Контрольная работа по "Агрохимии"

 

22. Влияние концентрации почвенного раствора на поступление питательных веществ в растение

 

К важнейшим факторам внешней среды  относятся концентрация почвенного раствора, а также соотношение  элементов минерального питания. При  низкой концентрации питательного раствора растения плохо растут, так как страдают от недостатка элементов минерального питания. Слишком высокая концентрация питательного раствора также весьма неблагоприятна для роста и развития растений. Концентрация питательного раствора, необходимая для обеспечения наибольшей продуктивности растения, зависит от периода его онтогенеза.

Корневая система растений обладает способностью к усвоению питательных  веществ из сильно разбавленных растворов: 0,01-0,05%, особенно если их концентрация поддерживается на этом уровне. В нормальных условиях концентрация почвенного раствора обычно колеблется от 0,02 до 0,2%. Для активного поступления элементов в растение необходимы определенные концентрации их в почвенном растворе. Ионы лучше усваиваются из растворов умеренных концентраций, а вода лучше поглощается корневой системой, расположенной в неудобренной зоне. Это важно знать при очаговом внесении удобрений. Высокая концентрация солей в растворе увеличивает его осмотическое давление и затрудняет поступление в растение воды и элементов питания. Это все необходимо учитывать при разработке системы применения удобрений.

Питание растений оценивается одновременно по двум показателям: по количественному, т. е. по динамике усвоения элементов  питания за вегетацию, и по качественному, т. е. по соотношению элементов питания, усваиваемых растениями в разные фазы развития. В усвоении минеральных элементов растениями большую роль играет соотношение ионов в среде. Каждому виду растений необходимо определенное соотношение элементов, изменяющееся в течение вегетации.

 

Концентрация почвенного раствора, так же как и соотношение элементов  минеральног питания растительных организмов, является фактором внешней  среды. При недостаточной концентрации питательного раствора растения страдают от  нехватки элементов минерального питания и хуже растут. Повышенная концентрация питательного раствора также неблагоприятно действует на рост и может вызвать угнетение растений. Оптимальная концентрация пит-го раствора, т.е. та, при которой в данных условиях обеспечивается наибольшая продуктивность растений, сильно варьирует и постоянно изменяется в различные периоды онтогенеза для каждого вида и даже сорта растения. Корневая система растений обладает способностью к усвоению питательных веществ из сильно разбавленных растворов (0,01-0,05%), особенно если их концентрация поддерживается на этом уровне. В естественных условиях концентрация почвенного раствора незасоленных обычно колеблется от 0,02 до 0,2%. Минеральные элементы наиболее активно поступают в растения  только при определенной концентрации питательных веществ в почвенном растворе. Лучше усваиваются ионы элементов питания из растворов умеренно-повышенных  концентраций, а вода лучше поглощается корневой системой, расположенной в не удобренной  зоне. Это следует учитывать при оценке локального или очагового внесения удобрений. Повышение концентрации солей в растворе увеличивает его осмотическое давление и затрудняет поступление  в растение воды и питательных веществ. Особенно чувствительны растения к избыточному повышению  концентрации питательного раствора в молодом возрасте. Отдельные сельскохозяйственные культуры не переносят увеличения концентрации питательных веществ выше определенного предела.

 

 

 

 

 

41. Влияние органических  и минеральных удобрений на поглотительную способность почв.

 

 

Большую роль в питании растений и в превращении внесенных в почву удобрений играет ее поглотительная способность. Под поглотительной способностью понимается способность почвы поглощать различные вещества из раствора, проходящего через нее, и удерживать их. Основы современных представлений о поглотительной способности почвы были заложены работами академика К. К. Гедройца. Он различал пять видов поглощения в почве.

 

Биологическая поглотительная способность  связана с жизнедеятельностью растений и почвенных микроорганизмов, которые избирательно поглощают из почвы необходимые элементы минерального питания, переводят их в органическую форму и предохраняют тем самым от выщелачивания. После отмирания корней, растительных остатков и тел микроорганизмов происходят их разложение и постепенная гумификация. Минерализация и последующее использование растениями ранее закрепленного в почве в органической форме азота, фосфора и серы протекают довольно медленными темпами.

 

Интенсивность биологического поглощения зависит от аэрации, влажности и других свойств почвы, от количества и состава органического вещества, служащего источником пищи и энергетического материала для преобладающих в почве гетеротрофных микроорганизмов. Внесение в почву значительного количества бедного азотом органического вещества (соломы или соломистого навоза) вызывает быстрое размножение микроорганизмов, сопровождающееся интенсивным биологическим, закреплением минеральных форм азота, что приводит к ухудшению азотного питания растений и снижению урожая. В то же время биологическое поглощение способствует закреплению нитратного азота, который никаким другим путем в почве не удерживается и может вымываться, особенно на легких почвах в зонах достаточного увлажнения и орошаемого земледелия.

 

Механическая поглотительная способность  обусловлена свойством почвы, как  всякого пористого тела, задерживать  мелкие частицы из фильтрующихся  суспензий. Механическим поглощением  объясняется сохранение и характер распределения в почве илистых частиц и вносимых нерастворимых удобрений (фосфоритной муки, извести). Благодаря механической поглотительной способности они не вымываются из верхнего слоя почвы.

 

Физическая поглотительная способность  — это положительная или отрицательная  адсорбция частицами почвы целых молекул растворенных веществ. Положительная физическая адсорбция почвой растворимых минеральных солей неизвестна. Отрицательная абсорбация наблюдается при взаимодействии почвы с растворами хлоридов и нитратов, что обусловливает высокую подвижность их в почве и возможность вымывания из ее верхнего слоя при повышенной влажности. Это имеет положительное значение для Сl- иона (избыток которого вреден для некоторых растений), но для нитратов оно нежелательно.

 

Химическая поглотительная способность связана с образованием нерастворимых и труднорастворимых в воде соединений в результате химических реакций между отдельными растворимыми солями в почве (ионами в почвенном растворе).

 

Особую роль химическое поглощение играет в превращении фосфора в почве. При внесении водорастворимых фосфорных удобрений — суперфосфата, содержащего фосфор в виде монокальцийфосфата Са(H2PO4)2, аммофоса NH4H2PO4 и др.- в почвах происходит интенсивное химическое связывание фосфора. В кислых почвах (в подзолистых и красноземах), содержащих много полуторных окислов, химическое поглощение фосфора идет с образованием труднорастворимых фосфатов железа и алюминия. В почвах, насыщенных основаниями и содержащих бикарбонат кальция в почвенном растворе (черноземы, сероземы), химическое связывание фосфора происходит в результате образования слаборастворимых фосфатов кальция.

 

Химическое  поглощение (фиксация) фосфора обусловливает  слабую подвижность его в почве  и снижает доступность растениям  этого элемента из внесенных в  почву легкорастворимых форм удобрений. По способности к фиксации фосфора почвы располагаются в следующем порядке: красноземы далее дерново-подзолистые почвы далее сероземы далее черноземы.

 

Физико-химическая, или обменная, поглотительная способность  имеет особенно важное значение при взаимодействии удобрений с почвой. Физико-химическое поглощение — это способность мелкодисперсных (от 0, 2 до 0, 001 мкм) коллоидных частиц почвы поглощать из раствора различные катионы. Поглощение одних катионов сопровождается вытеснением в раствор эквивалентного количества других, ранее связанных твердой фазой почвы.

 

Вся совокупность органических и минеральных коллоидных частиц почвы (представленных гумусовыми веществами, глинистыми минералами и  гидроксидами железа и алюминия), участвующих в обменном поглощении катионов, была названа К. К- Гедройцем почвенным поглощающим комплексом (ППК).

 

Способность органических и минеральных коллоидных частиц к обменному поглощению катионов обусловлена тем, что большая  часть их имеет отрицательные заряды.

 

В естественном состоянии почвы всегда содержат определенное количество поглощенных  катионов (Са 2+ , Mg2+ , Н + , А13+ , Na+ , K+ , NH4+ и  др.). Эти катионы могут обмениваться на другие катионы, находящиеся в  растворе.

 

Обмен катионами  между раствором и почвенным поглощающим комплексом происходит в строго эквивалентных количествах.

 

Реакция обмена катионов протекает быстро. При внесении в почву легкорастворимых удобрений (КСl, NH4Cl, NH4N03 и др.) они сразу же вступают во взаимодействие с ППК, катионы их поглощаются в обмен на катионы, ранее находившиеся в поглощенном состоянии.

 

Реакция обмена катионов обратима, так  как поглощенный почвой катион может  быть снова вытеснен в раствор: (ППК)Са + 2KCl « (ППК) KK + СаСl2; ППК)Са + NH4N03 « (ППК) NH4 NH4

 

В зависимости от концентрации раствора, его объема и природы обменивающихся катионов между катионами раствора и катионами почвенного поглощающего комплекса устанавливается некоторое  подвижное равновесие. При изменении  состава почвенного раствора это равновесие смещается, в результате одни катионы переходят из раствора в поглощенное состояние, а другие — из поглощенного состояния в почвенный раствор. При внесении минеральных удобрений, например KCl, концентрация почвенного раствора повышается, катионы удобрения вступают в обменную реакцию с катионами почвенного поглощающего комплекса и поглощаются почвой.

 

При усвоении какого-либо катиона  растениями концентрация его в растворе уменьшается, он переходит из поглощенного состояния в раствор в обмен  па другие катионы, содержащиеся в почвенном растворе. Чем выше степень насыщенности поглощающего комплекса данным катионом, тем легче и быстрее он вытесняется в раствор. Количество катионов, вытесняемых из поглощенного состояния в раствор, возрастает с повышением концентрации раствора, а при одинаковой концентрации — с увеличением объема раствора вытесняющей соли.

 

Разные катионы обладают неодинаковой способностью к поглощению. Чем больше заряд (валентность) катиона и его  атомная масса, тем сильнее он поглощается и труднее вытесняется из поглощенного состояния другими катионами. Исключение из этого правила составляют ионы Н + , которые имеют наименьшую атомную массу, но обладают высокой энергией поглощения и способностью вытеснять другие катионы из ППК.

 

Емкость поглощения и состав поглощенных катионов у разных почв. Разные почвы содержат неодинаковое количество способных к обмену поглощенных катионов. Общее содержание в почве всех обменно-поглощенных катионов называется емкостью поглощения. Она обозначается буквой Т и выражается в миллиграмм-эквивалентах на 100 г почвы. Например, если в 100 г почвы в поглощенном состоянии содержится 200 мг Са2+ , 24 мг Mg2+ и 9 мг NH4+ , то емкость поглощения этой почвы будет равна; 200/20+24/12+9/18=12.5 мэкв на 100 г (где 20—эквивалентная масса кальция, 12 — магния, 18 — аммония).

 

Величина емкости поглощения характеризует  поглотительную способность почв. Она  зависит от механического и минералогического  состава почвы и содержания в  ней органического вещества. Почвы  с малым количеством коллоидной фракции (песчаные и супесчаные) имеют невысокую емкость поглощения. Чем больше в почве минеральных и органических коллоидных частиц, тем выше ее поглотительная способность. У глинистых и суглинистых почв емкость поглощения больше, чем у песчаных и супесчаных. Более богатые органическим веществом черноземные почвы отличаются значительно более высокой емкостью поглощения (30—60 мэкв на 100 г), чем подзолистые почвы и сероземы (10—15 мэкв на 100 г).

 

Поглотительная способность почвы  оказывает большое влияние на превращение в ней минеральных удобрений, определяет степень подвижности их в почве. На почвах с малой поглотительной способностью (песчаных и супесчаных) при внесении легкорастворимых удобрений возможно вымывание питательных веществ и излишнее повышение концентрации раствора, поэтому азотные и калийные удобрения на таких почвах лучше вносить небольшими дозами и незадолго до посева. На почвах с высокой поглотительной способностью вымывания питательных веществ и избыючного увеличения концентрации раствора не происходит.

 

Разные  почвы отличаются не только по общей  емкости поглощения, но и по составу  поглощенных катионов.

 

В большинстве  почв в составе поглощенных катионов преобладает Са2+, второе место занимает Mg2+ и в значительно меньших количествах находятся К+ и NH4+. Сумма Са2+и Mg2+ обычно составляет около 90% общего количества обменно-поглощенных катионов. В кислых почвах (подзолистых и красноземах) среди поглощенных катионов значительную часть занимают Н+ и А13+ , а в солонцовых почвах — Na+ Состав поглощенных катионов оказывает большое влияние па свойства почвы и условия роста растений. Кальций коагулирует органические и минеральные коллоиды. Поэтому преобладание в составе поглощенных катионов Са2+, например на черноземах, способствует поддержанию прочной структуры и обусловливает хорошие физические свойства почвы. Насыщение почвы натрием (у солонцовых почв) вызывает пептизацию коллоидов, что приводит к их вымыванию, разрушению структурных агрегатов и ухудшению физических свойств почвы (плотное сложение, вязкость и т. д.). Кроме того, при наличии натрия в почвенном поглощающем комплексе происходит вытеснение его в раствор в обмен на другие катионы с образованием соды, что вызывает щелочную реакцию раствора, неблагоприятную для развития растений: (ППК) Na Na + Са(HСO3)2 - (ППК) Са + 2 Na HC O3

 

При большом  содержании в почвенном поглощающем  комплексе ионов водорода и алюминия они могут переходить в раствор  и подкислять его. Повышенная кислотность  раствора и особенно высокое содержание в нем алюминия оказывают вредное действие на растения.

 

 

89. Приемы повышения эффективности аммонийных удобрений. Сроки внесения, способы и нормы внесения

 

Сульфат аммония (и хлористый аммоний) вносится преимущественно  до посева в качестве основного удобрения, причем его можно вносить не только весной, но и заблаговременно с осени, не опасаясь вымывания азота.

Действие  сульфата аммония зависит в первую очередь от степени кислотности  и буферности почв и биологических  особенностей сельскохозяйственных культур.

Систематическое применение сульфата аммония на малобуферных дерново-подзолистых почвах вызывает дальнейшее их подкисление. В результате ухудшаются условия роста растений и снижается эффективность удобрения. Для усиления действия сульфата аммония  на урожай сельскохозяйственных культур необходимо кислые дерново-подзолистые почвы известковать, а на неизвесткованных почвах перед внесением в почву этого удобрения полезно нейтрализовать его молотым мелом, известняком, доломитом. Для устранения физиологической кислотности 100 кг сульфата аммония требуется 130 кг углекислой извести (СаСО3). Систематическое внесение в почву навоза, повышая ее буферность, также снижает отрицательное действие этого удобрения на свойства почвы и имеет важное значение для более эффективного его применения. На дерново-подзолистых почвах хороший эффект это удобрение дает в сочетании с щелочными или нейтральными формами фосфорных удобрений (томасшлак, фосфоритная мука).