятнистость яблок, розеточная болезнь и др.), влияет на их рост и развитие, на завязывание плодов (усиливает процессы оплодотворения, плодообразования), урожайность и качество плодов. В качестве микроудобрений используют чистые химические соли, которые можно приобрести в магазинах, рынках. Кроме того, промышленность выпускает простые и комплексные удобрения, включающие ряд отдельных микроэлементов: суперфосфат сбором, марганцем; аммофос с цинком и др. В практике плодоводства давно установлена возможность введения в плодовые растения ряда элементов минерального питания непосредственно через листья. Такое некорневое питание действует быстрее, чем соответственное удобрение, внесенное в почву, хотя и менее продолжительно. Лучшим способом снабжения плодовых деревьев микроэлементами является опрыскивание их растворами соответствующих солей. Такое опрыскивание лучше всего проводить вечером, в пасмурную погоду, чтобы раствор не высох до того, как впитается листьями (см.пункт «Некорневые подкормки»). В зависимости от химического состава подразделяются на органические удобрения (навоз, компосты, зелёное удобрение и др.) и минеральные удобрения (азотные, фосфорные, калийные, комплексные, известковые, микроудобрения), от воздействия на питание растений — на прямые и косвенные. Выделяют также бактериальные удобрения. У., получаемые непосредственно в хозяйствах, называются местными, на химических предприятиях — промышленными. У. повышают плодородие почвы (её питательный, водный, тепловой и воздушный режимы), улучшают химические, физикохимические, физические и микробиологические свойства. Многократное внесение У. в больших дозах и др. приёмы окультуривания почвы (обработка, посев трав и т.п.) могут изменить направление почвообразовательного процесса и привести к формирова- нию новых почвенных подтипов — антропогенных почв, отличающихся высоким плодородием. Применяя У., человек активно вмешивается в круговорот веществ в природе, создавая, в частности, положительный баланс питательных веществ в земледелии. При правильном использовании У. положительно влияют на рост, развитие растений и в конечном итоге на урожай и качество продукции. Эффективность удобрений зависит от биологических особенностей с.-х. культур, содержания элементов питания в почве и её влажности, реакции почвенного раствора и т.п. Большие прибавки урожая дают У. в условиях орошения. Сочетание У. и полива способствует также более экономному расходованию воды и питательных веществ растениями. Обеспеченность У. 1 га посева — один из основных показателей интенсификации земледелия. Считается, что примерно 50% общей прибавки урожая получается за счёт У. В СССР прибавка урожая основных с.-х. культур при применении У. показана в таблице. Применение 1 т навоза обеспечивает в 1-й год после внесения дополнительный урожай зерна 0,2—0,3 ц, картофеля 1—1,5 ц, зелёной массы кукурузы 3—4 ц. В севообороте эффективность минеральных и органических У. при одинаковом содержании питательных веществ одинакова. На лёгких почвах наибольшую прибавку урожая получают при совместном внесении органических и минеральных У. Кроме того, органические У. обогащают почву гумусом, что создаёт предпосылки для увеличения доз минеральных У. Это имеет большое значение при выращивании интенсивных сортов, расходующих на создание урожая много питательных веществ. В дореволюционной России поля удобряли в основном навозом, навозной жижей, птичьим помётом. Минеральные У., ввозимые преимущественно из-за границы, применялись в некоторых помещичьих хозяйствах. В начале 20 в. в стране работало только 13 суперфосфатных заводов (первый с 1860 в Каунасе) и цехов, производивших 129 тыс. т (1913) суперфосфата (39% от потребляемого количества). В СССР в первые годы Советской власти производству У. было уделено большое внимание. В 1918 создан Главный комитет удобрительных туков (Центротук). В 1919 В. И. Ленин подписал документ «О перевозке удобрений по железным дорогам», в котором говорилось, что У. при перевозках приравниваются к хлебу и должны доставляться к месту назначения как грузы первой категории. Создание в 1-й пятилетке химической промышленности, в том числе промышленности минеральных У., позволило увеличить их производство к 1933 по сравнению с 1913 в 13 раз, а к концу 2-й пятилетки (к 1938) — в 54 раза. Были построены Березниковский азотно-туковый, Новомосковский химический, Воскресенский химический, Соликамский калийный и др. комбинаты. В послевоенные годы производство У. продолжало возрастать. На Мартовском пленуме ЦК КПСС 1965 была определена программа развития промышленности минеральных У., гербицидов и т.п., которая предусматривала высокие темпы наращивания мощностей, расширение ассортимента и улучшение качества продукции. Для развития химизации сельского хозяйства имеет большое значение постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по дальнейшему повышению эффективности использования минеральных удобрений, сокращению их потерь при транспортировке, хранении и внесении в почву и совершенствованию агрохимического обслуживания колхозов и совхозов», принятое в 1976. Поставки минеральных У. сельскому хозяйству (в тыс. т действующего вещества): 1261 в 1950, 10362 в 1970. Выполнение плана 9-й пятилетки (1971—75) в области производства У. позволило увеличить их поставки сельскому хозяйству в 1975 до 17200 тыс. т (в пересчёте на 100%-ное содержание питательных веществ). В 10-й пятилетке (1976—80) степень химизации сельского хозяйства ещё больше возрастет. В связи с развитием животноводства и увеличением добычи торфа повышается применение в сельском хозяйстве органических удобрений (в млн. т): 348 в 1950, 428 в 1960, 422 в 1965, 468 в 1970 и 626 в 1974. Для обеспечения наиболее рационального использования У. в СССР создана агрохимическая служба с сетью зональных агрохимических лабораторий, руководимая Центральным институтом агрохимического обслуживания сельского хозяйства (см. Агрохимическая служба). Исследованием У., их влияния на химические процессы, протекающие в почве и растениях, и урожай занимается агрохимия. В СССР создана сеть научно-исследовательских учреждений (например, Удобрений и агропочвоведения институт, Удобрений и инсектофунгицидов институт), изучающих влияние У. (доз, способов и сроков внесения) на урожай. Научно-исследовательская работа с У. проводится также на факультете агрохимии и почвоведения Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева, в институте агрохимии и почвоведения АН СССР, на кафедре агрохимии МГУ, во многих институтах и на опытных станциях. Общее научнометодическое руководство исследованиями в области химизации земледелия осуществляет отделение земледелия и химизации ВАСХНИЛ. Выполнение в крупных масштабах агрохимических исследований почв позволило на основе обобщения их результатов создать агрохимическую карту СССР (см. Картограмма агрохимическая), показывающую эффективность У. в различных природно-климатических зонах. Изучение У. проводится также по программе СЭВ. СССР является членом Международного центра по минеральным удобрениям. См. Химизация народного хозяйства. Увы, именно любителям арбузов нужно быть наиболее осторожными, хотя осторожность не помешает сегодня всем. Ведь несмотря на установленные санитарные нормы, на прилавки рынков и респектабельных магазинов часто поставляются продукты с повышенным содержанием солей азотной кислоты. Соли азотной кислоты есть даже в человеческом организме, а их промышленное производство было налажено давным-давно, так как нитраты – так называется этот класс солей – хорошо проявили себя на службе человеку. Чаще всего их используют в качестве минеральных удобрений. Почвы, на которых используются нитраты, становятся более плодородными, растения на них растут быстрее, плоды зреют быстрее и урожай намного богаче. Вот только со временем человек понял, что слишком большая концентрация солей азота не благо, а яд. Любая чрезмерность губительна. Повышенное потребление нитратов с продуктами питания грозит отравлением. Отравление может выражаться в тошноте, головной боли, снижении работоспособности, умственной деятельности. Нитраты в завышенной дозе обладают канцерогенным действием, приводят к развитию рака. При этом допустимое содержание нитратов нормально и даже полезно для любого организма. Все овощи и фрукты содержат определенную дозу нитратов, даже экологические чистые продукты питания содержат их. И это естественно. Все дело в их количестве. Опасно именно превышение нормы. Даже если человек съест одну грушу с повышенным содержанием нитратов, ничего страшного не случится. Но вот если серьезно переборщить, то жди беды. Поэтому определение нитратов и их количества в продуктах питания в наши дни очень актуально. На помощь человеку в этом вопросе приходит маленький карманный прибор – нитрат тестер (нитратомер). Этот прибор снабжен зондом, которым прокалывается проверяемый продукт, а на дисплее видна оценка продукта с точки зрения содержания нитратов. С этим прибором удобно ходить в магазин, на рынок, даже в ресторан. Самые полезные продукты, которые пройдут проверку нитратометром, станут еще и самыми безопасными. “Скажи мне, что ты ешь, и я скажу, чем ты болеешь”. Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше фруктов, овощей и меньше животной пищи. Нитраты, как известно, непременный атрибут круговорота азота в природе, необходимая часть азотного питания растений, без которых невозможны сложные биологические процессы синтеза белка. Они были, есть и будут, даже если полностью отказаться от применения удобрений. Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов, которые, подвергаясь дальнейшим превращениям, дают аммиак (NH3), основу питания растений. Итак, само по себе присутствие нитратов в растениях - нормальное явление, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, т.к. они обладают высокой токсичностью для человека, вернее, их восстановленная форма – нитриты, которые при массивном попадании в организм взаимодействуют с гемоглобином крови. В результате образуется вещество метгемоглобин, уже неспособный переносить кислород. Как следствие, нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливаются молочная кислота, резко падает количество белка. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментные системы несовершенны и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно. Нитраты снижают содержание витаминов в пище, а через них влияют на все виды обмена веществ. При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы. Установлено, что нитраты связаны с возникновением опухолей в желудочнокишечном тракте у человека Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества (токсины), в результате чего идёт аутотоксикация, т.е. отравление организма. Нитраты попадают в организм человека различными путями: через продукты питания растительного и животного происхождения, через питьевую воду, лекарственные препараты. Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервированными и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов). Незначительное количество нитратов поступает с хлебобулочными изделиями, фруктами, молочными продуктами. Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов (5-25мг/кг в мясе, и 2-15мг/кг в рыбе). Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную и рыбную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного хранения (особенно в колбасные изделия). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150мг/кг, а в варёной колбасе - 50-60мг/кг. Нитраты поступают в организм человека и с водой. В питьевой воде из подземных вод содержится до 200мг/л нитратов, гораздо меньше их в воде из артезианских колодцев. Нитраты попадают в подземные воды с полей через различные химические удобрения (нитратные, аммонийные) и от химических предприятий по производству этих удобрений. Наибольшее количество нитратов содержится в грунтовых водах, а значит, и в колодезной воде. Обычно жители городов пьют воду, где содержится до 20мг/л нитратов, жители же сельской местности - 20-80мг/л нитратов. Кроме того, нитраты попадают в организм человека через табак. Выяснено, что некоторые сорта табака содержат до 500мг нитратов на 100г сухого вещества. Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ. По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы: с высоким содержанием нитратов (до 5000мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы. со средним содержанием нитратов (300-600мг): цветная капуста, кабачки, тыква, репа, редька, белокачанная капуста, хрен, морковь, огурцы. с низким содержанием нитратов (10-80мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды. Накопление нитратов в овощах зависит не только от доз и сроков внесения минеральных подкормок. Их количество определяется и биологическими особенностями культуры, и погодными условиями, и тем, на солнышке, в тени или в теплице произрастал данный овощ. Приобретя же его на рынке или в магазине, мы, естественно, этого всего не ведаем. Но, твердо следуя постулату – ешьте больше овощей,- овощи покупаем, заготовки овощные делаем, а мысль о вреде нитратов и нитритов отравляет радостное предвкушение “наесться овощей до отвала”. Вот этого-то как раз – “до отвала” – делать ни в коем случае не надо. Никогда. Даже если овощи со своего огорода. Предельно допустимые суточные дозы нитратов для взрослого человека, принятые у нас, - 300 – 325 миллиграммов. Чтобы уложиться в эти допуски, совсем не обязательно иметь собственные дорогостоящие приборы для определения нитратов. Попробуйте воспользоваться простыми советами. Знаете ли вы, что в разных частях растений количество нитратов различно? Выяснено, что у всех овощей и плодов больше всего содержится нитратов в их кожице. Нитратов также больше в зеленых плодах, чем в спелых Богаты нитратами сосудопроводящие системы растений, расположенные ближе к корню. Количество нитратов нарастает от листовой пластины к листовому черешку и далее к стеблю. Проще говоря, в листьях петрушки, сельдерея и укропа их почти в 2 раза меньше, чем в стеблях, поэтому у пряных трав надо выбрасывать стебли и использовать только листья. В листьях белокачанной капусты нитратов на 1/3 меньше, чем в утолщенных черешках этих листьев и на 2\3 меньше по сравнению с кочерыжкой (как и в соцветиях цветной капусты). В поверхностной части моркови их на 80% меньше, чем в её сердцевине. А в огурцах и редиске, наоборот, поверхностные слои (кожура) на 70% богаче нитратами, чем внутренние (следовательно, огурцы лучше очистить и срезать место прикрепления их к стеблю). У дыни и арбуза не следует есть незрелую мякоть, прилежащую к корке. У патиссонов, кабачков и баклажанов необходимо срезать верхнюю часть, которая примыкает к плодоножке. У огурцов, свеклы, редьки к тому же надо срезать оба конца, т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов. Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т.к. при температуре +2°С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества - нитриты. Используя в пищу те части растений, которые заведомо содержат наименьшее количество нитратов, можно снизить их поступление в организм практически вдвое. Это очень важно учитывать при приготовлении сырых витаминных салатов. Кроме того, даже предварительная обработка - обязательные мытье и очистка – снизят количество нитратов в овощах на 10-15%. При длительном (в течение двух часов) вымачивании в воде листьев петрушки, укропа, салата из них вымывается 15-20% нитратов. Чтобы снизить на 25-30% содержание нитратов в картофеле, моркови, столовой свекле, капусте – достаточно час подержать их в воде. В процессе отваривания моркови и свеклы наиболее интенсивный переход нитратов в отвар происходит в первые 30-40минут, далее процесс практически приостанавливается. Картофель теряет при варке до 80% нитратов, морковь и капуста – до 70%, свекла – до 40%. При этом следует помнить, что при усиленной мойке и бланшировании (обваривании кипятком) овощей в воду уходят не только нитраты, но и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др. И вот ещё от чего хочется предостеречь: салаты и овощные соки ешьте и пейте только свежеприготовленные. Хранение их даже не очень длительное время и в холодильнике способствует размножению микрофлоры, превращающей нитраты в более опасные для нашего здоровья нитриты. А многократная смена температуры (из холодильника на стол и обратно) резко усиливает этот процесс. Для салатов предпочтительнее использовать растительное масло, а не майонез и сметану: в их среде очень быстро и активно развивается микрофлора, ускоряющая переход нитратов в нитриты. Если вы хотите приготовить овощной суп, предварительно нарезанные овощи вымочите в воде, слейте её, а овощи опустите в кипящую воду. Готовя борщ, сначала овощи припустите в воде. Сделайте эту тонкость кулинарии своим союзником. Тушите овощи в небольшом количестве воды, а перед тем, как закладывать их в кастрюлю, отвар слейте. Тушение овощей снижает содержание в них нитратов примерно на 10%, жарка картофеля во фритюре – на 40%. Если вы заготавливаете овощи впрок, правильное хранение (в прохладном темном месте) позволяет к весне снизить количество нитратов на 10-30%. Однако помните: одновременно резко падает в овощах и содержание витаминов. Квашение, консервирование, соление, маринование тоже имеют свою специфику, когда речь идет о нитратах. Первые 3-4 дня идет усиленное образование нитритов из нитратов. Поэтому не советуем есть свеже засоленные капусту и огурцы раньше, чем через 10-15 дней. Что же касается непосредственно нитратов, то при консервировании (при условии, что маринад не идет в пищу и при его приготовлении не использовался, например, укроп, имеющий высокое содержание нитратов) можно уменьшить количество нитратов в готовом продукте на 50% по сравнению с овощами, которые закладывались в свежем виде. Пользуясь этими рекомендациями, вы, несомненно, снизите количество нитратов в суточном рационе. Ну, а нужно ли стремиться избавиться от них совсем? Практически такое невозможно, а теоретически даже вредно. Ибо борясь с нитратами, вы одновременно уничтожаете и витамины, особенно витамин С. Поступайте разумно. Постарайтесь ввести в свой рацион побольше черной, красной смородины, других ягод и фруктов (в висячих плодах, кстати, нитратов практически нет), пейте зеленый чай – все это естественные нейтрализаторы нитратов, поступивших в ваш организм. Защищает организм от вредного воздействия нитратов и витамин Е. Нитраты, нитриты и растения Азот - это один из самых важнейших химических элементов в жизни растений, т.к. он необходим для синтеза аминокислот, из которых образуются белки. Азот получает растение из почвы в виде минеральных азотных солей(нитратных и аммиачных). В растениях азот подвергается сложным превращениям. Метаболизм азота в растениях - это сложный процесс, и нитраты занимают в нём промежуточное положение: Нитраты -> нитриты -> гипонитриты -> гидроксиламины -> аммиак Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов. В этом процессе участвуют различные металлы (молибден, железо, медь, марганец), и при этом происходит интенсивная трата углеводов, т.к. на восстановление тратится энергия, источником которой являются углеводы. Нитриты могут накапливаться в растениях и этим подавлять их рост. Но основная часть нитритов, подвергаясь дальнейшим превращениям, даёт аммиак (NH3). Аммиак русский учёный Д.М. Прянишников назвал альфой и омегой в питании растений. Вредное воздействие нитратов на организм человека Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой. В мировой науке о нитратах знали уже гараздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельско-хозяйственных животных : 1) Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём 2- х валентное железо в 3-х валентное. Врезультате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество белка. 2) Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и востановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно. 3) Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т.е. отравление организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются: синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек; тошнота, рвота, боли в животе; понос, часто с кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз; головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности; одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания; при выраженном отравлении - смерть. 4) Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие горманов, а через них влияют на все виды обмена веществ. 5) У беременных женщин возникают выкидыши, а у мужчин - снижение потенции. 6) При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы. 7) Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека. 8) Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление. При всём вышеизложенном следует помнить, вред наносят организму человека не сами нитраты, а нитриты, в которые они превращаются при определённых условиях. Допустимые нормы нитратов для человека Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг. Для ребёнка допустимая норма не более 50мг. Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15- 200мг; 500мг - это предельно допустимая доза (600мг - уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10мг нитратов. В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800 мг/сутки. Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов (5-25мг/кг в мясе, и 2-15мг/кг в рыбе). Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150мг/кг, а в варёной колбасе - 5060мг/кг. Также нитраты попадают в организм человека через табак. Выяснено, что некоторые сорта табака содержат до 500мг нитратов на 100г сухого вещества . Содержание и накопление нитратов в растениях. Само по себе присутствие нитратов в растениях - нормальное явление, т.к. они являются источниками азота в этих организмах, но излишнее увеличение их крайне нежелательно, т.к. они (как мы уже знаем) обладают высокой токсичностью для человека сельско-хозяйственных животных. Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах. Нитратов также больше в зеленых плодах, чем в спелых. Из разных сельскохозяйственных растений больше всего нитратов содержится в салате (особенно в тепличном), в редьке, петрушке, редисе, столовой свёкле, капусте, моркови, укропе: - в свекле и моркови больше нитратов в верхней части корнеплода, а в моркови также и в сердцевине его. - в капусте - в кочерыжке, в толстых черешках листьев и в верхних листьях. Выяснено также, что у всех овощей и плодов больше всего содержатся нитраты в их кожице. По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы: 1) с высоким содержанием (до 5000мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы. 2) со средним содержанием (300-600мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокачанная капуста, хрен, морковь, огурцы. 3) с низким содержанием (10-80мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды. С физиологической точки зрения, количество нитратного азота в растениях определяется соотношением: - процессов поглащения; - транспорта; - ассимиляции; - распределения его в разных органах и частях растения. И все эти процессы обусловлены совокупностью почвенно-экологических условий, агротехнических и генетических факторов. Таким образом, накопление нитратов в растениях зависит от комплекса многих причин: 1. от биологических особенностей самих растений и их сортов. Выяснено, что больше всего нитратов содержится в редисе сорта “Красный великан” по сравнению с другими её сортами (“розовый с белым кончиком”, “жара” и др.). Содержание нитратов зависит и от возраста растений : в молодых органах их больше (кроме шпината и овса). Меньше накапливается нитратов в гибридных растениях. Нитратов больше в ранних овощах, чем в поздних. 2. от режима минерального питания растений. Так, микроэлементы (особенно молибден) снижают содержание нитратов в редисе, редьке и цветной капусте; цинк и литий в картофеле, огурцах и кукурузе. Уменьшается содержание нитратов в растениях и в результате замены минеральных удобрений на органические (навоз, торф и др.), которые постепенно разлагаются и усваиваются растениями. Органические удобрения положительно влияют на капусту, морковь, свеклу, петрушку, картофель, шпинат. Нерациональное, халатное использование химических удобрений, чрезмерные дозы их приводят к сильному накоплению нитратов, особенно в столовых корнеплодах. Содержание нитратов возрастает сильнее при использовании нитратных удобрений ( KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2 ), чем при употреблении аммонийных. За последние годы (со слов руководителя лаборатории пищевой токсикологии института питания Т.С.Хотимченко) произошло существенное снижение нитратов в продуктах отечественного растеневодства по причине меньшего использования химических удобрений в виду их дороговизны. Если в 1988-89 годах ПДК по нитратам превышал 15% у овощей, то теперь - не более 3%. 3. Накопление нитратов зависит и от факторов окружающей среды (температуры, влажности воздуха, почвы, интенсивности и продолжительности светового освещения): - чем длиннее световой день, тем меньше нитратов в растениях; - при влажном и холодном лете (1985г.) количество нитратов увеличилось в 2,5 раза. - при повышении температуры до 20°С количество нитратов снизилось в столовой свекле в 3 раза. Нормальная освещённость растений снижает содержание нитратов, поэтому в тепличных растениях нитратов больше Содержание нитратов в растениях зависит и от свойств почвы. Чем богаче гумусом и общим азотом почва, тем больше накапливаются нитраты в корнеплодах моркови. На содержание нитратов влияют и условия хранения растений. Установлено, что при хра- нении овощей в открытых ёмкостях вместе с гнилыми овощами увеличивается содержание нитратов в них, а также не следует перерабатывать корнеплоды моркови или плоды томатов, повреждённые гнилью. Очень важно не только знать в каких растениях, в каких их органах и частях содержатся в основном нитраты, но и не менее важно надо знать, как уменьшить содержание этих ядовитых веществ для организма, поэтому предлагается ряд ценных советов: 1) Снижается количество нитратов при термической обработке овощей (мойке, варке, жарке, тушении и бланшировке). Так, при вымачивании - на 20-30%, а при варке на 60-80%. - в капусте - на 58%; - в столовой свекле - на 20%; - в картофеле - на 40%. При этом следует помнить, что при усиленной мойке и бланшировании (обваривании кипятком) овощей в воду уходят не только нитраты, но и ценные вещества: витамины, минеральные соли и др. 2) Чтобы снизить количество нитратов в старых клубнях картофеля, его клубни следует залить 1%-ным раствором поваренной соли. 3) У паттисонов, кабачков и баклажанов необходимо срезать верхнюю часть, которая примыкает к плодоножке. 4) Т.к. нитратов больше в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки) надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать только листья. 5) У огурцов, свеклы, редьки к тому же надо срезать оба конца, т.к. здесь самая высокая концентрация нитратов. 6) Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т.к. при температуре +2°С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества - нитриты. 7) Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е, т.к. они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов. 8) Выяснено, что при консервировании уменьшается на 20-25% содержание нитратов в овощах, особенно при консервировании огурцов, капусты, т.к. нитраты уходят в рассол и маринад, которые поэтому надо выливать при употреблении консервированных овощей в пищу. 9) Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и сразу съедать, на оставляя напотом. Проблема токсичного накопления нитратного азота в сельско- хозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека и сельско- хозяйственных животных на современном этапе является одной из наиболее острых и актуальных. Решением этой задачи заняты многие научно-исследовательские учреждения всего мира, но несмотря на пристальное внимание к этой проблеме до сих пор радикального решения пока не найдено. Сроки и дозы внесения удобрений Удобрения нужно вносить весной (до начала интенсивного роста корней) и осень (корни в незамерзающих слоях почвы растут и в зимний период). При установлении сроков внесения удобрений необходимо принимать во внимание специфическое влияние отдельных питательных веществ на физиологические процес- сы в плодовых растениях. Так, внесение азотных удобрений в конце июня удлиняет период роста, побеги не успевают подготовиться к зиме и подмерзают. Внесение же в этот период фосфорно-калийных удобрений повышает морозостойкость растений. Органические удобрения лучше вносить осенью, так как они медленно разлагаются, превращаясь в доступные для растений формы. Наряду с основными удобрениями (вносятся осенью) в садах применяют подкормки на протяжении вегетационного периода. Осенью дают полную дозу органических, фосфорно-калийных и одну треть азотных удобрений (лучше в аммиачной форме). В весенний период (апрель – май) проводят подкормки азотными удобрениями, а фосфорно-калийными – летом (июнь – июль). При решении вопроса о количестве и сроках подкормок учитывают породные и сортовые особенности, состояние деревьев, размер урожая, длину побегов, нормы внесенных основных удобрений, плодородие почвы, условия увлажнения. Существуют три способа внесения удобрений: основная заправка, подкормки в почву в жидком или сухом виде и некорневые подкормки. Основные удобрения — минеральные (фосфорные, калийные, азотные) и органические (навоз, компосты, органо-минеральные смеси) — лучше вносить осенью под перекопку почвы. На песчаных почвах азот и органические удобрения вносят только весной. Основные удобрения улучшают условия питания растений в течение всего вегетационного периода. 2/з азотных удобрений, некоторые органические (птичий помет, водный настой коровяка) и микроудобрения используют главным образом в виде подкормок в весенне-летний период. В азоте растения сильно нуждаются весной. Поэтому в этот период нужно вносить азотные удобрения особенно на тяжелых подзолистых, а также торфянистых почвах, которые прогреваются медленно. Первую подкормку азотом дают перед первым рыхлением. Лучше и быстрее удобрения будут действовать, если они внесены на глубину залегания основной массы корней. Для яблони, груши — это от 20 до 40 см, для смородины и крыжовника — от 10 до 30 см, для малины и земляники — от 10 до 20 см. Удобрения вносят в кольцевые канавки или отдельные лунки, накопанные по периферии кроны. Можно вносить их и в скважины, сделанные буром по одной на 1 м2. В скважину выливают 3 л раствора, содержащего ту норму удобрений, которую рекомендуется применять на 1 м2 при поверхностном внесении. Минеральные азотные удобрения неплохо заменить раствором органических удобрений, приготовленным следующим образом: навоз, фекалий или птичий помет закладывают в бочку, заливают водой из расчета ведро удобрений на 3 ведра воды, перемешивают до получения однородной массы и оставляют на 3-7 дней для сбраживания. После этого раствор используют для подкормки, причем его разбавляют водой из расчета, чтобы на каждое ведро навоза было 4 ведра воды, на ведро фекалия — 8 ведер, на ведро куриного помета — 12 ведер. В каждом ведре любого из этих растворов содержится в среднем по 10 г азота. Некорневые подкормки — питание плодовых растений через листья и кору ствола и ветвей путем опрыскивания. Применяют их для усиления роста, повышения морозостойкости, увеличения урожайности, улучшения завязываемости плодов, улучшения их качества. В первую очередь такие подкормки нужны в садах со старыми и обремененными чрезмерным урожаем деревьями, где приросты слабые или почти прекратились. Очень эффективны некорневые подкормки на подмерзших растениях. Их часто дают при явной недостаточности какого-либо элемента. Следует помнить, что некорневые подкормки — это лишь дополнительный прием и не смогут заменить основного удобрения. Для опрыскивания растений готовят раствор, содержащий небольшое количество различных элементов питания. Можно использовать мочевину или аммиачную селитру, сульфат калия или хлористый калий, суперфосфат и различные микроудобрения (борная кислота, сернокислые медь, цинк, марганец). Для хорошего усвоения питательного раствора листьями растения опрыскивают в пасмурную погоду, лучше к вечеру. Желательно, чтобы раствор попадал на нижнюю часть листьев. Вначале опрыскивают одну-две ветви дерева и через день, убедившись в отсутствии ожога листьев, обрызгивают все дерево или куст. При внесении удобрений под плодово-ягодные культуры необходимо учитывать степень плодородия почвы, породно-сортовые особенности культур, возраст и состояние растений, урожайность. Приводим примерные нормы удобрений для почв с низкой обеспеченностью основными элементами питания. Навоз можно вносить раз в 2-3 года, соответственно увеличивая нормы. На плодородных окультуренных почвах норму удобрений уменьшают. История развития агрохимии Развитие взглядов на питание растений до Либиха Историю развития агрохимии в нашей стране можно подразделить на три периода. Первый период охватывает конец XVIII и первую половину XIX столетия. Этот период характеризуется накоплением данных по вопросам питания растений, применением удобрений и первыми попытками их обобщения. Второй период охватывает вторую половину XIX и начало XX столетия до октябрьского переворота 17-го года. Для этого периода характерно развитие опытов в лабораториях, на опытных станциях и в производственных условиях. Работами этого периода показана необходимость глубокого изучения питания растений, химических и биологических процессов в почве, являющихся основой для применения удобрений. Третьим периодом в развитии агрохимии является советский период. Его можно охарактеризовать, как период реконструкции сельского хозяйства в целом, механизацией и химизацией земледелия. В XVIII столетии в России господствовала крепостническая система хозяйства. Наряду с этим возникали капиталистические формы хозяйства в виде мелкого товарного производства. Наиболее высокого для того уровня достигла металлургическая промышленность. Под влиянием металлургической, военной, кораблестроительной промышленности в России стали развиваться естественные науки. В 1725 году в Петербурге была организована академия наук, а в 1755 г. по инициативе гениального Ломоносова создан Московский университет. XVIII век ознаменовался в России рядом изобретений и достижений в области науки (Ползунов и др.). Это положительно сказалось на творчестве Ломоносова. В 1748 году Ломоносовым была построена первая в России научно-исследовательская химическая лаборатория, в которой он проводил работы по химии, физике, минералогии и геологии. К гениальным открытиям Ломоносова, составившим эпоху в развитии передовой науки всех стран, относится открытие и естественно-научное обоснование закона сохранения вещества и движения, ставшего одним из краеугольных камней материалистического истолкования природы. Этот закон открыт им совершенно самостоятельно, и задолго до Лавуазье. На основе этого закона Ломоносов по-новому объясняет многие явления природы, в частности, им была создана и научно обоснованная теория о природе тепловых явлений. М.В. Ломоносов сыграл огромную роль в обосновании и дальнейшем развитии основных принципов материалистической философии в нашей стране. Работы Ломоносова оказали большое влияние на развитие науки в России, в частности, естествознания, на развитие передовой мысли. Можно сказать, что Ломоносов был начальником естествознания в России. Особенно сильно влияние Ломоносова сказалось на развитии физики и химии. Он ввел в химию весы и количественные наблюдения. Это сказалось и на исследованиях в агрономии. И.И.Комов (1750-1792), профессор земледелия и других наук, в своей книге следующим образом определяет сущность земледелия :" Земледелие же с высокими науками тесной союз имеет, каковы суть История естественная, наука лечебная, Химия, Механика и почти вся Физика, и само оно ничто есть иное, как часть Физики опытной, только всех полезнейшая. Комов призывает к развитию опытной работы, которая должна дать более глубокие ответы на различные вопросы агрономии, причем рекомендует не полагаться на "однократный опыт", а для большей уверенности повторять его. В книге Комова подробно изложено значение многих сельскохозяйственных культур, описываются обработка почвы, удобрение, севообороты, земледельческие орудия. Характеризуя почвы, Комов говорил, что "о доброте" и глинистой и песчаной и всякой земли по количеству чернозема в них содержимого судить можно. Для определения в почве количества глины, песка, извести и "питательного сока" он предлагал механический анализ, основанный на разделении глины от песка отмачиванием водой, и химический анализ. Комов писал, что питательный сок родится от "согнития животных", травяных веществ и корней в земле, стеблей и ветвей растений на воздухе. Песчаная земля от него плотнее, а глинистая делается рыхлее. Узнав свойства земли, главное дело земледельца состоит, по Комову, в том, чтобы"худую" землю удобрить, и удобрив, стараться, чтобы она доброе не потеряла. Первое делается пахотой, а последнее очередным севом различных культур. Обработка почвы, по мнению Комова, не может заменит внесение навоза. При этом Комов подчеркивал, что навоз имеет большое значение в улучшении физических свойств почвы, в создании рыхлости почвы и сохранении влаги. Комов отмечает также важную роль в улучшении почвы и повышении урожая. По его мнению, известкование глинистой почвы положительно сказывается в продолжении 20 лет и более. При этом известь глинистую почву не только делает рыхлой, но и всякую кислоту в глинистой по большой части земле находящуюся истребляет. Поэтому Комов рекомендует искать известняки и мергель и вносить по 100-150 четвертей сыромолотного известняка на десятину (1 четверть - около 200 л). И.И. Комов подробно описывает приготовление фекальных компостов. Куриный помет он предлагает вносить под озимь во время сева вместе с семенами либо весной, когда сойдет снег, в подкормку. Навоз он рекомендует вывозить на поле свежим, а не сгоревшим или сгнившим, так как при этом сила питательная исчезнет. После вывозки в поле навоз должен немедленно заделываться в почву. Комов придавал большое значение в питании растений органическому веществу почвы. В этом отношении он явился предшественником немецкого ученого Тэера, развившего так называемую гумусовую теорию (см.ниже) питания растений. Болотов А.Т. (1738-1833) в течение ряда десятилетий занимался вопросами сельского хозяйства и сыграл большую роль в развитии русской агрономии. Большое внимание им уделено удобрению почв. Им опубликовано более 20 статей по вопросам использования удобрений. Хранить навоз он рекомендовал не под животными, а в специальных навозохранилищах в уплотненных кучах. В статье О навозных солях А.Т.Болотов пишет об образовании из органических удобрений доступных растениям питательных веществ. А.П.Пошман (1792-1852) в своей книге Наставление о приготовлении сухими и влажных туков, служащих к удобрению пашен (1809) высказал соображение о том, что в удобрении действующим началом являются щелочно-соляные вещества, содержащиеся в навозе и в золе, иначе говоря, минеральные вещества, которые и служат пищей для растений. Таким образом, за много лет до опубликования Ю.Либихом теории минерального питания Болотов и Пошман писали о значении минеральных солей в питании растений. М.Г.Павлов (1794-1840), являвшийся профессором Московского университета, читал лекции по физике, технологии, лесоводству, сельскому хозяйству и руководил земледельческой школой. Он впервые в России увязал химию с агрономией. В 1825 г. М.Г.Павловым издан труд Земледельческая химия. М.Г.Павлов писал, что земледельческая химия есть наука о веществе тех исключительно предметов, которые имеют отношение к земледелию и знание веществе коим может руководствовать с выгоднейшему устройству производств сего искусства. Удобрить почву, по М.Г. Павлову, значит сделать ее более плодоносной. Землеудобрение может быть осуществлено с целью улучшения физических свойств или устранения кислот, или ускорения разрушения органических веществ почвы, или повышения плодородия. Целью последнего, по Павлову, является умножение в почве питательных веществ или по крайней мере вознаграждение того, что похищается из земли возрастающими на ней растениями с помощью органических удобрений. Работы этих ученых относятся к первому, начальному периоду в развитии агрохимии, когда главным образом накапливались смещения о питании растений и удобрении и делались попытки обобщения накопленного опыта. Обобщение сведений о питании и удобрении, как мы видели, привело Комова в конце 18-го века к выводу о важной роли гумуса в питании растений, а в начале 19-го века, обобщая данные по удобрениям, Пошман пришел к заключению, что в удобрениях действующим началом является минеральная часть. Развитие агрохимии в Западной Европе Не входя в изложение исследований в области агрохимии в Западной Европе более раннего периода, отметим работы по агрохимии, начиная с Х1Х столетия, когда в лабораториях развернулась работа по изучению питания растений. В 1804 г. получили известность исследования по ассимиляции углерода и дыханию растений. Французский ученый Соссюр провел детальный анализ золы растений и на основании этих данных пришел к выводу, что минеральные вещества не случайно проникают с растение. Например, фосфорнокислая известь была найдена им возле всех растений. В 1800 г. Шрадер нашел в проростках в 4 раза больше золы, чем в семенах (причина - нечистота условий опыта), и пришел к выводу, что растения сами производят свои зольные вещества посредством жизненной силы и не нуждаются в доставлении их извне. Для проверки этого утверждения Соссюр выращивал растения на дистиллированной воде и нашел в них минеральных веществ столько же, сколько их было в семенах. Таким образом, Соссюром были экспериментально опровергнуты виталистические представления Шрадера о питании растений. На основании своих опытов Соссюр пришел к выводу, что главным источником углерода для растений является атмосфера, а почва - источником зольных веществ. Либих впоследствии использовал анализы и выводы Соссюра в качестве доводов в пользу теории минерального питания растений. В конце ХУ111 и в начале Х1Х столетия в Западной Европе была широко распространена так называемая гумусовая теория питания растений. Один из наиболее видных сторонников этой теории немецкий ученый Тэер говорил о гумусе следующим образом. Плодородие почвы зависит собственно целиком от гумуса, так как, кроме воды, он представляет единственное вещество почвы, могущее служить пищей растений. В то время считалось, что чем больше питательных веществ содержит растение, тем больше оно поглощает и гумуса. Сторонниками гумусовой теории минеральным веществам отводилась косвенная роль: они лишь ускоряют, по их представлениям, процессы разложения органических веществ в почве и переводят гумус в удобоусвояемую для растений форму. Тэер и другие сторонники гумусовой теории считали важным условием для поддержания плодородия почвы накопление и сбережение в ней гумуса. Необходимость севооборота обосновывалась стремление уравновесить расход органического вещества с его приходом в почву. В гумусовой теории сочетались верные наблюдения агрономовпрактиков о большом значении гумуса для плодородия почвы с неверными метафизическими представлениями о том, что гумус является единственным веществом почвы, могущим служить пищей для растений. Ряд ученых того времени выступали против гумусовой теории. К ним относятся прежде всего Буссенго, Шпренгель и Либих. Буссенго (Франция) известен своими работами (опубли- кованными в 18361841гг.) по физиологии, биохимии и агрохимии. Он установил, что источником углерода для растений служит углекислота воздуха. Им было показано также влияние внешних условий на ассимиляцию углерода листьями. Изучение особенностей питания животных и растений сыграл большую роль в дальнейшем развитии исследований по азотному питанию растений. Опыты с растениями в искусственных условиях привели Буссенго к разработке вегетационного метода для изучения питания растений. Отвергнув гумусовую теорию питания растений, Буссенго развил так называемую азотную теорию. В своем имении он устроил опытную станцию с хорошо оборудованной лаборатори- ей, где занимался исследованиями с 1836 г. В нескольких севооборотах опытного поля он провел учет урожаев и определил содержание углерода, азота и золы в урожаях. Это позволило Буссенго произвести учет круговорота веществ в хозяйстве. Он обнаружил, что накопление углерода в урожаях не связано с его количеством в навозе. Особенно ценным было установление того факта, что количество азота в урожаях за целый севооборот превосходит то его количество, которое дается растениями с навозом. Излишек азота в урожае был тем выше, чем большее было участие в севообороте бобовых растений - клевера и люцерны. Таким образом, в полевых условиях было установлено, что бобовые культуры обогащают почву азотом, доступным другим растениям, что и сказывается на повышении их урожая, например, урожай пшеницы после клевера выше урожая пшеницы после картофеля и корнеплодов. Буссенго высказал мнение, что азот, который накапливают бобовые, происходит из воздуха. Позднее он пытался воспроизвести фиксацию азота бобовыми в вегетационных опытах с предварительной стерилизацией песка и сосудов. Обнаружилось, что чем более чистые условия создавал он в опытах, тем менее ясные получались результаты. В то время такое явление было неясно. Теперь известно, что при стерилизации среды отсутствовал симбиоз бобовых с клубеньковыми бактериями, поэтому фиксации азота воздуха не происходило. Работы Буссенго привели к установлению важного значения азотных удобрений в повышении урожаев. Своими исследованиями Буссенго решил ряд важных вопросов физиологии растений, биохимии и агрохимии. Немецкий ученый Шпренгель, опубликовавший свои взгляды на питание растений в 1837-1839 гг., был одним из ближайших предшественников Либиха. Шпренгель, писал, что растения - из неорганических веществ, получаемых ими из почвы и воздуха, образуют тела органические с помощью света, тепла, электричества и влаги. Объяснение падения урожаев при непрерывной культуре он видел в том, что минеральные вещества необходимы для жизни растений и потому должны возмещаться в почве. При этом Шпренгель не отрицал одновременного использования растениями, кроме главного источника углерода, углекислоты воздуха, также и перегноя почвы корнями. Недостаток фактических данных не позволил ему более четко поставить вопрос о значении гумуса в питании растений, однако развитые Шпренгелем представления и питании растений имеют серьезное значение в развитии агрохимии. История минеральных удобрений Внесение в почву элементов, необходимых для лучшего роста и развития растений, значительно повышает урожайность сельскохозяйственных культур. Это могут быть органические элементы, такие как навоз, торф и др. А также широко применяются в последнее время минеральные удобрения. Впервые о минеральных удобрениях упоминалось в 1825 году, когда в Гамбург прибыли торговые корабли с чилийской селитрой. До этого, почву в основном подкармливали только навозом или компостом. Однако такое удобрение почвы было недостаточным, и в сельском хозяйстве начали применять известкование - вносили песчаный или глинистый мергель, которым почва быстро пресыщалась. Систематическое изучение растений и почвы началось только в конце VIII века. Именно тогда впервые, благодаря голландскому ученому Юстосу Либиху, было выдвинута гипотеза о том, что расход питательных веществ нужно восполнять, добавляя в почву искусственные минеральные удобрения. Первое успешное испытание полученных минеральных веществ было в Англии. После этого агрохимия начала бурно развиваться, и в наше время появилась отдельная отрасль промышленности – производство минеральных удобрений. Карбамид. История открытия и сфера применения мочевины Рынок азотных удобрений – процветающая и стабильно развивающаяся отрасль. Эксперты прогнозируют, что спрос стабильно растет, и такая тенденция сохранится вплоть до 2010 года. Продажа азотных удобрений зависит от ситуации в сфере сельского хозяйства. Азотные удобрения позволяют регулировать рост культурных растений. Соединения азота в почве долго не задерживаются, поэтому искусственная подкормка почвы азотом оказывает положительное влияние на урожай. Из удобрений наиболее высоким содержанием азота отличается карбамид, или мочевина. В нем содержится более 45% азота, в то время как в других удобрениях, например, в аммиачной селитре, содержание азота составляет 34%. Открыта мочевина была в 1773 году Илером Марином Руэлем (французским химиком). Она имела важное значение для химии – синтез карбамида из цианата аммония был первый случай в истории развития науки получения органического вещества из неорганического. Это было существенным шагом в истории химии к разрушению основ теории витализма. Витализм отрицал общность между органическими и неорганическими соединениями. В природе мочевина существует как конечный продукт жизнедеятельности млекопитающих и некоторых рыб (что явствует из самого ее названия). Применяется карбамид в сельском хозяйстве как подкормка для растений, а также добавляется в корма для животных. Его можно добавлять в любые типы почвы. Азот улучшает качество плодово-ягодных растений и самих плодов. Если азота в почве не- достаточно, то ветки деревьев становятся тонкими и слабыми, меньше ветвятся, а листья приобретают желтоватую окраску, как осенью. Причем пожелтение начинается с нижних листьев, так как первоначально азот поступает из внутренних резервов растения, и оно передвигается в зону роста – к более молодым листьям и плодам. Однако и избыток азота вреден растениям, так как происходит более бурное развитие растений, и ствол и ветки растут в ущерб завязям плодов. Поэтому, азотные удобрения, в частности, карбамид, необходимо вносить, соблюдая рекомендованные дозы, согласно возможных способов прикормки: растворенными в воде или в россыпь, а затем осуществляется полив. Внесение мочевины в почву обычно производится весной. Мочевина считается одним из самых эффективных азотных удобрений. Она выпускается в двух вариантах – А – для промышленного использования и Б – для сельскохозяйственного использования. Она применяется в медицине при производстве лекарств и фармацевтических препаратов, как компонент смол и клеев в лесоперерабатывающей промышленности. Кроме удобрений и клея, из нее синтезируют гербициды – вещества, используемые для уничтожения нежелательной растительности (полностью на определенном участке или целенаправленно). Также, карбамид является частью пищевой добавки Е927b (пищевая добавка, улучшающая качество мучных изделий) и используется в производстве жевательной резинки. Производители карбамида выпускают его в виде водорастворимых гранул. Поставками минеральных удобрений занимаются специализированные компании, обеспечивающие надлежащую транспортировку. Также азотные удобрения реализует ООО "ХимАгроПром", поставляя по всей территории России крупные партии химических средств, с соблюдением необходимых условий и перевозки. Обычно датой открытия фосфора считается 1669 г., однако имеются некоторые указания, что он был известен и ранее. Гефер, например, сообщает, что в алхимическом манускрипте из сборника, хранящегося в Парижской библиотеке, говорится о том, что еще около ХII в. некто Алхид Бехиль получил при перегонке мочи с глиной и известью вещество, названное им "эскарбукль". Может быть, зто и был фосфор, составляющий большой секрет алхимиков. Во всяком случае известно, что в поисках философского камня алхимики подвергали перегонке и другим операциям всевозможные материалы, втомчисле мочу, зкскременты, кости и т. д. С древних времен фосфорами называли вещества, способные светиться в темноте. В XVII в. был известен болонский фосфор - камень, найденный в горах вблизи Болоньи; после обжига на углях камень приобретал способность светиться. Описывается также "фосфор Балдуина", приготовленный волостным старшиной алдуином из прокаленной смеси мела и азотной кислоты. Свечение подобных веществ вызывало крайнее удивление и почиталось чудом. В 1669 г. гамбургский алхимиклюбитель Бранд, разорившийся купец, мечтавший с помощью алхимии поправить свои дела, подвергал обработке самые разнообразные продукты. Предполагая, что физиологические продукты могут содержать "первичную материю", считавшуюся основой философского камня, Бранд заинтересовался человеческой мочой. Он собрал около тонны мочи из солдатских казарм и выпаривал ее до образования сиропообразной жидкости. Эту жидкость он вновь дестиллировал и получил тяжелое красное "уринное масло". Перегнав это масло еще раз, он обнаружил на дне реторты остаток "мертвой головы" (Caput mortuum), казалось бы ни к чему непригодной. Однако, прокаливая этот остаток длительное время, он заметил, что в реторте появилась белая пыль, которая медленно оседала на дно реторты и явственно светилась. Бранд решил, что ему удалось извлечь из "маслянистой мертвой головы" элементарный огонь, и он с еще большим рвением продолжил опыты. Превратить этот "огонь" в золото ему, конечно, не удалось, но он все же держал в строгом секрете свое открытие фосфора (от греч.- свет и "несу", т. е. светоносца). Однако о секрете Бранда узнал некто Кункель, служивший в то время алхимиком и тайным камердинером у саксонского курфюрста. Кункель попросил своего сослуживца Крафта, отправлявшегося в Гамбург, выведать у Бранда какие-либо сведения о фосфоре. Крафт, однако, сам решил воспользоваться секретом Бранда. Он купил у него секрет за 200 талеров и, изготовив достаточное количество фосфора, отправился в путешествие по Европе, где с большим успехом демонстрировал перед знатными особами свечение фосфора. В частности, в Англии он показывал фосфор королю Карлу II и ученому Бойлю. Тем временем Кункелю удалось самому приготовить фосфор способом, близким к способу Бранда, и в отличие от последнего он широко рекламировал фосфор, умалчивая, однако, о секрете его изготовления. Это происходило в 70-х годах XVII в. В третий раз фосфор открыл Бойль в 1680 г., который, так же как и Кункель, опубликовал данные о свойствах фосфора, но о способе его получения сообщил в закрытом пакете лишь Лондонскому королевскому обществу; это сообщение было опубликовано только через 12 лет, уже после смерти Бойля. Фосфор не принес богатства Бранду и Бойлю, он обогатил Крафта и Кункеля. Особенно широкую производственную деятельность по изготовлению этого вещества развил ассистент Бойля Хэнквиц: 50 лет он широко торговал фосфором по весьма высокой цене. В Голландии, например, унция (31,1 г) фосфора стоила в то время 16 дукатов. По поводу природы фосфора высказывались самые фантастические предположения. В XVIII в. фосфором занимались многие крупные ученые и среди них Маргграф, усовершенствовавший способ получения фосфора из мочи путем добавления к последней хлорида свинца (1743). В 1777 г. Шееле установил наличие фосфора в костях и рогах животных в виде фосфорной кислоты, связанной с известью. Некоторые авторы, впрочем, приписывают это открытие другому шведскому химику Гану, однако именно Шееле разработал способ получения фосфора из костей. Элементарным веществом фосфор был признан Лавуазье на основе его известных опытов по сжиганию фосфора в кислороде. В таблице простых тел Лавуазье поместил фосфор во второй группе простых тел, неметаллических, окисляющихся и дающих кислоты. С XIX в. фосфор получил широкое применение главным образом в виде солей, используемых для удобрения почв. История применения торфа С древних времён человек обращал свой интерес на торф. Сохранились сведения, в которых торф называется "возгораемой землёй". Она служила для разведения огня при готовке пищи у западных европейцев. Об этом свидетельствуют труды римского историка Плиния Старшего, жившего в 1 столетии н.э. Однако широкая добыча и применение торфа в Западной Европе началось в XII-XVII веках. Жители Российской Империи узнали о чудесных свойствах торфа во времена правления Петра I. Именно он в 1696 году начал добывать этот природный материал в Воронеже. Искали торф и в окрестностях Азова. Причиной тому послужило то, что была нехватка дров в этих районах. С течением времени торф начали применять как торфяной кокс. Использовали его и при выработке осветительного газа. Пиком промышленного использования смолы и торфяного полукокса принято считать XIX-XX века. Во время индустриализации и Великой Отечественной войны в Советском Союзе торф применялся как энергоноситель. Его использовали на заводах Урала и Сибири. Газогенераторная станция Уралмашзавода в Свердловске использовала для своей работы горючий газ, который получался из торфа в процессе пиролиза. Горючий газ применялся в военной промышленности при всех технологических процессах, в которые входили и газосварка с плавильным производством. В послевоенные годы в СССР во время пятилетних планов интенсивно развивалась торфяная топливная промышленность. После открытия Западно-Сибирской нефтегазовой промышленности значение торфа в Советском Союзе было уже не таким значительным. В качестве последнего крупного проекта, в котором как энергоноситель применялся торф, стало строительство и запуск энергоблок Ново-Свердловской ТЭЦ. За год на энергоблоке сгорало 5 млн. тонн торфа. В настоящее время торф нашёл себе применение в медицине, биохимии, сельском хозяйстве, животноводстве, энергетике. Новейшие технологии в промышленности дают возможность выпускать весьма плодородные грунты, применяемые в качестве почвы под пищевые растения; удобрения; стимуляторы, позволяющие ускорить рост растений; материалы для изоляции; упаковку; графит и активный уголь, а также многое другое.
