2. Объекты агрохимии и основные методы их исследования
Основные объекты, традиционно изучаемые агрохимией: растения, почва и удобрения. Рассмотрим их подробней.
Почва -- сложный объект исследования. Сложность исследования химического состояния почв обусловлена особенностями их химических свойств и связана с необходимостью получения информации, адекватно отражающей свойства почв и обеспечивающей наиболее рациональное решение, как теоретических вопросов почвоведения, так и вопросов практического использования почв. Для количественного описания химического состояния почв используют широкий набор показателей. В него входят показатели, определяемые при анализе практически любых объектов и разработанные специально для исследования почв (обменная и гидролитическая кислотность, показатели группового и фракционного состава гумуса, степень насыщенности почв основаниями и др.)
Особенностями почвы как химической системы является гетерогенность, полихимизм, дисперсность, неоднородность, изменение и динамика свойств, буферность, а так же необходимость оптимизации свойств почвы.
Гетерогенность: В составе почвы выделяют твердую, жидкую, газовую фазы. При исследовании химического состояния почвы и отдельных
Полихимизм: В почвах один и тот же химический элемент может входить в состав разнообразных соединений: легкорастворимых солей, сложных алюмосиликатов, органоминеральных веществ.
Дисперсность: Твердые фазы почвы состоят из частиц разного размера от крупинок песка до коллоидных частиц диаметром в несколько микрометров. Они неодинаковы по составу и обладают разными свойствами.
Неоднородность: Свойства почв неодинаковы даже в пределах одного и того же генетического горизонта.
В почвах непрерывно протекают разнообразные процессы, которые приводят к изменению химических свойств почв.
Свойства почв варьируют в пространстве, изменяются во времени и в то же время почвы обладают способностью противостоять изменению своих свойств, т. е. проявляют буферность.
Разные типы и даже виды и разновидности почв могут иметь столь разные свойства, что для их химической характеристики используют не только разные аналитические приемы, но и разные наборы показателей.
Перечисленные особенности почв во многом обусловливают принципиальные основы методов исследования химического состояния почв, номенклатуру и классификацию показателей химических свойств почв и химических почвенных процессов.
Анализ растений позволяет решить следующие задачи.
1. Исследовать трансформацию макро- и микроэлементов в системе почва - растение - удобрения при различных режимах выращивания растении.
2. Определить содержание основных биокомпонентов в растительных объектах и кормах: белков, жиров, углеводов, витаминов, алкалоидов и соответствие их содержания принятым нормам и стандартам.
3. Оценить меру пригодности растений для потребителя (нитраты, тяжелые металлы, алкалоиды, токсиканты).
При работе с различными видами удобрений необходимо различать их виды, уметь определить их состав как качественный, так при необходимости и количественный
Агрохимический анализ необходим для более эффективного ведения сельского хозяйства, сохранения окружающей среды и благоприятной экологической обстановки. Нарушение природного баланса может привести к разрушению гумусного слоя, снижению урожайности сельскохозяйственных культур, нарушению обменной функции почв, появлению заболеваний, опасных, в том числе, и для человека.
В соответствии с целями и задачами агрономической химии находятся методы ее исследований. Их можно объединить в 4 группы: 1) лабораторные (химические, физико-химические, физические) анализы растения, почвы и удобрения; 2) физиологические эксперименты с растениями в специальных помещениях (теплицы, климатические камеры) 3) полевые опыты с сельскохозяйственными культурами в различных почвенно-климатических зонах и 4) производственные опыты на больших площадях с экономической оценкой полученных результатов. Три последние группы методов являются биологическими.
Лабораторные исследования включают: определение содержания в почвах и растениях химических элементов, белков, аминокислот, витаминов, жиров, углеводов; установление механического и минералогического состава почв, содержания в них органической части (гумуса), солей, водорослей, микроорганизмов и др.; изучение влияния удобрений на растения и почву и др.
На основании лабораторных исследований делают выводы о необходимости проведения химической мелиорации почв (известкование, гипсование) с целью улучшения их состава, структуры и свойств. В настоящее время создан большой ассортимент твердых и жидких удобрений, содержащих как основные элементы (N, Р, К), так и микроэлементы. В больших масштабах применяют NH3 и удобрения на основе мочевины. Внедряются в практику все новые препараты по защите растений.
3. Связь агрохимии с другими науками
Подводя итоги развития научного земледелия за все предшествующие 19 столетий, К.А. Тимирязев писал: « Земледелие стало тем, что оно есть, только благодаря агрономической химии и физиологии растений. Возникновением этих двух отраслей знания отмечены научные успехи за этот последний век, отразившиеся на земледелии, совершенно изменившие его характер, превратившие его из бессвязного собрания рецептов и слепого подражания успешным примерам в более или менее сознательную разумную деятельность… ».
«Чем питается растение и как это узнать? Вот коренной вопрос, на котором зиждется рациональное земледелие…», - говорил великий ученый.
Следовательно, изучение питания зеленых растений связывает агрохимию и физиологию растений. Но задача агрохимии более широкая: не только исследование, но и регулирование, управление этим процессом в производственной обстановке для увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур и повышения их качества. Регулирование питания растений - мощное средство, поддерживающее единство организма и среды.
Наиболее частым случаем нарушения единство растения и среды бывает недостаток влаги и одного или нескольких питательных веществ в почве в состоянии, доступном для корневой системы. В зависимости от степени дефицита этих факторов роста возделываемые культуры либо бывают угнетены, либо вовсе погибают.
Изучая биологические, химические и физико-химические свойства почвы, агрохимия познает условия ее плодородия (формы и динамику соединений питательных элементов в связи с их растворимостью и усвояемостью для растений, поглотительную способность почв и ее влияние на подвижность ионов, потребляемых культурами, кислотность почвы и ее буферность и пр.) и превращение внесенных удобрений. Этот раздел агрономической химии тесно связан с наукой о почве - почвоведением.
Накопление в почве необходимой растениям влаги зависит не только от климатических и погодных условий, но и находится под влиянием приемов и сроков ее обработки. Обработка почвы - важный фактор динамики в ней питательных веществ, что связывает агрохимию и земледелие. Кроме того, земледелие разрабатывает проблему севооборотов, а это очень важно для обоснования определенной системы применения удобрений в конкретных условиях. Но применять удобрения рационально и экономно нельзя, не опираясь на агротехнические, организационно-экономические и хозяйственные приемы возделывания тех высших растений, для которых предназначается данная система удобрения. Поэтому агрономическая химия тесно связана и с указанными научными дисциплинами: растениеводством, экономикой и организацией предприятий.
Выше отмечалось, что динамика питательных веществ в почве имеет большое значение для питания растений. Но превращение многих элементов питания культур зависит от течения микробиологических процессов почве. Это особенно касается азота, фосфора, серы. Больше того, для активирования биологических процессов в почве применяют даже специальные бактериальные препараты, что связывает агрохимию с микробиологией. Исключительную важность представляет связывание бактериями и некоторыми грибками и водорослями, обитающими в почве, молекулярного азота атмосферы, что обогащает почву органическими азотистыми соединениями, являющимися резервом пищи растений.
Как ни велико значение минеральных удобрений, местные удобрительные ресурсы никогда не потеряют своего значения. Дешевизна и повсеместное распространение этих удобрений делают их весьма рентабельными.
Ни в одной стране, даже с высокоразвитой туковой промышленностью и большим количеством применяемых минеральных удобрений, использование навоза не сократилось. Наоборот, интенсификация земледелия и его обильная химизация позволили увеличить выход навоза и повысить нормы его использования. Агрохимик должен знать основы животноводства, чтобы быть хорошо ориентированным в свойствах и особенностях использования на удобрение отходов этой отрасли сельского хозяйства.
Наконец, химизация земледелия включает, помимо минеральных и органических удобрений, еще и многочисленные средства защиты растений - яды и гербициды, изучение и руководство применением которых ложится не только на специалистов по защите растений, но и на агрохимиков, что обязывает основательно изучать методы защиты растений, биологию насекомых-вредителей, возбудителей бактериальных и грибных болезней культур и особенности сорных растений. Только при этом условии средства химической защиты будут использованы эффективно.
Заключение
Современная агрохимия значительно отличается от «классической агрохимии» конца 19-начала 20 вв. Она пользуется несравненно более совершенными методами исследования, опирается на возросший уровень знаний, развитую химическую промышленность и широкую сеть агрохимических служб. Так называемая «зеленая революция» - резкое повышение урожайности с.-х. культур, достигнутое в начале 50-х годов 20 века, связана не только с успехами генетики и селекции, но и с достижениями агрохимии. Агрохимическая наука располагает знаниями о содержащихся в растениях веществах (белках, углеводах и др.), биосинтезе и обмене веществ в растениях, фитогормонах, ферментных системах, болезнях растений.
Благодаря созданию новой отрасли агрохимии, химии пестицидов, появилась возможность не только улучшать питание растений, но и влиять (с помощью регуляторов роста) на их развитие, а также защищать их от болезней (с помощью протравителей семян, фунгицидов и бактерицидов), насекомых, клещей, нематод и других вредителей.
Огромное влияние на агрохимию оказало открытие избирательных гербицидов (1942-44). Уничтожение сорняков с их помощью позволило улучшить условия роста растений и более эффективно использовать удобрения, так как они не расходуются на подкормку сорняков.
В 20 веке сфера агрохимии расширилась: она стала изучать также агробиоценоз в целом, химические средства защиты растений и регуляторы роста растении.
Средства агрохимии позволяют не только повысить урожай, но и добиться значительной интенсификации с.-х. производства. Например, благодаря гербицидам устраняется необходимость ручной прополки, с помощью дефолиантов облегчается машинная уборка хлопчатника.
Агрохимический анализ обслуживает опытные с.-х. станции и лаборатории при выработке научных оснований животноводства и растениеводства, контролирует с.-х. производство и переработку продуктов с.-х.
Правильное и рациональное использование средств химизации - удобрений и пестицидов - возможно только при всестороннем знании направленности агрохимических и микробиологических процессов в почве, внедрении научно обоснованных рекомендаций и технологий возделывания культур.
Рекомендации для практического применения агрохимических средств и методов выдают на основании полевых опытов, а также производственных испытаний, проводимых на больших площадях в течение ряда лет.
Научный подход обеспечивает получение высоких урожаев с лучшим качеством и охрану окружающей среды от загрязнений средствами химизации.
Для успешного решения задач в условиях сельскохозяйственного производства действует агрохимическая служба. В нее входят агрохимические лаборатории различных уровней (от районных до зональных), где работают специалисты.
Список литературы
1. Агрохимия, биология и экология почвы - В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе, М., Росагропромиздат, 1990 г.
2. Агрохимия - учебник под ред. В.М. Клечковского и А.В. Петербургского,
М., Колос, 1967 г.
3. Агрохимия - Н.Г.Жежель, Е.И. Пантелеева, Л., Колос, 1966 г.
Страницы: 1, 2
