Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

МИНЕРАЛЬНЫЕ СОЛИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Минеральные удобрения 1-25

Минеральными удобрениями (туками) называются соли и дру­гие продукты, содержащие элементы, необходимые для развития растений и используемые с целью получения высоких и устойчи­вых урожаев. Основная масса применяемых удобрений вносится в почву под посевы. Некоторые виды удобрений используют и для внекорневого питания растений.

В образовании ткани растения, в его росте и развитии уча­ствует большинство химических элементов (около 60). Основными из них, образующими 90% массы сухого вещества растений, яв­ляются углерод, кислород и водород. 8—9% растительной массы составляют: азот, фосфор, магний, сера, кальций, калий и железо. На долю остальных элементов приходится 1—2% веса растения. Вор, медь, марганец, цинк, иод, бром, мышьяк входят в состав растений в тысячных и десятитысячных долях процента, а такие Элементы, как уран, радий, торий, — в миллионных и миллиард­ных долях процента 7>0.

Основную массу кислорода, углерода и водорода растение по­лучает ца воздуха и воды, остальные элементы оно извлекает из почвенного раствора.

Особенно важную роль в минеральном питании растения играет азот, входящий в состав белков; последние являются основой живе^ ткани. В растительных белках содержится 15,5—18% азота. Аэот входит и в состав хлорофилла, с помощью которого растения усваивают углерод из находящегося в атмосфере угле­кислого газа и солнечную энергию. Растения извлекают азот из минеральных солей (солей аммония и нитратов). Некоторые рас­тения (бобовые) могут усваивать азот воздуха благодаря деятель­ности развивающихся на корнях клубеньковых бактерий.

Из солей аммония азот усваивается растениями с наибольшей легкостью; нитраты же восстанавливаются в тканях растения сна­чала до нитритов, затем до аммиака, перерабатываемого в амино­кислоты и белки

Основными формами азотных удобрений являются: аммиачная (соли аммония — сульфат, хлорид, фосфаты и др.), нитратная (соли азотной кислоты — кальциевая, калиевая, натриевая се­литры), аммиачно-нитратная (NH4N03) и амидная (карбамид CO(NH2)2 И др.). Все минеральные азотные удобрения (за исклю­чением двойных солей типа MeNH4P04, например, магнийаммоний - фосфата MgNH4P04 • Н20) хорошо растворимы в воде и быстро переходят в почвенный раствор, что обеспечивает легкую усвояе­мость азота растением.

Соединения фосфора играют важную роль в дыхании и размно­жении растений. В пересчете на P2Os содержание фосфора в не­которых частях растений достигает 1,6%. Усиление питания фос­фором повышает засухоустойчивость и морозостойкость растений и увеличивает содержание в них ценных веществ — крахмала в Картофеле, сахарозы в сахарной свекле и т. п. Восприимчивость растением фосфорных удобрений, являющихся солями фосфорных кислот, зависит от их растворимости и от характера почв, в пер­вую очередь от кислотности почв. Наличие в почве значительного запаса подвижной (усвояемой растениями) формы фосфора спо­собствует хорошему использованию других удобрений — азотных и калийных. Одним из методов оценки усвояемости содержащейся В удобрении Р2О5 является растворимость фосфатных соединений В искусственных растворах, кислотность которых близка к кислот­ности почвенных растворов (стр. 30). Содержание фосфора в фос­форных удобрениях принято выражать в пересчете на Р2О5.

Ёольшую роль в регулировании жизненных процессов, проис­ходящих в растении, играет калий. Он улучшает водный режим растений, способствует обмену веществ и образованию углеводов, увеличивая, так же как и фосфор, накопление крахмала в карто­феле, сахара в сахарной свекле и т. п., и еще в большей мере, чем фосфор, повышает засухоустойчивость и морозостойкость расте­ний. Содержание калия в сухом веществе растения достигает

4__ 5 о/0) а в золе листьев 30—60%. По легкости усвоения калия

Растением различают три формы его соединений: 1) содержащие водорастворимый калий, 2) обменный калий, т. е. переходящий в Почвенный раствор в результате ионообменных процессов, и 3) не­обменный, входящий в состав безводных силикатов, из которых калий извлекается растением лишь частично и медленно. Содер­жание калия в удобрениях выражают в пересчете на К2О.

Кальций содержится в растениях в виде солей минеральных и Органических кислот. Он способствует развитию корневой системы, нейтрализации избыточной кислотности в клетках растений и их устойчивости при повышенной кислотности почвы. Кальций вносят В почву в виде фосфорнокальциевых удобрений, кальциевой се­литры, извести, гипса и др.

А4агний содержится главным образом в зеленых частях ра­стения. Он входит в состав хлорофилла (~2,7%) и фитина, спо­собствует протеканию восстановительных процессов в растении, образованию углеводов и переводу фосфора из минеральных в Органические соединения. Магний находится в почве главным образом в виде силикатов и алюмосиликатов, т. е. в форме, не усвояемой растениями. В качестве магниевых удобрений приме­няют доломит, магнезиальные фосфаты, содержащие магний калие­вые минералы (каинит, лангбейнит) и другие соли.

Сера входит в состав белков и эфирных масел и вносится в Почву в удобрениях, содержащих сульфаты кальция, магния, ка­лия, а иногда в виде элементарной серы, окисляемой микроорга­низмами до серной кислоты.

Железо играет роль катализатора при образовании хлорофилла и участвует в дыхании растений, входя в состав ферментов, регу­лирующих окислительно-восстановительные процессы. Ввиду до­статочного содержания железа в почвах соли железа в качестве удобрений используются лишь в исключительных случаях (прй чрезмерном содержании в почве извести).

Элементы, жизненно необходимые для растения, но входящие в его состав в ничтожных количествах (от 10~2 до 10~!2%) и иг­рающие главным образом роль регуляторов протекающих в расте­нии сложных процессов, носят название микроэлементов. К ним относятся бор, марганец, медь, цинк, молибден, кобальт, иод и др. Удобрения, содержащие эти элементы, называют микроудобре­ниями. Значение этих удобрений исключительно велико, так как недостаток микроэлементов, входящих в состав ферментов, вита­минов, белков, гормонов, вызывает нарушение обмена веществ и
Тяжелые заболевания растений. Особенно велико влияние микро­элементов на окислительно-восстановительные процессы, проте­кающие в растении, на их направление, на процессы фотосинтеза, отток углеводов и др. Роль микроэлементов в жизненных процес­сах в настоящее время с успехом изучается с помощью меченых атомов. В особую группу можно выделить ультрамикроэлементы (содержащиеся в количествах, меньших 10~5%), в том числе ра­диоактивные вещества.

Некоторые элементы, например, кальций, сера, железо, нахо­дятся в почве в большинстве случаев в достаточном для растений количестве. Другие же элементы, в особенности азот, фосфор, ка­лий, имеющие наибольшее значение для питания растений, необ­ходимо вносить в почву в виде удобрений. Питательные элементы частично возвращаются в почву естественным путем. Так, азот, находящийся в ткани растения в органической форме, при гниении частично переходит в аммиачную и нитратную формы и вновь усваивается растениями. Однако эти процессы идут медленно и значительная часть питательных элементов в почву не возвра­щается, часть их вымывается из почвы грунтовыми водами или оказывается в форме, непригодной для усвоения растениями. По­этому запас питательных элементов в почве требуется восполнять внесением удобрений.

Если уменьшение содержания питательных веществ в почве не будет компенсироваться внесением удобрений, почва будет исто­щаться, что приведет к снижению урожайности. Это может прои­зойти и тогда, когда в почве содержатся еще весьма большие ко­личества необходимых для питания растений элементов, так как урожай зависит не от общего, валового запаса их в почве, а только от той их части, которая является усвояемой; эта часть составляет В большинстве случаев лишь долю общего запаса.

В СССР плановая организация круговорота питательных ве­ществ, базирующаяся на научных основах, созданных Жаном Ба­тистом Буссенго, А. Н. Энгельгардтом, Д. И. Менделеевым, К. А. Тимирязевым, В. В. Докучаевым, П. А. Костычевым, В. Р. Вильямсом, Д. Н. Прянишниковым и другими, обеспечивает повышение плодородия почв и непрерывный рост урожаев. Опыт передовиков сельского хозяйства, показывающих замечательные примеры высоких урожаев, все шире внедряется в практику.

Чем выше урожайность, тем больше выносится из почвы пита­тельных веществ. О приросте урожая и о влиянии его на вынос питательных веществ из почвы можно судить по примерным дан­ным, приведенным в табл. 1 и 2.

При внесении в почву полного удобрения (содержащего азот, фосфор и калий) урожай повышается в 1,5—2 раза. В среднем прибавка урожая от применения удобрений составляет ~40%. Каждый рубль, затраченный на минеральные удобрения, при пра-

Вильном их использовании дает прирост урожая в среднем на 10 руб. Следующие примерные цифры показывают, как изменяется урожай в центнерах с 1 га от применения удобрений в условиях надлежащей агротехники:

Без удобрений С удобрениями

TOC o "1-3" h z Хлопок.......................................................... 13 - 33

Пшеница озимая.............................................. 15 26

Сахарная свекла............................................ 140 282

Количество вносимых удобрений на 1 га посевной площади в Сельскохозяйственной практике колеблется в следующих преде­лах: азотные удобрения — от 30 до 300 кг N, фосфорные — от 45 до 200 кг' Р205, калийные — от 40 до 250 кг КгО. В последнее время наблюдается тенденция увеличивать нормы внесения удобрений.

Микроудобрения вносятся в почву в незначительных количе­ствах. Например, для повышения урожая волокна и семян льна на заболоченных и известковых почвах на 30% достаточно внести всего 0,5 кг бора на 1 га.

В качестве микроудобрений не обязательно использовать чис­тые соли микроэлементов, например, меди, марганца, цинка, бора; они могут быть заменены природными минералами и отходами про­мышленности. Так, в качестве источника микроэлементов могут быть использованы пиритные огарки, содержащие медь и другие металлы, борсодержащие отходы от производства соединений бора; шламы от обогащения марганцовых руд и др. Распределение ма­лых количеств микроудобрений на большие посевные площади за­труднительно. Поэтому микроудобрения добавляют к главным формам удобрений еще в процессе их производства. Когда же для питания растений микроэлементами используют чистые соли, их предпочитают не вносить в почву, из которой извлекается лишь незначительная их доля, а питать ими непосредственно растения путем предпосевного пропитывания семян или опрыскивания рас­тений растворами солей (внекорневое питание).

В СССР при большом разнообразии почвенно-климатических условий и выращиваемых культур требуется не только большое количество удобрений, но и широкий ассортимент их. Поэтому азотные, фосфорные, калийные и другие удобрения изготовляются и применяются в виде различных солей и их смесей, в которых пи­тательный элемент находится в разных формах и количествах.