Зависимости между минеральным удобрением и урожаем
Зависимость между применением удобрений и урожаем имеет и научное и практическое значение. По реакции растения на внесенные питательные вещества определяют закономерности формирования урожая,- эффективность удобрения и требующиеся дозы.
Урожай при этом является функцией питательных веществ, как факторов роста. С увеличением доз удобрений приобретают значение взаимозависимости между питательными веществами и другими факторами роста, а также соотношение питательных веществ, поскольку оптимальное состояние других факторов роста усиливает эффективность удобрения и создает предпосылки для применения еще больших количеств удобрений.
Для описания зависимостей между факторами роста и урожаем пользуются моделями, соответствующими биологически обусловленным данным, так же как и взаимосвязи факторов, друг с другом и с урожаем. Параметры таких производственных ' функций представляют собой переменные величины действия питательных веществ при тех или иных конкретных условиях. В функциях, основанных на законе Митчерлиха, им придается значение также и физиологических величин.
Минеральные удобрения
Азотные удобрения
Известно, что азот абсолютно необходим растениям и животным. Без азота не может образоваться и существовать ни одна живая клетка растений, животных и человека. Азот составляет 16—18% белка. А жизнь, по определению Ф. Энгельса, есть форма существования белковых тел. На нашей планете имеются огромные количества азота. Основная его часть находится в атмосфере в свободном состоянии. Однако использовать его непосредственно растения не могут. В почву азот атмосферы попадает различными путями. Небольшая часть его в виде аммиака и окислов азота попадает в почву с атмосферными осадками. Но это количество атмосферного азота не может удовлетворить потребности сельскохозяйственных растений. В значительно больших размерах азот атмосферы фиксируется клубеньковыми бактериями, живущими на корнях бобовых растений. Некоторое количество азота атмосферы фиксируют свободно живущие в почве микроорганизмы — азотобактер, сине-зеленые водоросли и др.
Но эти источники азота не компенсируют количества? азота, которое берут из почвы культурные растения и которое теряется из почвы разными путями.
Потери азота из почвы происходят в результате вымывания его в нижележащие слои атмосферы осадками и грунтовыми водами. Некоторая часть окисленного азота в процессе денитрификации восстанавливается до свободного азота и улетучивается. Возможны случаи, когда частично улетучивается и аммиак. Некоторая часть азота в виде аммиака в почве переходит в необменное состояние. Это так называемый фиксированный аммоний, который входит в кристаллическую решетку минералов и становится недоступным (почти недоступным) растениям.
Основная часть азота содержится в форме органических соединений, недоступных для непосредственного использования сельскохозяйственными растениями (табл. 23). При хороших урожаях растения выносят из почвы значительное количество азота и других питательных элементов. По данным Д. Н. Прянишникова,. озимая пшеница при урожае 15 ц/га выносит из почв. (кг/га) N — 46, Р2О5 — 22, К2О — 28, а при урожае в 30 ц/га N — 112, Р2О5 — 39, К2О — 77. Вынос питательных веществ растениями из почвы возрастает вместе с увеличением урожая (табл. 24). Удовлетворить такие потребности растений за счет естественного плодородия, конечно, нельзя. Необходимо вносить значительные количества минеральных и органических удобрений.
Самые крупные месторождения селитры находятся в Чили. Запасы чилийской селитры ограничены и, разумеется, не могут удовлетворить потребности мирового спроса сельского хозяйства в азотных удобрениях. В настоящее время потребность сельского хозяйства в разных странах удовлетворяется главным образом за счет синтетического азота. Известно три основных способа получения азотных удобрений.
1. Связывание азота с кислородом путем пропускания воздуха через пламя вольтовой дуги (температура около 3000°) с последующим окислением N0 до NО2 и до НNО3. Нейтрализация азотной кислоты позволяет получить Са(NОз)2, так называемую норвежскую селитру (впервые это удобрение было получено в Норвегии). Получение азотного удобрения этимметодом требует большого количества энергии, поэтому метод в настоящее время не имеет производственного применения.
2. Соединение газообразного азота с карбидом кальция, в результате которого получается удобрение под названием «цианамид кальция» — СаCN2.
3. Соединение азота с водородом при высоком давлении (от 200 до 1000 атм.) при температуре 600—700° и при наличии катализаторов. Этот способ получения минеральных азотных удобрений самый совершенный и широко применяется повсюду.
Кроме этого, аммиачные удобрения получают путем утилизации аммиака отходящих газов коксовых печей, очистительных установок газовых заводов.