УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 04214.4.01.20.59
/03-2012
УМКД
Редакция № 2
Рабочая учебная программа
от 28.08.2012 г.
дисциплины «Удобрение и их
взамен редакции №1
использование»
от 18.09 2010 г.
УЧЕБНО – МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Удобрение и их использование»
для специальности: 5В080100 «Агрономия»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Семей – 2012
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Лекции
2. Практические занятия
3. Самостоятельная работа студентов
Страница 2 из_106_
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 3 из_106_
1 Лекции
Лекция № 1,2 Вводная. Значение минеральных и органических удобрений в
повышении урожайности с\х культур, улучшении плодородия почвы.
Содержание лекционного занятия:
1. История развития агрохимических знаний.
2. Химизация земледелия.
1.1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ АГРОХИМИЧЕСКИХ ЗНАНИЙ
Знания о повышении плодородия почв с помощью разнообразных
удобрительных средств накапливались в результате практической деятельности
многих поколений земледельцев. Унавоживание почвы и внесение в нее
различных хозяйственных отходов для повышения урожая возделываемых
культур используется человечеством на протяжении тысячелетий. Уже во
времена Римской империи применяли зеленое удобрение (запашка массы растений для улучшения плодородия почв в Египте), было известно об
удобрительном действии золы, извести (мергеля), гипса. Однако суть этих
приемов оставалась неизвестной, и предстоял долгий и сложный путь к
раскрытию тайн питания растений.
Философы-материалисты Древней Греции на основе чисто умозрительных
заключении говорили о том, что для жизни растений необходимы огонь, земля,
вода и воздух. Они были недалеки от истины, поскольку солнце (огонь)
действительно является источником света и энергии для фотосинтеза растений,
земля — источником минеральных элементов питания, воздух — диоксида
углерода (С02), а вода — это не только составная часть зеленых растений, на долю
которой приходится не менее 3/4 их массы, но и важнейший фактор и участник
всех основных процессов жизнедеятельности организма.
У древних авторов существовало представление о «жирах» почвы, от которых
зависит ее плодородие. Эти представления в дальнейшем нашли развитие в
гумусовой теории питания растений.
Весьма определенные воззрения на роль минеральных веществ и значение
удобрений были высказаны еще в 1563 г. французским естествоиспытателем Б.
Палисси, который писал, что соль есть ос-нова жизни и роста всех посевов и что
навоз, который вывозят на поля, не имел бы никакого значения, если бы не
содержал соль, которая остается от разложения сена и соломы.
Почти через 100 лет опытами немецкого химика И. Глаубера (1656) было
показано, что добавление селитры к почве оказывает сильное действие на
повышение урожая растений. Однако ученые ХУМв. не смогли этого оценить, так
как до открытия азота остава-лось еще более 100 лет, а роль азота в жизни
растений установлена значительно позже.Оригинальные мысли о воздушном
питании растений были высказаны М. В. Ломоносовым в 1753г.: «Преизобильное
ращение тучных дерев, которые на бесплодном песку корень свой ут-вердили,
ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают».
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 4 из_106_
Связь воздушного и корневого питания растений была отмече-на
французским химиком А. Лавуазье, открывшим в 1775 г. нали-чие азота в
атмосфере. Он писал: «Растения почерпают материалы, необходимые для своей
организации, в воздухе, который их окружает, в воде, вообще в минеральном
царстве».
2 Химизация земледелия.
Благодаря практическим запросам земледелия зарождались первые знания в
области корневого минерального питания растений.
Русский агроном профессор И. М. Комов (1750—1792) в книге «О
земледелии» подробно излагает значение отдельных сельскохозяйственных
культур, говорит о необходимости удобрения «худой» земли, подчеркивает
значение навоза не только как удобрения, но и его роль в сохранении влаги в
почве, в улучшении структуры почвы. И. М. Комов отмечал также важную роль
извести для повышения урожаев сельскохозяйственных культур.
Эти высказывания близки мыслям А. Т. Болотова (1738—1833), который в
статье «О навозных солях» отмечал, что доступные растениям питательные
вещества образуются из органических удобрений.
Роль «щелочно-соляных веществ», т. е. минеральных веществ, для питания
растений изложил русский ученый А. П. Пошман (1?92—1852) в книге
«Наставление о приготовлении сухих и влажных туков, служащих к удобрению
пашен».
М. Г. Павлов (1793—1840) считал, что удобрить почву — значит сделать ее
более плодородной, улучшить физические свойства, устранить кислотность или
ускорить разрушение органических веществ почвы.
В области минерального питания интересные взгляды излагались в конце
18 столетия (1789) Рюккертом, отмечавшим, что каждое растение требует особого
состава почвы, на которой оно удается всего лучше, и что некоторые растения при
многолетней культуре без перерыва очень истощают поле. При этом он указывал
на возможность устранения такого истощения с помощью удобрения, которое
содержит
преимущественно недостающее вещество.
В конце Х\/111в. в Западной Европе была распространена гумусовая теория
§ питания астения, выдвинутая в 1761 г. шведским химиком Валериусом. Верные
суждения о большом значении гумуса для плодородия почвы сочетались в этой
теории с неправильным представлением о том, что гумус является единственным
веществом почвы, могущим служить пищей для растений.
Поскольку значение минеральных зольных солей в питании растения уже
трудно было отрицать, Валериус предположил, что они способствуют
растворению гумуса (который, как он ошибочно полагал, непосредственно
усваивается через корни).
В 1836 г. благодаря работам французского ученого Ж, Буссенго было
положено начало изучению круговорота питательных веществ в земледелии и
установлен факт накопления азота в почве бобовыми культурами. Вместо
гумусовой теории Ж. Буссенго развил азотную теорию питания, указал на
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 5 из_106_
первостепенное значение азота в земледелии и показал, что культура клевера
(бобовых) в севообороте приводит к улучшению азотного баланса и к значительному увеличению урожая. Он высказал предположение, что бобовые
усваивают азот из воздуха. Одновременно в его работах было показано, что
количество углерода в урожае не связано с его количеством в навозе, а источником
углерода для растении служит диоксид углерода (С02) воздуха.
Коренной поворот во взглядах на питание растении вызвало появление в 1840
г. книги немецкого ученого Ю. Либиха «Химия в приложении к земледелию и
физиологии», в которой давалась уничтожающая критика гумусовой теории и
была сформулирова-на теория минерального питания растений. Ю. Либих
объяснил причину истощения почвы и выдвинул теорию удобрения почв для
поддержания плодородия основанную на полном возврате в почву всех взятых из
нее минеральных веществ, позднее К. А. Тимирязев отмечал, что учение о
необходимости возврата — одно из величайших приобретений науки.
Показав, что истощение почвы различными элементами пита-ния идет
неравномерно, Ю. Либих сформулировал «закон мини-мума», по которому
высота
Йюжая зависит от количества мини-мального (т. е. наиболее недостающего)
фактора, апример, если при выращивании кукурузы недостает азота или цинка, то
сколь-ко бы ни вносили фосфора, калия и других элементов, они не смогут
поднять урожай.
Ю. Либих привлек внимание к изучению вопросов круговорота веществ и
баланса элементов минерального питания. В наши дни эти проблемы являются
основными и с точки зрения агрохимии, и с точки зрения охраны окружающей
среды.
Работы Ю. Либиха принесли большую пользу, однако его взгляды не были
лишены некоторых ошибок. Так, Ю. Либих счи-тал, что растения получают
достаточное количество азота с осад-ками из атмосферы. Обогащение почвы
азотом бобовыми расте-ниями Ю.Либих объяснял тем, что они за долгий период
роста поглощают больше аммиака из воздуха и больше поглощают азо-та,
поступающего с осадками.
Мнение Ю.Либиха о том, что зольные вещества важны, а об азоте можно не
беспокоиться, опроверглось многовековой прак-тикой удобрения полей навозом.
Важное значение для развития теории минерального питания имели опыты с
выращиванием растений на бесплодных средах (воде или песке) при введении
необходимых питательных веществ в виде минеральных солей. В 1858 г. Кноп и
Сакс сумели довести растения при выращивании на искусственных
питательных средах с использованием минеральных солей до полного
созревания.
Исследования Гельригеля (1886) с бобовыми выявили способ-ность этих
культур усваивать молекулярный азот атмосферы с по-мощью развивающихся на
их корнях клубеньковых бактерий.
Опытами с выращиванием растений на питательных смесях из минеральных
солей была доказана потребность растений в азоте, фосфоре, калии, кальции,
магнии, сере, а в последующем — в от-дельных микроэлементах, показаны
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 6 из_106_
равноценность и незаменимость каждого из элементов минерального питания для
растений.
Параллельно с развитием теории питания растений в сельском хозяйстве
начинается применение минеральных удобрений. В се-редине Х1Хв. в практику
сельскохозяйственного производства вошли два минеральных удобрения:
чилийская селитра и супер-фосфат. В 1865 г. в Стассфурте стали добывать
калийные соли.
В России систематические научные исследования в области пи-тания растений
и применения удобрений начинаются с 60—70-х годов Х1Хстолетия. Особенно
большое значение имели работы А. Н. Энгельгардта, Д. И. Менделеева, П. А.
Костычева, К. А. Ти-мирязева.
Профессор А. Н. Энгельгардт (1832—1893), выдающийся де-мократический
деятель того времени, автор писем «Из деревни» и «Химических основ
земледелия», был горячим пропагандистом применения удобрений. А. Н.
Энгелыардтом были выполнены ра-боты по использованию фосфоритной муки в
качестве фосфорных удобрений в Смоленской губернии. Важное значение А. Н.
Эн-гельгардт придавал зеленому удобрению. Он отмечал, что фосфо-ритная
мука и сидерация — средства для приведения в культурное состояние
громадных масс северных земель. А. Н. Энгельгардт был активным
сторонником и пропагандистом применения извест-кования и минеральных
удобрений в сочетании с органическими удобрениями.
Активно работал в области земледелия русский химик Д. И. Менделеев
(1834—1907). Он создал опытные станции по изу-чению действия удобрений в
Петербургской, Московской, Смо-ленской и Симбирской губерниях. Выступая
за создание научных основ отечественной агрономии, он считал необходимым
прово-дить опыты с применением искусственных удобрений. В то же время Д. И.
Менделеев — сторонник всестороннего подхода к по-вышению продуктивности
земледелия. Он писал: «Я восстаю про-тив тех, кто Печатно и устно проповедует,
что все дело в удобре-нии, что, хорошо удабривая, можно и кое-как пахать».
Д. И. Менделеев провел первые полевые опыты по улучшению эффективности
удобрений в различных районах страны, т. е. заложил основы Географической
сети полевых опытов для выяснения закономерностей в действии удобрений по
почвенно-климатичес-ким зонам.
В 1884 г. вышла в свет книга одного из основоположников рус-ской
агрономической науки П. А. Костычева «Учение об удобре-нии», в которой он
критиковал «теорию полного возврата», выд-винутую Ю. Либихом. П. А.
Костычев отмечал, что плодородие почвы зависит не только от количества в ней
питательных ве-ществ, но и от структуры почвы и других ее физических свойств.
Структуру почвы он связывал с накоплением перегноя. Им вы-полнены работы по
характеристике фосфатного режима почв.
Профессор Г. Г. Густавсон (1843—1908) в книге «Двадцать лек-ций по
агрономической химии» изложил вопросы химии почв и удобрений, анализа почв,
удобрений, кормов.
В создании научных основ агрохимии большое значение имели классические
исследования К. А. Тимирязева (1843—1920), вне-дрение им в научную
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 7 из_106_
практику методики вегетационных опытов. К. А. Тимирязев высоко ценил
опытную работу. В 1872 г. он пост-роил первый в России вегетационный
домик.
Задачи, сформулированные К. А. Тимирязевым применительно к земледелию,
в полной мере относятся и к современной агрохи-мии. Основной научной
задачей земледелия он считал изучение особенностей выращивания
сельскохозяйственных растений, тщательный учет требований культурных
растений к условиям внешней среды. Углубляясь в теоретические вопросы
физиологии растений и ведя работы по ассимиляции в области, граничащей с
физикой, К. А. Тимирязев одновременно не забывал об интересах земледелия и
всегда подчеркивал близость агрономической химии к физиологии растений. К.
А. Тимирязев всегда боролся с узким практицизмом, мешающим глубине
научного исследования.
Наиболее ярко выражено отношение К. А. Тимирязева к агро-номической
химии в его книге «Земледелие и физиология расте-ний» (1937). Книга
представляет собой сборник избранных лек-ций, речей и переводов конца XIX—
начала ХХв. и посвящена учителю К. А. Тимирязева агрохимику Ж.-Б. Буссенго.
«Живется хорошо растению — хорошо живется человеку; гибнет растение —
неминуемое бедствие грозит и человеку», — писал К. А. Тимиря-зев в этой книге.
Отсюда следует важный вывод: для того чтобы накормить человека, необходимо
накормить растение, а это прак-тическое применение агрохимии: «... все задачи
агрономии, если вникнуть в их сущность, сводятся к определению и возможно
точ-ному осуществлению условий правильного питания растений».
В понимании К. А. Тимирязева наука «агрохимия» немыслима в изоляции
от смежных отраслей естествознания. Он постоянно указывал на неразрывную
связь агрономической химии с физио-логией растений и земледелием. Родство
агрохимии и физиологии растений очевидно: вторую К. А. Тимирязев считал
дочерью первой. Именно эти две дисциплины определили прогресс земледе-лия в
Х1Хв.
«Успехи агрономической химии, появление новых методов расширяют
область науки, но только проверка непосредственно на растении сообщает
полную достоверность ее объяснениям и выводам. Земледелие стало тем, что
оно есть, только благодаря агрономической химии и физиологии растений; это
очевидно а рпоп (само собою) и'доказывается самой историей», Касаясь
взаимосвязи и взаимозависимости наук, К. А. Тимирязев проводит удачную
аналогию: физиология животных — медицина, физиология растений (физиология
питания) — агрономия: «подобно тому как физиология животных обязана своим
началом медицинским школам, так физиология растений будет в
значительной мере обязана своим развитием агрономическим школам, и в настоящее время сельскохозяйственные академии, опытные станции, кафедры
агрономической химии едва ли не важнейшие центры, в которых развивается
физиология растений, в особенности
же физиология питания».
К. А. Тимирязев в Х1Хв. впервые в мире начал читать лекции по
земледельческой химии. Он так определял главную задачу аг-рономической
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 8 из_106_
химии: «Она имеет своим предметом изменения и превращения вещества,
связанные с ростом и питанием расте-ний», т. е. именно то, что составляет
главное содержание еще по-чти не существовавшей в то время физиологии
растений.
Интересна и оригинальна для того времени трактовка К. А. Ти-мирязевым и
самого земледелия. Понимая сложность возделыва-ния культурных растений, он
отмечает, что «... нигде, быть может, ни в какой другой деятельности не требуется
взвешивать столько разнообразных условий успеха, нигде не требуется таких
много-сторонних сведении, нигде увлечение односторонней точкой зре-ния не
может привести к такой крупной неудаче, как в земледе-лии», поэтому
земледелие необходимо сделать научным и рацио-нальным, а научным оно
становится, если его основой является физиология растений и агрономическая
химия. Согласно филосо-фии К. А. Тимирязева знание как цель — это наука,
знание как средство — это искусство. «Искусство же земледелия, искусство,
опирающееся на точные данные науки, состоит в том, чтобы осво-бодить растение,
а, следовательно, и земледельца от власти земли». Единство теории и практики
земледелия К. А. Тимирязев ви-дит в следующем: «Узнать потребность растения
— вот область те-ории; прибыльно... удовлетворить эти потребности — вот
главная забота практики».
К. А. Тимирязевым положено начало целому направлению в аг-рохимии —
листовой диагностике минерального питания. «Вы по-думайте только, когда
растение голодно, оно само звонит, чтобы его накормили.» Он, пожалуй,
первым в России начал исследовать физиологическую и биохимическую роль
микроэлементов в жиз-12
ни растений. Об этом свидетельствуют результаты его опытов по изучению
влияния железа, никеля, марганца, кобальта и цинка на превращение
филоксантина в хлорофиллин. Впоследствии эти и 1юдобные исследования дали
начало агрохимии микроэлементов. Развитие агрохимии в нашей стране
неразрывно связано с деятельностью Д. Н. Прянишникова (1865—1948). В 1887 г.
Дмитрии Николаевич поступил учиться в Петровскую академию и остался в ней на
всю жизнь. Здесь он получил степень магистра агрономии (1890),
профессорствовал (1895—1948), здесь (впервые в мире) ввел в практику
студентов постановку вегетационных опытов (1896), замещал
Йиректора по учебной части (1907—1913), а затем и сам стал директором
(1916). менно в «Петровке» он до после-дних дней своих оставался во главе
созданной им кафедры агроно-мическойи биологической химии.
Практическое применение агрохимии, которая служит теоре-тической базой
химизации земледелия, Д. Н. Прянишников рас-сматривал как мощное средство
повышения производительности труда. А зачем это было необходимо, если
Россия, издавна считав-шаяся аграрной страной, вывозила хлеб в другие страны?
Ответ мы находим в трудах Д. Н. Прянишникова. Дело не в том, что Рос-сия из года
в год собирала высокие урожаи хлебов, а в том, что она была аграрной страной
только по составу населения, страной, в которой крестьяне питались повегетариански (вспомним С. Есенина, описывающего благополучную деревню:
«...по праздни-кам — мясо и квас...»). Другие страны, например Германия, поку-
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 9 из_106_
пали русский хлеб, чтобы скармливать его скотине, получая при этом 1 фунт мяса
из 4—5 фунтов зерна (средний урожай пшеницы в период 1908—1912 гг. в
России составлял 45 пудов, в Герма-нии —140 пудов).
Д. Н. Прянишников отмечал, что: «Россия должна избегнуть противоречия
между улучшением питания населения и экспор-том», а для этого необходимо
«создать действительные избытки хлеба». Каким образом? Средствами обработки
почвы, механиза-цией или «химификацией», как в то время называли
применение минеральных удобрений, или другими приемами? Не умаляя
дру-гих средств повышения урожаев, Дмитрий Николаевич выбрал химификацию. Он'умел выбирать главное; впоследствии выясни-лось, что
применение удобрений обеспечивает по крайней мере половину прибавки
урожаев от интенсивных приемов.
Научные интересы Д. Н. Прянишникова отличались широтой
охватываемых вопросов. Под его руководством изучали фосфор-ное питание
растений, в частности усвоение растениями фосфора из фосфоритов и
применение фосфоритной муки в качестве удоб-рения.
В связи с разработкой Соликамских калийных залежей Д. Н. Пря-нишников и
его ученики выполнили ряд работ по использова-нию растениями калийных
солей. Он всегда уделял большое внимание изучению роли биологического
азота в земледелии, подчеркивал необходимость использования
органических удобре-ний. Д. Н. Прянишников организовал работы по
изучению дей-ствия микроэлементов на растения. Он доказал, что аммонийные
соли являются равноценным источником азотного питания для растения, как и
соли азотной кислоты. Были установлены усло-вия, при которых снабжение
растений аммонийными солями не приводит к нежелательным вторичным
эффектам. Эти работы имели чрезвычайно важное значение, так как
способствовали ре-шению вопроса о применении аммонийных солей в качестве
азот-ных удобрений. Превращение азотистых веществ у растений Д. Н.
Прянишни-ков начал изучать с
Вопросы для самоконтроля:
1. Расскажите краткую историю возникновения агрономических знаний?
2. В каком веке появились предпосылки к химизации земледелия?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 10 из_106_
Лекция № 3 Питание и методы его регулирования
Содержание лекционного занятия:
1.
Питание и методы его регулирования.
2.
Химический состав растений.
3. Химические элементы необходимые растениям.
Питание — это обмен веществ между растением и окружающей средой. Это
переход веществ из среды (почва, воздух) в состав растительной ткани, в состав
сложных органических соединений, синтезируемых растением, и выведение
ряда веществ из него.
Обеспечение растений диоксидом углерода, осуществляемое листьями в
результате воздушного питания, происходит, как правило, более равномерно, чем
корневое питание. Для фотосинтеза необходимы свет, тепло, влажность,
обеспеченность минеральными элементами. Интенсивность процесса определяется
перечисленными факторами, а также биологическими особенностями растений и
густотой их стояния.
Корневое питание растений зависит не только от их биологических
особенностей, обеспеченности продуктами фотосинтеза, но и от интенсивности
роста корневой системы, структуры и аэрации почвы, влажности, реакции среды,
содержания питательных веществ, форм и соотношений минеральных элементов
в почве, деятельности почвенной микрофлоры, корневых выделений и т. д.
2. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РАСТЕНИЙ
Растение строит свой организм из определенных химических элементов,
находящихся в окружающей среде. Оно состоит из сухого вещества и содержит
значительное количество воды. В большинстве вегетативных органов
сельскохозяйственных культур содержание воды составляет 70—95 %, а в
семенах — от 5 до 15%.
Обеспеченность растительных клеток водой во многом определяет скорость и
направленность процессов жизнедеятельности в растительном организме. В
свою очередь, условия минерального питания, а также условия водоснабжения и
биологические особенности растений определяют уровень содержания в них
воды.
В состав сухого вещества растений входит 90—95 % органических соединений и
5—10 % минеральных солей.
Основные органические вещества представлены в растениях белками и другими
азотистыми соединениями, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой,
пектиновыми веществами (табл. 8— 10).
Средний химический состав урожая сельскохозяйственных растений, (по
Плешкову)
Культура
Белки
Жиры
Крахма
л сахара
и
Клетчат
другие
ка
углевод
ы
зола
Страница 11 из_106_
Вода
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Пшеница (зерно)
Рожь (зерно)
Овес (зерно)
Ячмень (зерно)
Рис (очищенное зерно)
Кукуруза (зерно)
14
14
13
13
11
15
14
12
11
9
7,0
9
2,0
2,0
4,2
2,2
0,8
4,7
65
68
55
65
78
66
2,5
2,3
10
5,5
0,6
2,0
1,7
1,6
3,5
3,0
0,5
1,5
Гречиха (зерно)
Горох (семена)
13
13
9 11 2,8
20 23 1,5
62
53
8,8
5,4
2,0
2,5
Фасоль (семена)
13
18 20 1,2
58
4,0
3,0
Соя (семена)
11
29 34 16
27
7,0
3,5
Подсолнечник (ядра)
Картофель (клубни)
8
78
22 25 50
1,3 2,0 0,1
7,0
17
5,0
0,8
3,5
1,0
Сахарная свекла
(корнеплоды)
Кормовая свекла
(корнеплоды)
Морковь (корнеплоды)
Лук репчатый
75
1,0 1,6 0,2
19
1,4
0,8
87
0.8 1,5 0,1
9,0
0,9
0,9
86
85
0,7 1,3 0,2
2,5 3,0 0,1
9,0
8,0
1,1
0,8
0,9
0,7
Клевер (зеленая масса)
75
3,0 3,6 0,8
10
6,0
3,0
'15
13
12
10
8.0'
10
Качество сельскохозяйственной продукции определяется содержанием в ней
необходимых органических и минеральных соединении.
Различные сельскохозяйственные культуры выращивают для получения продукции
с определенным содержанием белков, сахаров, клетчатки, витаминов и других
веществ. Например, высокое содержание клетчатки в сене ухудшает его
кормовые свойства, в то же время такие культуры, как хлопчатник, лен,
коноплю, выращивают ради получения волокна, которое состоит в основном
из клетчатки.
Качество сахарной свеклы оценивают по содержанию сахарозы. Бобовые
культуры оценивают по величине накопления белка.
Растения и сухая растительная масса значительно различаются по элементному
составу. Рассмотрим среднее содержание химических элементов в растениях (по
Виноградову). Основную часть массы живых растений составляет кислород.
Из диоксида углерода, поглощаемого в основном листьями, и 1юды,
поступающей через корни, в растении в процессе фотосинтеза образуются
простые без- азотистые органические вещества, состоящие из углерода,
кислорода и водорода; в состав белков входит еще азот. На долю углерода,
кислорода, водорода и азота приходится 95 % сухой массы растений (углерод
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 12 из_106_
45 %, кислород 42, водород 6,5, азот Т,5 %). Эти четыре элемента названы
органогенными.
При сжигании растения остаются зольные элементы, на долю которых
приходится около 5 % массы сухого вещества.
Содержание азота и зольных элементов в растениях зависит от биологических
особенностей и условий выращивания и неодина-ко1ю в различных органах.
Например, в корнях, стеблях и листьях (юльше зольных элементов, чем в
семенах (табл. 11).
Содержание основных элементов литания в различных сельскохозяйственных растениях, % на
воздушно-сухое вещество (по Петухову и др.)
зерно
2,50 0,85
0,15
0,07
0,50
солома
0.50 0.20
0.10
0.28
0.90
зерно
2,00 0,85
0,12
0,10
0,60
солома
0,45 0,26
1.00
0,09
0.29
Кукуруза (зерно)
1,80 0,57
0,37
0,20
0,03
зерно
2,10
0,85
0,55
0,16
0,10
солома
зерно
0,50
2,10
0,20
0,85
1,00
0,50
0,09
0,17
0,33
0,16
солома
Рис (зерно)
0.65
1,20
0,35
0,81
1.60
0,31
0.12
0,18
0.38
0,07
семена
4,50
1,00
1,25
0,13
6,09
зеленая масса
Фасоль (семена)
0,65
3,68
1,72
0,14
0,29
0,35
0,24
семена
зеленая масса
Сои (семена)
семена
Подсолнечник:
семена
4,80
0,55
5,80
4,00
1.42
0,11
1,14
0,30
1,26
1,00
0,45
0,06
0,25
0,47
0,28
0,16
0,17
0,27
2,61
1,56
1,39
0,96
5,25
0,51
0,68
0,20
1,53
целое растение
1,35
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 13 из_106_
Примечание. Для корнеплодов, овощных культур и зеленой массы содержание основных
элементов питания дано на сырое вещество.
Состав золы различных растений различен и отражает неоди-наковую потребность культур в
элементах минерального питания (табл. 12). Содержание фосфора и калия в золе растений
принято выражать в форме соответствующих оксидов.
12. Примерное содержание отдельных элементов в золе растений, % ее массы (Смирнов, Муравин)
Культура
РА
к,о
СаО
МгО
50,
№30
510г
Пшеница:
зерно
гппомя
Горох:
зерно
солома
Картофель:
клубни
ботва
Сахарная свекла:
корни
ботва
семена
стебли
48
1П
30
™
3
?п
12
е.
5
Ч
2
Ч
2
9П
30
8
40
25
5
35
6
8
10
6
1
2
1
10
16
8
60
30
3
30
5
12
6
8
2
3
2
2
15
8
40
3
40
30
25
50
10
15
7
15
10
12
12
7
6
5
ч
3
10
25
3
2
2
2
3
6
На долю калия в золе листьев большинства растений приходит-ся 30—50 %, а в люцерне,
клевере, вике содержание кальция зна-чительно выше, чем калия. Содержание калия, фосфора и
серы снижается в старых листьях, а кальция повышается от 20—40 до 50—60 % от массы золы.
растениях обнаружено более 70 химических элементов. Мож-ио предположить, что
современные методы анализа позволят в лальнейшем расширить эти данные. Элементы,
необходимые рас-1епиям, относятся к различным группам Периодической системы химических
элементов Д. И. Менделеева.
3 ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, НЕОБХОДИМЫЕ РАСТЕНИЯМ
На данном этапе развития научных знаний 20 элементов относят к необходимым элементам питания и 12
элементов считают условно необходимыми.
К необходимым относят элементы, без которых растения не могут полностью закончить цикл развития и
которые нельзя заменить другими элементами. По 12 условно необходимым элементам в ряде опытов
имеются сведения об их положительном действии.
Элементы, содержащиеся в растительном организме в значительных количествах (от сотых долей до
целых процентов), называют макроэлементами. Элементы, содержание которых в растениях
выражается тысячными и стотысячными долями процентов, относят к микроэлементам, а
элементы, находящиеся в еще меньших количествах, — к ультрамикроэлементам. Такое деление
весьма условно. Например, железо по количественному содержанию следует относить к
макроэлементам, а по выполняемым функциям — к микроэлементам.
Содержание .микроэлементов в различных органах растений имеет определенные
закономерности. Например, марганец и молибден, как правило, в больших количествах содержатся
в листьях, а цинк, бор, кобальт, медь при достаточной обеспеченности этими элементами
накапливаются как в вегетативных, так и в генеративных органах. Для зерновых культур характерно
относительно более высокое содержание бора в зерне, а для большинства бобовых растений — в
вегетативных органах.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 14 из_106_
Разные биологические группы растений существенно различаются по своим требованиям к
оптимальным концентрациям отдельных микроэлементов. Например, кукуруза и табак нуждаются
и больших количествах цинка, зерновые культуры отзывчивы на дополнительное обеспечение
марганцем и молибденом.
Особенности содержания и распределения в растениях элементов минерального питания определяют
различия в требованиях отдельных сельскохозяйственных культур к элементам питания.
Содержание основных элементов минерального питания в сухом веществе типичного растения
(Смирнов, Муравин) приведено ниже:
Соотношение элементов питания, расходуемых на создание сельскохозяйственной продукции, может
значительно меняться в зависимости от культуры и структуры урожая. Например, при увеличении в
биологическом урожае зерновых доли соломы на создание 1 т продукции (зерна) затрачивается
значительно больше элементов питания.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте понятие о питании.
2. Расскажите о химическом составе растений.
3. Охарактеризуйте химические элементы необходимые растениям.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 4,5 Диагностика питания растений.
Содержание лекционного занятия:
1. Минеральное питание.
2. Комплексная диагностика питания.
Минеральное питание — один из наиболее доступных факторов регулирования жизнедеятельности
растений. Поэтому в настоящее время главная задача агрохимиков, почвоведов, растениеводов и
физиологов растений — своевременное и направленное воздействие через процессы корневого питания
на ход формирования урожая. Это возможно только при правильной диагностике питания растений, т. е.
своевременном выявлении недостатка питательных элементов.
Химический состав у разных видов растений неодинаков и зависит от количества, форм и способов
внесения минеральных и органических удобрений, доступности элементов питания почвы.
Содержание химических элементов в растении и отдельных его органах определяется генетическими
особенностями растений, спецификой их функций, процессами биосинтеза, физиологическим
состоянием органов и тканей. Только постоянное обеспечение растений необходимыми элементами
питания в оптимальных их соотношениях на протяжении всего вегетационного периода позволит
максимально использовать биологический потенциал каждого сорта. В определенные фазы вегетации
требуется различное количество питательных элементов, что обусловливает необходимость
управляемого поступления их в течение всего периода жизнедеятельности растительного организма.
Цель методов почвенной и растительной диагностики, входящих в состав комплексной
диагностики питания, — обеспечение постоянного контроля за условиями вырашивания и корректировка
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 15 из_106_
питания растений в процессе вегетации, что. способствует более полному использованию питательных
элементов почвы и удобрений.
2. Комплексная диагностика питания предусматривает регулярное выполнение агрохимического
анализа почв, в том числе ежегодную (весеннюю или осеннюю) оценку обеспеченности их азотом, а также
оперативную диагностику питания растений в течение вегетации. Почвенная диагностика способствует
более полному выявлению возможностей того или иного типа почвы по обеспечению растений
элементами питания. Оценку данных, полученных методами растительной диагностики, следует
проводиться учетом истории поля, почвенных карт, агрохимических картограмм, результатов опытов и
зональных рекомендаций по применению удобрений под конкретную культуру.
Выбор
методов
диагностики
или
их
сочетания
определяется потребностями хозяйства,
наличием
соответствующих условий.
При выполнении работ по коррекции питания растений с помощью методов диагностики необходимо
учитывать следующее. 1. Растениям свойственны высокая упорядоченность процессов
жизнедеятельности и их локализация.
2.Темпы роста растений и наступление фаз развития обусловлены генетическими факторами; большое
значение имеют условия выращивания.
3. Нарушения питания в первую очередь наиболее сильно сказываются на развитии и химическом
составе вегетативных органов, что, в свою очередь, тесно коррелирует с химическим составом
репродуктивных органов.
4.Многие питательные вещества являются не только составными частями ряда ферментных систем, но и
их активаторами, ингибиторами или стабилизаторами, в связи с чем их недостаток или избыток нарушает
как процессы биосинтеза физиологически активных веществ, так и обмена.
5. Если известна функция элемента, то возможно и управление протекающей реакиией путем правильной
дозировки и соотношения элементов питания.
6. При внесении элементов питания помимо повышения урожая всегда отмечается изменение
химического состава растений, при этом возможно увеличение содержания тех элементов, которые не
вносили. Данный факт указывает на то, что при планировании величин урожая нужно наряду с
химическим составом растений учитывать изменения процессов обмена вешеств.
7. Следует иметь в виду, что при распаде органических веществ образуготся диоксид углерода, вода и
минеральные вещества, которые также влияют на обеспеченность растений элементами питания.
8. Корректировка питания и технология выращивания ца ранних этапах развития растений дают
больший эффект, чем на поздних. Высокий и сбалансированныц уровень применения удобрений
способствует ускорению начальных этапов роста культур, что, в свою очередь, может привести к
удлинению срока работы каждого отдельного листа.
9. При распределении ассимилятов между конкурирующими органами одного типа преимущество
имеют более крупные и ближе расположенные к источнику. При распределении ассимилятов между
органами различного типа, вероятно, действуют другие механизмы, скорее всего на первый план выступает
влияние растительных гормонов.
Растительная диагностика. Обеспеченность растений химическими элементами необходимо
контролировать по их химическому составу с учетом биологических возможностей и особенностей
сорта, темпов роста и продолжительности различных периодов вегетации.
В связи с возможностью накопления в вакуолях клеток корня значительного количества питательных
элементов, находящихся в растении в избытке, диагностику питания растений следует проводить с учетом
анализа химического состава не только листьев, но и корней. Одновременное исследование элементного
состава
Вопросы для самоконтроля:
1. Расскажите о минеральном питании растений.
2. Что вы понимаете под понятием «минеральное питание»?
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 16 из_106_
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 6 Свойства почвы в связи с питанием растений и применением удобрений.
Содержание лекционного занятия:
1. Свойства почвы
2. Состав почвы.
1. Физические, химические и биологические свойства почвы, обусловленные ее составом, общими и
усвояемыми для растений формами питательных веществ и неодинаковой интенсивностью
направленностью процессов перехода одних форм в другие, определяют условия питания растений,
потребность в удобрениях и, следовательно, рост, развитие, урожайность возделв1ваемых культур и
качество получаемой продукции.
Растения потребляют усвояемые формы питательных веществ из почвы и внесенных удобрений,
потребность в которых существенно изменяется в зависимости от обеспеченности ими почвы. На разных
почвах обеспеченность общими и усвояемыми формами питательных веществ неодинакова, поэтому
отзывчивость растений на удобрения и, следовательно, эффективность видов, доз, сроков и способов
внесения удобрений зависят не только от биологических особенностей потребления культурами различных
питательных веществ, но и от состава и свойств конкретной почвы, на которой возделывается конкретный
вид или сорт сельскохозяйственной культуры.
Удобрения, попав в почву, взаимодействуют с ней: обогащают питательными элементами, влияют на
реакцию среды, интенсивность и направленность химических, физических, физико-химических и
биологических процессов. Одновременно они подвергаются под влиянием состава и свойств почвы
превращениям по растворимости и формам, следовательно, по доступности для растений содержащихся в
них и почве питательных элементов. Поэтому знание состава и свойств почв позволяет определить с
учетом возможных превращений виды, дозы, формы, сроки, способы и комбинации удобрений в
соответствии с требованиями в питательных элементах любой культуры в конкретных почвенноклиматических условиях.
2. Состав почвы. Почва —
сложная
саморегулирующаяся
поликомпонентная биокосная единая система, содержащая тесно взаимодействующие между собой твердую,
жидкую и газовую фазы.
Газовая фаза — почвенный воздух — результат взаимодействия атмосферного воздуха и образующихся в
почве газов. Состав его отличается от атмосферного повышенным (на 0,3—1 %, иногда на 2— 3 % и более)
содержанием диоксида углерода и несколько меньшим — кислорода. Он весьма динамичен в зависимости
от интенсивности обмена с атмосферным воздухом, богатства почвы органическими веществами,
колебаний погодных условий (давление, температура, влажность) и характера растительности. Объем
почвенного воздуха находится в динамическом антагонистическом равновесии с жидкой фазой (больше
воды — меньше воздуха и наоборот). В почве происходит постоянное потребление кислорода и выделение
диоксида углерода в результате разложения органических веществ ее, дыхания корней растений, животных,
насекомых, простейших и микроорганизмов, а также некоторых химических реакций. В результате
газообмена надпочвенный воздух обогащается диоксидом углерода, что улучшает условия фотосинтеза и
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 17 из_106_
повышает продуктивность растений. Повышение концентрации СОг в почвенном воздухе усиливает
растворимость этого газа в воде, что еще более подкисляет жидкую фазу и способствует переходу в
усвояемую для растений форму некоторых веществ твердой фазы (фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция
и др.)- Вместе с тем чрезмерная концентрация СОг и недостаток Ог в почвенном воздухе и жидкой фазе,
наблюдающиеся при переувлажнении и переуплотнении почв, ингибируют рост и развитие
микроорганизмов и растений, тормозят дыхание, рост корней растений и усвоение ими питательных
элементов, усиливают восстановительные процессы в жидкой и твердой фазах почвы.
Регулирование водно-воздушного режима конкретных почв соответствующими обработками в сочетании с
рациональным применением удобрений и мелиорантов улучшает корневое и воздушное питание растений,
повышает их продуктивность и качество получаемой продукции, способствует развитию почвенных
микроорганизмов, насекомых и животных.
Жидкая фаза — почвенный раствор ~ образуется из водв1, поступающей с осадками, из грунтовых и
паводковых вод, при конденсации водяных паров и растворимых в почвенном растворе веществ твердой и
газообразной фаз. Это наиболее активная фаза почвы, из которой растения непосредственно усваивают
питательные элементы и одновременно через почвенный раствор происходит взаимодействие растений с
удобрениями, мелиорантами, твердой и газообразной фазами почвы, а также перенос различных частиц и
соединений всех этих компонентов в виде суспензий, взвесей, коллоидных и истинных растворов.
Вопросы для самоконтроля:
1. Имеется ли связь между свойствами почвы и питанием растений?
2. Что такое состав почвы. Какие виды почв вы знаете?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 7,8 Виды почвенной кислотности и щелочности.
Содержание лекционного занятия:
1. Почвенная кислотность.
2. Содержание и формы питательных элементов в почве и их доступность.
1. Реакция почвенного раствора (почвы) обусловлена соотношением ионов водорода (1-Г) и
гидроксида {ОН~), причем концентрацию первых обычно выражают символом рН, являющимся отрицательным логарифмом концентрации этих ионов (1-Г).
Реакция
почвы
оказывает
большое
разностороннее
влияние
на усвоение питательных элементов, рост, развитие и урожайность растений, деятельность
почвенных микроорганизмов, трансфор-мацию разных форм питательных элементов удобрений
и почвы,физические, химические, физико-химические и биологическиесвойства почв. Удобрения,
и особенно мелиоранты, позволяют ре-гулировать реакцию почв в желаемом лля возделываемых
культурнаправлении.
По реакции (рН) различают почвы: очень сильнокислые — < 4,0 (рН™1)1 сильнокислые — 4,1—
4,5, среднекислые — 4,6— 5,0,слабокислые -— 5,1—-6,0, нейтральные — 6,1— 7,4, слабощелоч-ные
—7,5—-8,5 (рНоал), сильнощелочные— 8,6—10,0, резкощелочные-> 10,0.
Для большинства возделываемых в России сельскохозяйственных культур наиболее благоприятны
почвы с нейтральной и близкой к ней реакщей, однако значительные площади сельскохозяйственных
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 18 из_106_
угодий
приходятся
на
почвы
с
неблагоприятной
реакции
ей. Поэтому выяснение природы почвенной кислотности и щелочности и разработка приемов их
устранения с помощью соответствующих агротехники, удобрений и мелиорантов
чрезвычайно важны
для повышения продуктивности
возделываемых культур, эффективности удобрений и мелиорантов и качества регулирования
агрохимических показателей плодородия почв.
В кислых почвах различают актуальную (активную) и потенциальную (пассивную) кислотность.
Актуальная кислотность. Обусловлена наличием и концентрацией ионов водорода в почвенном
растворе (суспензии) при обработке почвы водой. Разложение органического вещества почвы и
органических удобрений приводит к постоянному образованию органических и аминокислот,
диоксида углерода и воды. Органические и аминокислоты являются продуктами корневых
выделений растений и почвенных микроорганизмов, а при дыхании все живые организмы
выделяют СО;. Диоксид углерода, взаимодействуя с водой, образует угольную кислоту.
Угольная, органические и аминокислоты, да еще гидролитически кислые удобрения (К1-ЦС1;
^ЩЬ 504) и азотная кислота, образующаяся в процессе нитрификации аммиачного азота
удобрений и почвы, являются основными источниками ионов водорода почвенного раствора,
обусловливающими актуальную кислотность почв.
Потенциальная кислотность. Обусловлена обменно-поглощенными ПИК ионами водорода,
алюминия, железа и марганца. В за-1шсимости от способности к обменному вытеснению из ПИК
этих ионов другими потенциальную кислотность разделяют на обменную и гидролитическую.
Обменная кислотность. Обусловлена наличием в1 1 ПК тех ионов водорода, алюминия, железа
и марганца, которые могут быть вытеснены в раствор катионами нейтральных солей, втом числе и
удобрений.
В слабокислых почвах обменная кислотность незначительная, а в щелочных — вообще
отсутствует. Обменная кислотность кислых почв легко переходит в актуальную при
взаимодействии твердой фазы почвы с водорастворимыми солями удобрений, мелиорантов и
жидкой фазы почвы, что усиливает отрицательное влияние на чувствительные к кислотности
растения и микроорганизмы. Особенно токсичны для многих живых организмов подвижные
алюминий и марганец, поэтому дозы извести должны нейтрализовать не только актуальную, но и
обменную формы кислотности известкуемых почв. Обменная кислотность (рН) — важный показатель
нуждаемости почв в известковании.
Величину обменной кислотности выражают в рН солевой вытяжки (1 н. КС1) или в миллиграммэквивалентах на 100 г почвы. При обработке почвы раствором нейтральной соли в почвенной
суспензии или растворе наряду с имевшимися ранее (обусловливающими актуальную кислотность)
появляются и вытесненные из ГШК. (обусловливающие обменную кислотность) катионы, поэтому
величина обменной кислотности всегда больше (а рН меньше),чем актуальной.
Гидролитическая кислотность. Обусловлена той частью катионов ППК потенциальной
кислотности, которые могут быть вытеснены при обработке почвы 1 н. раствором гидролитически
щелочной соли (СНзСООКа>:
СНзСООКа + Н20 г^СНзСООН + №+ + ОН~.
Щелочная реакция водного раствора этой соли позволяет болееполно, чем нейтральная соль
(КС1), вытеснить из ППК все ионыводорода, алюминия, железа и марганца по следующей схеме:
НН
2Ка
[ППК] А1 АШ4СН3СООКа+12НэО-»[1тК16Ка+14СН3СООН+ГеГе
+2А1(ОН)+2Ге(ОН)
Гидролитическая кислотность (Нг) определяется как общая кислотность почвы, включающая в
себя актуальную, обменную и«собственно» гидролитическую виды ее. Она значительно
больше обменной и выражается в миллиграмм- эквивалентах на 100 г почвы.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 19 из_106_
В отсутствие актуальной и обменной видов «собственно» гидролитическая кислотность не вредна
для растений и микроорганизмов. Это наблюдается во всех черноземах, кроме южных, незнание ее в
этих случаях необходимо для определения степени насыщенности почв основаниями (V) и для
обоснования возможностей замены суперфосфатов фосфоритной мукой (фосфоритование).
2 СОДЕРЖАНИЕ И ФОРМЫ ПИТАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПОЧВЕ, ИХ ДОСТУПНОСТЬ
РАСТЕНИЯМ
Все необходимые растениям питательные элементы, за исключением азота, в естественных почвах
без удобрений происходят из материнских пород. Накопление азота в почвах осуществляется
органической форме в результате жизнедеятельности симбиотических, свободноживущих и
ассоциативных азотфиксаторов молекулярного азота (N3) атмосферы, так как материнские породы могут удерживать в кристаллических решетках только небольшое количество необменно-поглощенных
ионов аммония. Фосфор, калий, кальций и все другие макро- и микроэлементы первоначально
имеются только в минеральных формах, но в процессе почвообразования та или иная часть некоторых
из этих элементов почвах может содержаться и в органических формах. Из общих(валовых) запасов в
почвах всех элементов и каждого в отдельности для питания растениям доступна (усвояема) обычно
очень незначительная часть их (1 — 10%). Напомним, что усвояемые формы питательных элементов
— это растворимые в воде и (или) слабых кислотах главным образом минеральные соли необходимых
макро- и микроэлементов. Интенсивность и направленность трансформации валовых запасов
питательных элементов в усвояемые для растений формы и обратно осуществляются и
регулируются всем комплексом природно-экономических условий конкретных экосистем, в том числе
в агроценозах: структурой посевов, удобрениями, химическими и гидротехническими мелиорациями
и другими агроприемами.
Комплекс всех процессов поступления, трансформации и расходования питательных элементов
обусловливает в почвах определенное количественное и качественное состояние их и определяет
пищевой режим почвы в целом и каждого элемента в отдельности.
Вопросы для самоконтроля:
1. Охарактеризуйте почвенную кислотность.
2. Какие виды почвенной кислотности вы знаете?
3. Расскажите о содержании питательных веществ в почве.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 8 Агрохимическая характеристика основных типов почв Казахстана.
Содержание лекционного занятия:
1. Характеристика основных типов почв на территории РК.
1. Дерново-подзолистые почвы имеют кислую реакцию, значительную обменную
кислотность (1—2 мэкв на 100 г), SO—90% величины которой приходится на обменный Аl, а
также гидролитическую кислотность (3—6 мэкв на 100 г), низкую емкость поглощения (5—15
мэкв) и степень насыщенности основаниями (30—70%). Большая часть этих почв нуждается в
известковании.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 20 из_106_
Для дерново-подзолистых почв характерно низкое содержание гумуса, общего азота и фосфора и
резкое снижение их количества с глубиной профиля. Агрохимические свойства этих почв сильно
варьируют в зависимости от механического состава и степени окультуренности (табл. 1).
Большинство дерново-подзолистых почв характеризуется сравнительно низким содержанием
усвояемых (минеральных) форм азота и подвижного фосфора, а песчаные и супесчаные почвы
— также и калия.
1. Агрохимическая характеристика дерново-подзолистых почв
Мощность
Подвижный
рН
Подвижный
Степень
пахотного Содержание фосфор мг
солевой
калий мг на
окультуренности
горизонта, гумуса, %
на 100 г
вытяжки
100 г почвы
см
почвы
Слабая
4—4,5
до 20
1,5-2
До 5
До 10
Средняя
4,6—5,0 20—22
2—2.5
5—10
10—15
Сильная
5,1—6,0 22—25
2,5—4
18—25
20—30
С повышением степени окультуренности почв (при систематическом применении органических
и минеральных удобрений, известковании и т. д ) снижается кислотность, увеличивается
содержание гумуса и общего азота, подвижного фосфора и обменного калия, повышается их
плодородие.
Дерново-подзолистые почвы обычно бедны элементами питания, но достаточно увлажнены,
применение органических и минеральных удобрений дает на них высокий эффект. Из
минеральных удобрений наиболее эффективны азотные, а на слабоокультуренных почвах также
фосфорные удобрения. На песчаных и супесчаных почвах эффективно применение калийных, а
также магнийсодержащих удобрений.
Серые лесные почвы в зависимости от мощности гумусового горизонта, содержания гумуса и
выраженности признаков оподзоливания подразделяют на светло-серые, серые и темно-серые,
отличающиеся по агрохимическим свойствам (табл. 2).
Подтип
Светло
серые
Серые
Темносерые
2. Агрохимические свойства серых лесных почв
Мощность гумусового
Содержание
рН солевой
горизонта, см
гумуса, %
вытяжки
15—25
1,6—3,4
4,8—5,4
25—30
2,2—4,7
5,2—5,7
40—60
3,5—7,0
5,5—6,0
Гидролитическая
Подтип кислотность мекв
на 100г.
Светло
2,3-3,8
серые
Серые
2,9-3,5
Продолжение табл. 2
Сумма
Подвижный
обменных
V, % фосфор мг на
оснований
100 г почвы
мекв на 100г
72—
10—18
6
82
76—
14—25
8
87
Подвижный
калий мг на
100 г почвы
10
13
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 21 из_106_
Темно
802,3-5,4
20-36
12
15
серые
86
Oт светло-серых к серым и темно-серым почвам увеличиваются мощность гумусового
горизонта, содержание гумуса, сумма обменных оснований и степень насыщенности
основаниями, уменьшается кислотность. Серые лесные почвы обычно имеют невысокое
содержание усвояемых соединений азота, подвижного фосфора и калия, но оно может сильно
колебаться в зависимости от степени окультуренности и предшествующей удобренности почвы.
Необходимо систематическое применение органических и минеральных удобрений, а на светлосерых почвах с кислой реакцией, кроме того, и известкование. Эффективность минеральных
удобрений наиболее высокая в западных провинциях зоны и несколько ниже в центральном и
особенно восточном районах.
В повышении урожаев сельскохозяйственных культур на серых лесных почвах ведущая
роль принадлежит азотным удобрениям, на втором месте по эффективности стоят фосфорные
удобрения, слабее действуют калийные, применение которых, однако, необходимо под
картофель, сахарную свеклу и для получения высоких урожаев зерновых культур.
Черноземы по сравнению с другими почвами характеризуются более высоким естественным
плодородием, имеют мощный гумусовый горизонт, значительно больше содержат гумуca и
общею азота в пакетном горизонте с постепенным снижением их по профилю (табл. 3).
Валовой запас гумуса и азота в слое 0—20 см составляет соответственно 60—220 и 3—15 т на 1
га, а в метровом слое — в 3—4 раза больше. Общее содержание фосфора (P2O5) колеблется от 0,1
до 0,3%, а валовой запас его 2—4,5 т на 1 га. Реакция этих почв близка к нейтральной или
слабощелочная (рН 6—8), обменная кислотность, как правило, отсутствует, гидролитическая
кислотность колеблется от 0 до 4 мэкв на 100 г. Черноземы имеют высокую емкость поглощения
и степень насыщенности основаниями. У типичного чернозема наибольшая мощность
гумусового горизонта, более высокое содержание гумуса, общего азота, фосфора и валовые их
запасы (соответственно 120—220, 7—15 и 3,5—4,5 т на 1 га), а также емкость поглощения. К
северу — у выщелоченного чернозема и к югу — у обыкновенного и особенно южного
черноземов эти показатели снижаются. Реакция почвы слабокислая у выщелоченного чернозема
и слабощелочная у обыкновенного и южного, у которых также выше степень насыщенности
основаниями, и незначительная или вовсе отсутствует гидролитическая кислотность. У
выщелоченных черноземов гидролитическая кислотность достигает часто 3—5 мэкв на 100 г.
Все подтипы черноземов богаты калием, общее содержание его равно 2,5—3%, а валовой запас
45—60 т на 1 га. Несмотря на высокое потенциальное плодородие черноземов, обеспеченность
их усвояемыми формами азота и подвижным фосфором, особенно старопахотных и слабо
удобрявшихся почв, очень часто невысокая. Поэтому на этих почвах наблюдается высокая
эффективность фосфорных, а при более благоприятных условиях увлажнения — и азотных
удобрений. На старопахотных и слабоудобрявшихся черноземах уменьшаются по сравнению с
целинными запасы общего и обменного калия, поэтому на таких почвах, особенно под
калиелюбивые культуры (сахарная свекла, картофель, подсолнечник и др.), эффективно
применение калийных удобрений (вместе с азотными и фосфорными). Минеральные удобрения
эффективнее в более увлажненных западных районах Черноземной зоны, в восточных районах
(параллельно с ухудшением условий увлажнения) эффективность их снижается.
3. Агрохимические свойства черноземов
Мощность
Емкость
рН
Гидролитическая
гумусового Содержание
поглощення
Подтип
подпой кислотность
V%
горизонта , гумуса,%
мэкв на
вытяжки мэкв на 100г.
см
100г
85Выщелоченный 80—150
6—9
5,5—6,5 2—4
45—55
95
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 22 из_106_
9098
95Обыкновенный 60— 1 40 5—8
7-8
0—1
40—50
100
98Южный
40—80
3—6
7—8
0—0,5
25—35
100
Каштановые почвы делятся на темно-каштановые, каштановые и светло-каштановые, которые
отличаются по агрохимическим свойствам (табл. 4). Темно-каштановые почвы — переходные от
черноземных к каштановым. Мощность гумусового горизонта достигает 45 см с постепенным
уменьшением содержания гумуса по профилю. Карбонатный горизонт залегает на глубине 45—
50 см. Реакция почвы слабощелочная, легкорастворимых солей мало и залегают они глубже 2—
2,5 м.
4. Агрохимические свойства каштановых почв
Сумма
Мощность
Общий рН
обменных
гумусового Содержание Общий
Подтип
фосфор, солевой катионов ,
горизонта , гумуса,%
N
%
вытяжки мэкв на 100
см
г.
Темно0,2—
35—45
4-5
0,1—0,2 7—7,2
30—35
каштановая
0,3
0,15—
Каштановая 30—40
3—4
1,1—0,2 7,2—7,5 20—13
0,20
Светло0,10— 0,08—
25—30
2—3
7,4—8
12-15
каштановая
0,15
0,15
У каштановых и светло-каштановых почв, которые распространены ц более засушливых
районах сухих степей, меньше мощность гумусового горизонта, ниже содержание гумуса и
общего азота; более резкое снижение их с глубиной, карбонатный горизонт залегает выше (на
глубине 30—40 и 25—30 см), реакция слабощелочная и щелочная (рН 7,2—8). Среди светлокаштановых почв много солонцеватых и сильносолонцеватых разностей. Для каштановых почв
характерна различная степень засоления, но солевой горизонт обычно расположен на глубине 1
м и ниже. Из верхнего горизонта водорастворимые соли вымыты, содержание их (главным
образом бикарбонатов Са и Mg) небольшое (сотые доли %). В солевом горизонте из
водорастворимых солей преобладают сульфаты и хлориды. Каштановые почвы богаты калием,
но имеют низкую обеспеченность подвижными формами азота и фосфора. Однако
эффективность минеральных удобрений на этих почвах из-за недостатка влаги обычно низкая. В
условиях богарного земледелия рекомендуется внесение небольших доз фосфорных удобрений в
рядки при посеве зерновых культур. При орошении эффективность азотных и фосфорных
удобрений резко повышается, но калийные удобрения малоэффективны. Для повышения
плодородия солонцовых почв и солонцов рекомендуется применение гипса.
Сероземы подразделяются на три подтипа: светлые, типичные (обыкновенные) и темные.
Земледелие на этих почвах ведется при орошении (без орошения возможно лишь на темных
сероземах). Сероземы характеризуются высокой карбонатностью, малогумусностью и низким
содержанием азота. Содержание гумуса в слое 0—20 см у светлых сероземов 1—1,5%,
типичных— 1,5—3, темных —до 4—5%, а общее содержание азота соответственно 0,07—0,12%,
0,1—0,2, 0,35— 0,40%. Валовой запас гумуса в слое 0—20 см колеблется от 30—40 у светлых
сероземов до 120—150 т на 1 га у темных, а запас азота от 2—4 до 8—10 т на 1 га. Общее
содержание фосфора варьирует от 0,08 до 0,2%, а запас его от 2 до 6 т на 1 га, калия —
соответственно 2,5—3% и 75—90 т на 1 га, т. е. валовой запас фосфора и калия в этих почвах
Типичный
100—180
8—12
6,5—7
0,5—3
50—60
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 23 из_106_
весьма значительный. Сероземы имеют слабощелочную реакцию (рН 7,2—8), относительно
низкую емкость поглощения (9—30 мэкв у светлых, 12—15 — у типичных и 18—20 мэкв на 100
г у темных сероземов). Из суммы обменно-поглощенных катионов 80—90% составляет Са2+ ,
10—15% Mg2+ и 5— 8% К+ и Na+. Для орошаемых сероземов характерна высокая биологическая
активность и нитрификационная способность, но образующиеся нитраты интенсивно мигрируют
(при поливах) по профилю почвы. Для повышения плодородия этих почв крайне важно
систематическое применение органических и минеральных удобрений. Из минеральных
удобрений на первом месте по эффективности стоят азотные, а затем фосфорные, которые
весьма эффективны при низком содержании в почве подвижного фосфора. Калием сероземы
обеспечены лучше, чем азотом и фосфором. Однако на длительно орошаемых и используемых
для возделывания хлопчатника и других культур площадях возникает потребность и в калийных
удобрениях, особенно при систематическом внесении высоких норм азотных и фосфорных
удобрений.
Вопросы для самоконтроля:
1. Перечислите основные виды почв встречающихся на территории РК?
2. Дайте характеристику отдельным видам почв.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 9. Химическая мелиорация почв.
Содержание лекционного занятия:
1. Понятие о химической мелиорации.
2. Гипсование и кислование почв.
1. К химической мелиорации (мелиорация — коренное улучшение почв) приходится прибегать в
тех случаях, когда необходимо быстро изменить их неблагоприятные для растений свойства,
повысить плодородие. Для этого в почву вносят химические соединения, улучшающие или
изменяющие ее свойства. В сельском хозяйстве наиболее часто применяют известкование
кислых почв и гипсование, а иногда кислование щелочных.
Известкование кислых почв
На постсоветском пространстве около половины всех пригодных для обработки земель
расположено в нечерноземной зоне. Атмосферных осадков здесь выпадает достаточно, а
временами и слишком много. Но урожаи на подзолистых и дерново-подзолистых почвах,
преобладающих в этой зоне, невелики. Причина их низкого плодородия — недостаток
питательных веществ, плохая структура и кислая реакция многих из них. Кислотность почвы
вызывают органические и отчасти минеральные кислоты и водородный ион, находящийся на
поверхности самых мелких, коллоидных частиц почвы.
Большинство сельскохозяйственных культур плохо растут на сильнокислых почвах и дают
низкие урожаи. Особенно чувствительны к почвенной кислотности свекла, капуста, горчица,
клевер, люцерна, эспарцет, донник, лук, чеснок, смородина. Несколько менее, но также
чувствительны к повышенной кислотности пшеница, ячмень, кукуруза, фасоль, горох, брюква,
турнепс, капуста цветная, огурцы; из плодовых — яблоня, слива, вишня; из трав — костер,
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 24 из_106_
лисохвост. Слабо чувствительны к кислой реакции овес, рожь, гречиха, тимофеевка, но и они
положительно реагируют на известкование.
Есть культуры, которые легко переносят повышенную кислотность и не нуждаются обычно в
известковании почв. Некоторые из них повышают урожайность при неполном известковании,
когда сильная кислотность сменяется слабой., Это лен, подсолнечник, морковь, петрушка, репа,
редька.
В чем же проявляется отрицательное действие кислотности на растения и почвы? В том, что ион
водорода способствует разрушению почвенных минералов и обеднению почв. Кроме того, он
ядовит для растений и полезных микроорганизмов. Из-за высокой кислотности в почвенных
растворах появляются вредные для растений и микроорганизмов соединения алюминия, железа,
марганца. Растворенный в кислых почвах алюминий может нанести растениям вред больший,
чем водородный ион.
Для нейтрализации почвенной кислотности в почву вносят молотый известняк (известковую
муку) или мел, жженую известь, туф, сланцевую или торфяную золу. Но некоторые растения,
например картофель, заболевают при избытке извести. В таких случаях лучше использовать
молотый доломит, мергель, в которых помимо углекислого кальция содержится углекислый
магний. Кальций и магний нужны и как удобрения.
В повышении плодородия кислых почв известкованию принадлежит одно из первых мест. Оно
устраняет кислотность, переводит некоторые ядовитые соединения, например алюминия, в
нерастворимую, а потому безвредную для растений форму и, наоборот, способствует
растворимости некоторых других веществ, в том числе фосфатов (связывая подвижные
алюминий и железо), и тем самым повышает доступность их для растений. Одновременно
улучшаются условия жизни полезных микроорганизмов, их активность возрастает. В почве
накапливаются гумусовые вещества, улучшающие ее структуру. Почва становится более водо –
и воздухопроницаемой, ее легче обрабатывать.
В зависимости от степени кислотности почвы, количества в ней гумуса и глинистых частиц
необходимо вносить в почву разное количество извести. Например, на глинистых почвах
необходимо вносить примерно в полтора раза больше извести, чем на легкосуглинистых и
супесчаных. Слабокислые почвы в известковании не нуждаются.
В известкованные почвы нужно обязательно вносить минеральные и органические удобрения.
Только при этом условии можно получить наибольший эффект от устранения кислотности почв.
Лучшие результаты дает внесение извести вместе с органическими и минеральными
удобрениями. Известь повышает эффективность минеральных и органических удобрений на
25—50%. Например, урожай ячменя и многолетних трав при внесении 20 т навоза и 6 т извести
на гектар равен урожаю, который бывает при внесении 40 т навоза. Даже внесение половинных
доз извести значительно повышает урожай. На известкованных почвах урожай озимой пшеницы
повышается в среднем на 3—6 ц с гектара, яровой пшеницы, ячменя и ржи — на 2—5 ц, клевера
на сено — на 10—15 ц, кормовых корнеплодов — на 60 ц.
Чем кислее почва, тем большие прибавки урожая дает внесение извести. Но одно известкование
очень
бедных почв может не дать положительного результата, так как известь понижает растворимость
некоторых других веществ, например калия и микроэлементов. Поэтому на бедных почвах часто
приходится при известковании вносить микроэлементы: бор, на некоторых почвах марганец,
серу, молибден. Микроэлементы повышают не только урожайность растений, но и устойчивость
их против различных заболеваний.
Известь, внесенная в почву, постепенно вымывается просачивающейся водой в более глубокие
слои. Поэтому известкование необходимо повторять через каждые 7—10 лет.
2. Гипсование и кислование почв
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 25 из_106_
Почвы степной зоны — черноземы, каштановые
и другие обладают высоким естественным
плодородием. Они характеризуются нейтральной
реакцией и в химической мелиорации не
нуждаются. Однако среди них встречаются
почвы щелочные. Это прежде всего солонцы.
Солонцы неплодородны, на них плохо
развиваются даже дикорастущие растения. Сухие
солонцы очень плотны и при обработке
разбиваются на крупные глыбы. Вода на
солонцах застаивается. Обрабатывать такие
почвы очень трудно и часто бесполезно: урожая с
них не получишь. Солонцы нередко встречаются небольшими пятнами среди других, более
плодородных почв, занимая от 10 до 50 % всей площади. Это сильно осложняет использование
хороших почв.
Пятна, не покрытые растительностью, — это солонцы. Такие почвы нуждаются в гипсовании.
Неблагоприятные свойства солонца вызываются присутствием иона натрия на поверхности
коллоидных частиц почвы. В присутствии натрия коллоидные частицы ведут себя иначе, чем с
другими ионами, в результате чего эти почвы переходят в бесструктурное состояние.
Удалить из солонца натрий можно, только промыв его раствором какой-либо соли, например
кальция. Ион кальция вытеснит натрий. После этого неблагоприятные свойства солонца
исчезнут. Однако вносить в почву для вытеснения обменного натрия углекислый кальций, как
делается при известковании, бесполезно. В солонцах он остается недеятельным. Вносить надо
более легко растворимую сернокислую соль кальция — тонко размолотый гипс или фосфогипс,
в котором кроме гипса содержится 2—3% фосфорного ангидрида. Обычно приходится вносить
от 5 до 25 т сырого (водного) гипса на один гектар солонцов. Гипс рассыпают по поверхности
почв, а затем запахивают.
Вместо гипса можно вносить хлористый
кальций. Его доставляют в виде
концентрированного раствора с химических
заводов, где он скапливается как отход при
производстве соды. Хлористый кальций
химически активнее гипса, но он плох тем, что
связанный с ним ион хлора ядовит для
растений. После мелиорации хлористым
кальцием почвы нуждаются в более
ускоренной промывке, что возможно только
при искусственном орошении. После
промывки солонцы становятся хорошими,
плодородными почвами.
Солонцы, которые содержат углекислый кальций начиная с самого верхнего слоя, можно
улучшать, внося в почву кислые промышленные отходы, лучше всего отходы от производства
технической серной кислоты. Этот прием называется кислованием солонцов.
Гипс рассыпают по поверхности почвы, а затем запахивают.
Кислование применяют также на почвах, засоленных содой. Эту самую токсичную из
встречающихся в почвах солей не удается удалить промывками. Приходится предварительно
разрушить соду — соединить ион натрия с сернокислым ионом — и после этого промыть почву.
Химическая мелиорация — важная часть той огромной работы по коренному улучшению
земель, которая развернулась на всей обширной территории нашей страны.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 26 из_106_
На юге проводится орошение и устраняется засоление и щелочность почв, на севере осушаются
переувлажненные земли и ведется борьба с вредной кислотностью почв.
Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте характеристику химической мелиорации почв?
2. Что значит гипсование почвы?
3. Что значит кислование почвы?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 11 Удобрения, их свойства и применение.
Содержание лекционного занятия:
1. Виды органических удобрений.
2. Свойства и применение удобрений.
Зависимость между урожайностью и нормами удобрений.
Зависимость урожая сельскохозяйственных культур от
возрастающих норм отдельных видов минеральных удобрений и их
сочетаний определяется экспериментально в вегетационных и полевых
опытах для решения научныхи практических целей. По реакции растений
на внесение элементов питания определяют закономерности
формирования урожая и потребность в удобрениях, Урожай при этом
является функцией питательных веществ и изучаемых факторов роста.
Формирование урожая в полевых условиях определяется не только
уровнем минерального питания, но и зависит от совокупного действия
погодных факторов, агрохимических и физических свойств почвы, ее
эродированности, видовых и сортовых особенностей возделываемой
культуры, применения органических удобрений и мелиорирующих
веществ, предшественника и его удобренности и многих других условий.
Урожай сельскохозяйственных культур возрастает в прямой зависимости
от увеличения нормы минеральных удобрений лишь до определенного
уровня, при котором достигается наибольшая оплата единицы
питательного вещества удобрения получаемой продукцией. В этом
интервале норм урожайность от дополнительного внесения удобрений
растет как с единицы площади, так и в расчете на единицу удобрения.
Дальнейшее повышение нормы удобрений сопровождается увеличением
урожая с единицы площади, но величина прибавок урожая от
возрастающих норм и окупаемость единицы удобрения продукцией
постепенно снижаются. После достижения максимальной урожайности с
единицы площади дальнейшее увеличение норм удобрений вообще
нецелесообразно.
Повышение
нормы
удобрений
экономически
оправданно, пока стоимость прибавки урожая окупает издержки,
связанные с применением дополнительного количества удобрений.*
Количественная зависимость между урожаем и нормами минеральных
удобрений, полученная в опытах, может быть представлена
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 27 из_106_
математическими уравнениями (производственными функциями)**. По
этим функциям урожая можно определить окупаемость единицы
удобрения прибавкой урожая, потребное количество удобрений для
получения единицы урожая для любой точки кривой, оптимальную и
максимальную норму удобрений и т. д.
Для решения этих вопросов экспериментальным путем потребовалось бы
проведение полевых опытов по громоздким схемам с дробными нормами
удобрений и их сочетаниями, что весьма сложно и требует огромных
затрат труда и средств.
Следовательно, на основании производственных функций можно решать
важные практические задачи по планированию применения удобрений и
определению их норм на заданный урожай. При этом в зависимости от
целевого назначения производственные функции могут характеризовать
зависимость урожая от норм удобрений с учетом того или иного числа
факторов, имеющих количественную оценку. Наиболее детально
производственные функции должны разрабатываться с целью определения
оптимальных норм удобрений и потребности в них на планируемую
урожайность на уровне хозяйства — применительно к конкретным
почвенно-климатическим и другим условиям.
По мере укрупнения уровня планирования число независимых переменных
факторов может сокращаться. Так, например, при использовании
производственных функций для оптимального распределения удобрений
на уровне союзных республик и экономических районов достаточно для
каждой культуры по данным полевых опытов вывести уравнения,
характеризующие зависимость урожая от норм удобрений по основным
типам, подтипам и разновидностям почв соответствующих регионов.
Очевидно, что для повышения надежности параметров уравнения полевые
опыты с удобрениями должны быть массовыми, проводимыми по единым
схемам и методикам, а число их — достаточно большим.
При разработке системы удобрения наиболее рациональная норма
минеральных удобрений должна устанавливаться в зависимости от уровня
химизации.
При
ограниченной
обеспеченности
удобрениями
предпочтительнее норма, позволяющая получить наивысшую оплату
единицы удобрения. При полном удовлетворении потребности в
удобрениях основной целью должны быть получение максимально
возможного выхода продукции с единицы площади, сохранение и
повышение плодородия почвы.
Исключительно важное значение имеет экономическая сторона вопроса.
Поэтому при выборе норм удобрений необходима тщательная
агроэкономическая оценка результатов полевых опытов, в том числе с
использованием экономико-математических методов. При ограниченных
фондах удобрений оптимальной нормой будет та, которая обеспечивает
наибольшую урожайность с гектара при максимальном чистом доходе от
удобрений, а при обеспечении удобрениями по потребности —
позволяющая получать наибольший выход сельскохозяйственной
продукции при самоокупаемости (или запланированном уровне
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 28 из_106_
окупаемости) удобрений.
Основой для планирования применения удобрений, установления
оптимальных норм и соотношения питательных веществ удобрений под
сельскохозяйственные культуры являются результаты полевых опытов.
Полевые опыты с удобрениями проводятся в различных почвенноклиматических зонах страны по единым схемам опытными станциями и
научно-исследовательскими
сельскохозяйственными
институтами,
зональными агрохимическими лабораториями. На основании обобщения
итогов географических полевых опытов выявляется существующая
зависимость эффективности удобрений от почвенно-климатических
условий, агротехники и других факторов, разрабатываются рекомендации
по применению минеральных удобрений.
Результаты работы географической сети полевых опытов позволяют
выявить основные закономерности в действии удобрений: установить
размеры средних устойчивых прибавок урожая сельскохозяйственных
культур от внесения различных норм отдельных видов удобрений и их
сочетаний; определить оптимальные нормы и соотношения основных
элементов питания для получения максимальной агрономической и
экономической эффективности удобрений; установить потребность в
удобрениях по природно-экономическим районам и областям страны,
планировать их производство и распределение в государственном
масштабе.
Распределение минеральных удобрений по природно-экономическим
районам и по сельскохозяйственным культурам проводится в нашей
стране в плановом порядке на основе агроэкономической оценки данных
географической сети полевых опытов и массовых опытов агрохимслужбы
в производственных условиях. Планирование поставки удобрений
осуществляется
с
учетом
почвенно-климатических
условий,
народнохозяйственной
значимости
выращиваемых
культур
и
экономической эффективности удобрений исходя из потребности страны в
различных видах сельскохозяйственной продукции и достигнутого уровня
развития промышленности по производству удобрений.
В первую очередь минеральные удобрения выделяют под культуры,
производство которых имеет важное народнохозяйственное значение и,
кроме того, ограничено определенными почвенно-климатическими
условиями.
Полностью
для получения
планируемого
урожая
обеспечиваются удобрениями также посевы на мелиорируемых землях с
регулируемым
водным
режимом,
что
обусловлено
высокой
эффективностью удобрений при орошении, а также необходимостью
быстрее окупить значительные капиталовложения на мелиорацию земель.
Более высокий уровень поставки удобрений планируется для районов
достаточного увлажнения, где достигается наибольшая оплата единицы
удобрений.
Определение потребности в минеральных удобрениях в масштабе страны,
союзных республик и экономических районов, а также обоснование
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 29 из_106_
оптимальных планов распределения фондов удобрений проводятся с
использованием экономико-математических методов и электронновычислительной техники. В ЦИНАО для этих целей создан специальный
программный комплекс «Фонуд» (фонды удобрений).
При разработке экономико-математической модели для решения этих
задач учитываются следующие показатели:
-структура посевных площадей, фактический и планируемый уровень
урожайности культур на предстоящий хозяйственный год или на
перспективу согласно утвержденным народнохозяйственным планам;
- потребность удобрений на единицу прибавки урожая; доля прибавки
урожая, обусловленная применением отдельных видов и сочетаний
минеральных удобрений согласно результатам полевых опытов;
- уровень потенциального и актуального плодородия почв по результатам
почвенно-агрохимических обследований; экономическая эффективность
применения удобрений, определяемая на основе нормативных данных по
средним прибавкам урожая и затратам на применение удобрений.
Овощеводам необходимо помнить, что в органических удобрениях
содержатся практически все необходимые для питания растений
вещества: фосфор, калий, марганец, бор и другие микроэлементы.Они
являются наиболее ценными для подкормки растений. Органика,
внесенная в почву, обогащает ее необходимыми питательными
веществами, улучшает ее физические свойства, водный и воздушный
режимы, что существенно влияет на повышение урожайности
возделываемых культур. На дачных и приусадебных участках под
КАРТОФЕЛЬ, овощные и плодово-ягодные культуры можно
применять следующие виды органических удобрений: навоз, торфонавозные и растительные компосты, птичий помет, торф. О том, какую
они имеют ценность, хочется рассказать более подробно.
Наиболее полноценным органическим удобрением является НАВОЗ.
Состав зависит от вида содержания животных, их кормления и
применяемой подстилки. Из подстилок лучшей является солома
зерновых культур, затем торф и наконец древесные опилки. Навоз
крупного рогатого скота разлагается в куче или штабеле медленно, без
значительного повышения тепла. А вот конский навоз при хранении
прогревается до 70-80 градусов С. Поэтому его целесообразно
использовать в парниках и теплицах как биотопливо. В свином навозе
содержится много азота, большие дозы его могут "сжечь" растения. Он
беден кальцием, способен повышать кислотность почвы. В свежем
виде свиной навоз содержит болезнетворные микробы, в таком виде
его лучше не применять. По степени разложения навоз подразделяется
на четыре вида: свежий, полуперепревший (водный настой такого
навоза черный, солома в нем приобретает темно-коричневый цвет),
перепревший (представляет собой черную массу, водный настой
бесцветный), перегной (это однородная рыхлая сыпучая масса темного
цвета). По мере того, как навоз перепревает, он теряет свою
первоначальную массу: полуперепревший на 20-30%, перепревший на
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 30 из_106_
50% и перегной до 70%. Действует навоз на протяжении нескольких
лет. В первый год используется около 50% его питательных веществ,
во второй - 25, в третий - 15, в четвертый - 10%. Более эффективно
действие навоза на тяжелых глинистых почвах - 5-7 лет, на легких
песчаных - 2-3 года.
Для приготовления торфокомпостов пригоден низинный торф. По
сравнению с верховым и переходным торфом он богаче азотом и
кальцием, имеет более низкую кислотность. Азота в низинном торфе
столько, сколько и в навозе, но он находится в малодоступном для
растений состоянии. Только 2-3% его общего количества легко
усваивается в форме аммиака. Это объясняется тем, что органическое
вещество торфа плохо разлагается микроорганизмами. Однако,
благодаря добавлению в него навоза, навозной жижи или фекалий
можно создать благоприятные условия для минерализации
содержащегося в нем азота.
ПТИЧИЙ ПОМЕТ является полным быстродействующим удобрением,
так как в нем питательные вещества находятся в легкодоступной
форме. Кстати сказать, помет кур содержит значительно больше
питательных веществ, чем помет уток и гусей. От одной курицы можно
получить в год до 6 кг помета. Так как потери азота в птичьем помете
за 1,5-2 месяца достигают 30-50%, его необходимо хранить в сухом
месте в смеси с торфокрошкой или порошковидным суперфосфатом
(соответственно в соотношении 25-60 и 6-10% от массы помета) или в
закрытой таре. В сухом птичьем помете концентрация азота, фосфора и
калия высока. Поэтому перед применением его тщательно измельчают
и равномерно рассеивают по всему участку, иначе возможно
выгорание растений, и сразу же заделывают в почву. Доза внесения
сырого помета 0,4-0,5, сухого - 0,3-0,2 кг/кв.м. Для жидких подкормок
помет разбавляют водой непосредственно перед внесением в почву в
соотношении 1:10 или 1:12 и тщательно перемешивают. Настаивать
птичий помет с водой, чтобы он перебродил, нецелесообразно - потери
азота составят 50%.
ТОРФО-ФЕКАЛЬНЫЕ КОМПОСТЫ, состоящие из 2 частей торфа и
одной части фекалия или 1:1, очень сильное быстродействующее
удобрение. В нем содержится азота, фосфора и калия почти в 2 раза
больше, чем в навозе. При отсутствии торфа фекалии можно разводить
водой (1:10) и этим раствором поливать приствольные круги плодовых
деревьев и ягодных кустарников. Однако, следует помнить, что под
овощные культуры, которые употребляются без кулинарной
обработки, использовать фекалии в чистом виде нельзя. Под другие
культуры их можно вносить за 15-20 дней до посадки, равномерно
разбрасывая по участку.
РАСТИТЕЛЬНЫЕ КОМПОСТЫ готовят в так называемых
компостных кучах. Их ширина 2 м и высота 1,5-1,7 м, длина
произвольная. Дно кучи должно быть хорошо уплотнено, чтобы не
терялась жидкая фракция. В кучи складывают послойно толщиной 2025 см ботву, сорняки без семян, опавшие листья, торф, кухонные
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 31 из_106_
отходы и т.д. При этом следят за тем, чтобы жидкие компоненты
впитывались в сухие, поливают водой и 2-3 раза в течение лета
перелопачивают. Перелопачивание необходимо для того, чтобы в
компост поступало необходимое количество кислорода для
жизнедеятельности микроорганизмов. Каждый из компостов будет
готов к внесению в почву, когда он превратится в рассыпчатую массу.
Летом для этого требуется 2-3 месяца. Под овощные культуры
компосты лучше вносить на следующий год. При закладке компоста
осенью срок его созревания увеличивается до 6-10 месяцев.
Торфо-минерально-аммиачные удобрения получают путем обработки
торфокрошки фосфоритной мукой, суперфосфатом, хлористым калием
и другими калийными удобрениями. В 100 кг таких удобрений
содержится 0,2-0,4 кг азота, фосфора и калия. Они эффективнее
действуют на растения, чем одновременное внесение в почву торфа и
минеральных удобрений. В чистом виде торф применяют в дозах,
вдвое больших, чем навоз, и в основном на почвах, которые нуждаются
в улучшении физических свойств или очень бедных запасами
органических веществ (песчаных и супесчаных). Древесные опилки не
являются ценным органическим удобрением. Но если их внести в
почву заблаговременно, они могут несколько улучшить физические
свойства тяжелой почвы, сделать ее более рыхлой. При использовании
опилок потребуется дополнительное внесение минеральных
удобрений, особенно азотных (30 г мочевины на ведро опилок).
Опилки целесообразнее использовать в компостах и как
мульчирующий материал для малины. Опилки могут закислить почву,
поэтому их надо произвестковать (100 г извести на ведро опилок) и
хорошо увлажнить. Для увлажнения можно использовать как воду, так
и жидкий коровяк, мочу животных, разбавив ее водой (1:5-10). Свежий
навоз хорошо переносят такие овощные культуры как огурцы, кабачки,
тыква, шпинат, капуста. На следующий год вместо этих культур можно
разместить томаты, лук, картофель, свеклу, морковь, редьку. На третий
и четвертый годы на этом же месте можно выращивать горох и
картофель, используя минеральные подкормки. На холодных и
влажных почвах органические удобрения заделывают в почву на 10-15
см, на сухих - на штык лопаты, что способствует хорошему усвоению
их растениями. При мелкой заделке удобрений эффективность их
использования растениями резко снижается. Дозы зависят от состояния
почвы, наличия в ней питательных веществ, вида растений.
Правильное использование всех видов вышеперечисленной органики
будет непременно способствовать росту урожайности выращиваемых
культур.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие виды удобрений вы знаете?
2. Опишите методику применения удобрений?
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 32 из_106_
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 12. Фосфорные удобрения.
Содержание лекционного занятия:
1. значение фосфора в жизни растений. Источники фосфора для растений
2. круговорот и баланс фосфора в земледелии, классификация фосфорных удобрений
3. взаимодействие фосфорных удобрений с почвой
1. Значение фосфора для растений, содержание и формы его в почве
Фосфор — важный элемент питания растений. Растения потребляют его главным образом в виде
анионов H2PO4- ; (или HPO42-) из солей ортофосфорной кислоты (H3PO4 ), (а также из солей
полифосфорных кислот (после их гидролиза). Поступивший в растения фосфор включается в
состав различных органических соединений. Фосфор входит в нуклеиновые кислоты и
нуклеопротеиды, участвующие в построении цитоплазмы и ядра клеток. Он содержится в
фитине — запасном веществе семени, который используется как источник фосфора во время
прорастания, а также в фосфатидах, сахарофосфатах, витаминах и многих ферментах. В тканях
растений присутствуют в небольших количествах также неорганические фосфаты, которые
играют важную роль в создании буферной системы клеточного сока и служат резервом фосфора
для образования различных фосфорорганических соединений.
В растительной клетке фосфор играет исключительно важную роль в энергетическом обмене,
участвует в разнообразных процессах обмена веществ, деления и размножения. Особенно велика
роль этого элемента в углеводном обмене, в процессах фотосинтеза, дыхания и брожения.
Самые разнообразные превращения углеводов в растении начинаются с присоединения
фосфорной кислоты к молекулам углеводов или с ее отщепления, то есть с их
фосфорилирования или дефосфорилирования. При этом особенно важная роль принадлежит
аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ) и другим богатым энергией фосфорным соединениям.
Большая роль фосфора в углеводном обмене обусловливает положительное влияние фосфорных
удобрений на накопление сахара в сахарной свекле, крахмала в клубнях картофеля и т. д.
Фосфор играет также важную роль в обмене азотистых веществ в растении. Восстановление
нитратов до аммиака, образование аминокислот, их дезаминирование и переаминирование
происходят при участии фосфора. Этим определяется тесная связь между азотным и фосфорным
питанием растений. При недостатке фосфора нарушается синтез белка и уменьшается
содержание его в растении.
Фосфора больше всего содержится в репродуктивных и молодых растущих органах и частях
растения, где идет интенсивный синтез органического вещества. Из более старых листьев он
может передвигаться к зонам роста и использоваться повторно, поэтому внешние признаки его
недостатка проявляются у растений прежде всего на старых листьях. В этом случае они
приобретают характерный красно-фиолетовый или голубоватый оттенок, иногда темно-зеленую
окраску (например, у картофеля). При недостатке фосфора замедляется рост и задерживается
созревание растений, снижается урожай и ухудшается его качество.
Растения наиболее чувствительны к недостатку фосфора в самом раннем возрасте, когда их
слаборазвитая корневая система обладает низкой усваивающей способностью. Отрицательные
последствия от недостатка фосфора в этот период не могут быть исправлены последующим
(даже обильным) фосфорным питанием. Поэтому обеспечение растений фосфором с начала
вегетации имеет исключительно важное значение для роста, развития растений и формирования
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 33 из_106_
урожая, хотя наибольшее поглощение его происходит в период интенсивного роста
вегетативных органов.
Большое значение имеет достаточное обеспечение растений фосфором и в период формирования
репродуктивных органов — ускоряется их образование и созревание растений, повышаются
урожай и его качество.
Содержание фосфора в расчете на Р2О5 в почвах колеблется от 0,03 до 0,2%, а общий запас его
больше в почвах с высоким содержанием органического вещества — от 1500 до 6000 кг на 1 га в
пахотном слое почвы. Основная масса фосфора находится в форме минеральных и органических
соединений, недоступных для растений. В материнских породах он содержится чаще в виде
фторапатита Ca 5F(PO 4) 3 и гидрокси л апатита Ca 5 ОН (PO 4) 3
При разрушении этих первичных фосфорсодержащих минералов образуются вторичные
минеральные соединения фосфора, представленные различными солями ортофосфорной
кислоты. Помимо апатита, в почвах содержатся и другие минеральные соединения фосфора. В
кислых почвах (дерново-подзолистых и красноземах) образуются фосфаты полуторных окислов
Аl PO 4 и Fe PO 4, а также основные соли железа и алюминия Fe2 (OH) 3PO4, Аl2 (ОН) 3Р04,
которые характеризуются очень слабой растворимостью и доступностью для растений. В почвах,
насыщенных основаниями (черноземах и сероземах), образуются преимущественно
слаборастворимые в воде фосфаты кальция типа октокальций-фосфата Са4Н(РО4)3. Но
постепенно они растворяются содержащимися в почвенном растворе угольной, азотной и
органическими кислотами, поэтому фосфор из них более доступен растениям, чем из апатита и
фосфатов полуторных окислов. Во всех почвах в очень незначительном количестве
присутствуют хорошо растворимые в воде однозамещенные фосфаты кальция и магния, а также
одно- и двухзамещенные фосфаты калия, натрия и аммония. Они быстро используются
растениями и микроорганизмами и превращаются в нерастворимые фосфаты при
взаимодействии с Са, Mg, Аl и Fe.
2. круговорот и баланс фосфора в земледелии, классификация фосфорных удобрений
В результате деятельности растений и микроорганизмов в почвах накапливаются также
органические соединения фосфора. Они представлены нуклеопротеидами, фитином,
фосфатидами, сахарофосфатами и другими органическими соединениями, входящими в состав
растений и микроорганизмов. На долго органических фосфатов приходится от 10% общего
количества фосфора в дерново-подзолистых и сероземных почвах до 50% в черноземах.
Растения могут усваивать органические фосфаты только после их минерализации.
Недоступные для растений минеральные и органические соединения фосфора переходят в
усвояемые очень медленно. Несмотря на большие общие запасы фосфора, его усвояемых
соединений в почве содержится обычно мало, и, чтобы получить высокий урожай, необходимо
внесение фосфорных удобрений.
За вегетационный период растения потребляют Из почвы с 1 га от 20 до 60 кг Р205. Больше
фосфора в зерне и гораздо меньше в соломе, поэтому значительная часть усвоенного растениями
фосфора вместе с зерном и другой товарной продукцией отчуждается из хозяйства. Для
пополнения его запасов в почве требуется внесение фосфорных удобрений. Кроме того, если
запасы азота в почве пополняются за счет фиксации азота воздуха, то в отношении фосфора нет
других источников для его пополнения в почвах, кроме фосфорных удобрений. Этим
определяются высокая потребность в фосфорных удобрениях и большое значение их для
повышения урожаев. Потребность в фосфорных удобрениях особенно возрастает при
достаточном обеспечении растений азотом.
Фосфорные удобрения в зависимости от растворимости и доступности для растений
подразделяют на три группы.
Удобрения, содержащие фосфор в водорастворимой форме — суперфосфат простой и
суперфосфат двойной. Фосфор из этих удобрений легко доступен растениям.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 34 из_106_
Удобрения, фосфор которых не растворим в воде, но растворим в слабых кислотах (2%-ной
лимонной кислоте) или в щелочном растворе лимоннокислого аммония,— преципитат,
томасшлак, термофосфаты, обесфторенный фосфат. Фосфор в этих удобрениях находится в
доступной растениям форме.
Удобрения, не растворимые в воде, и плохо — в слабых кислотах, полностью растворимые
только в сильных кислотах, —фосфоритная мука, костяная мука. Это более труднодоступные
источники фосфора для растений.
Источник получения фосфорных удобрений — природные фосфорсодержащие агроруды
(фосфориты и апатиты), а также богатые фосфором отходы металлургической промышленности
(томасшлак, мартеновские шлаки). Основное значение имеют апатиты и фосфориты.
Фосфорные удобрения производятся путем кислотной и термической переработки фосфатов, они
содержат фосфор в виде солей ортофосфорной кислоты. Кроме того, некоторые сложные
фосфорсодержащие удобрения получают па основе полифосфорных (суперфосфорных) кислот.
В ассортименте фосфорных удобрений, выпускаемых в нашей стране, наибольшая доля
приходится на концентрированные формы — двойной суперфосфат и сложные удобрения —
аммофос, нитроаммофоску, производство которых постоянно расширяется.
Суперфосфат
Суперфосфат простой получают обработкой размолотого апатита или фосфорита серной
кислотой. При действии серной кислоты на фосфатное сырье происходит разложение апатита
или фосфорита с образованием водорастворимого однозамещенного фосфата кальция Ca(H2PO4)2
и гипса CaS04, не растворимого в воде:
2Ca5F(PO4)3 + 7H2S04 + ЗН2О = ЗСа(Н2РО4)2 - Н2О = HCaSO42HF ; Са3 (РО4)2 + 2H2SO4 + H2O =
Ca(H2PO4)3- Н2О + 2CaS04
Гипс остается в составе удобрения и занимает около 40% его массы, фосфора в таком
суперфосфате почти вдвое меньше, чем в исходном сырье. По этой причине низкопроцентные
фосфориты не используют для изготовления суперфосфата. В Советском Союзе для его
получения применяют преимущественно апатитовый концентрат, а также более
высокопроцентные фосфориты.
Простой суперфосфат из апатита содержит 14—20% усвояемого фосфора в расчете на Р2О5.
Большая часть фосфора в суперфосфате находится в виде монокальцийфосфата, 5—5,5% массы
удобрения содержится в виде свободной фосфорной кислоты. В суперфосфате находится
небольшое количество дикальцийфосфата СаНРО4 -2 Н2О, а также трикальцийфосфата,
фосфатов железа и алюминия. Суперфосфат оценивается по содержанию в нем усвояемого
фосфора, то есть растворимого в воде и цитратном растворе (аммиачный раствор лимогшокислого аммония). Усвояемый фосфор в суперфосфате составляет 88—98% общего содержания.
Суперфосфат выпускается в виде гранул размером 1—4 мм. Гранулированный суперфосфат
обладает хорошими физическими свойствами: не слеживается, сохраняет хорошую
рассеваемость. При гранулировании свободная фосфорная кислота нейтрализуется и
суперфосфат высушивается, поэтому содержание воды и свободной фосфорной кислоты
снижается соответственно до 1—4% и 1—1,5%.
При нейтрализации свободной кислотности суперфосфата аммиаком получают
аммонизированный суперфосфат с содержанием азота около 1,5—3%.
Двойной суперфосфат в отличие от простого имеет высокое содержание усвояемого фосфора в
расчете на Р2О5. —42—49% и не содержит гипса. Фосфор находится в нем в виде
водорастворимого монокальцийфосфата Ca(H2PO4)2- Н2О и небольшого количества свободной
фосфорной кислоты (2,5—5,0%).
При производстве двойного суперфосфата апатит (или фосфорит) обрабатывают серной
кислотой. Ее берут больше, чем при производстве простого суперфосфата, для того чтобы
получить не монокальцийфосфат, а фосфорную кислоту, которой затем обрабатывают новую
порцию сырья и получают двойной суперфосфат — Ca(H2PO4)2- Н2О:
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 35 из_106_
2Ca5F(PO4)3 +14H2P04 + 10Н2О = 10Ca(H2PO4)2- Н2О +2HF
Двойной суперфосфат выпускают в гранулированном виде.
Химические и физические свойства, применение и эффективность его такие же, как и
простого.Только при удобрении культур, положительно реагирующих на гипс (клевер и другие
бобовые), более сильное положительное дей* ствие оказывает простой суперфосфат.
В почве фосфор суперфосфата вследствие химического взаимодействия с полуторными
окислами, карбонатами кальция и магния (или поглощенным кальцием) превращается в не
растворимые в воде фосфаты, менее доступные для растений, т. е. подвергается химическому
поглощению, или ретроградации. На почвах, насыщенных основаниями,— черноземах и
особенно сероземах и других карбонатных почвах — образуются слаборастворимые фосфаты
кальция (октокальцийфосфат и др.).
В кислых дерново-подзолистых почвах и красноземах, содержащих большое количество
подвижных форм полуторных окислов, образуются фосфаты алюминия и железа, фосфор из
которых слабо доступен для растений. Чем больше содержится в почве подвижных форм
полуторных окислов, тем сильнее происходит химическое поглощение фосфора суперфосфата. В
результате этого уменьшается использование фосфора растениями и снижается его
эффективность.
Фосфор суперфосфата почти полностью закрепляется в месте его внесения и очень слабо
передвигается в почве. При внесении до посева в качестве основного удобрения суперфосфат
следует заделывать под плуг, с тем чтобы удобрение находилось в более глубоком и постоянно
влажном слое почвы, где размещается основная масса деятельных корней растений. Особое
значение глубокая заделка суперфосфата имеет в засушливых условиях.
При мелкой заделке суперфосфата основная масса удобрения оказывается в верхнем слое почвы,
который быстро высыхает. Корни в этом слое отмирают, поэтому фосфор удобрения хуже
используется растениями. Поверхностное внесение его в подкормку без заделки (под зерновые и
другие культуры сплошного посева) малоэффективно.
Связывание фосфора суперфосфата в кислых почвах происходит сильнее при более полном
контакте удобрения с почвой (разбросное внесение, мелкие размеры частиц), фосфор
гранулированного суперфосфата меньше закрепляется почвой, чем порошковидного. На
нейтральных и карбонатных почвах фосфор удобрения лучше усваивается при более
равномерном распределении в почве и гранулирование суперфосфата существенно не повышает
эффективность удобрения.
Закрепление фосфора суперфосфата, особенно гранулированного, в кислых почвах снижается
при местном внесении его в рядки или гнезда при посеве, а также при ленточном внесении до
посева. Поэтому и эффективность гранулированного суперфосфата на кислых почвах при
одинаковых способах внесения (как при разбросанном внесении до посева, так и при местном
внесении в рядки или лунки при посеве) значительно выше, чем порошковидного. При рядковом
внесении небольшие дозы суперфосфата дают такие же прибавки урожая, как и значительно
большие дозы при разбросном допосевном внесении. Это обусловлено снижением химического
связывания фосфора вследствие уменьшения площади соприкосновения удобрения с кислой
почвой, а также тем, что удобрение размещается вблизи прорастающих семян и обеспечивается
питание растений легкодоступным фосфором с самого раннего периода роста. В рядки при
посеве зерновых, зернобобовых культур, льна и сахарной свеклы вносится 10—15 кг P2O5 на 1 га
в виде суперфосфата; в лунки при посадке картофеля и овощных культур — 15—30 кг Р2О5 на 1
га; при посеве кукурузы — 4—8 кг P2O5 на 1 га.
Коэффициент использования фосфора из суперфосфата в год его внесения при допосевном его
применении вразброс под вспашку составляет 10—15% внесенного количества, а при рядковом
внесении возрастает в полтора — два раза. За 2—3 года коэффициент использования фосфора
суперфосфата составляет примерно 40%.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 36 из_106_
Для получения высокого урожая сахарной свеклы, кукурузы, льна, картофеля, зерновых,
овощных и других культур целесообразно сочетать внесение суперфосфата в основном
удобрении до посева с внесением небольшой дозы его в рядки или лунки при посеве. При этом
создаются хорошие условия питания растений фосфором как в первый период роста за счет
рядкового удобрения, так и в последующие периоды за счет основного удобрения, внесенного
под плуг. Однако на почвах с высоким содержанием подвижного фосфора или при внесении
очень высоких доз фосфорных удобрений до посева применение суперфосфата в рядки при
посеве может не давать эффекта.
Преципитат, томасшлак, термофосфаты, Обесфторенный фосфат
Преципитат — СаНРО4 -2 Н2О — двухзамещенный фосфат кальция (дикальцийфосфат)
содержит 38% фосфора в расчете на P2O5. Получается путем кислотной переработки фосфатов
при осаждении фосфорной кислоты известковым молоком или мелом, а также в качестве отхода
при желатиновом производстве.
3. взаимодействие фосфорных удобрений с почвой
Фосфор преципитата не растворим в воде, но растворяется в лимонно-кислом аммонии и хорошо
усваивается растениями. Удобрение обладает ценными физическими свойствами: не
слеживается, сохраняет хорошую рассеваемость, может смешиваться с любым удобрением.
Преципитат можно применять как основное удобрение под различные культуры на всех почвах.
Его фосфор меньше, чем суперфосфата, закрепляется в почве, поэтому преципитат более
эффективен на богатых полуторными окислами кислых почвах и карбонатных сероземах. На
черноземах преципитат близок по эффективности к суперфосфату.
Фосфатшлак мартеновский — побочный продукт переработки мартеновским способом богатых
фосфором чугунов на сталь и железо. Содержит фосфор в основном в виде силикофосфатов и
свободную окись кальция. Состав может быть условно представлен как 4СаО+ P2O5CaSiO 3.
Применяемый в качестве удобрений фосфатшлак должен содержать не менее 10% растворимого
в 2%-ной лимонной кислоте фосфора (в расчете на РаО5) и иметь тонкий помол (80% продукта
должно проходить через сито с диаметром 0,18 мм). Может использоваться как основное
удобрение на всех почвах, но наиболее эффективен благодаря щелочным свойствам на кислых
дерново-подзолистых и серых лесных почвах. Фосфатшлак нельзя смешивать с аммонийными
удобрениями во избежание потерь азота в форме аммиака.
Подобными свойствами обладает томасшлак — 4СаО ·P2O5 +4СаО·P2O5 -CaSiO 3 — побочный
продукт при переработке богатых фосфором чугунов на сталь и железо по щелочному способу
Томаса. В мировом производстве фосфорных удобрений томасшлак занимает существенное
место. В нашей стране томасшлак (производимый из керченских руд) применяется в
ограниченных количествах. В нем должно содержаться не менее 14% растворимого в 2%-ной
лимонной кислоте фосфора в расчете на P2O5.
Термофосфаты — Na 2O-3CaO-P 2O 5 + SiO 2 — получают сплавлением или спеканием
размолотого фосфорита или апатита с щелочными солями — содой или поташом, или
природными магниевыми силикатами, а также с сульфатами калия, натрия и магния. При этом
образуются усвояемые растениями кальциево-натриевые или кальциево-калиевые
фосфорнокислые соли, а также другие фосфаты и силикофосфаты.
Термофосфаты содержат 20—30% лимонно-растворимого фосфора в расчете на P2O5. По
свойствам и эффективности они близки к томасшлаку. Могут применяться как основное
удобрение на всех почвах, но как щелочные удобрения эффективнее на кислых почвах.
При сплавлении фосфорита или апатита с силикатами магния получаются плавленые магниевые
фосфаты. Они содержат 19—21% усвояемого лимонно-растворимого фосфора в расчете на P2O5
и 8—14% MgO, особенно эффективны на бедных магнием легких песчаных и супесчаных
почвах. Термофосфаты также применяют как основное удобрение и их нельзя смешивать с
аммонийными удобрениями.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 37 из_106_
Обесфторенный фосфат получают из апатита путем обработки водяным паром смеси апатита с
небольшим количеством кремнезема (2—3% SiO2 при температуре 1450— 1550 °С. При этом
разрушается кристаллическая решетка фторапатита и удаляется фтор в газообразной форме, а
фосфор переходит в усвояемую (лимонно-растворимую) форму.
Обесфторенный фосфат содержит не менее 36% P2O5, растворимой в 0,4%-ной НСl. Удобрение
негигроскопично, не слеживается. Тонина помола такова, что 95% продукта должны проходить
через сито диаметром 0,15 мм.
Обесфторенный фосфат, так же как томасшлак, нельзя смешивать с аммонийными удобрениями.
Может применяться как основное удобрение на всех почвах. На дерново-подзолистых и
черноземных почвах по эффективности не уступает суперфосфату.
Фосфоритная мука
Получается путем размола фосфорита до состояния тонкой муки. Фосфор в ней содержится в
виде соединений фторапатита, гидр ок си л апатита, карбоната патита (то есть находится в
основном в форме трехкальциевого фосфата Са3(PO4)2 Эти соединения не растворимы в воде и
слабых кислотах и слабодоступны для большинства растений.
Фосфоритная мука негигроскопична, не слеживается, может смешиваться с любым удобрением,
кроме извести. Туковая промышленность выпускает четыре сорта фосфоритной муки с общим
содержанием P2O5 высший сорт — 30%; 1-й — 25; 2-й — 22; 3-й — 19%.
Для изготовления фосфоритной муки могут быть использованы низкопроцентные фосфориты,
непригодные для химической переработки в суперфосфат. Фосфоритная мука — самое дешевое
фосфорное удобрение.
Эффективность фосфоритной муки зависит от состава фосфоритов, тонины помола,
особенностей растений, свойств почвы и сопутствующих удобрений. Фосфориты желва-кового
типа, более молодые по геологическому возрасту и не имеющие хорошо выраженного
кристаллического строения, доступнее для растений. При их размоле получается мука,
пригодная для непосредственного удобрения. Фосфориты более древнего происхождения,
имеющие кристаллическое строение (например, фосфориты Каратау), труднодоступны и
поэтому непригодны для приготовления фосфоритной муки.
Эффективность фосфоритной муки увеличивается с повышением тонины помола. Чем тоньше
частицы, тем больше их поверхность и соприкосновение с почвой и лучше происходит
разложение фосфоритной муки под действием почвенной кислотности до усвояемых растениями
соединений. Значение тонины помола для повышения эффективности фосфоритной муки
особенно велико на почвах, имеющих недостаточную кислотность для ее разложения, на
оподзоленных и выщелоченных черноземах. По стандарту не менее 80% частиц должно
проходить через сито с размером ячеек 0,18 мм,
Лишь немногие растения (люпин, горчица, гречиха и отчасти эспарцет, горох и конопля) могут
усваивать фосфор фосфоритной муки при нейтральной реакции почвенного раствора, т. е. без
предварительного разложения ее под действием почвенной кислотности. В лаборатории Д. Н.
Прянишникова было установлено, что кислые выделения корней люпина сильно подкисляют
почву, что оказывает растворяющее действие на трехзамещенный фосфат, способствует его
переводу в усвояемую форму. Исследования Ф. В. Чирикова показали, что у растений,
способных усваивать фосфорит, отношение СаО : P2O5 в золе больше 1,3, а у растений,
неспособных усваивать,— меньше 1,3. Значительно большее потребление растениями кальция
по сравнению с фосфором приводит к обеднению питательной среды кальцием, в результате
чего облегчается переход Са3(PO4)2 в усвояемую форму.
Большинство растений — все злаки, лен, свекла, картофель — могут использовать фосфорит
только при определенной кислотности почвы, достаточной для его разложения, поэтому на
почвах с нейтральной реакцией (обыкновенные, мощные и южные черноземы) применение
фосфоритной муки малоэффективно. На кислых дерново-подзолистых и серых лесных почвах,
красноземах и выщелоченных черноземах она не может уступать суперфосфату.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 38 из_106_
В разложении фосфоритной муки участвует не только актуальная, но и потенциальная
кислотность. Под влиянием почвенной кислотности фосфоритная мука превращается -в
усвояемый растениями дикальцийфосфат СаНPO4 Исследования показали, что на почвах,
имеющих гидролитическую кислотность меньше 2—2,5 мэкв на 100 г, разложение фосфоритной
муки происходит слабо и эффективность ее очень низкая. Чем больше гидролитическая
кислотность, тем выше эффективность фосфоритной муки. Однако действие ее зависит не
только от величины кислотности почвы, но и от емкости поглощения (Т) и степени
насыщенности основаниями (V).
При одной и той же гидролитической кислотности действие фосфоритной муки тем выше, чем
меньше емкость поглощения почвы (рис. 6).
Норма фосфоритной муки устанавливается также в зависимости от кислотности почвы. На
сильно- и средне-кислых почвах (рН 5,0 и меньше) можно вносить фосфоритную муку в той же
норме, что и суперфосфат, а на слабокислых почвах — в двойной и даже тройной норме. На
произвесткованных почвах эффективность ее снижается.
Фосфоритная мука применяется как основное удобрение, вносить ее лучше заблаговременно, с
осени, и обязательно с глубокой заделкой под плуг. Наиболее эффективно внесение ее вместе с
навозом в пару под озимые культуры, а также под пропашные культуры — сахарную свеклу,
картофель, кукурузу и др. Положительное действие фосфоритной муки продолжается в течение
нескольких лет. Чем больше норма фосфоритной муки, тем выше и продолжительнее ее
действие.
Для увеличения содержания подвижного фосфора в кислых почвах практикуется прием
фосфоритования — внесения высоких норм фосфоритной муки. При этом одновременно
достигается некоторое снижение кислотности почвы.
Вопросы для самоконтроля:
1Расскажите о значении фосфора в жизни растений.
2. Как вы погимаете круговорот и баланс фосфора в земледелии?
3. Как происходит взаимодействие фосфорных удобрений с почвой?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 13. Калийные удобрения.
Содержание лекционного занятия:
1. Понятие о калие.
2. Рациональное использование навоза имеет очень большое значение в обеспечении растений
калием.
1. Калий - является одним из основных наряду с азотом и фосфором необходимых элементов
минерального питания. В отличие от азота и фосфора он не входит в состав органических
соединений в растении, а находится в клетках растения в ионной форме в виде растворимых
солей в клеточном соке и частично в виде непрочных адсорбционных комплексов с коллоидами
цитоплазмы.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 39 из_106_
Калия значительно больше в молодых жизнедеятельных частях и органах растения, чем в
старых. При недостатке калия в питательной среде происходит отток его из более старых
органов и тканей в молодые растущие органы, где он подвергается повторному использованию
(реутилизации).
Физиологические функции калия в растительном организме разнообразны. Он оказывает
положительное влияние на физическое состояние коллоидов цитоплазмы, повышает их
оводненность, набухаемость и вязкость, что имеет большое значение для нормального обмена
веществ в клетках, а также для повышения устойчивости растений к засухе. При недостатке
калия и усилении транспирации растения быстрее теряют тургор и вянут.
Калий положительно влияет на интенсивность фотосинтеза, окислительных процессов и
образование органических кислот в растении, он участвует в углеводном и азотном обмене. При
недостатке калия в растении тормозится синтез белка, в результате нарушается весь азотный
обмен.
Недостаток калия особенно сильно проявляется при питании растений аммонийным азотом.
Внесение высоких норм аммонийного азота при недостатке калия приводит к накоплению в
растениях большого количества не переработанного аммиака, оказывающего вредное действие
на растение. При внесении калийных удобрений аммонийный азот быстрее используется для
синтеза аминокислот и вредное действие его избытка устраняется.
При недостатке калия задерживается превращение простых углеводов (моноз) в более сложные
(олиго- и полисахариды).
Калий повышает активность ферментов, участвующих в углеводном обмене, в частности
сахаразы и амилазы. Этим объясняется положительное влияние калийных удобрений на
накопление крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле и других корнеплодах. Под
влиянием калия повышается морозоустойчивость растений, что связано с большим содержанием
сахаров и увеличением осмотического давления в клетках.
При достаточном калийном питании повышается устойчивость растений к различным
заболеваниям, например у зерновых хлебов — к мучнистой росе и ржавчине, у овощных
культур, картофеля и корнеплодов — к возбудителям гнилей. Калий способствует развитию
механических элементов, сосудистых пучков и лубяных волокон, поэтому положительно влияет
на прочность стеблей и устойчивость растений к полеганию, на выход и качество волокна льна и
конопли.
При недостатке калия угнетается развитие репродуктивных органов — задерживается развитие
бутонов и зачаточных соцветий, зерно получается щуплым, с пониженной всхожестью. Явные
внешние признаки калийного голодания проявляются у растений при снижении содержания в
них калия в 3—5 раз по сравнению с нормальным. Края и кончики листьев, прежде всего
нижних, буреют, приобретают обожженный вид (так называемый краевой ожог), на пластинке
появляются мелкие ржавые пятна.
Калия обычно всегда больше в вегетативных органах, чем в семенах, корнях и клубнях.
Относительное содержание калия в листьях подсолнечника, табака, сахарной свеклы и других
корнеплодов, картофеля составляет 4—6% на сухую массу, в соломе злаков — 1—1,5, лубяных
культур 0,5—1, капусте —до 0,5%. В семенах зерновых калия содержится около 0,5%, клубнях
картофеля, корнеплодах — 0,3—0,6%
Круговорот калия в хозяйстве отличается от круговорота азота и фосфора. У зерновых культур
калия содержится больше в соломе, чем в зерне, а у картофеля и свеклы — больше в ботве, чем в
клубнях и корнях. Поэтому при более полном использовании растительных отходов в корм и на
подстилку скоту большая часть калия с навозом снова возвращается в почву
2.Рациональное использование навоза имеет очень большое значение в обеспечении
растений калием.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 40 из_106_
Общие признаки калийного голодания: у растений снижается тургор, листья вянут и поникают,
по краям их образуются светло-зеленые пятна, которые при усилении голодания становятся
коричневыми - "краевой ожог".
Норму внесения можно рассчитать самостоятельно для определенного калийного удобрения под
каждую культуру. Это желательный и наиболее точный способ определить норму внесения, но
для этого желательно знать запасы калия в Вашей почве (образцы почвы анализируются в
специальных лабораториях, которые есть в любых крупных городах).
Менее точный, но более простой способ - воспользоваться рекомендуемыми нормами внесения
калия (см. раздел "Удобрения" в "Технологиях выращивания" конкретных культур) и вычислить
норму для определенного калийного удобрения, зная процентное содержание в нем калия
(указано на упаковке или см. ниже). Например, если под морковь рекомендуется вносить 20 г
калия на 1 м2, то сернокислого калия (содержание калия 45-50%) нужно будет 20 * 100 / 50 = 40
г/м2. К сожалению, при этом не учитывается содержание калия в почве.
Самый неточный и самый легкий способ - просто следовать общим рекомендациям на упаковке
удобрения. При этом, как правило, также можно получить хорошие результаты.
Существуют различные способы внесения удобрений, но в любом случае удобрения должны
быть быстро заделаны в почву. В открытом грунте калийные удобрения вносятся
преимущественно осенью под перекопку (вспашку), в защищенном грунте вносят при высадке
рассады и в корневых подкормках. Все калийные удобрения хорошо растворимы в воде.
Наиболее распространены следующие калийные удобрения.
Хлористый калий - KCl с небольшой примесью NaCl
Содержание калия 52-60%. В объеме 10 см3 содержится 9 г (1 г занимает 1,1 см3), т.е. в стакане
(200 мл) поместится 180 г, в спичечном коробке 18 г. Обладает слабой гигроскопичностью,
сильно слеживается, в сухом виде хорошо рассеивается, во влажном - плохо.
Хлористый калий содержит ~ 40% хлора, который отрицательно влияет на рост, развитие и
качество урожая большинства культур (особенно картофеля, огурца, томата, фасоли). Поэтому
его вносят осенью, чтобы испарился хлор, или вносят сернокислый калий. Вместе с тем,
сельдерей и шпинат лучше отзываются на внесение именно хлористого калия. Недосток данного
удобрения также в том, что хлор является балластным элементом и в защищенном грунте
приводит к накоплению избыточной концентрации солей.
Сернокислый калий (сульфат калия) - K2SO4
Содержание калия 45-50%. В объеме 10 см3 содержится 13 г (1 г занимает 0,7 см3), т.е. в стакане
(200 мл) поместится 260 г, в спичечном коробке 26 г. Не гигроскопичен, не слеживается,
рассеиваемость хорошая. Содержит, кроме калия, еще один необходимый для растения элемент серу (~ 20%). Является хорошим удобрением под все культуры. В защищенном грунте
используется перед высадкой рассады овощных культур (12-15 г/м2), сочетаясь с калийной
селитрой (вносимой в подкормки).
Калийная селитра - КNO3
Содержит калия 45%, азота 14%. В объеме 10 см3 содержится 12,5 г (1 г занимает 0,75 см3), т.е. в
стакане (200 мл) поместится 250 г, в спичечном коробке 25 г. Концентрированное и
безбалластное удобрение. Широко применяется в защищенном грунте: перед высадкой рассады
вносят до 36 г/м2, для корневой подкормки 18-20 г/м2.
Калимагнезия - K2SO4*MgSO4
Содержание калия 26-32%, магния 11-18%. В объеме 10 см3 содержится 10 г (1 г занимает 1 см3),
т.е. в стакане (200 мл) поместится 200 г, в спичечном коробке 20 г. Не гигроскопична, не
слеживается, рассеиваемость хорошая.
Применяют в виде подкормки (10 г/м2) при низком содержании в почве подвижного магния. При
основном внесении норма составляет 40 г/м2.
Калимаг - K2SO4*MgSO4 с примесью CaSO4 и NaCl
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 41 из_106_
Содержание калия 16-19%. В объеме 10 см3 содержится 15 г (1 г занимает 0,67 см3), т.е. в стакане
(200 мл) поместится 300 г, в спичечном коробке 30 г. Не гигроскопичен, не слеживается,
рассеиваемость очень хорошая.
Калий содержится также в сложных удобрениях: нитрофоска (11-17%), нитроаммофоска (1719%), карбоаммофоска (18%) и др., где в названии есть корень "-ка".
Вопросы для самоконтроля:
1. Опишите значение калия в жизни растения?
2. Какую роль играет навоз, в обеспечении почвы калием?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 14. Микроудобрения, комплексные удобрения.
Содержание лекционного занятия:
1. роль основных микроэлементов в жизни растении и их содержание в почве
2. понятие о комплексных удобрениях, их классификация.
1. Если простые минеральные удобрения состоят из одного какого-либо элемента питания, то
сложное содержат в своем составе два или три основных элемента питания: азот, фосфор, калий.
Наиболее распространены сложные удобрения, которые часто можно встретить в розничной
торговле: нитроаммофоска, нитрофоска, аммофос и нитрофос. Какие элементы содержит то или
иное сложное удобрение, указывает само название: "нитро" или "аммо" указывают на
присутствие азота, "фос" - фосфора, "ка" - калия. Аммофос содержит азот (аммо) и фосфор (фос),
калий отсутствует. Нитрофоска содержит азот (нитро), фосфор (фос), калий (ка).
Основные комплексные удобрения и их свойства
Аммофос Фосфорно-азотное удобрение, содержит 12% действующего вещества азота и 4050% (в зависимости от сорта) действующего вещества фосфора. Применяется в основной
заправке под все культуры, но чаще в теплицах. При большом недостатке фосфора можно
использовать и в подкормках. Доза: 20-30 г на 1 кв.м. Это удобрение богато фосфором, поэтому
его лучше применять на почвах, бедных фосфором, например, на черноземах. При осеннем
внесении под перекопку сада к нему нужно добавлять любое калийное удобрение. Хорошо
растворяется и хранится.
Нитроаммофоска Сбалансированное удобрение для сада. Выпускается в виде светлорозовых гранул диаметром 2-3 мм. В своем составе содержит 17% действующего вещества азота,
17% фосфора и 17% калия. Вносят осенью под перекопку сада под любую культуру. Можно
применять для весенних и летних подкормок в небольших дозах, лучше в растворенном виде.
Примерная норма при сплошном внесении нитроаммофоски: 50-60 г на 1 кв.м сада. Отдельно
под плодоносящую яблоню вносят 300-400 г, под вишню - 120-150 г, смородину и крыжовник 80-100 г, на 1 м ряда малины - 40-50 г, земляники - 25-30 г. В воде растворяется несколько хуже,
чем азотные и калийные удобрения, но лучше, чем фосфорные.
Нитрофоска Содержит: азота – 11%, фосфора – 10%, калия – 11%. Основные свойства и
применение такие же, как и у нитроаммофоски, но содержит питательные вещества несколько в
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 42 из_106_
меньшем составе. Применяется чаще в основной заправке, реже – в подкормках, из-за
медленного действия на растения. Вносят в дозах в 1,5 раза больших, чем для нитроаммофоски:
70-80 г на 1 кв.м. Хорошо хранится, при разведении образует осадок в виде нерастворимого
соединения фосфора.
Нитрофос Содержит 23% действующего вещества азота и 17% действующего вещества
фосфора. Применяется для осеннего внесения под перекопку сада, но к нему нужно добавлять
любое калийное удобрение. Нитрофос имеет хорошее соотношение азота и фосфора. Поэтому в
сочетании с золой или сульфатом калия его с успехом можно применять и для летних
подкормок.
Диаммофос Содержит 46% доступной фосфорной кислоты и 18% азота. Вносят в
нейтральную почву весной при основной обработке в дозе 20-30 г на 1 кв.м. Годится под все
овощные культуры.
Селитра калиевая Содержит 46% окиси калия и около 14% азота. Вносят весной, так как в
ней содержится легкорастворимый азот. Вносят под культуры, не переносящие хлор.
Кристаллин (растворин) Быстро растворяющееся удобрение с разным содержанием азота (от
10 до 20%), фосфора (от 5 до 18%), калия (от 6 до 20%). Целесообразнее применять их только в
подкормках, из-за быстроты действия на культуры. Рекомендуется для подкормки растений в
защищенном грунте.
Микроудобрения
Наряду с основными питательными вещества-ми для развития растений необходимы
некоторые элементы в незначительных дозах. Это микроэлементы - железо, марганец, цинк,
медь, бор, молибден. В почве они находятся в очень малых количествах. При их отсутствии
растения плохо растут и развиваются. Их нехватку позволяют восполнить микроудобрения, к
которым относят сульфат цинка, сульфат марганца, борную кислоту, сульфат меди (медный
купорос), сульфат железа (железный купорос), молибдат аммония, нитрат кобальта, йодистый
калий. Иногда эти удобрения выпускают в комплексном виде (в таблетках). Внесение в почву
ничтожно малых количеств этих элементов сразу же дает положительный эффект. Соли этих
элементов берут на кончике перочинного ножа и растворяют в ведре воды, которой поливают
огородные и тепличные растения, как и обычными удобрениями. Используют для предпосевной
обработки семян, в основной заправке почвы, рассадных грунтах и в некорневых и корневых
подкормках.
Основные микроудобрения
Борсодержащие При недостатке бора у многих растений погибают точки роста. На листьях
часто появляются ожоги, крапчатость и пигментация, и они скручиваются. Применяются
некорневые подкормки рассады цветной капусты, всходов свеклы, брюквы, плодовых и ягодных
растений. Доза: 2 г на 10 л воды. Наиболее эффективны на торфяных и дерново-подзолистых
почвах.
Медные удобрения Применяются в виде размолотых пиритных (колчеданных) огарков и
медного купороса. При недостатке меди бледнеют кончики листьев, у плодовых культур,
прекращается рост верхушечных почек. Пиритные огарки вносят один раз в 5-6 лет в дозе 50 г;
сульфат меди - 1 г на 1 кв.м. Для некорневой подкормки вегетирующих растений доза 1 г
медного купороса на 10 л воды. Рекомендуется применять на торфяниках, где мало содержится
меди.
Железо При недостатке железа прежде-временно желтеют листья (хлороз), особенно
молодые, и отмирают побеги. Чаще всего хлороз наблюдается на почвах, богатых кальцием.
Недостаток железа восполняют опрыскиванием растений раствором железного купороса (5г на
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 43 из_106_
10 л воды). Особенно страдают от недостатка железа яблоня, груша, слива, малина, картофель,
томаты.
Марганцевые удобрения Недостаток марганца вызывает хлороз листьев. При сильном
голодании они полностью обесцвечиваются и зелеными остаются только жилки. Применяют 0,1
%-ный раствор сульфата марганца в виде некорневой подкормки гороха, фасоли, свеклы, а также
при предпосевной обработке семян. Применяют при известкованных почвах.
Цинковые удобрения Применяют в виде сульфата цинка. Сульфат цинка вносят в почву из
расчета 1 г на 1 кв.м.
Сочетаемость различных удобрений
Внимание! Следует помнить, что некоторые из удобрений нельзя смешивать между собой,
другие можно смешивать непосредственно перед внесением в почву.
Нельзя смешивать: Что С чем
аммиачную селитру
сульфат аммония
мочевину
суперфосфат гранулированный,
двойной
сульфат калия
известь, доломит, мел
молотые
навоз, птичий
помет
простой суперфосфат
хлористый калий, калийную
соль
мочевиной, с простым суперфосфатом, с известью,
доломитом, мелом, навозом
с известью, доломитом, мелом, навозом
с простым суперфосфатом, известью, доломитом, мелом
с
с известью, доломитом, мелом
с известью, доломитом, мелом
аммиачной селитрой, сульфатом аммония, мочевиной,
с суперфосфатом простым, суперфосфатом
гранулированным, двойным, навозом
аммиачной селитрой, сульфатом аммония, известью,
с
доломитом, мелом молотым
аммиачной селитрой, мочевиной, известью, доломитом,
с
мелом.
с
известью, доломитом, мелом
Вопросы для самоконтроля:
1. Дайте характеристику комплексным удобрениям?
2. Какие виды микроудобрений вы знаете?
3. Что значит фраза: сочетаемость различных удобрений?
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Лекция № 15. Применение удобрений и охрана окружающей среды.
Содержание лекции:
1. Условия применения удобрений.
2. Охрана окружающей среды.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 44 из_106_
1. Удобрения являются главным средством увеличения производства продукции
растениеводства и повышения ее качества. Доля удобрений в круговороте питательных веществ
постоянно увеличивается в связи с увеличением производства продовольствия. Применение
промышленных минеральных удобрений обеспечивает не менее половины прироста урожаев
сельскохозяйственных культур и повышение качества продукции.
Но нужно знать и всегда помнить о том, что неграмотное хранение и применение удобрений
может привести к снижению урожайности культур, ухудшению качества продукции, отравлению
животных и человека, к загрязнению окружающей среды.
Хранение навоза в неприспособленных хранилищах, без гидроизоляции и жижесборников
сопровождается большими потерями питательных веществ. При неправильном хранении,
особенно бесподстилочного навоза, питательные вещества теряются с поверхностным стоком
воды и вымываются в грунтовые воды, что приводит к загрязнению окружающей среды, рек,
озер, водоемов.
Отсутствие типовых складов для хранения минеральных удобрений тоже приводит к
значительным потерям питательных веществ и загрязнению окружающей среды. Погрузка,
перевозка и хранение незатаренных удобрений сопровождается большими потерями по
сравнению с упакованными в мешки и другую тару. Хранение минеральных удобрений в
неприспособленных помещениях приводит к их слеживанию, образованию комков и глыб,
снижению их качества. Повышаются затраты на дробление слежавшихся удобрений перед
внесением в почву, происходит неравномерное распределение их по площади, что может создать
очаги повышенной концентрации солей в почве, изреживание посевов, снижение урожаев и
качества продукции.
2. Охрана окружающей среды.
Внесение удобрений должно быть в оптимальных нормах и соотношениях питательных веществ
на основе точного учета потребностей растений в период их роста и с учетом комплекса
почвенно-климатических условий. Применение удобрений на основе комплексной почвеннорастительной диагностики содержания доступных для растений питательных веществ позволяет
создавать оптимальные условия питания для растений, получать продукцию высокого качества и
не загрязнять окружающую среду.
При внесении высоких норм жидкого навоза с ферм, где животным дают минеральные добавки,
возможно накопление в почве микроэлементов в концентрациях, токсичных для растений и
животных.
В минеральных удобрениях, наряду с необходимыми элементами для питания растений,
содержатся различные примеси в виде солей тяжелых металлов и радиоактивных элементов. Из
токсичных примесей содержатся фтор, свинец, кадмий, стронций и др. В составе минеральных
удобрений в почву могут вноситься мышьяк до 300 мг/кг двойного суперфосфата и до 60 мг/кг
аммиачной селитры. С фосфорными удобрениями вносится в почву до 5-7% фтора от массы
удобрений. В суперфосфате фтор содержится в растворимой форме. Повышенное содержание
фтора тормозит фотосинтез растений, нарушает обмен веществ.
В хлорсодержащих калийных удобрениях к вредным примесям относится хлор, который
оказывает отрицательное влияние на урожай картофеля, льна и других культур. При внесении
высоких норм калийных удобрений содержание калия в растениях превышает допустимые
пределы (3% от сухого вещества), что вызывает тяжелые отравления животных.
При внесении высоких доз азотных удобрений, содержащих нитраты, сульфаты и хлориды,
усиливается миграция по профилю почвы гуминовых и фульвокислот, катионов кальция, магния,
калия. Вымывание анионов NO3-, Cl-, SO42- сопровождается миграцией в глубокие горизонты
почвы эквивалентного количества катионов Са2+, Mg2+ и других элементов, необходимых для
питания растений.
В условиях промывного водного режима почв и при орошении заблаговременное внесение
азотных удобрений, особенно нитратных форм, приводит к потерям азота при вымывании в
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 45 из_106_
грунтовые воды, загрязнению окружающей среды нитратами. При одноразовом внесении
высоких норм азотных удобрений возрастает содержание нитратов в растениях, превышающее
допустимые концентрации. Содержание нитратного азота в растениях более 0,07% от массы
сухого вещества вызывает заболевание животных.
Отрицательное влияние высоких норм азотных удобрений на растения и потери азота в
результате вымывания можно свести к минимуму за счет рациональных сроков и дробного
внесения их в почву. Например, при орошении азотные удобрения целесообразнее вносить под
предпосевную обработку почвы и в подкормки. На сенокосах и пастбищах рассчитанную норму
азотных удобрений вносят в несколько приемов после очередного скашивания или выпаса
животных.
Внедрение высокоэффективных способов применения удобрений обеспечивает максимальную
продуктивность растений при ограниченных нормах их внесения. Нужно добиваться повышения
коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений агротехническими
приемами обработки почвы, известкованием кислых почв, внесением органических удобрений.
Внесение органических удобрений значительно снижает поглощение растениями тяжелых
металлов. Органические вещества почвы образуют с металлами малоподвижные комплексы.
Большая емкость поглощения металлов у гумуса почвы.
Научно-обоснованный расчет норм удобрений, выбор рациональных сроков и способов их
внесения обеспечивает получение высоких урожаев, исключает загрязнение почвы и продукции
токсичными элементами и поддерживает плодородие почвы на высоком уровне.
Большое значение для охраны окружающей среды и производства экологически чистой
продукции сельского хозяйства имеет внедрение новых более совершенных технологий
производства промышленных удобрений с тщательной очисткой от вредных примесей.
Необходимо введение эколого-гигиенического нормирования качества минеральных удобрений,
стандартов на удобрения, содержащие вредные примеси.
Необходим комплексный эколого-агрохимический подход для оптимизации минерального
питания растений, изучения баланса питательных веществ в системе почва – растение –
удобрение в конкретных почвенно-климатических условиях. Производство продукции сельского
хозяйства необходимо осуществлять с сохранением и повышением плодородия почвы без
загрязнения окружающей среды.
Вопросы для самоконтроля:
1. Система применения удобрений.
2. Охрана окружающей среды.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
2 Практические занятия.
Практическое занятие №1,2 Отбор средней пробы и подготовка материала для анализа.
Содержание практического занятия
1. Отбор первоначальной пробы в поле.
2. 2 Отбор с р е д н е й п р о б ы .
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 46 из_106_
Цель занятия: Научиться определять точное содержание вещества в растениях, почве,
сельскохозяйственных продуктах, удобрении и других материалах.
1. Отбор первоначальной пробы в поле. Весьма важное значение имеет методика отбора
первоначальной пробы растений в поле. Обычно эти пробы отбирают периодически, для учета
изменения химического состава возделываемой культуры в динамике, в связи с переходом от
одной фазы роста к другой, вплоть до созревания семян или наступления так называемой
технической спелости у растений двулетнего цикла развития (например, сахарной свеклы).
Методика отбора первоначальной пробы в поле зависит, конечно, от вида культуры и способа ее
выращивания (сплошной посев, пропашные и пр.).
При отборе пробы в хозяйственных посевах в каждом поле выделяют 2—3 типичные площадки
(для озимых культур — ранней весной, яровых зерновых — в начале кущения, пропашных,
высеваемых семенами, — после прореживания всходов, для растений, выса-'. ппаемых клубнями
или корнями, а также рассадой — после укорено и и я рассады, появления розетки листьев у
прижавшихся корнеплодов или стеблей у клубнеплодов). Типичность площадки определяется
ровным рельефом, однородностью почвенного покрова, нормальной агротехникой и
соблюдением принятой системы удобрения. Растения па выбранных площадках должны быть
ровными и размещены по ним равномерно.
2 Отбор с р е д н е й п р о б ы . Доставленный в лабораторию исходный образец служит материалом для отбора с р е д н е й п р о б ы . Первоначальную пробу рассыпают или раскладывают
тонким слоем на стекле или на чистом листе фанеры и из многих мест ее (равномерно
распределенных по всей площади листа) берут в стеклянную банку или картонную коробку
щепотки материала.
Корнеплоды, клубни и вообще сочные крупные плоды разрезают при этом пополам или на
четыре части. В среднюю пробу берут лишь по одной такой доле с клубня или плода.
Одновременно приходится следить за тем, чтобы в среднюю пробу попали плоды, различные по
величине и форме в таком количество, которое пропорционально их содержанию в исходном
образце. В свою очередь, средняя, проба после соответствующей подготовки является
материалом для взятия а н а л и т и ч е с к о й п р о б ы . Здесь могут встретиться три положения:
1) вещество должно анализироваться в свежем состоянии, 2) предварительно оно может быть
доведено до воздушно-сухого состояния и 3) его следует законсервировать.
В свежем состоянии анализируются растения, если в них необходимо определить вещества,
легко изменяющиеся (витамины, формы азотистых соединений или углеводов и др.).
До воздушносухого состояния доводят тот растительный материал, который идет для
определения вещества, мало изменяющегося (клетчатка в соломе, белок в созревшем зерне и
пр.), а также почву и минеральные удобрения.
Необходимость консервирования образца возникает тогда, когда невозможно быстро сделать
соответствующий анализ растительного материала в свежем состоянии. Консервируют обычно
обработкой водяным паром под давлением (с последующим осторожным высушиванием при
хорошей вентиляции) или формалином, спиртом и другими антисептиками. Задача
консервирования сводится к устранению активности ферментов, так как большая часть
изменений, происходящих в свежем растительном материале, связана с их деятельностью.
Распространено консервирование замораживанием.
Независимо от того, в каком из трех перечисленных состояний будет анализироваться
материал, средняя проба должна быть' основательно измельчена и перемешана, так как лишь
этим путем можно получить равномерный состав средней пробы в различных ее частях и более
правильно отобрать аналитическую пробу.
У з е р н о в ы х культур для отбора пробы в начале роста растения подрезают небольшой,
остро отточенной лопатой на 2—3 рядках на протяжении 1 пог. м. По мере развития и
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 47 из_106_
нарастания массы растений число рядков и длину их соответственно уменьшают (с тем
расчетом, чтобы вес сырого образца составлял около 1,5 кг). При определенном размере рядка
можно учитывать и нарастание массы растения с вычисленной площади за период между
взятиями проб. Это позволяет узнать динамику прироста массы (в пересчете на сухое вещество).
Взятые пробы освобождают от почвы легким стряхиванием и завертывают в бумагу. В
помещении пробу разбирают, подсчитывают число экземпляров и стеблей (так можно
определить среднюю кустистость), отделяют надземную массу от корней и взвешивают (корпи
— после отмывания от почвы и просушивания), доводят до воздушно-сухого состояния и снова
взвешивают. В пробах после выколашивания колосья отрезают и взвешивают отдельно. В
разные фазы спелости (молочная, восковая, полная) из колосьев выделяют зерна и также
отдельно взвешивают. Подсчитывают продуктивные и непродуктивные стебли (не образовавшие
колосьев или метелок), число зерен в колосе (при созревании) и т. д., в зависимости от цели
опыта и программы наблюдений и анализов.
Пробу измельчают (всю вместе в первые фазы или по органам отдельно в дальнейшем).
Контрольные вопросы:
1. Как производится отбор первоначальной пробы?
2. Какой материал используют для взятия аналитической пробы?
3. Каким образом, происходит отбор пробы для исследования у зерновых культур?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными методами отбора
пробы для исследования.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №3,4 Определение сухого вещества и влаги в воздушно сухом материале.
Содержание практического занятия
1. Определение абсолютно сухого вещества и влаги в воздушно сухом материале.
Цель занятия: Изучить и определить сухое вещество и влагу в анализируемом материале.
1. Определение сухого вещества и влаги в анализируемом материале. Доведенное до
воздушносухого состояния вещество содержит .ниш. гигроскопическую влагу (выражаемую в
процентах к весу воздушносухого или абсолютно сухого материала). Содержание
гигроскопической влаги колеблется в зависимости от природы вещества и степени его
измельчения. Результаты анализов выражают и процентах к абсолютно сухому веществу.
Поэтому необходимо перед каждым анализом определить содержание влаги в исследуемом
веществе. Здесь могут быть два положения: 1) вещество при отборе аналитической пробы
доведено до воздушносухого состояния и 2) вещество анализируется в сыром состоянии.
Берут чисто вымытый стеклянный стаканчик с пришли-фованной стеклянной крышкой
(бюкс), доведенный в сушильном шкафу при температуре 100- 1050 до постоянного веса. Вес
бюкса устанавливают, путем взвешивания па аналитических весах с точностью до 0,0001 г.
Аналитическую пробу вещества распределяют тонким слоем на листе глянцевой или
пергаментной бумаги и ложкой, шпателем или пинцетом из различных мест распределенного
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 48 из_106_
на чисто вещества, берут небольшие щепотки его в бюкс до тех пор, пока вес их составит
примерно 3—5 г.
Ориентировочный вес навески вещества можно определить, быстро взвешивая бюкс с
пробой на технохимических весах; точный вес навески определяют взвешиванием на
аналитических весах.
Затем бюкс открывают, причем крышку его устанавливают в вертикальном положении (а
не снимают вовсе с бюкса), и помещают в сушильный шкаф, температуру внутри которого
поддерживают на уровне 100—105°. Наиболее удобен сушильный шкаф, снабженный
электрическими приспособлениями для саморегулирования заданной температуры, который
и обогревается также электричеством. Тем не менее температура в шкафу не бывает строго
постоянной в различных частях его. Поэтому стаканчики желательно ставить на одном
уровне с шариком термометра, показывающего температуру в шкафу. Кроме того, не следует
стаканчик придвигать близко к стенкам сушильного шкафа, так как они могут иметь
температуру более высокую, чем показывает термометр.
Значительно труднее регулировать температуру в сушильных шкафах обогреваемых
газовыми горелками, примусами и другими источниками тепла.
В них температура может сильно колебаться, и приходится постоянно наблюдать за ней, соответственно увеличивая или уменьшая обогрев (удаляя или приближая источник огня, увеличивая
или уменьшая число горелок и т. д.).
Более удовлетворителен шкаф, если он с двойными стенками, между которыми наливается
жидкость (вода, глицерин и др.); тогда внутри его будет тем температура, примерно соответствующая кипению жидкости.
Обращение с эксикатором.
Очень часто студенты по неопытности разбирают крышки эксикаторов во время переноса их
из лаборатории в весовую
комнату. Для избежания этого надо, переносить эксикатор, всегда придерживая крышку его
большими пальцами
обеих рук. Тигли с озоленным веществом обязательно накрывают крышечками при помещении
в эксикатор для охлаждения.
При открывании эксикатора несоблюдение этого правила ведет иногда к выдуванию осадка золы током воздуха. Напротив, тарировать или взвешивать
их с озоляемым веществом и золой удобнее без крышечек, так как в случае
крышечек приходится анализ начинать сначала из-за невозможности
установить величину навески.
Однако высушивания навески в течение 4—6 часов для удаления гигроскопической влаги
бывает недостаточно.
Подсушивание ведут до тех пор, пока при легком надавливании стеклянной палочкой
можно установить, что вещество в бюксе стало хрупким. После этого навеску в бюксе
продолжают сушить при температуре 100—105° еще 3—4 часа. Затем следует охлаждение в
эксикаторе и взвешивание. Высушивание в течение 2 часов и взвешивание повторяют до тех
пор, пока разница между двумя последними весами станет меньше 0,0003 г.
Содержание сухого вещества и процент влаги вычисляют по , формуле, приведенной
выше.
Добавление в стаканчик песка, с которым навеска перед высушиванием основательно
перемешивается стеклянной палочкой, делает се более рыхлой и ускоряет высушивание. При
отсутствии этой необходимой рыхлости на поверхности навески образуется плотная корка, а
внутри вещество остается сырым. Невозможно получить точный результат, если вещество
высушивается при несколько более высокой температуре, чем 105°, так как это ведет к
увеличению веса навески вследствие окисления присоединившимся кислородом. Прибавление
в весе будет маскировать окончание высушивания. При резком повышении температуры сверх
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 49 из_106_
105° начнется обугливание вещества и потеря веса. Высушивание легко разлагающегося
вещества нельзя вести даже при температуре 105°; это вызывает потерю углекислого газа,
аммиака и других летучих соединений, которые также будут маскировать окончание
высушивания; в этом случае убыль в весе ошибочно можно отнести за счет влаги, а не на счет
разложения вещества. Подобные материалы необходимо сушить в вакууме.
Определение сухого вещества и влаги в свежем растительном
материале
Берут широкий бюкс, в который помещают около 10 г чистого сырья и стеклянную палочку
(расположенную в бюксе по диагонали и мешающую закрывать его крышкой). Бюкс вместе с
содержимым доводят до постоянного веса при температуре 100—106°. Для предварительной
сушки материала бюкс со снятой крышкой помещают в сушильный шкаф с хорошей
вентиляцией и выдерживают при температуре 50—60° в течение 4 часов.
Подсушивание ведут до тех пор, пока при легком надавливании стеклянной палочкой
можно установить, что вещество в бюксе стало хрупким. После этого навеску в бюксе
продолжают сушить при температуре 100—105° еще 3—4 часа. Затем следует охлаждение в
эксикаторе и взвешивание. Высушивание в течение 2 часов и взвешивание повторяют до тех
пор, пока разница между двумя последними весами станет меньше 0,0003 г.
Содержание сухого вещества и процент влаги вычисляют по , формуле, приведенной
выше.
Добавление в стаканчик песка, с которым навеска перед высушиванием основательно
перемешивается стеклянной палочкой, делает се более рыхлой и ускоряет высушивание. При
отсутствии этой необходимой рыхлости на поверхности навески образуется плотная корка, а
внутри вещество остается сырым. Невозможно получить точный результат, если вещество
высушивается при несколько более высокой температуре, чем 105°, так как это ведет к
увеличению веса навески вследствие окисления присоединившимся кислородом. Прибавление в
весе будет маскировать окончание высушивания. При резком повышении температуры сверх
105° начнется обугливание вещества и потеря веса. Высушивание легко разлагающегося
вещества нельзя вести даже при температуре 105°; это вызывает потерю углекислого газа,
аммиака и других летучих соединений, которые также будут маскировать окончание
высушивания; в этом случае убыль в весе ошибочно можно отнести за счет влаги, а не за счет
разложения вещества.
Контрольные вопросы:
1. Как определяется абсолютно сухое вещество и влагав воздушно сухом материале?
2. Определение сухого вещества и влаги в свежем растительном материале?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными методами определения
сухого вещества и влаги в материале.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №5,6 Мокрое озоление растений по методу К. Гинзбург.
Содержание практического занятия
1. Отбор первоначальной пробы в поле.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 50 из_106_
2. 2 Отбор с р е д н е й п р о б ы .
Цель занятия: Изучить ускоренное мокрое озоление растения при определении азота, фосфора и
калия из одной навески.
1
Из
тонко
размолотого
растительного
материала
отвешивают
0,2
г,
помещают в колбу Кьельдаля емкостью 50—100 мл и заливают 5,5 мл
смеси
серной
и
хлорной
кислот
(ее
готовят
непосредственно
перед
использованием
из
расчета:
на
5
мл
Н2804
(уд.
веса
1,84)
0,4
мл
50—60-нроцентной, если хлорная кислота менее концентрированная, то ее берут
соответственно больше). Содержимое колбы оставляют на 30—60 минут, но лучше на ночь, до
обугливания растительной массы, а затем нагревают на слабом огне 5—7 минут, до
образования однородной коричнево-бурой кашицы. После этого температуру озоления можно
повысить и продолжать его до обесцвечивания раствора. В процессе озоления содержимое
колбы
надо
часто
перемешивать и не оставлять без наблюдения.|
Обычно для полного озоления требуется 15—25 минут.) Но, если оно за это время не
заканчивается, то приходится добавлять еще 1—2 капли хлорной кислоты и продолжать
нагревание. Для контроля за чистотой реактивов желательно в каждой серии анализа иметь
варианты без озоляемых проб, с соблюдением той, же процедуры нагревания. Разумеется, при
таком методе озоления можно определять и другие зольные элементы, кроме серыми хлора.
По окончании озоления раствор из колбы Кьельдаля количественно переносят (при
многочисленных ополаскиваниях) в мерную колбу на 100 мл и доводят после перемешивания
дистиллированной водой до метки (колба № 1). Из этой колбы берут 25 мл раствора для
определения азота. Аммиак отгоняют на приборе в одной из микромодификаций Кьельдаля. В
приемную колбу наливают 15 мл – 30 процентного раствора борной кислоты. Аммиак из этого
раствора после озоления оттитровывают 0,02-нормальной серной кислотой (в присутс т в и и
индикатора Гроака) до слабого порозовения.
II р и м е ч ан и е. Есть указания, что, поскольку хлорная кислота является сильным
окислителем, озоление с ее участием может приводить
к сильнейшему выделению азота в молекулярной форме: ЗНСЮ4 + 4(МН4)2804 + 4Н2804 + 12Н20.
Необходимо строго придерживаться рекомендуемых доз соотношения серной и хлорной кислот и
периодически проверять процесс, анализа путем озоления веществ с известным содержанием
азота.
Контрольные вопросы:
1. Из чего берется материал для ускоренного, мокрого озоления растения?
2. Опишите процесс подготовки индикатора Гроака?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными методами ускоренного
мокрого озоления.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 51 из_106_
Практическое занятие №7,8 Определение азота, фосфора, калия в растениях после мокрого
озоления.
Содержание практического занятия
1. Отбор первоначальной пробы в поле.
2. 2 Отбор с р е д н е й п р о б ы .
Цель занятия: Научиться определять точное содержание вещества в растениях, почве,
сельскохозяйственных продуктах, удобрении и других материалах.
Определение содержания общего азота с помощью реактива Несслера
Метод основан на измерении интенсивности окрашивания анализируемого раствора фотоколориметрическим методом. Окрашивание раствора
возникает в результате взаимодействия солей аммония с реактивом Несслера
(щелочной раствор йодистой ртутно-калиевой соли). Получается йодистый
меркул-аммоний, дающий желтую окраску раствору, интенсивность которой
зависит от концентрации в растворе аммиака. 41
Присутствие в растворе ионов Mg2+
, Са
2+
и др. мешают определению аммония вследствие образования осадка с реактивом Несслера и
вызывают помутнение раствора. Вредное действие примесей устраняется прибавлением к испытуемому раствору сегнетовой соли (калийнатрий виннокислый), которая связывает мешающие ионы в недиссоциирующие соединения, что и устраняет их взаимодействие с реактивом
Несслера. Последующее определение аммония проводят на ФЭКе с синим светофильтром при длине волны =420 нм.
Реактивы и оборудование: молибдат аммония (перекристализованный); калий-натрий виннокислый (сегнетовая соль); реактив Несслера; NаОН; лакмусовая бумажка; колбы на 50 мл (25 шт.); ФЭК.
Ход работы:
1. Построение калибровочной кривой:
а) для построения калибровочного графика готовят рабочие образцовые растворы хлористого аммония. Для этого берут навеску 0,382 г перекристаллизованой соли NH4Cl и растворяют в 1 л дистиллированной воды.
Получают исходный раствор (раствор А) с содержанием 0,1 мг NH3 в 1 мл.
Проверяют правильность взятия навески, для чего проводят следующий расчет:
молекулярная масса NH4Cl равна 53,3 г, а молекулярная масса NH3 - 17 г.
Составляют пропорцию:
53,3 г соли NH4Cl – содержат 17 г NH3
0,382 г соли – х
х = 0,1 г в 1 литре,
или 0,1 мг/мл NH3
б) из полученного раствора путем 10-ти кратного разбавления (10 мл
до 100 мл) готовят раствор с содержанием 0,01 мг NH3 в 1 мл (раствор Б);
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 52 из_106_
в) готовят шкалу образцовых растворов в колбах на 50 мл со
следующими концентрациями NH3 (мг): 0,01; 0,02; 0,04; 0,06 и т.д. (по
схеме), для этого берут 1, 2, 4, 6 и т.д. мл раствора Б;
г) затем в мерные колбы на 50 мл приливают до 20-40 мл
дистиллированной воды, перемешивают, добавляют 2 мл 20%-го
раствора сегнетовой соли, 2 мл реактива Несслера, доводят содержимое колбы до метки дистиллированной водой и перемешивают.
Образцовые растворы фотометрируют на ФЭКе с синим светофильтром ( =410 нм);
д) устанавливают «0» прибора по раствору, характеризующему
чистоту реактива. Для этого в мерную колбу на 50 мл берут 40 мл дистиллированной воды, затем добавляют 2 мл сегнетовой соли и 2 мл реактива Несслера, доводят водой до метки и перемешивают (табл. 10);
е) на миллиметровой бумаге строят калибровочный график.
Таблица 10
Построение калибровочного графика
42
№ колб Количество NH4Cl , мл Концентрация NH3, мг/мл Показания
прибора (ФЭК)
1 1 0,01
… … … …
9 25 0,25
2. Одновременно со шкалой образцовых растворов фотоколориметрируют испытуемые растворы. Берут 2-4 мл опытного раствора (после
сжигания), добавляют дистиллированной воды до половины колбы.
3. Нейтрализуют по лакмусовой бумаге 10%-ным раствором
NаОН (до посинения). Затем приливают 2 мл 20%-го раствора сегнетовой соли, а затем 2 мл реактива Несслера и доводят дистиллированной
водой до метки, каждый раз перемешивая содержимое колбы. Необходимо соблюдать порядок добавления растворов, чтобы не произошло
помутнения. В результате реакции раствор окрашивается в желтый цвет
(низкое содержание азота) или оранжевый (высокое содержание азота).
4. Определяют оптическую плотность опытных растворов и по
графику рассчитывают концентрацию NH3 в мг/50 мл.
5. Вычисляют процент содержания азота в растительном материале по формуле:
,
1000
100
%2
3
Н
КА
NH О Н
где А – концентрация азота в мг на 50 мл, найден по графику и соответствует оптической плотности испытанного раствора или показания прибора, переведенные на ctg α;
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 53 из_106_
1000 – для пересчета навески в мг;
онК2
– поправка на влажность растительного материала;
100 – для пересчета в %;
Н – масса навеска растительного материала (г) в пересчете на 2 мл
испытанного раствора.
Пример: 0,2 г сухой навески озоляют и переносят в колбу на 25 мл (сухое
озоление). Непосредственно для определения азота берут 2 мл опытного раствора:
0,2 г →25 мл →2 мл, т.е. Е= 12,5, или для определения азота взята 1/12,5 часть
навески. Составляют пропорцию:
0,2 г навески - 25 мл
х г - 2 мл
г х 016 , 0
25
2 2 , 0, т.е. в формулу вместо Н ставят 0,016.
6. Результаты измерений и расчетов записывают в таблицу 11.
Таблица 11
Определение содержания общего азота в растительном материале
варианты
опыта
№ колбы Навеска, взятая для показания прибора
Содержание
NH3 по калибровочной
Содержание NH3
мг/г сухой массы мг/% 43
П р и г о т о в л е н и е р е а к т и в а Н е с с л е р а : 1) раствор № 1: 20 г йодистого калия
растворяют в 50 мл воды. К раствору добавляют 32 г двуйодистой ртути и кипятят до
растворения. Объем полученного раствора доводят до 200 мл. В осадок выпадает излишек HgJ2
(красный осадок). Раствор методом декантации переливают в чистую посуду;
2) раствор № 2: к 100 мл раствора NаОН (1:7) дистиллированной воды в цилиндре до 300 мл.
При сливании растворов № 1 и № 2 получают реактив Несслера, который перед употреблением
должен отстояться хотя бы сутки.
Определение фосфора по «синему»
фосфорномолибденовому комплексу
В растениях фосфор содержится, главным образом, в виде
сложных органических веществ. При осторожном озолении растений
находящаяся в них фосфорная кислота остается в виде солей различных
металлов. В данном методе о содержании неорганического фосфора в
растворе судят по интенсивности синей окраски восстановленного фосфорномолибденового комплекса. Последний образуется в кислой среде
(рН=4) из фосфорной и молибденовой кислот в присутствии аскорбиновой кислоты. Оптическая плотность окрашенных растворов пропорциональна концентрации ионов фосфора.
Реактивы и оборудование: молибдат аммония; сурьмянокислый калий;
серная кислота; аскорбиновая кислота; перекристализованный КН2РО4; колбы на 100
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 54 из_106_
мл (2 шт.) и на 50 мл (25 шт.); ФЭК.
Ход работы:
1.Для определения фосфора используют растительную навеску, сожженную методом сухого или мокрого озоления. Для этого 5 мл раствора
переносят в мерную колбу на 50 мл и доводят до метки реактивом С, т.е.
приливают его 45 мл.
2. Колба стоит 30 мин, а затем ее колориметрируют на ФЭК с красным светофильтром при длине волны =670 нм (цвет раствора синий). Раствор для сравнения (нулевой раствор) готовят следующим образом: 5 мл воды 45 мл приготовленного реактива С в колбе на 50 мл.
3. Построение калибровочной кривой (табл. 13):
а) берут навеску 0,1917 г перекристализованного монофосфата калия (КН2РО4) и растворяют в мерной колбе на 1 л в 0,2н растворе соляной
кислоты (17 мл концентрированной НCl доводят водой до 1 л, при условии,
что исходная соляная кислота имела следующие характеристики: плотность
1,19, концентрацию – 36%). Полученный раствор содержит 0,1 мг фосфора в
форме Р2О5 в 1 мл.
Проверяют правильность взятия навески, для чего проводят расчет: молекулярная масса КН2РО4 равна 129 г, а двух молекул соли соответственно 258 г; молекулярная масса оксида фосфора (Р2О5) равна 142 г, составляется пропорция:
258 г КН2РО4
- 142 г Р2О5
0,1917 г КН2РО4 - х
х = 0,1 г Р2О5
Значит, в 1 литре полученного раствора содержится 0,1 г Р2О5, а в 1 мл
– 0,1 мг фосфора в форме Р2О5.
Этот раствор называют исходным или маточным и обозначают
буквой «М». Из данного раствора путем многократного разбавления го- 46
товят шкалу образцовых растворов. При описанном методе определения
фосфора удобнее всего использовать два приема разбавления:
а) берут 10 мл исходного раствора М и доводят водой до 100
мл, этот раствор обозначают буквой «Б», в 1 мл раствора Б будет содержаться 0,01 мг фосфора. Затем готовят шкалу образцовых растворов
в колбах на 50 мл со следующими концентрациями Р2О5 (мг): 0,01; 0,02;
0,03; 0,04; 0,05. Для этого нужно взять следующие количества образцового раствора (мл): 1, 2, 3, 4, 5. В каждую колбу добавляют необходимое
количество воды, доводя объем до 5 мл, например, 1 мл (образцового
раствора) + 4 мл (воды) + 45 мл (реактива С).
б) для приготовления образцового раствора с более высокой
концентрацией фосфора берут 20 мл исходного (маточного) раствора М
и доводят водой до 100 мл.
Таблица 13
Построение калибровочной кривой
№ п/п Количество Содержание
Р2О5 (мг)
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 55 из_106_
Показания
прибора
Среднее
показание
прибора
КН2РО4 Р2О5
1 1 4 0,01
2 2 3 0,02
3 3 2 0,03
4 4 1 0,04
5 5 0 0,05
Данный раствор будет содержать 0,02 мг Р2О5/мл, обозначают
этот раствор как Б1
. Готовят серию образцовых растворов в колбах на 50
мл со следующим содержанием фосфора (мг): 0,06; 0,08; 01. Для этого
берут 3, 4 и 5 мл вновь приготовленного раствора Б1
. В 1-ю и 2-ю колбы
добавляют необходимое количество воды, соответственно 2 и 1 мл и
доводят объем до 5 мл. Подготовив шкалу образцовых растворов, в
каждую колбу объемом 50 мл добавляют 45 мл реактива С, колбы
оставляют на 30 мин, а затем колориметрируют на ФЭКе с красным светофильтром. Калибровочную кривую строят на миллиметровой бумаге
0
5
10
15
20
содержание Р2О5, мг/мл
Д670
47
Рис. 11. Калибровочная кривая
На оси абсцисс откладывают показания прибора в единицах оптической плотности. На оси ординат показывают содержание фосфора с указанием объема исследуемых проб. Одним из приемов проверки точности
построения калибровочного графика и облегчения результатов расчета
является нахождение котангенс α, который равен:
прибора показания
вещества содержание.
При расчете результатов анализа показания прибора, полученные при исследовании опытных
образцов, умножают на котангенс α.
4. Вычисляют процент содержание фосфора в растительном материале по формуле:
1000
100
%2
52
Н
КА
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 56 из_106_
О Р О Н,
где А – количество мг/50 мл Р2О5, найденное по графику, и соответствует оптической плотности
раствора или показания прибора, переведенные на ctg ;
КН2О – поправка на влажность растительного материала (рассчитывается
в отдельном опыте);
100 – для пересчета в %;
1000 – для пересчета навески в мг;
Н – навеска (г) растительного материала, соответствующая взятому для
колориметрирования объему раствора (5 мл).
Например:
1) 0,2 г сухой навески озолили и перенесли в колбу на 100 мл (мокрое озоление). Непосредственно для определения фосфора взяли 5 мл раствора, т.е. 1/20
часть навески (Е= 20). Составляют пропорцию:
1,2 г навески - 100 мл
х - 5 мл
100
52,0
х
, поэтому в формулу вместо Н ставим 0,01.
2) если расчет ведем в мг Р2О5 на г сухой массы, то составляем другую
пропорцию: 0,01 г навески содержит А (содержание Р2О5 по калибровочной кривой):
1г-х
. 100
1,0
1
А
А
х
Применяя эту формулу Р2О5 = 100·А, вычисляем содержание фосфора в
мг/г сухой массы.
5. Результаты измерений и расчетов записывают в таблицу 14.
Таблица 14
Определение содержания фосфора
Варианты
опыта
№
колб
Навеска, взятая для сжигания
Показания прибора
Содержание
Р2О5 по
калибровочной кривой
Содержание Р2О5
мг/г сухой
массы
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 57 из_106_
мг/% 48
Приготовлениереактивов:
реактив А: 1) в 250 мл дистиллированной воды растворяют 12 г перекристаллизованного молибдата аммония; 2) в 100 мл дистиллированной воды растворяют 0,2908 г сурьмяновокислого калия; 3) готовят 5н раствор серной кислоты (140 мл конц.
H2SO4 + дистиллированная вода до 1 л), этот переливают в 2-х литровую колбу, прибавляют
приготовленные растворы молибдата аммония и сурьмяновокислого калия и доводят водой до
метки (2 л);
реактив С (готовят в день определения): 0,877 г аскорбиновой кислоты растворяют в 168 мл
реактива А и доводят до 1 л дистиллированной водой.
4.6. Определение калия
методом пламенной фотометрии
Среди элементов минерального питания, потребляемых растениями в наибольших количествах, калию принадлежит одно из первых
мест. Калия больше всего содержится в молодых, развивающихся органах. Динамика поглощения калия внутри растения в процессе всего вегетационного периода остается постоянной.
Метод основан на том, что вытяжку распыляют с помощью
сжатого воздуха, образовавшийся туман сжигают в пламени горелки.
Находящиеся в вытяжке элементы при сгорании дают спектры с определенной длиной волны. Спектр интересующего элемента выделяют с
помощью светофильтров и направляют на селеновый фотоэлемент, который преобразует световую энергию в электрическую. Силу возникающего тока измеряют гальванометром. Сила тока пропорциональна
концентрации вещества в растворе и интенсивности излучения. Прежде,
чем приступить к работе на пламенном фотометре, необходимо приготовить шкалу образцовых растворов.
Реактивы и оборудование: КСl (перекристаллизованный); колбы на 1 л (1
шт.) и на 100 мл (10 шт.); пламенный фотометр.
Ход работы:
1. В начале работы необходимо построить калибровочную кривую: в качестве стандартного раствора используют перекристализованный КСl. Берут навеску 1,58 г соли и растворяют в мерной колбе на 1 л,
в 1 мл стандартного раствора содержится 1 мг К2О. Из него готовят
шкалу образцовых растворов в мерных колбах на 100 мл. В каждую
колбу берут указанное в таблице 15 количество мл стандартного раствора, доводят до метки дистиллированной водой.
Таблица 15
Построение калибровочной кривой
Номера колб 1 2 3 4 5 6 7 8 49
Количество мл образцового раствора 0,5 1 2 3 4 5 6 7
Концентрация К2О в мг/100 мл 0,5 1 2 3 4 5 6 7
Показания гальванометра
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 58 из_106_
2. Подготовив шкалу образцовых растворов, приступают к работе на пламенном фотометре.
Порядок работы на пламенном фотометре: 1) включают сжатый воздух, устанавливают давление в пределах 0,4-0,6 атм., по воде проверяют работу всасывающего
устройства и пульверизатора; 2) включают газ и регулируют пламя горелки.
3. Используя калибровочный график, вычисляют процент К2О в
растительном материале по формуле:
H
Ка
ОКон
1000
100
%2
2
,
где а – концентрация К2О в мг на 100 мл, найденная по графику и соответствующая силе тока, возникающего при пламенной фотометрии испытуемого раствора;
онК2
– поправка на влажность (находится в отдельном опыте);
100 – для пересчета в %;
1000 – для пересчета навески в мг;
Н – навеска в г, соответствующая взятому для пламенной фотометрии объему раствора.
Пример:
1) 0,2 г сухой массы озолили и перенесли в колбу на 25 мл, этот раствор
профотометрировали. Составляют пропорцию:
2,2 г навески - 25 мл
х г - 100 мл
х = 0,8 г, таким образом, в формулу
вместо Н ставят 0,8.
2) если проводят расчет результатов в мг К2О / г сухой массы, то составляют следующую пропорцию:
0,8 г - а (содержание К2О по
калибровочной кривой)
1 г - х ,8 , 01 ах тогда К2О = 1,25·а
4. Результаты расчета К2О в мг/% или мг/г сухой массы заносятся в таблицу 16.
Таблица 16
Определение содержания калия
Варианты
опыта
№
колб
Навеска,
взятая для
сжигания
Показания
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 59 из_106_
прибора
Содержание
К2О по
калибровочной
кривой
Содержание К2О
мг/г мг/%
Контрольные вопросы:
1. Чем озоляют растительное вещество в присутствии серной кислоты?
2. Опишите ход работы при определении фосфорной кислоты?
3. Каким образом, происходит определение калия в растениях?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с методами определения калия,
фосфора, азота после озоления растения.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №9,10 Анализ растений на содержание жира.
Содержание практического занятия
1.Определение жира в растениях по Сокслету.
Цель занятия: Научиться определять жир в растениях по Сокслету.
1.Определение жира в растениях по Сокслету
Значение анализа. Жиры являются сложными эфирами трехатомного спирта-глицерина
С3Н5(ОН)3 и жирных кислот. В растительных жирах (маслах) встречается довольно много
различных жирных кислот.
Например, лт.пяное масло содержит следующие из них: пальмитиновую Си;Н320.2,) С14Н2802,
олеиновую С18Н3402, линолевую, или льняную, С18Н3202, линоленовую С18Н3002 и изолиноленовую
С18И30О„. При этом последняя составляет около 50%, линоленовая — 15%, а линолевая — 13%
от общего количества кислот в семенах льна. В конопляном масле нет меристиновой и
олеиновой кислот, а из четырех остальных резко преобладает линолевая (до 90%). В масле мака
также отсутствует меристиновая кислота, вместо псе есть стеариновая С18ТТ;!Г)0.2; пет п нем и
изолиноленовой кислоты, но в его составе преобладают линоленовая (55%) и олеиновая (25%)
кислоты.
Из перечисленных кислот миристиновая, стеариновая и пальмитиновая принадлежат к
насыщенным, а все остальные — к ненасыщенным (непредельным). Масла с преобладанием
непредельных жирных кислот на воздухе высыхают. Ото свойство масел обусловило их
техническое применение, но понижает пищевую ценность масел.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 60 из_106_
Анализ состава углеводов, жиров и белков растений (табл. 5а) Следовательно, жиры —
наименее окисленные соединения; это обусловливает их способность присоединять много
кислорода при сгорании и выделять огромное количество тепла.
Т а б л и ц а 5а
Элементарный состав жиров, углеводов и белков (в процентах к весу сухого
вещества)
Органические вещества
Жары
Углеводы
Углерод
Водород
Кислород
Азот
76—79
44 53
11—13
67
10—12
49 23
16
Белки
Так, выделение теплоты при сгорании 1 г (в больших калориях) составляет для льняного масла
9,323, белка — 5,567, крахмала — 4,183, клетчатки — 4,146, инулина — 4,070, сахарозы — 3,945,
глюкозы — 3,743.
Будучи различными по химическому составу и многим физическим качествам, жиры обладают и
общим свойством — растворяются в эфире, бензоле, бензине, ацетоне, сероуглероде, хлороформе и
других органических растворителях. На этом основаны методы их количественного определения.
Принцип метода. В качестве растворителя при определении растительных масел наиболее
часто используют этиловый (серный) эфир, который кипит при 35°.
Эфир, как и другие растворители, при обработке им растения извлекает не только жиры, но и
ряд других веществ, сопровождающих их (жирные кислоты, стерины, фосфатиды, воска,
некоторые красящие вещества и пр.).
Вследствие последнего обстоятельства жиры, извлекаемые эфиром, называются «сырыми».
Выделение чистого жира требует дополнительных манипуляций.
Однако чаще всего ограничиваются учетом только сырого жира.
Существуют два метода определения жира:
1) извлечение его эфиром с последующим отгоном растворителя и взвешиванием сырого
жира;
2) извлечение жира эфиром с учетом сырого жира по убыли веса взятой для исследования
навески вещества.
Последний способ носит название «метода остатка».
Подготовка материала к анализу. Вещество, взятое для определения жира, должно быть
тщательно размолото и высушено. Измельчение важно потому, что этим облегчается
взаимодействие между анализируемым материалом и растворителем. Содержание влаги в исследуемом веществе недопустимо потому, что она является хорошим растворителем многих
Сахаров и других веществ, имеющихся в растениях. Поэтому в добавление к извлекаемому
эфиром жиру вода будет растворять эти вещества и тем сильно искажать результаты анализа.
Однако в процессе высушивания, если его ведут не в атмосфере инертного газа (водорода или
углекислоты), возможно окисление наиболее непредельных жирных кислот (например,
входящих в льняное масло), что сказывается на результатах анализа, так как при окислении
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 61 из_106_
образуются вещества, нерастворимые в эфире. Следовательно, результаты определения будут
приуменьшены. Напротив, высушивание при доступе воздуха вещества с менее ненасыщенными
жирными кислотами (типа олеиновой) может вести к несколько повышенным результатам
анализа, так как продукты этого окисления растворимы и эфире. Правда, в последнем случае
отклонение от истинных цифр будет гораздо меньше, чем в первом.
Так как не все лаборатории располагают специальными аппаратами для сушки исследуемых
материалов в атмосфере инертного газа, то взятую навеску вещества чаще всего высушивают в
обычных сушильных шкафах при 100—105° в течение 3 часов. За это время удаляется главная
масса гигроскопической влаги, так что остающаяся в веществе часть ее не оказывает уже
существенного влияния на результаты определения жира. Кроме того, в течение этого периода
не происходит заметного окисления жирных кислот.
Для взятия навески патроны делают из обезжиренной фильтровальной бумаги. Чтобы
приготовить патрон, фильтровальную бумагу два раза обертывают вокруг гладкой деревянной
палочки или стеклянной пробирки и завязывают с обоих концов обезжиренной ниткой. Можно
также вместо патрона сделать пакетики по типу тех, в которые аптеки отвешивают порошки.
Патроны или пакетики делают длиной не более 10 см.
Измельчают материал обычно в ступке, но так как при этом неизбежно часть жира выделяется
семенами и впитывается пестиком и стенками ступки (особенно, если измельчают семена,
богатые жиром), то лучше всего поступать таким образом: сначала растирают небольшое
количество вещества, которое потом выбрасывают; затем растирают следующую порцию, из
которой и берут навески; при этом стенки ступки и поверхность пестика больше уже но в
состоянии впитать жир, и состав средней пробы не изменяется. В зависимости от содержания
жира величина навески составляет от 2—3 до 5—10 г.
Для определения по методу остатка навеска должна составлять около 1 г. Этим методом
исследуют только вещества, богатые жиром. Патроны или пакетики предварительно
высушивают в течение 1 часа при 100—105° в сушильном шкафу в тарированных бюксах. Взвешивая, узнают вес пакетика или патрона.
В готовый патрон берут навеску вещества, которую ориентировочно взвешивают на
технохимических весах и помещают затем в сушильный шкаф для сушки. После высушивания
бюкс с патроном или пакетиком охлаждают в эксикаторе в течение 10—15 минут и взвешивают
на аналитических весах. Пусть а — вес сухого бюкса, В — вес бюкса с патроном или пакетиком
после сушки; тогда б — а = - в (тара патрона или пакетика). Если д — вес бюкса с патроном ;или
с пакетиком и веществом после сушки, то вес навески н — д — б. В случае, если во время сушки
патрона или пакетика с веществом выступил на поверхность фильтровальной бумаги, то
бюкс обязательно споласкивают небольшим количеством эфира, который
в патрон с пакетом, постепенно обезжиривает вещество, причем жир с бензином собираются на
дне колбы, откуда бензин снова испаряется. Прибавление к бензину изобутилового спирта
имеет целью не допустить образование эмульсии и уменьшить прилипание воды к стенкам
холодильника и бюретки.
По окончании отгона воды (что косвенно указывает и на окончание извлечения жира из
навески) нагревание прекращают и дают прибору охладиться. Отсчитывают объем воды в
бюретке и вынимают патрон с пакетом и навеской. Патрон помещают в бюкс, в котором его
высушивали раньше, и сушат при 100—105°. Затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают на
аналитических весах. По уменьшению в весе можно судить о количестве жира и воды в навеске.
Вычитая уже известный вес воды из суммарной потери веса навески, находят содержание жира.
Количество влаги и жира выражают в процентах.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 62 из_106_
Если
изготовить
прибор
описанной
конструкции
нельзя,
определение
жира
при
экстракции
бензином
в аппарате Еременко (в сухом веществе).
почему-либо
производят
Контрольные вопросы:
1. Какие жирные кислоты встречаются в растительных жирах (маслах)?
2. Каков принцип определения растительных масел?
3. Расскажите о подготовке материала к анализу?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными методами определения
жиров в растениях.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к курсовой работе для
агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.) М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №11,12 Определение крахмала в растениях.
Содержание практического занятия
1. Определение крахмала в растениях.
Цель занятия: Изучить процесс определения крахмала в растениях.
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАХМАЛА В РАСТЕНИЯХ
Значение анализа. Крахмал принадлежит к сложным углеводам (полисахаридам), широко
распространенным в составе запасных веществ растений. Особенно богаты им семена злаковых
(50—80% к сухому веществу) и клубни картофеля (11—29% от веса сырой массы). Крахмал
образуется в хлорофильных зернах, хотя и не является первичным продуктом синтеза. Частично
он используется на построение новых клеток и тканей, но главная масса его откладывается
лишь в некоторых органах (семена, клубни и др.). В процессе прорастания семян крахмал, как и
другие сложные вещества (белок, жиры), под влиянием ферментов переходит в более простые
соединения, потребляемые развивающимися проростками для дыхания и образования своих
первоначальных органов.
Содержание крахмала увеличивается с возрастом растения; например, кукуруза в процентах
к сухому веществу содержала его: в начале формирования зерна — 22,52, в момент полной
спелости — 73,31.
Содержание крахмала в пшенице менялось следующим образом (1! процентах):
Редуцирующие сахара
Дата взятия пробы
Сахароза
Крахмал
1,02
1,10 0.15
12/VI
0,57
25/VII
С
возрастом
убывает содержание г. растении растворимых Сахаров,
которые п являются источниками образования крахмала в незеленых частях растений.
Все природные виды крахмала содержат немного азота (0,5—2%) и зольных веществ (0,2—
0,4%). Среди последних наибольшее значение имеет фосфор.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 63 из_106_
Крахмал состоит из двух главных веществ: амилозы и амилопектина. Оба они в холодной воде
нерастворимы; в горячей воде амилоза образует коллоидный раствор, так называемый
крахмальный клейстер, а амилопектин лишь набухает.
Амилопектин содержит фосфорную кислоту, а в амилозе ее, по-видимому, нет. Соотношение
между амилозой и амилопектином и крахмале различных растений неодинаково. В
картофельном крахмале примерное содержание составляет (в процентах): амилозы около 07,
амилопектина до 33.
Пищевое п кормовое значение крахмала весьма велико, а техническое его применение
огромно. Поэтому учет содержания крахмала в растительной продукции очень важен. При
заводском производстве крахмала в качестве сырья используют преимущественно картофель и
отчасти кукурузу.
Крахмал — самый дешевый из углеводов. Это — главное пищевое вещество, потребляемое
человеком (в виде хлеба, макарон, крупы, кондитерских изделий, картофеля и других
продуктов).
Калорийность его довольно высокая; теплота сгорания 1 г вещества (в малых калориях):
крахмала 4183, мальтозы 3949, сахарозы 3945, глюкозы 3743.
Каждая сельскохозяйственная культура имеет характерные по величине и форме зернышки
крахмала. Например, диаметр их в клубне картофеля достигает 100, а в семенах риса — лишь 6
микрон. По этим признакам под микроскопом довольно легко отличить крахмал различных
растений.
Чрезвычайно чувствительной качественной реакцией на крахмал является синее окрашивание
его в присутствии йода (растворенного в йодистом калии). Синее окрашивание, по-видимому, —
следствие адсорбции йода на поверхности крахмальных зернышек.
Однако количественное определение крахмала основано главным образом на химических
методах.
При гидролизе крахмал превращается в моносахарид — глюкозу, которая вследствие своей
способности вращать в растворах плоскость поляризации вправо называется также декстрозой.
Схематически реакция образования декстрозы может быть представлена следующим образом:
(С6Н10О6) п + пЯ20 = пС6Н1206.
Структурная формула декстрозы:
н н н он н н
I ! I I I I
Н—С С---С—С --С --С=0
он он он н он
Из-за асимметричности молекулы этот сахар оптически активен и может
легко окисляться. Следовательно, определить глюкозу можно и оптически и
редуктометрически. Последний прием анализа основан на легкой
окисляемости глюкозы, которая при этом способна восстанавливать
некоторые вещества, отнимая у них кислород. Окисляясь, глюкоза
переходит сначала в одноосновную глюконовую кислоту:
СНа-ОН-(СНОН)4.СООН,
а она — в двухосновную сахарную кислоту:
СООН-(СНОН)4. СООН.
Чаще всего глюкозу определяют по методу Бертрана, сущность которого
сводится к тому, что раствор глюкозы взаимодействует с так называемой^
феллинговой жидкостью (реактив 1), составленной из сернокислой меди и
щелочного раствора сегнетовой соли.
Феллингова жидкость представляет собой медный алкоголят сегнетовой
соли:
КООС—СНОч N3000—
'\с„ СНО/ Образование ее идет
путем следующих реакций:
2^0Н + Сл504 = Ка2504 + Си(ОН),;
НОСН-СОСЖа /О-СН-СХХЖа
Си(ОН)2+
I
=С<- |
+2Н..0
Х
НОСН-СООК
0-СН.СООК
Реагируя с этой жидкостью, глюкоза благодаря альдегидной группе
восстанавливает медь и превращается в кислоту:
2СиО + К - СОН = Си20 + К - СООН. Схема взаимодействия
глюкозы с феллинговой жидкостью:
н
СООН
\ //О
.О-СН-СОСЖа
I
С^
+ 2Сп(
|
+2Н,0 = (СНОН)4 +
Х
I
0-СН-С00К
|
(СНОН)4
феллингова жидкость (]д 0д
глюконовая кислота
СН20Н
глюкоза
Н
148
I
НО—С—СОСЖа
-2
|
+Сп,0
НО—С—СООК
8ак сь
"
,
меди
н
еегнетова голь
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 2 из_56_
Закись меди выпадает в форме красного осадка, а последний учитывается
путем обработки сернокислым окисным железом в присутствии серной
кислоты (реактив 2):
Си20 + Ге2 (304)з + Н2504 = 2Си504 + 2Ге504 + Н20.
При этом закись меди переходит в окись, а сернокислое окисное железо
превращается в закисное. В свою очередь, закисное железо определяется
титрованием перманганатом калия (реактив 3):
10РеЗО4 + 2КМп04 + 8Н2304 = 5Ре2 (304)3 + 2Мп304 +
+К2304+8Н20,
который вновь переводит железо в окисное.
В конечном счете о количестве глюкозы судят по израсходованному на
титрование раствору марганцевокислого калия. Необходимо иметь в виду,
что нет полной пропорциональности между взятым количеством сахара и
весом осадка закиси меди (из-за некоторого разложения феллинговой
жидкости при нагревании с образованием также закиси меди и распада части
моносахаридов из-за щелочности феллингова раствора). Поэтому таблица 6
(Бертрана) о корреляции между весом выпавшего осадка закиси меди
(учитываемого титрованием перманганатом после перевода закиси меди в
окись меди с восстановлением сернокислого железа) и присутствующей в
растворе глюкозы составлена чисто эмпирически. Всякое отступление от рецептуры рекомендованного Бертраном метода (температуры, длительности
нагревания, концентрации раствора, степени его щелочности и др.) дает
отклонения в результатах, не предусмотренные цифрами таблицы.
Определение глюкозы методом Бертрана. 20 мл полученного раствора
глюкозы переносят пипеткой в коническую колбочку или стаканчик
емкостью около 150—200 мл и немедленно туда же приливают смесь 20 мл
раствора медного купороса (реактив 4) и 20 мл щелочного раствора
сегнетовой соли (реактив 5).
Назначение сегпстовой соли — не дать осесть гидрату окиси меди в щелочном
растворе. Удержание Сч(ОН)а в растворе происходит вследствие образования
комплексного соединения с сегнетовой солью. Раствор сегнетовой соли хранят в
темноте, так как на свету из-за разложения винной кислоты образуютсл
восстанавливающие продукты.
На сетке над газовой горелкой или на электрической плитке содержимое
колбочки нагревают до кипения и не сильно кипятят ровно 3 минуты.
(Наблюдение удобнее вести по песочным часам.) Слишком сильного
кипения следует избегать, так как это вызвало бы увеличение концентрации
раствора. А. И. Смирнов показал, что лучше вместо 3-минутного кипячения
раствора применять 23-минутное нагревание его на кипящей водяной бане.
По истечении 3 минут колбочку снимают о огня и оставляют на 1 минуту
в покос (дают осесть выпавшему красному соединению г.:; клеи люди —
Си.,0). К этому времени должна быть подготовлена трубка Аллина с
асбестовым фильтром.
По истечении этого срока производят пробу на окончание гидролиза
крахмала с помощью раствора йода в йодистом калии, как и при
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 3 из_56_
ферментативном методе. Если гидролиз не завершен, присоединяют взятую
пробу обратно к содержимому колбы и нагревание продолжают еще 30
минут, после чего берут новую пробу и т. д., до исчезновения крахмала в
веществе, взятом для анализа.
Окончив гидролиз, охлаждают содержимое колбы до комнатной
температуры, добавляют одну каплю метилового красного и нейтрализуют
полученный раствор 10-процентным едким натром (реактив 2), прибавляя его
из бюретки небольшими порциями, до перехода окраски раствора в слегка
желтоватую. Избытка щелочи необходимо избегать, так как в щелочной
среде сахара разлагаются. Нейтрализовав раствор, осаждают в нем белки; для
этого в колбу приливают постепенно 5 —10 мл уксуснокислого свинца
(реактив 3), в зависимости от ожидаемого содержания белковых веществ.
Потом раствор переносят в мерную колбу емкостью 250 мл (через фильтр),
смывая дистиллированной водой все содержимое конической колбы до тех
пор, пока объем раствора в мерной колбе будет доведен до метки. Колбу
закрывают пробкой и взбалтывают для перемешивания фильтрата. Избыток
реактива 3 мешает дальнейшему анализу; для удаления этого избытка берут
50 мл фильтрата и пипеткой переносят его в мерную колбу емкостью 100 мл;
к фильтрату приливают постепенно, небольшими порциями, 5—7 мл
насыщенного раствора сульфата .натрия (реактив 4); каждую новую порцию
реактива 4 прибавляют после перемешивания с фильтратом предыдущей
порции и отстаивания раствора; конец осаждения избытка реактива 3 будет
достигнут тогда, когда от одной капли реактива 4, прилитой к отстоявшемуся
фильтрату, в последнем не появится мути. Закончив осаждение избытка
типца, полученный раствор доводят дистиллированной водой до метки,
отфильтровывают через двойной плотный фильтр и используют для
определения глюкозы (по методу Бертрана или циа-пидиому). Если анализ
нельзя сделать немедленно, то к раствору надо прибавить 2—3 капли толуола
в качестве антисептика.
В анализируемом веществе наряду с крахмалом могут содержаться и
растворимые сахара; их необходимо определить в отдельной пробе (йодной
вытяжке, при тех же отношениях между навеской и прибавляемой
жидкостью) и полученный результат вычесть из данных определения
глюкозы после гидролиза крахмала. Кроме того, установлено, что при
кислотном гидролизе распадается до 10% фруктозы; поправку па этот распад
также приходится вводить.
Вычесление результатов определения. Процент глюкозы вычисляют по
формуле (стр. 162). Чтобы от процента глюкозы перейти к процентному (
содержанию в анализируемом веществе крахмала, можно пользоваться
следующей формулой:
где
х—а—
б—
0,9 —
б _
2-10
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 4 из_56_
содержание крахмала в процентах;
общее содержание глюкозы (в процентах), после кислотного гидролиза;
содержание растворимых Сахаров (в процентах) в анализируемом
веществе, до гидролиза; коэффициент пересчета глюкозы на
крахмал;
поправочный коэффициент на распад фруктозы при кислотном
гидролизе.
Реактивы
1. Соляная кислота 1-процентная.
2. Едкий натр, 10-процентный водный раствор.
3. Уксуснокислый свинец, 10-процентный водный раствор.
Контрольные вопросы:
1. Каким углеводам принадлежит крахмал?
2. Какой материал используют для взятия аналитической пробы?
3. Каким образом, происходит отбор пробы для исследования у зерновых
культур?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами отбора пробы для исследования.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №13,14 Определение сахара в овощах ягодах и
плодах.
Содержание практического занятия
1. Методика определения сахаров.
2. Анализ по методу Бертрана
Цель занятия: Научиться определять точное содержание вещества в
растениях, почве, сельскохозяйственных продуктах, удобрении и других
материалах.
1. Значение анализа. Овощи, ягоды и плоды содержат мало крахмала.
Однако количество растворимых Сахаров в них может достигать заметных
величин. Содержание в них Сахаров должно приниматься во внимание при
оценке их пищевого достоинства.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 5 из_56_
Соотношение между дисахаридами (среди них первое место принадлежит
сахарозе) и моносахаридами (глюкоза, фруктоза) колеблется в широких
пределах для различных овощных культур.
Сахара расходуются при хранении овощей и плодов на дыхание клеток.
Поэтому естественно, что бы зимой и весной этих ценных веществ в овощах
и плодах будет гораздо меньше, чем осенью, в период уборки. Кроме того,
микроорганизмы, поселяющиеся на овощах и плодах во время храпения,
также усиленно потребляют сахара. Соблюдая правильный режим хранения,
удается значительно снизить расход сахара в овощах и плодах и тем полнее
сохранить их качество. Сказанное относится не только к товарным овощам,
но и к семенникам их. Таким образом, анализ овощей на содержание сахара
желательно от уборки и до использования или посадки проводить несколько
раз, чтобы установить происходящие в них изменения и направить процессы
в желательное русло путем подбора режима
хранения.
\
Поскольку и сахароза и оба моносахарида усвояемы организмом, иногда
ограничиваются суммарным их определением, но лучше учет этих двух
групп Сахаров вести отдельно.
2.Анализ по методу Бертрана
Принцип метода. Анализ ведут по методу Бертрана, сахара извлекают
горячей водой; при этом важно извлечь, исследуемое вещество, надо перед
отбором пробы и основательно измельчить. Тогда переход Сахаров в
раствор БУДЕТ полнее. По достижении в контрольной колбе 60° колбы
снимают, и в ту из них, которая содержит испытуемый раствор, при
помощи мерного цилиндрика или автоматической пинетки прибавляется 3
мл соляной кислоты уд. веса 1,19 или 5,5 мл 20-процентной НС1 (реактив
9).
Для гидролиза необходима 2-процентная концентрация соляной кислоты в
растворе. Однако в случае предшествовавшего осаждения белковых веществ
уксуснокислым свинцом и удаления избытка свинца сульфатом натрия .
рекомендуется создавать несколько большую (примерно 2,5-процентную)
концентрацию соляной кислоты (с учетом находящегося в растворе
уксуснокислого натрия).
Затем обе колбы вновь опускают на 8 минут в водяную баню с
температурой 68—70°. Это время отсчитывают с момента достижения в
контрольной колбе х, дистиллированной водой температуры 68—70°.
Снятую с бани колбу немедленно охлаждают, жидкость в ней нейтрализуют
насыщенным раствором соды Н2С03 (реактив 3) по индикатору —
метиловому красному или метиловому оранжевому — до перехода красной
окраски раствора в золотистую или чуть желтоватую (реактив 8) и доводят
дистиллированной водой до метки.
Раствор служит для определения общего количества сахара после
инверсии.
Определение инвертированного сахара ведут также по методу Бертрана.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 6 из_56_
Вычисление результатов анализа. Злая, что 1 мл 0,1-нормалыюго раствора
перманганата соответствует 6,36 мг меди, и пользуясь таблицами 0 (для
инверта) и 8 (для инвертированного сахара), находят отдельно (по
количеству меди) содержание в исследуемом растворе инверта а и
инвертированного сахара б (в миллиграммах).
Теперь необходимо выразить их в процентах к анализируемому веществу
(при естественной влажности). Для этого надо узнать, какая навеска мезги
соответствует 20 мл раствора, взятого для определения сахара по Бертрану.
Допустим, что навеска равнялась 50 г; она доведена была до 250 мл, а затем
50 мл жидкости из этих 250 вновь доведены были до 200 мл.
Чтобы определить инверт, брали 20 мл последнего раствора, которые
мешают с 1000 мг овощей (50 г в 250 -4, т. е. в 1000 мл, а 1 г — в 20 мл).
Инвертирование сахара связано было с дополнительным разведением
испытуемого раствора в 2 раза (50 до 100 мл). Следовательно, 20 мл
последнего отвечают 500 мг овощей, и процент инвертированного сахара
равен:
б ■ 100 -500-=
Имея величины х и ц, можно найти содержание. сахарозы (%) в овощах.
Контрольные вопросы:
1. Какова роль органической и минеральной частей почвы в питании
растений применении удобрений?
2. Какие виды почв и как влияют на азотное питание?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами отбора пробы для исследования.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №15,16 Определение
(витамина С) в овощах, ягодах, плодах.
аскорбиновой
кислоты
Содержание практического занятия
1. Значение анализа.
Цель занятия: Изучить значение анализа, принцип и методы определения
аскорбиновой кислоты в овощах, плодах и ягодах.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 7 из_56_
Значение анализа. Недостаток аскорбиновой кислоты С0Н8О„ в пище
человека ведет к развитию ряда недомоганий.
Определение содержания витамина С в плодах и овощах имеет важное
значение для характеристики нх пищевой ценности.
Принцип метода. Аскорбиновая кислота легкорастворима в воде и
обладает восстановительными свойствами. Синяя краска 2,6-дихлорфонолнпдофенол восстанавливается в присутствии аскорбиновой кислоты в
бесцветное соединение. Эта реакция и положена в основу описываемого
метода определения витамина С в свежих растениях.
Подготовка растительного материала к анализу. Доставленную с поля в
лабораторию для анализа среднюю пробу (плодов, кочанов, корнеплодов,
клубней, листовых овощей) предварительно грубо измельчают ножом из
нержавеющей или хромированной стали па стеклянной пластинке или в
фарфоровой чашке. Необходимо помнить, что следы железа и в особенности
меди катализируют разрушение витамина С. Весь процесс измельчения
необходимо выполнить возможно быстрее.
Так как средняя проба составляется не менее чем из 10—15 растений, то
из каждого экземпляра, если они крупные, берут только определенную часть
его, но так, чтобы в эту часть входили в соответствующей пропорции все
ткани, составляющие данный объект. Так, например, из середины каждого
клубня картофеля вырезают дне пластинки толщиной около 0,5 см, одну в
направлении от основания к верхушке, другую от каждой из двух половинок
клубня п направлении, перпендикулярном первому срезу. Полученные таким
образом пластинки клубня быстро измельчают ножом в фарфоровой чашке
на мелкие кусочки и перемешивают. Аналогичным образом уменьшают вес
средней пробы и измельчают корнеплоды (за исключением моркови),
крупные (пе слишком сочные) плоды {напри мер , яблоки) и кочаны
капусты.
У кочанов капусты предварительно вырезают кочерыжки, которые, если
нужно, анализируют отдельно. Корни моркови режут по вертикалной оси на
2 или А части и для измельчения берут от каждого корня. У плодов и ягод
(сливы, смородины) измельчают целиком. У косточковых предварительно
вынимают косточки.
Среднюю пробу листовых овощей или измельчают целиком(укроп,
сельдерей, петрушка, перо лука и пр.), или берут только х/2 листовой
пластинки (по оси) каждого листа, входящего в среднюю пробу (шпинат,
салат, листовая капуста, щавель и др.).
Из измельченного и хорошо перемешанного материала берут на часовых
стеклах две параллельные навески на технохимических весах для
определения аскорбиновой кислоты. При одновременном анализе
нескольких образцов следует стремиться все навески для определения
аскорбиновой кислоты сразу залить соляной кислотой и после уже растирать
в ступке до образования однородной массы. Приготовление вытяжек.
Навеску исследуемого материала 5—10 г или больше (в зависимости от
содержания аскорбиновой кислоты) заливают в ступке 20 мл 1-процентной
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 8 из_56_
соляной кислоты и быстро растирают до образования однородной массы.
Процесс растирания но должен длиться больше 10 минут. При анализе
грубых тканей их растирают в присутствии небольшого (всегда одинакового)
количества свободного от железа кварцевого песка (за отсутствием его
можно брать толченое стекло). Полученную массу сливают из ступки (через
стеклянную палочку и воронку) в мерную колбу емкостью 100 мл. Ступку
споласкивают несколько раз 2-процентной мета- фосфорной кислотой,
которую выливают в ту же мерную колбу. Содержимое колбы доводят до
метки 2-процентной метафосфорной кислотой, колбу закрывают пробкой,
сильно встряхивают и оставляют стоять около 5 минут. Затем
содержимое колбы выливают па сухой фильтр и отфильтровывают часть
экстракта (около 50 мл) I! сухой стакан или колбу.
Соляная кислота извлекает из растительной ткани как свободную, т.л; и
связанную аскорбиновую кислоту. Метафосфорная же кислота (рождает
белки и улучшает стойкость аскорбиновой кислоты в экстрактах.
Метафосфорная кислота не извлекает связанной аскорбиновой кислоты
из тканей. Поэтому, если хотят определить отдельно форму аскорбиновой
кислоты, то экстракцию материала производят только одной 2-процентной
метафосфорной кислотой. Но разности же между результатами титрования
экстрактов, полученных путем использования для экстракции смеси
соляной и мета-гик формой кислот и одной метафосфорной кислоты,
можно узнать количество связанной аскорбиновой кислоты.
Ввиду стойкости аскорбиновой кислоты в присутствии метафосфорной
кислоты (или щавелевой кислоты, о чем см. ниже) титрование |01.;кых
вытяжек при необходимое;™ можно отложить на 1 — 2 часа, ,. при
условии хранения вытяжек в холодильнике — даже до следующего дня.
Вытяжки из богатых аскорбиновой кислотой объектов можно с успехом
титровать из бюретки с делениями па 0,05 мл. Объемы вытяжек,
употребляемых для титрования, могут быть у величины до 20 мл.
Необходимо определить редуцирующую способность применяемых для
экстракции кислот (смесь 20 мл 1-процентной соляной кислоты и 80 мл 2процентной метафосфорной кислоты или только 2-процентная
метафосфорная кислота, когда определяется лишь свободная форма
витамина). Для этого две порции кислоты по 10 мл титруют той же краской
до ясно-розового окрашивания. Полученную поправку (обычно не
превышающую 0,08—0,10 мл раствора краски) вычитают из данных
титрования опытных растворов. Эта поправка имеет тем большее значение,
чем ниже абсолютные цифры титрования вытяжек и чем выше разведение.
Такая поправка является постоянной величиной для данных образцов
кислот и для данного титра краски.
Так как не исключена возможность присутствия в растительных вытяжках
посторонних редуцирующих веществ, реагирующих с 2,6дихлорфенолиндофенолом и, следовательно, повышающих (против
действительного) результаты анализа, то при необходимости
производить особенно точные анализы следует принять в расчет и эти
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 9 из_56_
вещества. Для этого к другим двум порциям по 10 мл исследуемой -вытяжки
прибавляют 0,1 мл 10-процентиог'о раствора сернокислой меди и нагревают
10 минут при 110° (на глицериновой бане или в термостате). Охлаждают и
титруют краской. В присутствии меди в этих условиях аскорбиновая
кислота разрушается нацело. Полученную поправку вычитают из данных
титрования опытных растворов.
Контрольные вопросы:
1. Что представляет собой предмет агрохимия?
2. Каково состояние и перспективы химизации?
3. Расскажите о значении удобрений для повышения урожайности с\х
культур?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами определения содержания аскорбиновой кислоты в плодовоягодных растениях.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №17,18 Определение клетчатки в кормах.
Содержание практического занятия
1. Ход определения.
Цель занятия: Изучить ускоренное определение клетчатки в кормах.
При анализе грубых кормов большое место занимает определение
клетчатки по Паннебергу и Штоману. Однако этот метод имеет ряд
существенных недостатков. Метод является трудоемким отличается
длительностью выполнения. Кроме этого, сама техника его проведения
далеко не совершенна. По нашим наблюдениям, метод Ганнеберга и
Штомана пригоден только для анализа культур, содержащих малые
количества сопровождающих клетчатку веществ: лигнина, пектинов,
пентозанов и др. Испытанный нами способ определения клетчатки
представляет
модификацию
метода Кюршнера и Ганека. Новая модификация свободна от пере
пиленных выше недостатков. Прежде всего она более универсальна,
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 10 из_56_
требует немного времени для проведения (за рабочий день одним
аналитиком исследуется до 20 образцов) и технически более доступна
а ля любой производственной агрохимической лаборатории.
Определение клетчатки в семенах масличных культур по Кюршнеру и
Ганеку, описанное А. И. Ермаковым и др. (1952), основано
0
а
обработке
аналитической
пробы
смесью
концентрированных
азот
ной и уксусной кислот. При этом уксусная кислота растворяет масла
гидролизует белковые вещества. Азотная кислота окисляет и нитрует ряд
других органических соединений, сопровождающих клетчатку в семенах. По
способу
этих
авторов
навеску
измельченных
семян 0,6—0,8 г заливают 35 мл смеси кислот (составленной из одного
приема Н1Ч03 уд. веса 1,4 и 10 объемов 80-процентной уксусной
кислоты).
Наши длительные испытания показали, что/для определения клетчатки в
кормах следует изменить эти соотношения: на 1 г воздушносухой навески
брать 25—30 мл смеси кислот, состоящей из л объемов концентрированной
азотной кислоты (уд. веса 1,4) и 100 объемов уксусной кислоты (80процентной). Не следует только излишне
измельчать анализируемое
вещество. Достаточной степенью измельчения является 3—4 мм.
По рекомендации цитируемых авторов обработка навески укачанной
кислотной смесью при нагревании до кипения ведется дважды: сперва 30
минут, а потом еще 5 минут, со сменой кислой смеси. Нами показано, что
обрабатывать навеску при кипячении следует )—60 минут (а для бобовых
культур — даже 1,5—2 часа), без смены Реактивной смеси. В нашей
модификации метод можно применить для анализа не только семян и жмыха,
но и для сочных и грубых кормов.
Рпс. 55. Прибор для гидролиза веществ при определении
клетчатки.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 11 из_56_
(рис. 55). По истечении 45—60 минут (для бобовых культур 1,5—2 часа),
когда растительный материал побелеет, гидролиз заканчивают.
Клетчатку в колбе промывают 3—4 раза (по 40—50 мл) горячей
дистиллированной водой и потом количественно смывают" ею в стеклянный
тигель с пористым дном (№ 1 или № 2) для фильтрования под разрежением
(см. рис. 25). Для ускорения отстаивания в тигель,* перед его высушиванием
и тарированием, кладут на дно (по его размеру) кружок неплотной
фильтровальной бумаги.
Осадок на фильтре в тигле для удаления остатков реактивной смеси
промывают еще 3—4 раза горячей дистиллированной водой (до
исчезновения запаха уксусной кислоты). При этом необходимо хорошо
обмывать стенки тигля. Затем осадок па фильтре в тигле .промывают 5 мл
этилового спирта и 2 раза таким же количеством серного эфира.
Сравнения показали, что для не бобовых культур оба метода дают низкие
результаты, но схождение параллельных определений лучике в новой
модификации. В случае же люпина старый метод приводят к явно
завышенным показателям. Объясняется это (как отмечалось ; же выше) тем,
что метод Ганнеберга и Штомана нельзя использовать при анализе растений,
богатых теми сопутствующими клетчатке веществами, которые не могут
быть отделены и удалены полностью реактивами, применяемыми по способу
названных авторов.
Следовательно, разработанная новая модификация является более
универсальной и, кроме того, связана с гораздо меньшей затратой времени
для проведения анализа.
Контрольные вопросы:
1. Что такое баланс питания?
2. Как влияет применение удобрений на качество урожая?
Методические рекомендации: Студент
определение клетчатки в кормах.
должен,
изучить
ускоренное
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №19,20 Анализ почвы.
Содержание практического занятия
1. Подготовка почвенных образцов к анализу.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 12 из_56_
Цель занятия: Изучить образцы почвы в поле и подготовить их к анализу.
Результаты анализа почв содержат информацию о свойствах почв и
почвенных процессах и на этой основе позволяют решить стоящую перед
исследователем задачу. Приемы интерпретации уровней показателей зависят
от методов их определения. Эти методы можно разделить на две группы.
Методы первой группы позволяют без изменения химического состояния
почвы оценить ее свойства. Вторая группа - методы, в основе которых лежит
химическая обработка анализируемой почвенной пробы. Цель этой
обработки — воспроизвести химические равновесия, которые
осуществляются в реальной почве либо заведомо нарушить сложившиеся в
почвах взаимосвязи и извлечь из почвы компонент, количество которого
позволяет оценить химическое свойство почвы или протекающий в ней
процесс. Этот этап аналитического процесса — химическая обработка
навески почвы — отражает главную особенность метода исследования и
обусловливает приемы интерпретации уровней большинства определяемых
показателей.
4) Подготовка проб почвы с исследуемых участков
Пробы почвы нужно брать с помощью кернов диаметром около 10 мм
на глубину 10- 20 см. Керны лучше предварительно простерилизовать в
кипящей воде (1000С). Для проведения анализа почвы отбирают смешанные
образцы почвы на глубину окультуриваемого слоя. Как правило, достаточно
составить один смешанный образец для участка площадью до 2 га.
Смешанный образец составляют из 15-20 индивидуальных почвенных проб,
взятых равномерно по всей площади участка. Образцы для анализа почвы не
отбирают непосредственно после внесения минеральных и органических
удобрений, извести. Каждый смешанный образец массой 500 г. упаковывают
в матерчатый или полиэтиленовый мешок и маркируют.
Подготовка почвы к агрохимическому анализу
Составление аналитической пробы - ответственная операция, которая
обеспечивает надежность полученных результатов. Небрежность и ошибки
при подготовке образцов и взятии средней пробы не компенсируются
последующей качественной аналитической проработкой. Образцы почвы,
отобранные в поле или в вегетационном домике, предварительно
подсушивают на воздухе при комнатной температуре. Хранение сырых
образцов ведет к значительным изменениям их свойств и состава, особенно в
результате ферментативных и микробиологических процессов. Напротив температурный перегрев сопровождается изменением подвижности и
растворимости многих соединений. Если образцов много, то проводится
сушка в шкафах с принудительной вентиляцией. Определение нитратов,
нитритов, поглощённого аммония, водорастворимых форм калия, фосфора и
т.п. проводится в день взятия образцов при их естественной влажности.
Остальные определения проводятся в воздушно-сухих образцах. Сухие
образцы измельчают на почвенной мельнице или растирают в фарфоровой
ступке пестиком с резиновым наконечником. Растёртый и просушенный
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 13 из_56_
образец пропускают через сито с диаметром отверстий 2-3 мм. Растирание и
просеивание проводят до тех пор, пока весь взятый образец не пройдет через
сито. Допускается отброс только обломков камней, крупных корней и
инородных включений. Образцы хранятся в закрытых крафтовых пакетах в
помещении, где отсутствуют химические реактивы. Навеску почвы для
анализа берут методом «средней пробы». Для этого просеянный образец
рассыпают тонким слоем (около 0.5 см) на листе бумаги в виде квадрата и
делят его шпателем на мелкие квадратики со стороной 2-2.5 см. Из каждого
квадратика шпателем отбирают часть образца.
Основными агрохимическими показателями анализа почвы, без
которых не обходится ни одно окультуривание земель, являются содержание
гумуса, подвижных форм фосфора, азота и калия, кислотность почвы,
содержание кальция, магния, а также микроэлементов, в том числе и
тяжелых металлов. Современные методы анализа позволяют определить в
одной пробе 15-20 элементов. Фосфор относится к макроэлементам. По
обеспеченности подвижными фосфатами различают почвы с очень низким
содержанием - менее мг., низким - менее 8 мг., средним - 8 - 15 мг. и высоким
- более 15 мг. фосфатов на 100 г. почвы.
Калий. Для этого элемента разработаны градации по содержанию в
почве подвижных форм: очень низкое - до 4 мг., низкое - 4-8 мг., среднее - 812 мг., повышенное - 12-17 мг., высокое - более 17 мг. обменного калия на
100 г. почвы.Кислотность почвы - характеризует содержание протонов
водорода в почве. Этот показатель выражают величиной рН. Кислотность
почвы оказывает свое влияние на растения не только через непосредственное
воздействие на корни растений токсичных протонов водорода и ионов
алюминия, но и через характер поступления элементов питания. Катионы
алюминия могут связываться с фосфорной кислотой, переводя фосфор в
недоступную для растений форму. Негативное действие низкой кислотности
отражается и на самой почве. При вытеснении протонами водорода из
почвенного поглощающего комплекса (ППК) катионов кальция и магния,
стабилизирующих структуру почвы, происходит разрушение гранул почвы и
потеря ею оструктуренности.
Различают актуальную и потенциальную кислотность почвы.
Актуальная кислотность почвы обусловлена превышением концентрации
протонов водорода над ионами гидроксила в почвенном растворе.
Потенциальная кислотность почвы включает протоны водорода,
находящиеся в связанном состоянии с ППК. Для суждения о потенциальной
кислотности почвы определяют рН солевой вытяжки (pH KCl). В
зависимости от величины pH KCl различают кислотность почвы: до 4 - очень
сильнокислая, 4,1-4,5 - сильнокислая, 4,6-5,0 - среднекислая, 5,1-5,5 слабокислая, 5,6-6,0 - близкая к нейтральной и 6,0 - нейтральная. Анализ
почвы на содержание тяжелых металлов и радиационный анализ относятся к
категории редких анализов.
Получение водного раствора почв
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 14 из_56_
Растворы веществ, содержащихся в почве, получают многими
способами, которые принципиально можно разделить на две группы:
получение почвенного раствора;- получение водной вытяжки из почвы. В
первом случае получают несвязанную или слабо связанную почвенную влагу
- ту, которая содержится между частицами почвы и в почвенных капиллярах.
Это слабо насыщенный раствор, но его химический состав является
актуальным для растения, поскольку именно эта влага омывает корни
растений и именно в ней идет обмен химическими веществами. Во втором
случае вымывают из почвы связанные с ее частицами растворимые
химические соединения. Выход соли в водную вытяжку зависит от
соотношения почвы и раствора и увеличивается при возрастании
температуры экстрагирующего раствора (до определенных пределов, так как
слишком высокая температура может разрушить какие-либо вещества или
перевести их в иное состояние) и увеличении объема раствора и степени
измельченности почвы (до определенных пределов, так как слишком мелкие
пылеобразные частицы могут сделать затруднительной или невозможной
экстракцию и фильтрацию раствора).Почвенный раствор получают с
помощью ряда инструментов: опрессование, центрифугирование, вытеснение
несмешивающимся раствором жидкости, вакуум- фильтрационный метод и
лизиметрический метод.
Опрессование проводится с образцом почвы, взятым из полевых в
лабораторные условия. Чем большее количество раствора необходимо, тем
крупнее должен быть образец или выше применяемое давление, или и то, и
другое одновременно. Центрифугирование проводится при 60 об/мин в
течение длительного времени. Метод малоэффективен, и подходит для
образцов почв с влажностью, приближенной к полной возможной влажности
данной почвы. Для пересушенной почвы такой способ неприменим.
Вытеснение почвенной влаги веществом, не смешивающимся с почвенным
раствором, позволяет получить фактически всю влагу почвы, включая
капиллярную, без использования сложной техники. В качестве вытесняющей
жидкости используется спирт или глицерин. Неудобства в том, что эти
вещества, кроме высокой плотности, обладают хорошей экстрагирующей
способностью по отношению к некоторым соединениям (например, спирт
легко экстрагирует почвенную органику), поэтому можно получить
завышенные показатели содержания ряда веществ по сравнению с их
реальным содержанием в почвенном растворе. Метод подходит не для всех
типов почв.
При вакуум- фильтрационном методе над образцом с помощью
вакуума создается разрежение, превышающее уровень натяжения почвенной
влаги. При этом не извлекается капиллярная влага, так как силы натяжения в
капилляре выше сил натяжения поверхности свободной жидкости.
Лизиметрический метод используется в полевых условиях. Лизиметрический
метод позволяет не столько оценить гравитационную влагу (то есть влагу,
способную к перемещению по почвенным слоям благодаря силе гравитации за исключением капиллярной влаги), сколько провести сравнение
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 15 из_56_
содержания и миграции химических элементов почвенного раствора.
Свободная влага почвы фильтруется через толщу почвенного горизонта по
гравитационным силам до пробоотборника, расположенного на поверхности
почвы.
Для получения более полного представления о химическом составе
почвы, готовят почвенную вытяжку. Для ее получения образец почвы
измельчают, пропускают через сито с ячейками диаметром 1 мм, добавляют
воду в массовом соотношении 1 часть почвы на 5 частей
бидистиллированной (очищенной от любых примесей, дегазированной и
деионизированной) воды, рН 6.6-6,8, температура 200С. Дегазация
проводится для того, чтобы освободить воду от примесей растворенного
газообразного углекислого газа, который при соединении с некоторыми
веществами дает нерастворимый осадок, снижая точность эксперимента.
Примеси других газов также могут оказывать негативное влияние на
результаты эксперимента.
Для более точного взвешивания навески следует учитывать ее
естественную влажность, полевую (для только что взятого образца) или
гигроскопическую (для высушенного и хранившегося образца).
Определенную в процентах от массы образца его влажность переводят в
массу и суммируют с требуемой массой. Навеска помещается в сухую колбу
объемом 500-750 мл, добавляется вода. Колба с образцом почвы и водой
плотно закрывается пробкой и встряхивается в течение двух-трех минут.
Далее полученный раствор фильтруется через обеззоленный бумажный
складчатый фильтр. Важно, чтобы в помещении при этом не было летучих
паров кислот (работу предпочтительнее проводить под тягой, где не хранятся
растворы кислот). Перед фильтрованием раствор с почвой хорошо
взбалтывают, чтобы мелкие частицы почвы закрыли самые крупные поры
фильтра и фильтрат получился более прозрачным. Примерно 10 мл
начального фильтрата выбрасывается, так как он содержит примеси с
фильтра. Фильтрование остальной части первичного фильтрата повторяют
несколько раз.
К работе по определению содержания химических веществ в водной
вытяжке приступают сразу после ее получения, так как с течением времени
происходят химические процессы, изменяющие щелочность раствора, его
окисляемость и т.п. Уже скорость фильтрации может показать относительное
суммарное содержание солей в растворе. Если водная вытяжка богата
солями, то фильтрация будет проходить быстро и раствор получится
прозрачным, поскольку соли препятствуют пептизации почвенных
коллоидов. В случае если раствор беден солями, фильтрация будет проходить
медленно и не очень качественно. При этом имеет смысл отфильтровать
раствор несколько раз, несмотря на низкую скорость, т.к. при
дополнительных фильтрациях возрастает качество водной вытяжки
благодаря снижению содержанию в ней частиц почвы.
Методы количественного анализа вытяжек или любых других
полученных в ходе анализа почв растворов
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 16 из_56_
В большинстве случаев интерпретация результатов анализа почв от
метода измерения не зависит. В химическом анализе почв может быть
использован практически любой из методов, которыми располагают
аналитики. При этом измеряется либо непосредственно искомая величина
показателя, либо величина, функционально с ней связанная. Основные
разделы хим. анализа почв: валовой, или элементный, анализ — позволяет
выяснить общее содержание в почве С, N, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Р, S, K, Na, Mn,
Ti и др. элементов; анализ водной вытяжки (основа исследования засоленных
почв) — даёт представление о содержании в почве водорастворимых веществ
(сульфатов, хлоридов и карбонатов кальция, магния, натрия и др.);
определение поглотительной способности почвы; выявление обеспеченности
почв питательными веществами — устанавливают количество
легкорастворимых (подвижных), усваиваемых растениями соединений азота,
фосфора, калия и др. Большое внимание уделяют изучению фракционного
состава органических веществ почвы, форм соединений основных почвенных
компонентов, в том числе микроэлементов.
Контрольные вопросы:
1. Как влияют на растения почвенный воздух и почвенный раствор без
удобрений и при их внесении?
2. Какие виды поглощения почв на азотное питание?
3. Какова роль органической и минеральной частей почвы в питании
растений?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами подготовки почвы к анализу.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №21,22 Исследование содержания
в почве
азотистых питательных веществ в доступном для растений состоянии.
Содержание практического занятия
1. Определение общего содержания азота.
Цель занятия: Определение в почве гумуса как показателя содержания в ней
азота.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 17 из_56_
1. Почва - основное средство производства сельскохозяйственной
продукции во всех земледельческих регионах страны, в связи с огромным
разнообразием множества почвенных разностей и неодинаковой
дифференциацией изменения каждой из них под влиянием аналогичных или
абсолютно идентичных воздействий природного и антропогенного характера
в разных природно-экономических условиях существует и наибольшее
количество различных агроэкологических оценок почв и земель.
В работах, касающихся изучения азотного режима почвы, определяют:
содержание общего, легкогидролизуемого и минеральных (аммиачных и
нитратных) форм азота принятыми для конкретного типа почв методами, а,
нередко, - и нитрификационную способность почв.
Интегральным показателем, характеризующим малый круговорот
любого из изучаемых питательных элементов на данной территории,
являются результаты баланса каждого из них, обязательно связанные с
уровнями продуктивности агроценоза и состоянием плодородия почвы этого
агроценоза.
Широко известна значительная положительная роль удобрений и
химических мелиорантов на урожайность и качество растениеводческой
продукции, плодородие почв и улучшение экологической ситуации в
различных агроценозах при всесторонне научно-обоснованном применении
их в любых природно-экономических условиях. Вместе с этим довольно
часто возможны и негативные воздействия их на растения, почвы и другие
объекты окружающей среды в случаях недостатка или избытка их, причем и
последнем случае негативные экологические последствия оказываются, как
правило, гораздо опаснее для всех объектах окружающей среды.
Экологически неблагоприятные воздействия обусловливаются всесторонне
не проверенными или не соответствующими реальной ситуации видом и
составом, а также дозами, комбинациями, сроками и способами применения
используемых агрохимикатов.
Агроэкологическая оценка любого вида, дозы и любого из других
элементов технологии применения удобрений и мелиорантов должна
включать их влияние на урожайность и качество продукции возделываемых
культур и одновременно как положительные, так и негативные воздействия
на плодородие почв и окружающие сопредельные объекты среды.
Негативные экологические последствия наблюдаются только при
нарушениях правил транспортировки, хранения и различных элементов
научно-обоснованных технологий применения их (доз, соотношений, сроков
и способов внесения) под отдельными культурами агроценозоз. При
нарушении любых из рекомендуемых элементов технологий применения
возможны процессы обеднения или загрязнения продукции, почв, вод и
других объектов не только соответствующими питательными, но и
сопутствующими в каждом конкретном виде удобрений элементами и
веществами.
Если при недостатке любых питательных макро- и микроэлементов
наблюдается снижение урожайности культур, качества продукции и многих
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 18 из_56_
качественных показателей плодородия почв, то при избытке их - возрастает
опасность загрязнения растений, почв и других сопредельных объектов
нитратами, нитритами и другими сопутствующими конкретным удобрениям
компонентами.
Аммиачные, аммиачно-нитратные удобрения и мочевина даже при
соблюдении рекомендуемых технологий их применения подкисляют среду
под влиянием физиологической реакции и (или) в процессе нитрификации
аммиачных форм их со всеми вытекающими негативными последствиями
для растений, почв и других окружающих сред, что особенно важно
учитывать на малобуферных, малоемких почвах и устранять путем
проведения поддерживающего известкования.
Азот входит в состав органических веществ почвы. Валовое
содержание азота в поверхностном горизонте почв колеблется в пределах.
0,10 - 0,85%. На долю минеральных форм приходится 1-3% общего
содержания азота.
Содержание азота в гумусе для всех почв, кроме каштановых
сероземов и краснозёмов, равно примерно 5% (т.е. составляет 1/20 часть.) В
почвенных горизонтах с высоким содержанием органического вещества
наблюдается определенное соотношение C:N, которое служит показателем
обогащения гумуса азотом.
Основное количество почвенного азота сосредоточено в органическом
веществе почвы. Азот органического вещества почвы непосредственно
недоступен для растений, поэтому об обеспеченности растений почвенным
азотом судят по содержанию в почве минерального азота.
Минеральные соединения азота в пахотном слое составляют не
большую часть (1-5%) от общего содержания азота в почве. Эти соединения
представлены в основном нитратами и аммонием.
Основным
природным
резервом,
поставляющим
растениям
минеральный азот, является органическое вещество почвы. В результате
жизнедеятельности микроорганизмов, использующих органическое вещество
почвы как источник энергии, происходит аммонификация азотсодержащих
органических веществ. Значительная часть освободившегося при этом
аммония подвергается нитрификации.
Аммоний присутствует в почвах в форме водорастворимых солей
обменного аммония, фиксированного (необменного) аммония. В пахотных
горизонтах преобладает обменный аммоний.
Нитраты находятся в почве в виде водорастворимых солей. Они
отличаются высокой подвижностью, в связи, с чем содержание их в почве
подвержено большим колебаниям. Из пахотных горизонтов почв, особенно
песчаных, нитраты могут вымываться атмосферными осадками и поливными
водами в более глубокие слои. В образцах почвы с одного и того же варианта
опыта, но взятых в различные сроки, содержание нитратов может
значительно варьировать.
Нитраты и обменный аммоний являются основными источниками
азота, обеспечивающими питание растений.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 19 из_56_
Содержание минеральных форм азота в почве весьма лабильно и
зависит от целого ряда факторов: микробиологических процессов аммонификации, нитрификации, денитрификации, азотфиксации и др.,
гранулометрического состава; физико-химических свойств почвы; гидротермических условий периода вегетации растений, вида выращиваемой
культуры. Поэтому определение минеральных форм азота в почвенных
образцах устанавливает их содержание только для срока взятия образца, но
не даёт представления об обеспеченности растения почвенным азотом в
течение вегетации. В связи с этим, минеральный азот в почве, как правило,
определяют несколько раз за период вегетации растений, т.е. в динамике. Это
позволяет рассчитать или корректировать дозы и сроки внесения азотных
удобрений, проведение подкормок растений азотом.
Содержание минерального азота в почве до посева и по фазам развития
растений определённым образом коррелирует с содержанием азота в
вегетативных органах растений и величиной урожая сельскохозяйственных
культур, что является основой для почвенной диагностики питания растений
азотом.
Для оценки способности почв обеспечивать растения элементами
питания, а также необходимости во внесении удобрений и их доз важное
значение имеет определение подвижных (доступных растению) форм азота.
С этой целью используются водные, слабокислотные, солевые и
слабощелочные вытяжки из почвы с последующим определением
различными методами (колориметрическим, спектрофотометрическим и др.)
количества извлеченного элемента.
Ниже излагаются общепринятые в почвенно-агрохимических
исследованиях в России методы определения подвижных форм азота.
Определение общего содержания азота газообъемным методом по Дюма в
основном сохранилось до настоящего времени. Некоторые изменения
расширили область применения этого метода и значительно сократили время
анализа.
Определение общего содержания азота отличается от определения аммиака и
мочевины тем, что в первом случае процесс разложения анализируемого
образца длится сравнительно долго и после его окончания раствор содержит
значительные количества сильных кислот. Это приводит к необходимости
разбавления и нейтрализации анализируемого раствора, что связано с
увеличением его объема и. Отсюда следует, что определение общего
содержания азота, по сравнению с определением азота из аммиака,
представляет собой более сложную экспериментальную задачу.
Прибор для определения азота по методу Дюма.
Определение общего содержания азота газообъемным методом по Дюма в
основном сохранилось до настоящего времени. Некоторые изменения
расширили область применения этого метода и значительно сократили время
анализа.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 20 из_56_
Для определения общего содержания азота непосредственно из навески 0 2 г
образца, взвешенного с точностью до 0 0002 г, помещают в колбу Кьельдаля,
приливают 10 мл концентрированной серной кислоты и кипятят 30 - 40 мин.
Затем пробу переносят в отгонную колбу, доводят объем в колбе до 150 - 200
мл водой, приливают 50 мл 40 % - ного раствора щелочи.
Для определения общего содержания азота в цианамиде кальция
рекомендуется3 смачивать 1 г пробы в колбе Кьельдаля водой, смешивать с 1
г порошка меди и осторожно обрабатывать на холоду 30 мл холодной 50 % ной серной кислоты. После этого раствор нагревают 1 час при невысокой
температуре, затем 30 - 60 мин.
Для определения общего содержания азота ( превращенного в ни - TparJ
оттитрованный раствор количественно переносят в мерную колбу емкостью
500 мл, смывая его небольшим количеством дистиллированной воды. Затем
осторожно прибавляют небольшими порциями концентрированную серную
кислоту при непрерывном охлаждении колбы смесью воды со льдом и
доводят объем раствора серной кислотой до метки. Две пробы полученного
раствора по 100 мл отбирают пипеткой в коническую колбу емкостью 300
мл. Сначала раствор бесцветен, затем приобретает слабую желтоватозеленую окраску, а в точке эквивалентности - розовую. Избыток сульфата
железа ( II) окрашивает раствор в интенсивный карминовый цвет.
Для определения общего содержания азота в нефтях и нефтепродуктах
обычно пользуются методом Кьельдаля и методом Дюма. Следует иметь в
виду, что в первом случае получаются несколько заниженные результаты за
счет неполного разложения серной кислотой некоторых гетероциклических
соединений, содержащих азот. Кроме того, часть азота ОВ переходит в
элементный, который невозможно количественно перевести в аммонийный
азот.
Метод определения общего содержания азота п биологических объектах по
Късльдалю считается одним из наиболее точных. В своей классической
прописи определение, однако, является продолжительным но времени и
относительно трудоемким, поэтому в последнее время, особенно при
массовых анализах, расширилась область применения других методов (
колориметрических, тптри-метрических, адсорбционных и др.) - Но в тех
случаях, когда требуется высокая точность анализа ( например, в научноисследовательских работах, арбитражных исследованиях), метод К ьельдаля
по-прежнему остается основным.
Метод предназначен для определения общего содержания азота в нефтях и
нефтепродуктах.
Разработан также метод определения общего содержания азота в нефтях и
нефтепродуктах, который основан на окислительной деструкции
органических веществ в статическом режиме в слое оксида никеля.
Окисление в слое термически устойчивого NiO при статическом режиме
обеспечивает количественное превращение связанного азота в элементный.
Этому благоприятствуют отсутствие кислорода ( соответственно локальных
перегревов, способствующих образованию оксидов азота) и статический
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 21 из_56_
режим, в котором оксиды азота, появляющиеся при термическом распаде
нитро - и нитрозосоединений, восстанавливаются, выступая в качестве
активных окислителей углеродсодержащих продуктов термического
разложения.
Нитрометр трехходового крана, поворачивают кран и таким образом с двумя
шариками. запирают ртуть в измерительной бюретке.
В связи с этим определение общего содержания азота в аммонийнонитратных соединениях проводят восстановлением их до аммиака и
отгонкой всего количества аммиака.
В связи с этим определение общего содержания азота в
аммонийнонитратных соединениях проводят восстановлением их до аммиака
и отгонкой всего количества аммиака.
В таких анализах, как определение общего содержания азота, мочевины,
аммиака и азота в аминах, тщательно устанавливают титр только раствора
щелочи, точно измеряя при этом объем кислоты как при контрольном
титровании, так и в процессе анализа. Кислоту, содержащую индикатор,
хранят в склянке с тщательно пришлифованной пробкой; емкость склянки
обычно равна 250 мл. Для непосредственного использования кислоту
переводят в склянку емкостью 10 мл. Когда раствор заметно испарится, его
заменяют новым.
Из различных упомянутых выше методов определения общего содержания
азота только метод Брюэля, Холтера, Линдерштром-Ланга и Розитса [10] во
многих отношениях является более совершенным, чем метод Томпкинса и
Кирка, подробно описанный выше ( стр. Точность метода Брюэля и других
составляет 0 005 f, тогда как точность метода Томпкинса и Кирка равна 0 01
у; кроме того, метод Брюэля позволяет анализировать образцы, содержащие
всего лишь 0 1 у азота. Однако этот метод, по сравнению с методом
Томпкинса и Кирка, требует значительно больше времени и более высокой
квалификации аналитика. Поэтому метод Брюэля, являясь менее
подходящим для серийных анализов, может оказаться чрезвычайно полезным
при некоторых специальных исследованиях, для которых точность и
чувствительность метода Томпкинса и Кирка недостаточны.
Метод Кьельдаля широко используется при определении общего содержания
азота в различных растениях и многих органических веществах. Он
отличается высокой точностью, но требует много времени. Между тем
нередко приходится анализировать очень небольшие навески ( один лист или
одно зернышко) или требуется получить результат определения очень
быстро. Для этих целей разработан микрометод, основанный также на
принципе Кьельдаля. Имеется очень много модификаций микрометода.
Отгон, колориметрирование и расчет производят так же, как и при
определении общего содержания азота, с учетом всех замечаний, сделанных
при описании методики этого определения.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 22 из_56_
Для суждения о размере химических потерь в результате связывания и
полимеризации моноэтаноламина используется метод определения общего
содержания азота в рабочем растворе моноэтаноламина по микрокьельдалю.
Когда бумага начнет легко отделяться от воронки, фильтр вместе с осадком
переносят в колбу Кьельдаля, наливают туда 5 - 7 tin концентрированной
H2SO4, добавляют катализатор и проводят сжигание; отгон аммиака и
расчеты ведут таким же образом, как и при определении общего содержания
азота. Результаты определений белкового азота обычно выражают в
процентах веса сухого вещества.
Этот метод довольно громоздкий, требующий затраты значительного
времени для проведения анализа. Поэтому он применяется лишь для
определения общего содержания азота в нитрате аммония. Наиболее
распространенным методом определения азота в соединениях, не
содержащих аммония, например в NaN03, NaNO2 и др., является
нитрометрический ( стр. При анализе нитрата натрия, получающегося
инверсией нитрат- нитритных щелоков, нитритный азот определяют по
перманганатному способу ( стр. По разности вычисляют содержание в смеси
нитрата натрия.
Этот метод довольно громоздкий, требующий затраты значительного
времени для проведения анализа. Поэтому он применяется лишь для
определения общего содержания азота в нитрате аммония.
Кривая диффузии при определении аммиака.
Каждую серию определений сопровождают одним или несколькими
контрольными опытами, для которых в качестве анализируемого раствора
берут дистиллированную воду. Результаты титрования контрольного
раствора используют при расчете результатов определения общего
содержания азота в анализируемом образце. Количество щелочи в граммэквивалентах, пошедшее на титрование избытка кислоты в анализируемом
растворе, нужно вычесть из количества щелочи, пошедшего на титрование
контрольного раствора. Полученная разница равна количеству граммэквивалентов аммиака, поглощенного кислотой.
Этот метод полностью аналогичен описанному выше ( стр. Контрольные
определения и введение соответствующих поправок производят так же, как в
методе определения общего содержания азота.
В литературе описаны различные методы определения аммиака,
образующегося в результате разложения по Кьельдалю, с использованием
диффузионного метода. Как показали Томпкинс и Кирк, все прежние методы
в экспериментальном отношении были сложны, требовали много времени и
не обеспечивали необходимой точности. Ниже описан метод определения
общего содержания азота, предложенный Томп-кинсом и Кирком. Этот
метод, несомненно, является наиболее тонким из всех известных в настоящее
время методов анализа, в которых используется способ разложения по
Кьельдалю. Однако осуществление этого метода связано со значительными
экспериментальными трудностями и требует сложной аппаратуры, что
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 23 из_56_
ограничивает область его использования чисто исследовательскими
работами. Поэтому при проведении серийных анализов он не может
конкурировать с методом Томпкинса и Кирка, пользуясь которым один
аналитик без специальной подготовки может выполнять до 30 анализов в
день.
Определение общего содержания азота отличается от определения аммиака и
мочевины тем, что в первом случае процесс разложения анализируемого
образца длится сравнительно долго и после его окончания раствор содержит
значительные количества сильных кислот. Это приводит к необходимости
разбавления и нейтрализации анализируемого раствора, что связано с
увеличением его объема и. Отсюда следует, что определение общего
содержания азота, по сравнению с определением азота из аммиака,
представляет собой более сложную экспериментальную задачу.
Контрольные вопросы:
1. Какова роль разных видов кислотности почв в питании растений?
2. Для чего надо знать виды кислотности и сумму поглощенных оснований?
3. Какова трансформация азотных соединений в почвах и доступность их
растениям?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами определения общего содержания азота.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое
занятие
способности почвы.
№23,24
Определение
нитрифицирующей
Содержание практического занятия
1. Значение анализа.
Цель занятия: Изучить значение анализа и принцип метода.
Активность протекания нитрификации является важным показателем
микробиологического состояния почвы. Высокая нитрифицирующая
активность характерна для окультуренных почв, в которых достаточное
содержание азота, хорошая аэрация, реакция среды близка к нейтральной.
Эти условия благоприятны для роста большинства сельскохозяйственных
растений, и поэтому интенсивность нитрификации указывает на хорошую
окультуренность почвы. Вместе с тем активное протекание нитрификации в
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 24 из_56_
почвах крайне нежелательно, так как ведет к потерям азота в форме
нитратов, вымывающихся из почвы в грунтовые воды, газообразных
соединений и к повышению содержания нитратов в сельскохозяйственной
продукции.
Один из подходов в изучении процесса нитрификации заключается в
компостировании почвы и измерении количества образовавшихся нитратов.
Существуют различные модификации метода компостирования для
определения
нитрифицирующей
способности
почвы.
В изложенной методике проведено уточнение ряда параметров (количество
вносимого азота, длительность, инкубации), она позволяет определить вклад
автотрофных и гетеротрофных нитрифицирующих микроорганизмов в
образование нитратов, изучать газовую фазу над почвой. Метод можно
использовать
для
массовых
анализов.
314
Ход
анализа
Готовят смешанный образец почвы, просеивают его через сито с диаметром
отверстий 2 мм. Затем в пенициллиновые флаконы помещают навески почвы
по 4 - 5 г, увлажняют ее до 60 - 80% от полевой влаго-емкости и инкубируют
при 26 - 300C в течение 18-21 суток во влажной камере (влажность
контролируется
периодическим
взвешиванием
флаконов).
Для определения потенциальной нитрифицирующей активности в часть
флаконов одновременно с увлажнением вносят сульфат аммония в
концентрации 100 - 200 мкг N - NH4/r почвы и в часть - пептон в
концентрации 10-30 мг/г почвы и тщательно перемешивают.
Для оценки интенсивности автотрофной и гетеротрофной нитрификации в
образцы дополнительно вносят и также тщательно перемешивают 4амино,1,2,4-триазол 20 - 200 мкг/г или 2-хлор-б-трихлорметилпиридин
(нитрапирин)
10
30
мкг/г
почвы.
Схема постановки опыта: 1) почва; 2) почва + сульфат аммония; 3) почва +
пептон; 4) почва + ингибитор нитрификации (аминотриазол или
нитрапирин); 5) почва + сульфат аммония + ингибитор нитрификации; 6)
почва
+
пептон
+
ингибитор
нитрификации.
Количество нитратов и аммония измеряют в исходной почве на 3-6, 9-12, 1821-е сутки и ионселективными электродами, приготовив почвенную
суспензию
или
отцентрифугированную
почвенную
вытяжку.
Во флаконы приливают по 5 см3 0,5 н. раствора ацетата магния, взбалтывают
на качалке 30 мин, вытяжку центрифугируют при 2500 оборотах в минуту в
течение 15 мин и в центрифугате определяют содержание ионов нитрата и
аммония и затем проводят соответствующие подсчеты для почвы. При
измерении только нитратов можно использовать водную вытяжку.
Каждый вариант опыта закладывают не менее чем в 9 флаконах для
проведения измерения в 3-кратной повторности в 3 срока.
Интенсивность (скорость и масштабы) гетеротрофной нитрификации
устанавливают по накоплению нитратов за определенное время в образцах с
ингибитором нитрификации, автотрофной - по разнице в количестве
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 25 из_56_
нитратов в почве без ингибиторов нитрификации и с ними.
Для изучения газовой фазы флаконы периодически закрывают резиновыми
пробками с зажимами для отбора газообразных продуктов, которые
анализируют на хроматографе (двуокись углерода, кислород, окислы азота).
В агрохимических исследованиях степень нитрификации азота аммонийного
удобрения
в
почве
рассчитывают
по
формуле
Н=
N-NO3
+N-NH/
'100%'
315
где N-NO3 - содержание нитратного азота (мкг/г), за вычетом нитратного
азота в неудобренном варианте почвы; N-NH4 - содержание аммонийного
азота (мкг/г) в почве за вычетом содержания аммонийного азота в
неудобренном варианте. При оценке нитрифицидной активности различных
препаратов можно применять показатель их эффективности действия
H= Ну~Ни .100%, tiy
где Ну - степень нитрификации азота на варианте с удобрением, Ни -степень
нитрификации азота на варианте с ингибитором нитрификации.
Определение нитрифицирующей способности почвы по Кравкову
Почти весь азот почвы находится в форме органических веществ (перегной,
бактерии, корни и пожнивные остатки растений). На долю минерального
азота почвы приходится не более 1 - 3% от общего его количества. Наряду с
поступлением в почву окисленного или связанного в виде аммиака азота с
осадками, удобрениями и фиксированного микробами в почве идет
минерализация органических азотсодержащих соединений при определенных
условиях. Только с помощью микроорганизмов происходит переход азота из
органических соединений в минеральный азот.
Распад органического вещества под влиянием грибов и бактерий с
выделением азота органического вещества в форме аммиака называется
аммонификацией.
Но аммиак при помощи бактерий- нитрификаторов может быть переведен
сначала в азотистую, а затем в азотную кислоту. Этот процесс называется
нитрификацией. Нейтрализуясь, азотная кислота образует в почве селитру.
Аммоний в почве, как правило, находится в поглощенном состоянии. Доля
аммония в почвенном поглощающем комплексе невелика и зависит от общей
емкости катионного объема.
Нитраты не адсорбируются почвой и не связываются химически.
Непотребленный растениями и микроорганизмами нитратный азот уносится
водой в нижележащие горизонты почвы или в водоемы.
Микроорганизмы могут использовать нитратный азот при образовании
белка, происходит его иммобилизация, т. е. переход в недоступную для
растений форму. После отмирания микробов их клетки минерализуются
аммонификаторами с выделением аммиака, который в дальнейшем снова
подвергается нитрификации.
При избытке свежего органического вещества и влаги, недостатке кислорода
возможно биологическое восстановление нитратов до молекулярного азота с
улетучиванием его в атмосферу. Этот процесс называется денитрификацией.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 26 из_56_
316
Принцип метода определения нитрифицирующей способности почв. Для
определения мобилизуемой доли азота, почву на определенный срок (12
суток) помещают в благоприятные Для процесса нитрификации условия:
температура 28°С, влажность 60% капиллярной влагоемкости почвы при
свободном доступе кислорода.
В поле эти условия создаются в чистом пару, где накапливается достаточно
большое количество селитры. Под растительным покровом также идет
нитрификация, но азот нитратов быстро поглощается корневой системой
растений.
Создавая в лаборатории оптимальные условия для нитрификации, в более
короткий срок возможно определить интенсивность этого процесса,
потенциальные возможности процесса нитрификации и возможность
обеспечения урожая азотом самой почвой.
Нитрифицирующая способность почвы определяется в естественном
состоянии, при внесении в почву субстрата для нитрификаторов -сульфата
аммония и извести для нейтрализации кислотности, возникающей в
результате процесса нитрификации.
Ход анализа
Для определения нитрифицирующей способности одного образца почвы по
полной схеме необходимо подготовить 3 стакана. На дно стакана помещают
небольшое количество битого стекла (для дренажа), на стекло ставят
стеклянную трубочку. Стаканы взвешивают на технических весах и
записывают вес тары (стекло, трубочка и стакан).
На технических весах берут три навески почвы по 100 г (используют почву,
отобранную в поле или из сосудов в день постановки опыта, предварительно
просеянную через сито с диаметром отверстий 3 мм). Одновременно берут 10
г почвы для определения влажности почвы.
Первую навеску естественной почвы (а) сразу переносят в подготовленный
стакан, слегка уплотняя ее пестиком.
Вторую навеску почвы предварительно помещают в большую фарфоровую
чашку, прибавляют 0,14 г (NH4)2S04, соответствующего 30 мг N, тщательно
перемешивают лопаточкой или ложкой и помешают во второй
подготовленный стакан (б).
Третью навеску почвы переносят в фарфоровую чашку, добавляют 0,14 г
(NHj)2SO4 И 0,5 г СаСОз, тщательно перемешивают и переносят в третий
стакан (с).
Влажность почвы определяют высушиванием в сушильном шкафу при 1050C
до постоянного веса. Рассчитывают влагоемкость почвы.
Стаканы с почвой ставят на технические весы и доводят до расчетного
контрольного веса, соответствующего 60% ППВ дистиллированной водой из
пипетки.
Затем ставят стаканы в термостат при температуре 28°С, периодически
контролируя вес. В случае необходимости добавляют воду.
317
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 27 из_56_
Примечание. Одновременно с закладкой компостов почвы в отдельной
навеске определяют исходное содержание нитратов в почве.
После 12 дней компостирования определяют содержание нитратов в почве
(компосте).
Реактивы 1. (NH4J2SO4. 2.CaCO3.
Определение нитратов в компостах
Ход анализа
На технических весах из компоста берут навеску 50 г почвы и переносят в
колбу на 250 - 300 см3. Добавляют 0,5 г мелко растертого активированного
угля. Приливают цилиндром 250 CMj дистиллированной воды и сразу же
взбалтывают 5 мин.
Фильтруют через 3-5 складчатых фильтров в сухую посуду, стараясь
переносить почву на фильтр.
Контрольные вопросы:
1. Назовите группы культур по отношению к реакции почв?
2. В чем проявляется отрицательное действие кислотности почв на растения?
3. Каковы роль и значение кальция и магния в питании растений?
Методические
рекомендации:
Изучить
нитрифицирующей способности почвы.
способы
определения
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №25,26 Определение
находящегося в почве в поглощенном состоянии.
аммиачного
азота,
Содержание практического занятия
1. Значение анализа, принцип метода и извлечение аммиака из почвы.
Цель занятия: Научиться определять точное содержание вещества в
растениях, почве, сельскохозяйственных продуктах, удобрении и других
материалах.
Аммиачный азот во время хранения навоза теряется главным образом при
разложении жижи, которая разлагается раньше и быстрее, чем другие
составные части навоза. Несколько позже заметные изменения отмечаются
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 28 из_56_
также в составе органических веществ кала и подстилки, причем они бывают
тем глубже, чем дольше хранится навоз и интенсивнее его аэрация.
Аммиачный азот в пасоке определяют по Несслеру. Для этого каплю пасоки
наносят на фарфоровую пластинку и добавляют каплю реактива Несслера.
При наличии аммиака наблюдается желтое или буроватое окрашивание.
Аммиачный азот - одна из наиболее подвижных изменчивых фракций азота в
растениях, поэтому определять его необходимо в свежем растительном
материале.
Аммиачный азот, присутствующий в конденсате насыщенного пара, может
содержаться только в форме бикарбоната аммония; ионы аммония при
сопоставлении баланса по катионам и анионам в расчет не принимаются, так
как аммиачные соли не входят в показатель солесодержания пара.
Аммиачный азот определяется по Несслеру.
Аммиачный азот в различных концентрациях содержится в воде многих
источников. Когда он встречается в поверхностных источниках, это часто
означает, что происходит их загрязнение канализационными водами.
Аммиачный азот отличается от амидного азота, для определения которого
необходимо проведение специальной реакции гидролиза.
Аммиачный азот содержится в навозе частично в виде свободного аммиака и
углекислого аммония, частично в виде солей органических и минеральных
кислот и в поглощенном коллоидными веществами навоза состоянии. Весь
этот аммиачный азот при внесении навоза в почву становится доступным для
растений. Остальная часть азота в навозе представлена главным образом
неразложившимся белком. Его растения могут усваивать по мере
минерализации навоза, которая длится обычно несколько лет после внесения
этого удобрения в почву.
Аммиачный азот хорошо поглощается почвой, но ионы Кальция почвенного
раствора могут вытеснять его из поглощающего комплекса, и во влажные
годы он может частично перемещаться вниз по профилю. Передвижения
фосфатов вносимых удобрений в черноземах не наблюдается.
Хп -количество аммиачного азота в анализируемой порции конденсата, мг; а
- количество аммиачного азота, найденное по калибровочной кривой или по
эталону, мкг; V - объем анализируемой порции конденсата, мл; У.
Определение аммиачного азота - производят формалиновым методом. Из
раствора, приготовленного для определения нитратного азота, беру 25 мл,
нейтрализуют по метилроту, прибавляют 20 мЛ 25 % нейтрализованного по
метилроту формалина и титруют 0 5N раствором едкого натра в присутствии
фенолфталеина.
Переход аммиачного азота в нитратный совершается с различной быстротой,
в зависимости от температуры, влажности, доступа воздуха и реакции
почвы.
Определение аммиачного азота феноловым методом в модификации
Важенина.
Количество аммиачного азота, содержащегося в навозе в виде свободного
аммиака, углекислого аммония, солей органических и минеральных кислот, а
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 29 из_56_
также в поглощенном состоянии, является одним из важных показателей
удобрительной ценности навоза, так как этот азот представляет собой ту
часть общего азота в навозе, которая после внесения его в почву становится
доступной для питания растений в первую очередь. Определению
аммиачного азота этим методом мешают находящиеся в растворе ионы
кальция, магния и другие примеси из-за образования ими осадка с реактивом
Несслера и помутнения раствора. Устранение мешающего действия этих
примесей может быть достигнуто прибавлением к раствору сегнетовой соли,
которая связывает ионы кальция и магния в недиссоциирующие соединения.
Переработка аммиачного азота на синтез аминокислот в основном
происходит в корнях, в листья поступают уже готовые аминокислоты.
Использование аммиака на синтез аминокислот характеризуется весьма
высокой скоростью, и уже в первые минуты после внесения меченого
аммиачного азота в корнях растений можно обнаружить включение
значительных количеств изотопа N15 в состав аминокислот.
Присутствие аммиачного азота в водах подземных источников Гобычно
бывает результатом природных восстановительных процессов. На некоторых
установках по кондиционированию воды аммиак вносится при дезинфекции
воды хлорамином.
Переход аммиачного азота в нитратный совершается с различной быстротой,
в зависимости от температуры, влажности, доступа воздуха и реакции
почвы.
Нитрификация аммиачного азота аммошенита в почве происходит медленно.
Замедленное разложение соли может иметь в ряде случаев преимущества,
особенно при орошении, а также в районах с обильными осадками.
Включая и аммиачный азот - который был представлен в этом опыте в
крайне незначительных количествах; чтобы не загромождать таблицу,
данные по аммиачному азоту не выделены в отдельную колонку.
При определении аммиачного азота расчет иногда делают ке на азот, а на ион
аммония. Рабочий раствор с концентрацией 0 01 мг / мл NH4 получают
разбавлением исходного раствора в 10 раз.
В аммонизированном суперфосфате аммиачный азот определяют методом
отгонки из щелочного раствора или формалиновым методом.
В этой реакции аммиачный азот отдает четыре электрона нитратному азоту, а
потому последний выступает как окислитель. С другой стороны, эта реакция
представляет собой пример внутримолекулярного конпропорционирования.
Поглощенный корневой системой аммиачный азот передвигается в
надземную часть растения уже в виде аминокислот. В значительной мере и
минеральные соли серы и фосфора, усвоенные корнями из почвы, попадают в
надземную часть растения уже в форме органических веществ.
В этой реакции аммиачный азот отдает четыре электрона нитратному азоту, а
потому последний выступает как окислитель. С другой стороны, эта реакция
представляет собой пример внутриформульного конпропорционирования.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 30 из_56_
В этой реакции аммиачный азот отдает четыре электрона нитратному азоту, а
потому последний выступает как окислитель. С другой стороны, эта реакция
представляет собой пример внутримолекулярного конпропорционирования.
Для уменьшения потерь аммиачного азота полезно пересыпать каждый 15 20-сантиметровый слой штабеля ( при его укладке) фосфоритной мукой в
количестве 2 % веса штабеля.
Параллельно определяют количество аммиачного азота в почве.
Очевидно, избыток аммиачного азота угнетает работу нитрификаторов.
При умеренной дозе аммиачного азота ( 0 6 г N) растения дали почти
нормальный урожай при первой из изучавшихся в этом опыте доз калия, так
что дальнейшее повышение дозы калия сравнительно слабо сказалось на
урожае.
Для определения содержания аммиачного азота в сложном удобрении на базе
аммофоса с соотношением N: Р2О5 1: 1 необходимо от соответствующего
значения Р2О5 на оси абсцисс ( в нашем примере оно равно 0 5 вес. По оси
ординат определяем значение NNHS Nj N2, оно соответствует 0 125 вес.
Продолжив этот перпендикуляр до пересечения с линией Ny соединенной с
основанием перпендикуляра от соответствующей точки ( в нашем случае
точка 2), находим количество уравновешивающего азотсодержащего
компонента Ny 0 375 вес.
Сначала определяют содержание общего аммиачного азота в удобрении
кондуктометрическим титрованием раствором NaOH. Затем после
экстракции NE NO смесью ацетон-вода определяют содержание аммиачного
азота в сульфате.
Поскольку метод учитывает лишь аммиачный азот, при анализе аммиачной
селитры полученный результат удваивают, так как, согласно формуле
азотнокислого аммония, количество аммиачного азота в нем равно
количеству нитратного и, следовательно, общее содержание азота будет в два
раза больше.
При рН 4 0 аммиачный азот поглощается растениями очень слабо. [4]
Он содержит 20 % аммиачного азота и 20 % полезной фосфорной кислоты (
Р2О5) и предназначен для применения в осо-бых случаях, как например на
вулканических почвах недавнего происхождения, которые содержат
достаточное количество калия и не нуждаются в добавке этого компонента.
Чтобы свести к минимуму потери аммиачного азота, сброженный остаток
необходимо хранить в глубоких ямах или резервуарах с минимальной
площадью поверхности, с которой улетучивается аммиак. В наибольшей
степени азот сохраняется тогда, когда остаток вносят в почву за несколько
дней до сева или культивации. Если он разбрасывается по поверхности
почвы, то при продолжительном отсутствии осадков почти весь аммиачный
азот улетучивается.
В четвертой главе изложено определение аммиачного азота в навозе.
Белковый азот определяют после отгонки аммиачного азота. Во взятом
анализируемом растворе должно содержаться не более 1 мг белкового азота.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 31 из_56_
Энергия, выделяющаяся при окислении аммиачного азота до нитратного,
используется бактериями для ассимиляции углекислого газа и для других
эндотермических процессов.
Чем больше содержится в навозе общего и аммиачного азота, тем выше
коэффициент использования его растениями. Торфяная подстилка повышает
усвоение растениями азота навоза.
В растениях, росших по аммиачному азоту, первоначально при дозе КгО 0 2 г
и получивших 2 / VI дополнительную дозу К О в 1 0 г на сосуд, были
обнаружены лишь следы аммиака. Таким образом, за сравнительно короткий
срок ( 5 дней), прошедший со времени внесения добавочной дозы калия, в
растениях восстанавливался нормальный азотный обмен.
Готовый раствор должен содержать 42 г аммиачного азота н 173 г
одноводной лимонной кислоты в литре. Предварительно готовят
приблизительно 10 % - ный раствор аммиака, концентрацию которого
проверяют следующим образом. Отобранные пипеткой 10 мл раствора
переносят в мерную колбу емкостью 500 мл, в которую налито 400 - 450 мл
ли. Раствор в колбе разбавляют дистиллированной водой до метки и
тщательно перемешивают. Из колбы отбирают пипеткой две-три пробы по 25
мл, переносят их в конические колбы емкостью по 200 - 250 мл.
Готовый раствор должен содержать 42 г аммиачного азота и 173 г
одноводной лимонной кислоты в литре. Предварительно готовят
приблизительно 10 % - ный раствор аммиака, концентрацию которого
проверяют следующим образом. Отобранные пипеткой 10 мл раствора
переносят в мерную колбу емкостью 500 мл, в которую налито 400 - 450 мл
воды. Раствор в колбе разбавляют водой до метки и тщательно
перемешивают. Следовательно, весь цикл ( превращения аммиачного азота в
азот белка, включая и передвижения азота от почвенного раствора до листьев
растений, совершается в очень короткий срок - между двумя и четырьмя
часами. Из этих данных следует также, что в растении вначале
синтезируются конституционные белки протоплазмы, образование же
запасных белков происходит позже.
Контрольные вопросы:
1. Охарактеризуйте состав растительных белков и содержание их в
растениях?
2. Что такое сырой протеин?
3. Перечислите основные углеводы, входящие в состав растений, их функция
и содержание.
Методические рекомендации: Студент должен изучить основные методы
определения аммиачного азота.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 32 из_56_
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
Практическое занятие №27, 28 Определение подвижного фосфора.
Содержание практического занятия
1. Значение анализа.
Цель занятия: изучить, определить в почве подвижную фосфорную кислоту.
Метод пригоден для определения подвижных соединений фосфора и
калия в карбонатных почвах и распространяется на анализы, выполняемые
при почвенном и почвенно-мелиоративном обследованиях.
Метод определения подвижного фосфора и калия по Мачигину основан на
извлечении из почвы подвижных форм фосфора и калия раствором 1 %-ного
углекислого аммония при соотношении почвы: раствор = 1:20, с
последующим определением фосфора аскорбиновым методом в виде
молибденового комплекса на фотоэлектроколориметре и калия на пламенном
фотометре.
3.1. Весы технические с точностью взвешивания до 0.01г.
3.2. Встряхиватель с возвратно-поступательным движением или ротатор с
числом оборотов на 360° 30-40 раз в минуту.
3.3. рН-метр или иономер с погрешностью измерений не более 0.05.3.4.
Пламенный фотометр. .
3.5. Фотоэлектроколориметр.
3.6. Банки бытовые вместимостью 200 см3, ГОСТ 5717-51 или бутылочки
вместимостью 200 см3, ГОСТ 10117-62.
3.7. Бюретка вместимостью 50 см3, ГОСТ 20292-74.3.8. Воронки стеклянные
диаметром 4, 10 см, ГОСТ 25336-82.
3.9. Дозатор с погрешностью дозирования не более 2 %.
3.10. Колбы конические вместимостью 250 см , ГОСТ 25336-82.
3.11. Колбы мерные вместимостью 50,100, 500 см3, ГОСТ 1770-74.
3.12. Пипетки градуированные вместимостью 10,15 см3, ГОСТ 20292-74.3.
13. Бумага фильтровальная, проверенная на отсутствие загрязнения
фосфором или калием.
3.14. Аммиак водный, чда, ГОСТ 3760-79.
3.15. Аммоний углекислый, хч, ГОСТ 3770-75.
3.16. Аммоний молибденовый, хч, чда, ГОСТ 3765-78.
3.17. Аскорбиновая кислота, хч, ГОСТ 4815-54.
3.18. Калий марганцовокислый, ч, ГОСТ 20490-75.
3.19. Калий сурьмяновиннокислый, ч, ТУ 6-09-01-143-78.
3.20. Калий фосфорнокислый, однозамещенный, хч, ГОСТ 4198-75.
3.21. Калий хлористый, хч, ГОСТ 4234-77.
3.22. Серная кислота концентрированная, хч, чда, ГОСТ 4204-77.
3.23. Вода дистиллированная, ГОСТ 6709-72.4. Требование безопасности.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 33 из_56_
При выполнении анализа необходимо соблюдать основные правила
безопасной работы с едкими веществами и электрооборудованием.
5. Требования к квалификации аналитиков.
К самостоятельному выполнению анализа допускаются лица, имеющие
специальное техническое или высшее образование.
6. Условия выполнения анализа.
Извлечение подвижных форм фосфора необходимо проводить при
температуре 25° ± 2°С.
7. Подготовка к выполнению анализа.
7.1. Образцы почв, поступающие на анализ, должны быть предварительно
доведены до воздушно-сухого состояния, измельчены и пропущены через
сито с отверстиями диаметром 1 мм. Перед взятием навески почву тщательно
перемешивают.
7.2. Приготовление 1 %-ного раствора углекислого аммония.
10 г (NH4)2CO3 растворяют в 1000 см3 дистиллированной воды. Доводят
значение рН до 9 концентрированным аммиаком или соляной кислотой.
Затем определяют концентрацию углекислого аммония титрованием 0.1-0.2 н
раствором соляной кислоты в присутствии индикатора метилового
оранжевого. Допустима концентрация углекислого аммония от 0.198 до 0.218
н (0.95 % — 1.05%).
7.3. Приготовление смеси растворов 30 %-ной серной кислоты, и калия
марганцевокислого.
7.3.1. Приготовление раствора 30 %-ной серной кислоты.
165 см3 концентрированной H2S04 (d=1.84) осторожно при перемешивании
вливают в 835 см3 дистиллированной воды. Раствор готовят в термостойкой
посуде.
7.3.2. Приготовление раствора калия марганцевокислого.
17.5 г КМnО4 растворяют в 1000 см3 дистиллированной воды. Полученные
растворы калия марганцевокислого и 30 %-ной серной кислоты смешивают в
соотношении 1:2.5. Смесь готовят в день проведения анализа.
7.4. Приготовление окрашивающего раствора для определения фосфора в
вытяжках с окислением органического вещества.
7.4.1. Приготовление реактива А.
6.0 г молибденовокислого калия растворяют в 200 см3 дистиллированной
воды.0.145 г сурьмяновиннокислого калия растворяют в 100 см3
дистиллированной воды.Оба раствора готовят при слабом нагревании.
Охлажденные растворы приливают к 500 см3 раствора 5 н серной кислоты и
доводят объем дистиллированной водой до 1000 см . Раствор тщательно
перемешивают и хранят в склянке из темного стекла.
7.4.2. Приготовление реактива Б.
2.33 г аскорбиновой кислоты растворяют в 222 см3 реактива А и доводят
объем дистиллированной водой до 1000 см3. Раствор готовят в день
проведения анализа.
7.5. Приготовление образцовых растворов для определения фосфора.
7.5.1. Приготовление исходного образцового раствора.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 34 из_56_
0.192 г химически чистого однозамещенного фосфорнокислого калия
(КН2РО4) взвешивают с погрешностью не более 0.001 г, помешают в мерную
колбу на 1000 см3, добавляют 1 см3 концентрированной H2S04 (для
консервации), доводят до метки дистиллированной водой, тщательно
перемешивают. Полученный раствор содержит 0.1 мг Р2О5 в 1 см3.7.5.2.
Приготовление рабочего образцового раствора, рабочий раствор готовят
путем разбавления образцового раствора в 20 раз, предварительно приливая
концентрированную серную кислоту в соотношении кислоты к раствору
1:1000. Полученный раствор содержит 0.005 мг Р2О5 в 1 см3.
7.5.3. Приготовление рабочей шкалы образцовых растворов фосфата.
Вариант 1.
В мерные колбы вместимостью 50 см3 отбирают указанные в таблице 4.1
количества рабочего образцового раствора фосфата.
В каждую колбу приливают по 10 см3 1 %-ного раствора углекислого
аммония (для создания углеаммонийной среды), затем приливают по 2 см3
смеси КМnO4 и 30 %-ной H2S04 и доводят объем до метки реактивом Б.
Рабочую шкалу образцовых растворов используют для построения
градуировочного графика, по которому находят содержание подвижных
форм фосфора.
Вариант 2.
В мерные колбы вместимостью 500 см3 отбирают указанные в таблице 4.2
количества исходного образцового раствора фосфата.
Доводят объем 1 %-ным раствором углекислого аммония до 500 см3. В день
проведения анализа из образцовых растворов отбирают по 15 см3 раствора в
мерные колбы вместимостью 50 см3 и обрабатывают аналогично пробам
почвенных вытяжек.
8. Выполнение анализа.
Пробу массой 5 г, взвешенную с погрешностью не более 0.1 г, помещают в
бытовую банку или в бутылочку вместимостью 200-250 см3, приливают
дозатором по 100 см3 1 %-ного углекислого аммония.
Взбалтывают на ротаторе 1 час или взбалтывают 5 минут и настаивают 18-20
часов при температуре 25° ± 2°С. Суспензию фильтруют. В отфильтрованной
вытяжке определяют фосфор и калий.Для определения фосфора в мерную
колбу вместимостью 50 см3 отбирают 15 см вытяжки. Бюреткой приливают 2
см смеси КМnO4 и 30 %-ной H2S04 (для стабильной работы
фотоколориметра смесь приливают во все образцы, независимо от
интенсивности окрашивания вытяжки). Пробу кипятят на электроплитке 2
минуты. Охлаждают и доводят до метки реактивом Б.Через 10-30 минут
приступают к фотоколориметрированию при красном светофильтре с
максимумом пропускания в области 600-750 нм.
9. Обработка результатов анализа.
По результатам анализа фотоколориметрирования рабочей шкалы
образцовых растворов строят градуировочный график, откладывая по оси
абсцисс показания прибора в единицах оптической плотности, а по оси
ординат — концентрацию Р205 в мг на 100 г почвы.Содержание Р205 в
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 35 из_56_
анализируемых пробах определяют по градуировочному графику. Результаты
анализа записывают с точностью до 0.01.10. Оформление результатов
анализа.
Оформление результатов анализа проводится в журнале исполнителя.
11. Контроль точности анализа.
Применяется 15 %-ный внутрилабораторный контроль, который
осуществляется за счет введения в каждую партию стандартного образца и
ранее проанализированных проб. Допустимые расхождения между
результатами
параллельных
определений,
между
определенным
содержанием в стандартном образце и паспортньм значением этого образца
не должны превышать:
± 17.5 % при содержании Р205 до 1.5 г на 100 г почвы;± 12.5 % при
содержании Р205 от 1.5 до 3.0 мг на 100 г почвы;± 10 % при содержании
Р205 свыше 3.0 мг на 100 г почвы.
12. Определение калия.
В вытяжке, оставшейся после определения фосфора, определяют калий
методом пламенной фотометрии. Используют светофильтр, пропускающий
аналитические линии калия 766.5 — 769.9 нм.
Для калибровки пламенного фотометра готовят серию образцовых растворов.
1. Приготовление исходного образцового раствора.
0.792 г химически чистого хлористого калия, взвешенного с погрешностью
не более 0.001 г растворяют в 1 %-ном растворе углекислого аммония и
доводят объем раствора в мерной колбе до 1000 ем3. Раствор содержит 0.5 мг
K2O в 1 см3.2. Приготовление рабочей шкалы, образцовых растворов. В
мерные колбы вместимостью 500 см3 отбирают указанные в таблице 4.3
количества исходного раствора хлористого калия и доводят объем до метки 1
%-ным раствором углекислого аммония.
Контрольные вопросы:
1. Расскажите об основных типах питания растений и их значение?
2. Какова роль корня в поглощение элементов питания?
3. Какова связь между строением корневой системы и поглгщением
питательных веществ из почвы?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами определения подвижной фосфорной кислоты .
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 36 из_56_
Практическое занятие №29,30 Определение обменного калия.
Содержание практического занятия
1. Отбор первоначальной пробы в поле.
2. 2 Отбор с р е д н е й п р о б ы .
Цель занятия: Изучить определение обменного калия в почве по А. Масловой
и З. Чернышевской.
Широкое признание находит метод вытеснения обменного калия:
из почвы нормальным раствором ацетата аммония СН3СООГ\гН4,'|
предложенный еще в 1934 г. Очень удобно раствор ацетата калия,'
полученный этим методом, анализировать на точном приборе —
/
пламенном фотометре.
Ход анализа. Из средней пробы почвы отбирают и взвешивают па';
технохимических весах 20 г, переносят их в бутылку (емкостью*? 400—500
мл) и приливают туда же 200 мл 1-иормальмого ацетата аммония.
Закрывают бутылку каучуковой пробкой, взбалтывают; суспензию в
течение часа на ротаторе, фильтруют через плотный' складчатый фильтр.
Берут необходимый объем прозрачного раствора и вводят его I! пламя
горелки фотометра (см. рис. 20).
Ацетат аммония извлекает из почвы много кальция, который мешает
определению калин на пламенном фотометре. Поэтому кальций либо
предварительно осаждают в виде щавелевокислого кальция, либо вводят
особый светофильтр (см. стр. (■>(}).
Для приготовления образцовых растворов и получения калибровочной
кривой при определении калия в ацетатно-аммоппйной вытяжке но
Масловой
и
Чернышевой
отвешивают
0,7915
г
дважды
перокрпсталлизованиого из химически чистой соли хлорида К;::м,
переносят навеску в мерную .колбу на 1 л и доливают до ме^кл
301
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 37 из_56_
1 нормальным раствором уксуснокислого аммония, с последующим
перемешиванием. Затем в мерные колбы емкостью 250 мл вливают |
и'дующие объемы приготовленного образцового раствора (в мл) и доливают
1-нормалыюго ацетата аммония:
8
9
10
2
3
4
П-и-ра колб .......... 1
при.ппъ образцового 0, 1 2
рас5
2
4
5
10
20
40
50
■п;ора...................
............................... 0,25
1
2
4
.■н1 отвечает мг К20 на 1 л 0,5
1 20 40 80 1(4
1
и ш мг К20 на 100 г почвы
0,5
10 20 40 80 10)
0
0
Вообще надо иметь в виду, что при отношении почвы к раствору I : 10 на 1
л приходится столько же миллиграммов К20, сколько и на 100 г почвы. Если
отношение равно 1 : 2 (как в методе Пейве), ■ю количество миллиграммов
на 1 л отвечает количеству миллиграммов К20 на 500 г почвы, и тогда
найденную величину надо разделить на 5, чтобы содержание К20,
вычисленное по калибровочной гривой в миллиграммах на 1 л, перевести в
миллиграммы па 100 г почвы.
Оценка обеспеченности растений калием (по содержанию К20 к мг на 100
г почвы или торфа):
Метод анализа
Обеспеченн По Масловой —
По Пейве
ость
Чернышевой
(модификация
ВИУА)
почва
торф
почва
торф
Очень слабая
0—5
0—10
0—5 0—10
Слабая
5—10
10—20 5—10 10—15
Средняя
10—15
20—30 10-15 15—25
Повышенная
15—20
30-40 15—25 25—35
Высокая
20—30
40—70Реактив
Более Более
Очень
Более
30 ацетата
Более аммония:
25 77 г35соли переносят в мерную
1-нормальный
раствор
высокая
70 дистиллированной водой, доводят раствор
колбу емкостью 1 л, растворяют
до метки, накрывают пробкой и выбалтывают. рН приготовленного раствора
должен состан-,чять точно 7. Если он ниже 7, добавляют ио капле аммиак, а
если выше, — прибавляют по капле уксусную кислоту.
Определение калия в лактатной вытяжке
Выше (см. стр. 275) описан лактатный метод извлечения усвояемого
калия из почвы но Эгнеру — Риму с последующим анализом ца пламенном
фотометре.
Метод принят в наших Прибалтийских республиках.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 38 из_56_
Контрольные вопросы:
1. В каких формах поступают в растения азот, фосфор, калий, кальций,
магний и др., элементы питания?
2. Что такое Рн раствора и как он влияет на процессы поступления анионов и
катионов?
Методические рекомендации: Студент должен ознакомится с основными
методами определения обменного в почве.
Рекомендуемая литература:
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
4 Самостоятельная работа студента
4.1 Методические рекомендации по организации самостоятельной работы
студента.
Прежде чем приступить к работе, нужно осмыслить значение и цель
работы, внимательно прочитать и уяснить, что нужно делать, как ее
оформить, затем изучить теоретический материал по рекомендуемой
литературе. Выполните задания, опишите ход работы и сделайте
соответствующие выводы. В конце работы ответьте на контрольные вопросы.
Практические занятия оформляются в рабочей тетради студента:
-введение (цель работы, оборудование и материалы, исследуемые объекты);
-некоторые пояснения к работе;
-ход работы;
-результаты (данные);
-ответы и выводы на контрольные вопросы и задания.
При оценке учитывается логичность, последовательность, информативность.
В рамках СРС студенты должны посещать библиотеку, работать с
литературой по данной дисциплине. Итоги самостоятельной работы
студентов над курсом представляются в письменном виде и также могут
быть обсуждены на занятиях. Часть вопросов предусматривает подготовку
студентом устного ответа. Оценивание работы студентов в рамках СРС,
будет производиться с учетом
наличия у студентов
всех видов
самостоятельных работ по указанным заданиям и устных ответов на
контрольные вопросы во время занятий.
4.2 Перечень тем рефератов и контрольные вопросы для текущего и входного
контроля знаний студентов.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
№
1
Страница 39 из_56_
Тематика
аудиторная
№
внеаудиторная
Проблемы химизации земледелия
1 Классификация почв по
обеспеченности
питательными элементами
2
Поступление элементов питания в
растения, теория поступления
элементов питания
3
Отношение растений к условиям
3
питания в разные периоды
вегетации и периодичность питания
растений
Агрохимическая
характеристика основных
типов почв
4
Методы регулирования питания
растений
4
Способы снижения потерь
азотных удобрений
5
Физико-химическая (обменная)
поглотительная способность
5
Способы повышения
эффективности фосфорных
удобрений
6
Виды почвенной кислотности и
щелочности
6
Взаимодействие калийных
удобрений с почвой
7
Степень насышенности
основаниями и буферность почвы
7
Сложные удобрения
8
Содержание и формы питательных
элементов в почве, их доступность
растениям
8
Зеленые удобрения
(сидераты)
2
Почвенная диагностика
питания растений
Контрольные вопросы по курсу:
1. Предмет агрономической химии. Связь агрохимии с другими науками. 5
2. Методы агрономической химии.
3. Применение удобрений как фактор интенсификации земледелия. Значение
удобрений в повышении продуктивности сельскохозяйственных культур.
4. Современное состояние пахотных почв России. Пути выхода из
сложившейся ситуации.
5. Агрохимическая служба РК.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 40 из_56_
6. Питание растений. Типы и виды питания растений.
7. Химический состав растений. Органические соединения сухого вещества
растений, их роль в формировании качества продукции
сельскохозяйственных культур.
8. Химический состав растений. Макро-, микро- и ультрамикроэлементы,
необходимость их для растений. Роль зольных элементов в формировании
качества продукции сельскохозяйственных культур.
9. Вынос элементов питания с урожаем (биологический, хозяйственный,
остаточный).
10. Поступление питательных веществ в растения. Строение корневой
системы. Поступление иона в свободное пространство корня.
11. Поступление питательных веществ в растения. Строение плазмолеммы.
Преодоление мембранного барьера. Транспорт иона по тканям растения.
12. Влияние условий внешней среды на поступление питательных веществ в
растения (концентрация почвенного раствора, соотношение макро- и
микроэлементов в питательной среде, влажность и аэрация почвы).
13. Влияние условий внешней среды на поступление питательных веществ в
растения (тепловой режим, свет, реакция среды, деятельность почвенных
микроорганизмов).
14. Избирательная способность растений. Физиологическая реакция
удобрений.
15. Периодичность питания растений. Сроки и способы внесения удобрений.
16. Визуальный метод растительной диагностики минерального питания
растений.
17. Химический метод растительной диагностики минерального питания
растений.
18. Почва как объект изучения агрохимии. Фазовый состав почвы.
19. Минеральная часть твёрдой фазы почвы.
20. Органическая часть твёрдой фазы почвы.
21. Поглотительная способность почвы, понятие и виды. Биологическая,
механическая и физическая поглотительная способность почвы.
22. Химическая поглотительная способность почвы.
23. Физико-химическая поглотительная способность почвы. Необменное
поглощение катионов.
24. Ёмкость катионного обмена почв и состав поглощённых катионов.
25. Реакция почвы (кислотность, щёлочность). Принципы методов
определения обменной (рНKCl) и гидролитической кислотности почв.
26. Сумма поглощённых оснований и степень насыщенности ими почв.
Принцип метода определения суммы поглощённых оснований в почвах.
27. Буферность почвы.
28. Агрохимическая характеристика дерново-подзолистых и серых лесных
почв.
29. Агрохимическая характеристика чернозёмов и каштановых почв.
30. Агрохимическое обследование почв. Методика проведения и
использование материалов для почвенной диагностики питания растений и
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 41 из_56_
сертификации почв земельных участков.
31. Отношение сельскохозяйственных культур и почвенных
микроорганизмов к кислотности почвы и известкованию.
32. Значение кальция и магния для растений.
33. Взаимодействие извести с почвой. Влияние извести на свойства почвы.
34. Определение необходимости и очерёдности известкования почв.
Основное и поддерживающее известкование.
35. Определение доз извести.
36. Известковые удобрения. Классификация. Промышленные удобрения
(твёрдые известковые породы).
37. Известковые удобрения. Классификация. Местные удобрения (мягкие
известковые породы). Отходы промышленности, богатые известью.
38. Место внесения извести в севообороте. Сроки и способы внесения
известковых удобрений.
39. Эффективность известкования. Влияние извести на урожайность и
качество продукции сельскохозяйственных культур, эффективность
органических и минеральных удобрений.
40. Гипсование. Почвы, нуждающиеся в гипсовании. Взаимодействие гипса с
почвой. Влияние гипса на свойства солонцов и солонцеватых почв.
41. Определение доз гипса. Мелиоративные материалы, используемые для
гипсования.
42. Место внесения гипса в севообороте. Сроки и способы внесения гипса.
Влияние гипсования на урожайность и качество продукции
сельскохозяйственных культур. Другие способы мелиорации солонцовых
почв.
43. Значение серы для растений. Удобрение гипсом бобовых трав.
44. Классификация минеральных удобрений. Физико-механические свойства
минеральных удобрений.
45. Физиологическая роль азота, его содержание в растениях и вынос
урожаями сельскохозяйственных культур. Источники азотного питания
растений.
46. Превращения азота в растениях. Динамика потребления азота в течение
вегетации. Признаки недостатка и избытка азота для растений.
Признаки недостатка и избытка азота для растений.
47. Содержание и формы азота в почвах.
48. Агрохимические показатели, характеризующие обеспеченность почв
азотом. Принципы методов определения содержания нитратного,
аммонийного и легкогидролизуемого азота в почвах, нитрификационной
способности почв.
49. Превращения азота в почвах. Основные процессы, значение их в связи с
питанием растений и применением удобрений, регулирование
агротехническими приёмами.
50. Баланс азота в почвах.
51. Источники получения, классификация и ассортимент азотных удобрений.
52. Нитратные удобрения. Состав. Получение. Свойства. Взаимодействие с
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 42 из_56_
почвой. Применение.
53. Аммонийные удобрения. Состав. Получение. Свойства. Взаимодействие с
почвой. Применение.
54. Аммонийно-нитратные удобрения. Состав. Получение. Свойства.
Взаимодействие с почвой. Применение.
55. Аммиачные удобрения. Состав. Получение. Свойства. Взаимодействие с
почвой. Применение.
56. Амидные удобрения. Состав. Получение. Свойства. Взаимодействие с
почвой. Применение.
57. Аммиакаты. Карбамид-аммиачная селитра. Медленнодействующие
азотные удобрения. Состав. Получение. Свойства. Взаимодействие с почвой.
Применение.
58. Ингибиторы нитрификации. Коэффициенты использования азота из
минеральных удобрений.
59. Дозы, сроки и способы внесения азотных удобрений.
60. Эффективность азотных удобрений. Экологические аспекты применения
азотных удобрений.
4.3 Список учебно – методических пособий, методических указаний,
книг и т.д.
1. Агрохимия, Б.А. Ягодин М- 2004 г.
2. Система применения удобрений, Елешов Р.Е., Елюбаев С.З. А., 1994 г.
3. Система применения удобрений (методические указания и задания к
курсовой работе для агрономических специальностей) А., 1999 г.
4. Справочник по применению удобрений (под редакцией Коренькова Д.А.)
М., 1992 г.
5. Фосфорные удобрения Елешов Р.Е. А., 1985 г.
УМКД 042-14.4.01.20.59/03-2012 Ред. №2 от 01.09.2011 г.
Страница 43 из_56_