1. Производство минеральных макро- и микроудобреннй, а также кормовых фосфатов.
2. Внесение извести, гипса и других веществ для улучшения структуры почв.
3. Применение химических средств защиты растений: гербицидов, эооцидов и инсектицидов и т. д.
4. Использование в растениеводстве стимуляторов роста и плодоношения растении.
5. Разработка способов выращивапия экологически чистой сельскохозяйственной продукции.
6. Повышение продуктивности животных с помощью стимуляторов роста, специальных кормовых добавок.
7. Производство и применение полимерных материалов для сельского хозяйства.
8. Производство материалов для средств малой механизации, использующихся в сельском хозяйстве.

 

Около половины всех элементов Периодической системы Д. И. Менделеева применяется в сельском хозяйстве. Влияние многих из них еще неизвестно, и тем из вас, кто станет в будущем специалистами сельского хозяйства, предстоит выяснить это.

Основная цель химизации сельского хозяйства — обеспечение роста производства, улучшение качества и продление сроков сохранности сельскохозяйственной продукции, повышение эффективности земледелия и животноводства.

Важным направлением химизации сельского хозяйства является использование методов биотехнологии и генной инженерии для решения продовольственных проблем.

Растения и почва
Почва и растения не только взаимосвязаны, но и взаимозависимы. Рассмотрим, что дает почва растению:

1. она является средой обитания корней и подземных видоизменений стебля (корневища, клубни, луковицы);
2. почву можно рассматривать как посредника между растением и удобрениями, растением и влагой;
3. почва — это источник питательных веществ для растения.

Рассмотрим и обратную связь — что дает растение почве:

1. возникновением своим и дальнейшим «развитием» почва «обязана» главным образом жизнедеятельности низших и высших растений (В. В. Докучаев, П. А. Костычев, В. Р. Вильяме);
2. важнейшие свойства почвы: содержание перегноя и его качество, структура и прочность (а также связанные с ними режим водо-, воздухо- и теплообмена, динамика питательных веществ), поглотительная способность, кислотность — определяются во многом жизнедеятельностью растений и микроорганизмов.

Способы воздействия на почву растений и микрофлоры, обитающей в их подземных частях, можно разделить на физические, химические и биологические.

1. Физические:
а) затеняющий эффект растительности приводит к уменьшению нагревания почвы солнцем и сокращению испарения почвенной воды;
б) разрыхляющее и сжимающее влияние корневой системы на структуру почвы.

2. Химические:
а) в результате корневого дыхания в почву выделяется углекислый газ, который, растворяясь в почвенной влаге, образует угольную кислоту, диссоциирующую. Эти ионы активны и вытесняют из гумуса и минералов, разрушая их, в почвенный раствор катионы и анионы

б) меняется химический состав различных почвенных горизонтов в результате поглощения корнями зольных элементов из более глубоких слоев и отложения их при отмирании растений в почве;

в) корни растений выделяют в почву органические вещества — кислоты, углеводы, аминокислоты и др.

 

3. Биологические:
а) корневыми выделениями питаются микроорганизмы, которым принадлежит важная роль в мобилизации питательных веществ для растений: фиксации атмосферного азота, разложении труднорастворим их фосфатов, минерализации органических соединений, выделении ростовых веществ и витаминов, образовании гумуса из растительных остатков и т. д.;

б) микрофлора почвы, кроме пользы, может приносить и вред: она содержит паразитов и возбудителей грибных и бактериальных заболеваний. Кроме полезных аммонифицирующих и нитрифицирующих бактерий в почве имеются денитрн-фикаторы, разрушающие селитру и выделяющие азот.

Удобрения и их классификация
Эффективность удобрений значительно возрастает, если их применяют в комплексе с другими приемами агротехники.

Д. И. Менделеев в 1867 г. писал: «Я восстаю против тех, кто печатно и устно проповедует, что все дело в удобрении, что хорошо удабривая, можно и кое-как пахать».

Применение удобрений дает хороший результат, если соблюдаются следующие условия:

 

1. Правильно и спогврсмевво обрабатывают почвы, внедряют комплексы мероприятий по борьбе с ее эрозией, сорняками, различными вредителями и болезнями растении, а также подбирают лучшие сорта. Например, для Нечерноземья аффекта в в ость минеральных удобрений во многом знвиент от известкования кислых почв и от фосфатного режима в них.
2. Правильно сочетают органические и минеральные удобрения, широко применяют местаые удобрения.
3. Выбирают дозы, соотношения, формы, сроки и способы внесения удобрений с учетом севооборотов.

Необходимость применения удобрений в сельском хозяйстве ярко иллюстрирует утверждение Ю. Либнха о том, что цивилизации процветают и гибнут вместе со своей почвой: Рим выбрасывает в сточные трубы плодородие Сицилии. Он имел в виду, что вместе с пшеницей из Сицилии в Рим вывозил и и важнейшие питательные вещества, которые уже не возвращались в почву Сицилии, а безвозвратно выносились через сточные трубы столицы Италии в море. Сицилия, бывшая житница Рима, превратилась со временем в район с самыми бедными почвами в мире.

По утверждению французского ученого Андре Вуазена сейчас в мире более 90% удобрений не возвращается в почву, откуда они взяты с урожаем, а безвозвратно теряется в стопных трубах городов и населенных пунктов. Он пишет: «Идет ли речь о Риме или о других больших метрополиях прошлого, чудовищная концентрация населении в юродах привела к извлечению (отчуждению) из почвы всех минеральных удобрений. Даже если урожаи остаются еще в течение некоторого времени достаточно высокими, все же почва производит продукты питания с недостатками (например, с недостаточным содержанием иода и кобальта), низкого биологического качества, которые снижают энергию и жизнедеятельность народа с такой же неизбежностью, с какой почва пастбища, из которой постепенно уходит фосфорная кислота или ассимилируемая медь, снижает энергию и жизненность животных.

Другими словами, истощение почвы из-за недостатка минеральных элементов вследствие их выноса в сточные трубы гигантских метрополий ослабляет людей, вызывая скрытые недостатки, которые американский ученый Альбрехт называет скрытым голоданием, убивающим народы медленно, но так я<е верно, как и настоящее голодание».

Однако чрезмерное и неправильное использование удобрений в сельском хозяйстве дает также значительный отрицательный эффект. Возникновение важнейших проблем: избыточное содержание нитритов и нитратов в сельскохозяйственной продукции; необходимость выращивания экологически чистых плодов и овощей; загрязнение водоемов, морей и океанов вымываемыми удобрениями; включение ядохимикатов, применяемых в сельском хозяйстве, в круговорот веществ — вот та цена, которую платит человечество в обмен за достижение высоких урожаев при использовании удобрений и пестицидов в сельском хозяйстве.

Рассмотрим классификацию удобрений. По происхождению их разделяют на неорганические или минеральные, органические, органо-минеральные и бактериальные. По агрегатному состоянию они могут быть твердыми, жидкими и сустизированными.

Минеральные удобрения — неорганические вещества (в основном соли), содержащие необходимые для растений элементы питания. Их получают химической или механической обработкой неорганического сырья.

К минеральным относят также удобрения, получаемые из азота воздуха или являющиеся побочными продуктами при выплавке металла (томасшлак), коксохимическом производстве и производстве капролактама (сульфат аммония).

Минеральные удобрения, получаемые химической переработкой сырья, отличаются более высокой концентрацией питательных элементов.

По составу минеральные удобрения подразделяются на азотные, фосфорные, калийные и микроудобрения (борные, молибденовые и т. д.).

Органические удобрения. Питательные элементы в них находятся в веществах растительного и животного происхождения. Это в первую очередь навоз, а также различные продукты переработки веществ растительного и животного происхождения (торф, жмых, рыбная и кровяная мука, птичий помет, фекалии, городские отходы и отбросы различных пищевых производств). Сюда относят и зеленые удобрения (люпин, сераделла).

Органо-минеральные удобрения содержат органические и минеральные вещества. Их получают путем обработки аммиаком и фосфорной кислотой органических веществ (торфа, сланцев, бурого угля) или путем смешивания навоза либо торфа с фосфорными удобрениями.

Бактериальные удобрения — препараты, содержащие культуру микроорганизмов, фиксирующих органическое вещество почвы и удобрений (азотобактерин, нитрагин почвенный).

По агрохимическому воздействию минеральные удобрения разделяют на прямые, косвенные и препараты, регулирующие рост растений.

I. Прямые удобрения предназначаются для непосредственного питания растений. Они содержат азот, фосфор, калий, магний, серу, железо и микроэлементы и делятся на:

Простые, которые содержат один из элементов питания: азот, фосфор, калнй, молибден и т. л- В свою очередь, их подразделяют на:

1) азотные удобрения, которые различают по форме соединений азота: аммиачные, аммонийные, нитратные, амидные, и их сочетания;

2) фосфорные удобрения, в основу классификации которых положена их растворимость в иоде и органических кислотах, они делятся на: растворимые в воде (гидрофосфат аммония, дигидрофосфат аммония, двойной суперфосфат), нерастворимые в воде, но растворимые в растворах лимонной кислоты и ее солей (преципитат), трудиорастворнмые в воде (фосфоритная мука, простой суперфосфат);

3) калийные удобрения разделают на: сырые соли (минералы каинит, сильвинит), концентрированные удобрения, полученные переработкой природных калийных солей (KCI, KgS04), золы (древесные и торфяные);

4) микроудобрения — технические смеси, содержащие микроэлементы В(ОН)3 (Н3ВО3, молибдат аммония и др.).

Комплексные удобрения содержат не менее двух питательных элементов.

II. Косвенные удобрения применяют для химического, физического, микробиологического воздействия на почву с целью улучшения условий использования удобрений. Например, для нейтрализации кислотности почв примениют молотые известняки, доломит, гашеную известь; для мелиорации солонцов используют гипс; для подкисления почв используют гидросульфит натрия.

Органические удобрения
В сельскохозяйственных растениях выявлено более 70 химических элементов. Но для нормального роста, развития и плодоношения растений необходимы лишь 16 из них. в том числе: элементы, поглощаемые ил воды и воздуха, — кислород, углерод и водород; макроэлементы — азот, фосфор, калий, кальций, магний и сера; микроэлементы молибден, медь, цинк, марганец, железо, бор, кобальт, иод и т. д.

 

Каждый из химических элементов необходим для выполнения строго определенной физиологической функции. Отсутствие в почве хотя бы одного из них ведет к резкому нарушению жизненных процессов в растительном организме. Эти элементы постуиают в почву с органическими удобрениями.
Вносимая на поля органика не только обогащает почву элементами питания, но и повышает в вей содержание гумуса, который после разложения его микроорганизмами обеспечивает растения многими необходимыми веществами. Кроме того, органические удобрения значительно улучшают физические свойства почвы, увеличивают ее воздухо- и влагопроницаемость.

Недаром говорят: Клади напои густо — в амбаре не будет пусто. Наяпя является полным удобрением, так кик в состав его входят основные питательные вещества, участвующие в образовании растительной массы. Твердые и жидкие выделения животных, солома и другие материалы подстилки скота являются составными частями навоза.

Действие навоза продолжается и течение рада лет и часто во второй культуре бывает более высоким, чем в первой, а при кисок их дозах возрастает в последующих ротациях севооборота. Применяют ппвоэ на самых различных почвах и под разнообразные культуры.

Торф образуется и результате отмирания и неполного распада болотных растении в условиях повышенной влажности и недостаточного доступа воздуха.
Качество торфа определяется его ботаническим составом, степенью разложения, содержанием азота, золы и зольных элементов, а также кислотностью.
Торф должен под влиянием микроорганизмов разложиться, и только после этого азот становится доступным растению. Ежегодно в стране на сельскохозяйственные нужды расходуют около 120 млн т торфа, то есть почти 3/4 всей его добычи.

Птичий помет - быстродействующее удобрение, содержит все основные питательные вещества.

Состав питательных веществ в помете домашних птиц в основном зависит от качества корма. Азотсодержащие вещества, имеющиеся в птичьем помете, быстро разлагаются с образованием аммиака, поэтому лучше всего хранить и применять помет, смешанный с торфом или перегноем.

Зола древесная и соломы содержит калий, фосфор, кальций и ряд других элементов. Калий содержится в золе в виде поташа, то есть в форме, наилучшей для всех культур, особенно для чувствительных к хлору. Больше всего калия содержится в гречишной золе, а также в подсолнечной. Много его в золе ржавой и пшеничной соломы. Древесная зола содержит в 2—3 раза меньше калия, чем зола соломы, во зато в ней больше кальция.

Компосты — это смеси различных разлагающихся веществ, содержащих элементы питания, доступные для усвоения растениями. В нх состав могут входить самые разнообразные материалы животного и растительного происхождения, представляющие собой отходы хозяйства. Сейчас большое внимание обращают па компостирование торфа с навозом, золой, фосфоритной мукой, су1юрфосф*сгом. Совместное применение органических и минеральных удобрений осуществляют ве только в виде компостов, но и в форме оргаао-мннеральвых смесей различного состава. Зеленые удобрения — это зеленая масса некоторых растоний-си-дерагов, выращиваемых на полях и запахиваемых в землю в целях повышения плодородия почв. Для этих целей применяют растения, ва корнях которых образуются клубеньки. В этих клубеньках живут бактерии, усваивающие азот воздуха. 1 т зеленого удобрения по своему действию равноценна 1 т навоза. Из всех видов зеленых удобрений наиболее распространены люпины. Это растения, хорошо растущие на всех почвах, включая самые бедные пески и тяжелые суглинки.

При запашке ендерлтов полезно вносить фосфорные и калийные удобрения, которые способствуют более быстрому разложению зеленой массы и обогащают почву питательными веществами. Сапропель — ценный природный концентрат с содержанием органических веществ до 96%. Образуется в стоячих озерах лесотундровой, лесной и лесостепной зон в результате сложного и длительного биохимического процесса разложения ежегодно отмирающих и оседающих ни дно обитателей водоемов — растений и животных. Прибавка урожая сельскохозяйственных культур при внесении сапропеля может составлять до 30% и более. В нашей стране насчитывается около 350 тыс. озер, в большинстве их имеются сапропелевые отложения. Обследование более 2 тыс озер показало, что толщина слоя сапропеля в них колеблется от 3 до 10 м, а в отдельных случаях достигает 20 м. По прогнозам запасы сапропелей в стране составляют не менее 250 млрд т.

Минеральные удобрения
  Минеральные удобрения не только обогащают почву питательными элементами, но и наменяют в желательном направлении реакцию почвенного раствора, активизируют многие биологические процессы. Рассмотрим значение химических элементов в жизни растений. В состав растений вхолит около 70 химических элементов. Роль всех химических элементов, входящих в состав живых клеток, чрезвычайно велика.
  Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот, ферментов, хлорофилла. При недостатке азота в почве растения развиваются слабо, особенно их вегетативная масса. Листья теряют свой зеленый цвет н приобретают желтые тона. Наоборот, при усиленном питании азотом у растений образуется мощная вегетативная масса, зерновые полегают, у них уменьшается выход зерна, а у картофеля при мощной ботве снижается клубнеобразование. При этом в растениях накапливается избыток нитратов и нитритов, которые оказывают вредное влияние на организм человека.
  Фосфор вхолит в состав важнейших веществ клеток: ДНК и РНК, фосфолипндов (сложных эфиров глицерина, жирных кислот и фосфорной кислоты), сахарофосфатов (фосфорных эфиров сахаров), участвующих в фотосинтезе. Он образует АТФ — универсальное энергетическое вещество клетки, уско ряет созревание растений. При его недостатке слабо формируется корневая система, листья приобретают тускло-серый цвет, задерживаются рост и созревание, снижается урожайность.
  Калий содержится в большом количестве в молодых листьях и побегах. Он способствует регулированию водного баланса растений. При его недостатке происходит нарушение окраски листьев (краевой ожог) и даже их опадение. Так называемый краевой ожог листьев (или запал) — важнейший признак калийного голодания: зерно у злаков получается щуплое, невсхожее.

  Элементы, присутствующие в растениях в небольших количествах, от 0.001% и менее, называются микроэлементами.Удобрения, содержащие эти элементы, называются микроудобрениями.Элементы, находящиеся в растениях в количествах от 0,00001% и менее, называются ультрамикроэлементами.

  Микроудобрения вносят в почву для ликвидации в ней дефицита микроэлементов, которые хотя и входят в состав растений в ничтожно малых количествах, но тем не менее играют важную роль в их росте, развитии и формировании полноценного урожая. Микроэлементы необходимы растениям для построения биохимических катали заторов-ферментов. Исследования показали, что рациональное применение микроудобрений повышает урожайность возделываемых культур на 10— 12% и улучшает качество продукции растениеводства.

  Доказано, что при оптимальном обеспечении растений микроэлементами содержание белка в зерне возрастает на 0,8—1,1%, масла в семенах подсолнечника — на 0,5—0,8%, сахара в корнеплодах сахарной свеклы — на 0,5—1,2%.

  Наиболее научен оор. соединения которого обеспечивают фотосинтез, оплодотворение, уменьшают накопление фенолов и других вредных для растения веществ. Однако избыток его снижает действие азота и фосфора. Признаки недостатка бора в почве проявляются у каждой культуры по-своему:

• сахарная свекла начинает загнивать в верхней части корнеплода еще в поле;
• лен поражается бактериозом и почти не образует семян, а волокно его становится коротким и непрочным;
• зерновые и зернобобовые образуют мало семян.

  Медь участвует в синтезе белка, при ее недостатке злаки почти не дают зерна. В качестве медного удобрения используют в основном медный купорос и отход химической промышленности — медный огарок.

  Молибден улучшает азотное питание растений, влияет на урожай семян и сена бобовых и цветной капусты. В качестве молибденового удобрения служит техническая соль — молиб-даты аммония и натрия.

  Марганец, как и железо, регулирует окислительно-восстановительные процессы в растениях, повышает урожай сахарной свеклы на 20—30 ц/га. овощных и ягодных культур ни 10 ц/га. Как удобрения применяют пылевидные отходы предприятий по добыче марганца — марганцевый шлам.

  Цинк активизирует 30 ферментных систем в клетке, конкурирует с бором, фосфором. Как удобрение преимущественно используют сульфат цинка. Цинковые удобрения эффективны на карбонатных почвах при выращивании кукурузы, хлопчатника и плодовых культур.

  В общей прибавке урожая, полученной человечеством в последние десятилетия, примерно 50% достигнуто благодаря применению удобрений, 25% — использованию высокоурожайных сортов и 25% — совершенствованию технологии возделывания растений.

Химическая мелиорация почв
  Химическую мелиорацию проводят для улучшения качества почв с повышенной кислотностью или щелочностью. В первом случае осуществляют известкование, во втором — гипсование.

  Из вест ко панне действует на почву многосторонне: улучшает деятельность клубеньковых н иэотфпкенруюпшх бактерий, повышает коагулирующую способность почвенных коллоидов, а потому ив 30—40% повышает эффективность минеральных удобрений; улучшает структуру почв, их водный и ноадушный режим; способствует развитию корневой системы растений. Основное известковое удобрение — молотый известняк СаСО3. Нерастворимый в воде карбонат кальция иод действием углекислого газа (продукта жизнедеятельности микроорганизмов) и воды превращается и растворимый гидрокарбонат кальция.

  Культурные растения по-разному реагируют на кислотность почвы и известкование. Люцерна, капуста, клевер, свекла очень чувствительны к кислотности ночи, им нужна среда, близкая к нейтральной (рН 6.2—7,2). поэтому почни нужно известковать. Пшеница, ячмень, кукуруза, горох, бобы, пика, турнепс, брюква хорошо растут при слабокислой реакции (рН 5.1—6) и известковании. Рожь, овес, тимофеевка, гречиха переносят умеренную кислотность (рН 4.5—5,0) н положительно реагируют ип высокие дозы нанести. Картофель, лен. подсолнечник легко переносят умеренную кислотность и требуют известкования только на сильно- и средвекислых почвах. Люпин, сераделла, чайный куст малочувствительны к повышенной кислотности почв. Кроме известняков, в качестве известковых удобрений применяют другие карбонатные минералы: известковый туф, мергель, доломит, мел.

  Гипсование солонцеватых почв можно рассматривать кик процесс противоположный известкованию. В южных районах европейской части страны, в Западной Сибири и некоторых других регионах в течение нескольких геологических эпох сформировался особый тип почв — солонцы к солончаки. Они содержат в почвено- поглощающем комплексе много катионов натрия и имеют щелочную реакцию среды. Для улучшения таких бесструктурных почв, заплывающих но влажном состоянии и глыбистых — в сухом, требуется мелиоративный прием, по химическому действию противоположный известкованию. — гипсование. Кто проводят, как правило, в сочетании г орошением, посевом многолетних трав, например люцерны, с внесением органических удобрений. Гипс СаБОч выравнивает реакцию почвенного раствора.

Химические средства защиты растений (ХСЗР)
  Ежегодно из-за вредителей, сорняков и болезней в мире теряется до 24% урожая. Суммарный ущерб сельскому хозяйству ежегодно исчисляется в 70 млрд долларов.

Почему же сорняки наносят большой вред урожайности возделываемых культур? По сравнению с культурными растениями жизненная сила сорняков очень велика. Они активнее поглощают на почвы влагу и питательные вещества, затеняют поля, а их корни выделяют в почвенный раствор вредные для культурных растений вещества. Сорняки не только снижают урожай и ухудшают качество продукции, но иногда могут полностью загубить посевы. Во всем мире ежегодные потери зерна составляют 33 млн т, которых хватило бы на то, чтобы прокормить 150 млн человек в год. Не меньший урон, чем сорняки, культурным растениям наносят вредители и болезни. Достаточно сказать, что сельскохозяйственные культуры поражаются примерно 4 тыс. видов насекомых.
Для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями в нашей стране ежегодно выпускают более 500 тыс. т пестицидов. Их применение позволяет сберечь до сотни тысяч тонн урожая в год.

Рассмотрим классификацию пестицидом.
По на.Iнаитию пестициды делят на несколько видов. Для борьбы г вредными насекомыми применяют инсектициды, для излечения растений п почвы от грибковых заболеваний — фунгициды, для уничтожения сорняков — гербициды, для уничтожения вредных микроорганизмов — бактерициды, грызунов — лооциды. Большое значение приобретает в последнее время использование особых пестицидов, которые ие убивают вредные организмы, а ноз-действуют на них иначе. Половые аттрактанты применяют для приманки вредителей и их уничтожения, репелленты — для отпугивания вредных насекомых от растений, которыми ови питаются, хемостерилмнты — для стерилизации вредных насекомых. Рассмотрим отдельных представителей пестицидов.

В марте 1940 г. швейцарский химик Пауль Мюллер получил 4.4-дихвордифснилтрихлорметилметан (ДДТ) и был за это удостоен Нобелевской премии. ДДТ — яд контактного и внутреннего действия. За последние 30 лет благодаря ДДТ более 1 млрд человек спасено от малярии. Без его применении для борьбы с личинками комарои-переноечнков от «того заболевания ежегодно погибало бы более 1 млн человек в тех районах, где угроза заболевания малярией особенно велики. Кроме этого. ДДТ тособстнует искоренению таких болезней, как чума, тиф,