Химия в хозяйстве
Научная литература / Химия в хозяйстве

Земля как планета солнечной си­стемы существует около 4,6 млрд. лет. Считают, что жизнь на ней зародилась 800—1000 тыс. лет назад. Ученые обнаружили следы деятельности первобытного человека, возраст которых оценивается 600—700 тыс. лет. Эра земледелия насчитывает всего лишь 17 тыс. лет.

За многомиллионные эпохи вода, воздух, а затем и живые организмы разрушали и измельчали каменные породы земной коры. Отмирая, живые организмы обра­зовывали перегной или, как его называют ученые, гумус. Он смешивался с измельченной породой, склеивал и це­ментировал ее. Так зарождалась почва на нашей плане­те. Первая почва послужила основой развития после­дующих более крупных растений, которые, в свою оче­редь, способствовали новому ускоренному образованию гумуса. Еще с большим ускорением процесс почвообра­зования стал протекать с появлением животных, особен­но населявших почвенный слой. Превращению органи­ческого вещества в гумус способствовали различного рода бактерии. Образование и распад органических ве­ществ в почве считается главной причиной почвообразо­вания.

Таким образом, почва состоит из минеральной и орга­нической (гумуса) частей. Минеральная часть составляет от 90 до 99 % и более от всей массы почвы. В ее состав входят почти все элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Однако основными составляющими минеральной части почв являются связанные в соедине­ния кислород, кремний, алюминий и железо. Эти четыре элемента занимают около 93 % массы минеральной ча­сти. Гумус является основным источником питательных веществ для растений. Благодаря жизнедеятельности населяющих почву микроорганизмов происходит мине­рализация органического вещества с освобождением в доступной для растений форме азота, фосфора, серы и других необходимых для растений химических элементов. Органическое вещество оказывает большое влияние на формирование почв и изменение ее свойств. При разло­жении органических веществ почвы выделяется углекис­лый газ, который пополняет приземную часть атмосферы и ассимилируется растениями в процессе фотосинтеза. Однако какой-бы богатой питательными веществами ни была почва, рано или поздно она начинает истощаться. Поэтому для поддержания плодородия в нее необходимо вносить питательные вещества (удобрения) органиче­ского или минерального происхождения. Кроме того, что удобрения поставляют растениям питательные вещества, они улучшают физические, физико-механические, хими­ческие и биологические свойства почв. Органические удобрения в значительной степени улучшают водно-воз­душные и тепловые свойства почв. Способность почвы поглощать пары воды и газообразные вещества из внеш­ней среды является важной характеристикой. Благодаря ей почва задерживает влагу, а также аммиак, образующийся в результате разложения органических веществ и служащий важным питательным веществом.

Почвы обладают ионообменными свойствами, анало­гичными свойствам ионообменных смол. Благодаря им почвы задерживают катионы и анионы солей и постепен­но замещают их на другие, поступающие извне. При избытке влаги эти анионы легко вымываются из поверхностных слоев почв и переносятся в более глубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до 13 % нитратного азота, содержащегося во вносимых на поля удобрениях. Поэтому нитратные удоб­рения вводят в почву во время посева или в период развития растений в виде подкормки.

Для развития и роста растению необходимо много различных химических элементов. Их растения берут главным образом из почвы. С наибольшей скоростью почва истощается азотом, фосфором и калием. Эти хими­ческие элементы усваиваются растениями в наибольшем количестве и поэтому для поддержания плодородия полей в почву необходимо вносить соответствующие удобрения. На протяжении тысячелетий земледелие знало лишь органические удобрения — различные отходы хозяйства и прежде всего навоз. Однако даже в сбалансированном хозяйстве, где растениеводство сочетается с животно­водством, внесение в почву навоза не обеспечивает восполнения азота и фосфора, выведенных из почвы с урожаем.

Продукцию растениеводства делят на товарную и нетоварную. Например, зерно и овощи — товарная про­дукция. Она направляется к потребителю и содержа­щиеся в ней химические элементы в основном не возвра­щаются на поля. Солома, ботва, пожнивные остатки и корни, как правило, возвращаются в почву. Солома идет на подстилку и возвращается в почву в виде навоза, а ботва и другие отходы запахиваются. Товарная про­дукция содержит много азота и фосфора, а нетовар­ная — содержит много калия. Таким образом, в резуль­тате круговорота веществ в земледелии калий может быть в основном возвращен в почву, а возврат азота и фосфора не обеспечивается даже внесением навоза.

Поэтому какие бы ни были предубеждения против минеральных удобрений, в научно обоснованных коли­чествах их необходимо вносить в почву.

Установлено, что каждая тонна кукурузы забирает из земли 55 кг питательных веществ, тонна колосовых — примерно 60 кг, а тонна хлопчатника — почти 120 кг. Такого рода цифры позволяют вести расчет вносимых в почву удобрений. Безусловно, при этом ведется учет различного рода потерь удобрений.

Соединения азота (оксиды и азотная кислота) в не­больших количествах образуются в атмосфере. Вслед­ствие электрических разрядов азот взаимодействует с кислородом в соответствии с уравнением

Na2 + O2 = 2NO

Далее оксид азота окисляется до диоксида:

2NO+02 = 2N02

В присутствии кислорода и воды последний превращает­ся в азотную кислоту:

4NO2 + О2 + 2Н2О = 4НNОз

С атмосферными осадками на 1 га площади в год поступает 2,5—4 кг связанного азота. За счет свободно живущих в почве бактерий и грибков (азотофиксаторов), ассимилирующих атмосферный азот, 1 га почвы ежегодно получает от 5 до 15 кг связанного азота. Если учесть, что даже при урожае озимой пшеницы 25 ц с зерном из почвы уносится около 70 кг связанного азота, то станет ясно, что естественного пополнения азотом почв никак недостаточно. Однако уместно подчеркнуть, что клубень­ковые бактерии бобовых растений и особенно бобовых трав поставляют в почву в год 100—200 кг связанного азота на 1 га. Зерновые бобовые, хотя и дают почве не­сколько меньше (до 70 кг), но тем не менее это может позволить обойтись без азотных удобрений. Таким обра­зом, при использования клевера и люцерны и при рацио­нальном севообороте азотный баланс в почве может быть достигнут.

Если содержание связанного азота различным путем почва может восполнять, то источников естественного пополнения почв фосфором нет. Его необходимо вносить с тем или иным видом удобрений.

    Смотрите также

    Металлы в алхимии
    Слово «алхимия» воскрешает в памяти известную средневековую гравюру, изображающую старца, который трудится в своей лаборатории среди множества инструментов, один таинственней другого, одержи ...

    Полистирол
    ...

    Заключение.
    В настоящее время человечество переживает углеводородную эру. Нефтяная отрасль является главной для мировой экономики. В нашей стране эта зависимость особенно высока. К сожалению российская нефтяна ...