§ 30. Мінеральні добрива. Поняття про кислотні та лужні ґрунти

ПОНЯТТЯ ПРО МІНЕРАЛЬНІ ДОБРИВА. Вивчаючи природознавство, ви дізналися про існування добрив — речовин чи їхніх сумішей, що роблять добру справу — збагачують ґрунт поживними речовинами, сприяють одержанню високих урожаїв.

Добрива — це речовини чи суміші речовин, хімічні елементи яких необхідні для росту й розвитку рослин. Добрива вносять у ґрунт для збільшення врожайності сільськогосподарських культур та підвищення їх стійкості до несприятливих кліматичних умов.

У рослинних організмах трапляється майже 70 хімічних елементів (їх ще називають елементами живлення рослин). Такі елементи, як Нітроген, Калій, Фосфор надходять до них з ґрунту в найбільшій кількості.

Без Нітрогену не можуть утворюватися білкові молекули, без Фосфору — нуклеїнові кислоти, вітаміни. Завдяки Калію пришвидшується фотосинтез, поліпшується накопичення сахарози в цукрових буряках і крохмалю в картоплі, зміцнюються стебла злакових рослин тощо.

Щоб природним способом відновити у ґрунті вміст життєво необхідних рослинам хімічних елементів, потрібний тривалий час. Для стабільного отримання високих урожаїв у ґрунт вносять мінеральні (мал. 76) й органічні добрива.

Мал. 76. На складі з мінеральними добривами

Розгляньте малюнок 77 та ознайомтеся з класифікацією мінеральних добрив.

Мал. 77. Класифікація мінеральних добрив

З біології вам відомо, що рослини засвоюють речовини з ґрунту лише в розчинах. Під впливом полярних молекул води добрива дисоціюють на йони, які й всмоктуються кореневою системою та транспортуються по стеблу до всіх органів рослини.

Для сільського господарства важливим є раціональне використання добрив. Під ним розуміють внесення добрив у кількості, необхідній і достатній для досягнення балансу поживних речовин у ґрунті, забезпечення вирощуваних рослин необхідними хімічними елементами, підвищення врожайності сільськогосподарських культур без шкоди довкіллю.

Близько 30 років тому високими вважались урожаї, якщо з 1 га поля збирали 35 ц пшениці, 12 ц соняшнику, 40 ц кукурудзи. Підбір і внесення у ґрунт мінеральних добрив у поєднанні з новітніми технологіями обробітку ґрунту, використання високоякісного посівного матеріалу і засобів захисту рослин дають змогу сучасним аграріям отримувати значно вищі врожаї. Наприклад, у 2018 р. Баришівська зернова компанія — провідний агрохолдинг України — на своїх полях (Полтавська, Київська, Черкаська обл.) зібрала з 1 га по 69 ц пшениці, 33 ц соняшнику, 116 ц кукурудзи.

Щоб добрива приносили найбільшу користь, потрібно знати, коли та які з них найкраще використовувати, який спосіб внесення обрати, як узгодити час внесення добрива з погодними умовами й багато іншого. Це є предметом дослідження агрохімії.

Агрохімія — наука, що вивчає взаємопов’язані хімічні й біологічні процеси у ґрунті та рослинах, виявляє шляхи підвищення врожайності сільськогосподарських культур. Знання цієї науки особливо важливі для агрономів.

Приклади мінеральних добрив та їхні окремі характеристики наведено в таблиці 12.

Мінеральні добрива

Фізичні характеристики

Безбарвна, кристалічна, негігроскопічна

Білого або жовтуватого кольору, гігроскопічна, у результаті висихання утворює грудки, може вибухати та розкладатися з виділенням амоніаку

Сірого кольору, злежується, дуже гігроскопічна

Білого або жовтуватого кольору, гігроскопічна, злежується

Білого або жовтуватого кольору, малогігроскопічний

Білий (через наявні домішки може бути сірим або зеленуватим), кристалічний, малогігроскопічний, добре розчинний у воді

Безбарвна рідина з різким запахом амоніаку

Порошок або гранули сірого кольору, злегка злежується, погано розчинний у воді

Зовні нагадує простий суперфосфат, має добру розчинність у воді

Сірий, світло-сірий, погано розчинний у воді, не злежується

Білого або бурого кольору, виготовлений розмелюванням природних фосфоритів, добре розчинний у воді

Порошок білого (через наявні домішки сіруватого) кольору, кристалічний, негігроскопічний

Білий, дрібнокристалічний, добре розчинний у воді, негігроскопічний, під час зберігання сильно злежується, тому випускають у вигляді гранул

Cвітло-сірий або сірий, негігроскопічний

Рожевий, малогігроскопічний, добре розчинний у воді

Бурого або рожевого кольору, гігроскопічна, злежується

Білий, добре розчиняється у воді, негігроскопічний

Білий або світло-сірий, висока гігроскопічність, добре розчинний у воді

ВИРОБНИЦТВО ДОБРИВ В УКРАЇНІ. У нашій країні найбільше виробляють азотних добрив. Як сировину використовують азот, що входить до складу повітря.

Прикладом того, як відходи одного виробництва можна використовувати для одержання цінної продукції, є виробництво азотних добрив з амоніачної води, що утворюється під час коксування вугілля. Сировиною для виробництва калійних добрив є природні калієві солі вітчизняних родовищ. Промислове виробництво калійних добрив сконцентроване в Західній Україні, оскільки там найбільші в нашій державі родовища калійних солей (Калусько-Глинське, Стебницьке й Бориславське родовища).

Виробництво фосфорних добрив ґрунтується переважно на імпортованій сировині.

Працюємо з медійними джерелами

• 1. З різних джерел дізнайтеся про топ-10 найбільших виробників добрив в Україні (потужність, сировина, продукція).
• 2. Поцікавтеся професіями працівників сучасних підприємств з виробництва добрив, закладами, де ці професії здобувають.
• 3. Які засоби захисту навколишнього середовища від забруднення діють на підприємствах з виробництва мінеральних добрив?

З природознавства та біології ви знаєте, що до основних сільськогосподарських культур в Україні належать зернові й овочеві культури, цукрові буряки. Щоб мати стабільно високі врожаї цих та інших культур, азотні добрива вносять з розрахунку від 30 до 180 кг Нітрогену на 1 га, фосфорних — 45-90 кг P₂O₅ на 1 га, калійних — 45-60 кг К₂О на 1 га. Ці загальні норми змінюються залежно від ґрунтово-кліматичних умов і вирощуваних сільськогосподарських культур.

ПОНЯТТЯ ПРО КИСЛОТНІ ТА ЛУЖНІ ҐРУНТИ. У параграфі про кислоти ви дізналися, що однією з характеристик ґрунтів є їх кислотність, що характеризується вмістом у ґрунтовому розчині або водній витяжці ґрунту катіонів Гідрогену й гідроксид-аніонів.

Від значення водневого показника ґрунтового розчину залежать доступність хімічних елементів для рослин, процеси ґрунтоутворення, а також розвиток рослин. Більшість культурних рослин найкраще розвиваються в ґрунтах з pH від 5,5 до 7,5. Характерною особливістю кислотних ґрунтів є пригнічення мікробіологічної активності мікроорганізмів, що беруть участь у розкладанні гною, торфу, компостів й інших органічних решток, недостатній поживний режим, зниження посухостійкості і зимостійкості озимих культур. Підвищена кислотність ґрунту різко позначається на врожайності культурних рослин. Поділ ґрунтів за кислотністю та приклади сільськогосподарських рослин, які найкраще на них розвиваються, відображено на малюнку 78, с. 162.

Мал. 78. Поділ ґрунтів за значенням рН та приклади сільськогосподарських рослин, які найкраще на них розвиваються

Ґрунти з рН від 6,5 і нижче належать до кислотних. У їхніх водних розчинах є надлишок катіонів Гідрогену.

Агрономічні служби проводять лабораторні аналізи ґрунтів, стежать за величиною показника рН ґрунту. У разі відчутного збільшення чи зменшення кислотності ґрунту вживаються заходи щодо її врегулювання, зокрема вапнування.

Вапнування — метод пониження кислотності ґрунту шляхом внесення кальциту, доломіту, вапняку, гашеного вапна, крейди. Вапнують ґрунти з рН нижче 5,5.

Оскільки у складі кальциту, доломіту, вапняку наявні карбонати — солі дуже слабкої карбонатної кислоти, а гашене вапно — луг, то відбувається нейтралізація ґрунтового розчину, кислотність ґрунту зменшується.

Кислотність лужних ґрунтів регулюють гіпсуванням — внесенням гіпсу та деяких інших речовин.

В індивідуальних господарствах, на дачних ділянках індикаторами кислотності ґрунту можуть служити деякі дикорослі рослини, здебільшого бур’яни, які виявились краще пристосованими до проростання на кислотних або лужних ґрунтах, деякі кущі, наприклад калина і глід. Так, наявність серед бур’янів польового хвоща свідчить про підвищену кислотність ґрунту.

Сторінка ерудита

Йони, у складі яких елемент живлення надходить до рослинного організму, дістали назву форми засвоєння добрив. Формами засвоєння Нітрогену є катіони NH + ₄ та аніони NO – ₃, Калію — катіони К + , Фосфору — аніони РО 3- ₄, Н₂РО – ₄.

Надмірне використання нітратів як мінеральних добрив і як харчових добавок, що надають м’ясним виробам кольору натурального м’яса і подовжують термін зберігання м’ясних виробів і сиру, створює небезпеку до перевищення гранично допустимих норм їх добового споживання людиною. Наслідком цього може стати токсична дія нітратів на організм людини. Вона полягає в розвитку гіпоксії — кисневого голодування тканин, а також пригніченні дії ферментів, які каталізують процеси тканинного дихання. Симптомами отруєння є нудота, блювання, посиніння шкірного покриву тіла та слизової оболонки рота, що з’являються через 4-6 год після вживання їжі з високим умістом нітратів. Особливо небезпечні нітрати для дитячого організму.

Овочі й молоко містять значно більше нітратів, аніж м’ясо. Запобіжні засоби, до яких потрібно вдаватися, аби уникнути отруєння нітратами, наявними в продуктах харчування, такі:

• дотримання правил агротехніки вирощування сільськогосподарських культур;
• споживання води, молока, що пройшли аналіз на вміст у них нітратів;
• обмежене споживання овочевих культур, вирощених у теплицях;
• дотримання рекомендацій щодо зменшення вмісту нітратів у процесі приготування овочевих страв.

Знаємо, розуміємо

• 1. Дайте визначення мінеральних добрив, назвіть їх класифікацію, наведіть приклади.
• 2. Обґрунтуйте роль мінеральних добрив як джерела живлення рослин.

Застосовуємо

• 1. Опрацюйте вміст таблиці 11 і випишіть назви добрив: а) що мають малу розчинність у воді; б) гігроскопічні; в) містять два елементи живлення.
• 2. У якому з нітратних добрив — амоніачній селітрі чи кальцієвій селітрі — уміст Нітрогену більший?
• 3. Які ґрунти називають кислотними, а які — лужними? Обґрунтуйте причини існування кислотних і лужних ґрунтів.
• 4. Висловте судження щодо нераціонального використання мінеральних добрив.
• 5. Якщо ви захоплюєтеся вирощуванням кімнатних рослин, з’ясуйте за різними інформаційними джерелами, якими добривами й коли потрібно підживлювати їх. Обчисліть норми внесення добрив.
• 6. З’ясуйте, яку площу займають сільськогосподарські культури одного з колективних господарств вашого регіону, й обчисліть приблизну щорічну його потребу в мінеральних добривах під конкретні сільськогосподарські культури.

Попрацюйте групами

У складі малих навчальних груп оцініть значення виробництва та раціонального використання добрив для розв’язання продовольчої проблеми, виконавши навчальний проект за темою «Мінеральні добрива: позитивні й негативні наслідки їх застосування».

Види та характеристики мінерального добрива

Іноді садівники-новачки не можуть визначитися з вибором добрива для своєї ділянки. Якому добриву віддати перевагу: органічному чи мінеральному. Вживання мінеральних підживлень асоціюється з використанням синтетичних або хімічних засобів. Наскільки це шкідливо для здоров’я та корисно для рослини? У нашій статті ми розповімо вам всі нюанси використання мінеральних добрив, якими вони бувають і як ними користуватися.

Що таке мінеральні добрива?

Мінеральні добрива є неорганічними сполуками певних мінералів. Іноді їх називають неорганічними, оскільки під час виробництва використовуються хімічні процеси, у яких потрібні мінерали сепаруються з інших складових. Перевагою таких підживлень є їх універсальність, розчинність у воді та вичленування тих компонентів, які найбільше потрібні конкретній рослині. Розчинність у воді дозволяє утворити добрива в рідку форму, що набагато легше засвоєння рослиною, ніж тверді частинки органічних добрив. До того ж синтетичні добрива засвоюються рослинними організмами швидше і легше, ніж органічні, на засвоювання яких витрачається багато часу.

Види мінеральних добрив

Мінеральні добрива поділяються на прості та складні. Простими є добрива, до складу яких є лише один елемент, якого найбільше потребує культура на даний момент. Складні складаються з кількох елементів, їхня дія багатофункціональна.

Також добрива поділяються на азотні, фосфорні та калійні.

Азотні добрива

Азот є основним компонентом живлення всіх рослин. Його недолік призводить до уповільнення зростання та деформації культур та плодів. Відмінною особливістю цього виду підживлення є її дифузність. Вони можуть використовуватися як у рідкому, так і твердому стані, легко розчиняються у воді та сприяють активному росту рослин. Азотні добрива вносять у ґрунт ранньою весною, за 30 днів до оранки або культивування. На початок активного зростання, вони вивільняють більшу частину своїх компонентів, які поглинаються корінням рослин. Не можна підвищувати концентрацію азоту в грунті, оскільки це негативно впливає на тварин, людей та навколишнє середовище загалом. До азотних добрив відносяться аміачні, нітратні, амідні та ціанамідні підживлення.

Аміачні добрива

До аміачних добрив відносять аміачну селітру, що містить понад 34.6% азоту. Крім нього, селітра складається з фосфоритного борошна, меленого вапняку, крейди та фосфорного гіпсу. Результатом застосування є більш високий урожай, хороша стійкість до захворювань фітофтори та мінімізація ураження рослин шкідливими комахами.

Норма вживання селітри становить 10-20 г на квадратний метр в передпосівний період. При використанні її в рідкому стані для некореневих підживлень, її слід розводити у співвідношенні 50 г на 100 л води. Цим розчином обробляється територія 0,01 га. Перевагою аміачної селітри є її функціональність у холодному ґрунті. Починати її використання можна вже наприкінці березня, коли земля ще не прогрілася, або коли на ній ще лежить сніг. Гранули розчиняються в снігу та вбираються у верхні шари ґрунту. Ця властивість дуже корисна для підживлення садових дерев, винограду та кущів. Для порівняння, органічні добрива починають працювати тільки в грунті, що прогрівся до 16 градусів. Недоліком селітри є її вибухонебезпечність. Тому працювати з нею потрібно акуратно, дотримуючись усіх заходів безпеки. Зберігати селітру потрібно подалі від приладів, що нагріваються, прямих сонячних променів і дітей.

Нітратні добрива

Відрізнити натрієву селітру можна за кольором гранул – вони є білі. Це добрива використовують у основному на кислих грунтах. На чорноземі його застосовувати не рекомендується. Норма споживання – 30-35 г на квадратний метр. Вміст азоту в натрієвій селітрі менше, ніж у аміачній – 15-17%, тому її використовують перед оренням. За час проростання насіння вона виділяє достатню кількість азоту і не встигає вивітрюватися, втрачаючи своїх властивостей. У парниках та теплицях це добрива не використовують через сприяння накопичувати овочами нітратів.

Удобрювати землю нітратним добривом краще рядковим методом або вносити його восени перед першими заморозками. Слід враховувати, що при тривалому зберіганні селітра втрачає практично всі корисні властивості.

Амідні добрива. Сечовина

Це найбільш азотовмісна речовина (45%). Також воно відоме під назвою карбамід азоту. При попаданні в ґрунт воно швидко перетворюється на вуглекислий амоній. Якщо це добриво просто розкидати по землі, то більша частина її випарується. Тому його закопують на глибину 15-20 см на рівень зростання коріння.

Підживлення сечовиною роблять як на відкритому грунті, так і в теплицях. При використанні її в рідкому стані удобрення краще утримується в грунті і всмоктується корінням рослин.

Існують деякі норми використання сечовини:

• Для овочів – з твердим станом – 5-12 г на метр квадратний, у рідкому стані – 50-60 г на 10 літрів води
• Для дерев та кущів – у гранулах – 10-20 г на квадратний метр, у поєднанні з водою – 20-30 г на 10 літрів.
• Для гарбузових та бобових – 10 г на метр квадратний для кореневого підживлення.

Часто сечовину застосовують для лікування азотоголодування у рослин, а також у період появи зав’язі та активного зростання плодів. Відзначено, що при використанні сечовину як підживлення багато овочів покращують свій смак.

Ціанамід кальцію

Це добрива часто використовують на підзолистих ґрунтах, оскільки воно містить вапно. Через повільне виділення азоту під впливом води, ціанамід вносять у березні, задорого до орання землі. Вміст азоту у цьому добриві становить лише 19%. Виготовляється у формі порошку. Для зручності застосування до нього підмішують масла нафти, тому він має запах гасу.

Застосовувати ціанамід слід обережно, оскільки за високої концентрації може виступити ролі гербіциду і призвести до загибелі рослин. Так само використовувати його слід у рукавичках та захисному одязі. Уникати попадання в очі та слизові оболонки носа та рота.

Калійні добрива

Калій сприяє засвоюваності вуглекислоти рослиною та рухом вуглеводнів по клітинах рослини, що значно підвищує його переносимість несприятливого температурного режиму. Серед калійних добрив популярними є: хлористий калій, сульфат калію та сіль.

Хлористий калій

Це добриво містить 50% калію і використовується восени перед оранкою землі на зиму. Норма вживання складає 20-25 г на квадратний метр. У процесі розкладання хлор йде в нижні шари ґрунту. А калій залишається у верхніх. Застосовується для підживлення картоплі, ячменю, буряків та інших злакових рослин. Містить у собі як калій, а й багато інших корисних компонентів. Добре розчиняється у воді.

Сульфат калію

Дане добриво також відоме під назвою сірчанокислий калій. Є одним з кращих калій добрив, що містять, так як має високу концентрацію цієї речовини у своєму складі. Виробляється без домішок хлору, натрію та магнію. Часто використовується для підживлення огірків та кавунів у період формування плодів.

Норма використання сульфату калію становить 25-30 г на квадратний метр, при прикореневій добриві – 10 грам на квадратний метр.

Калійна сіль

Розпізнати це добриво можна на вигляд. Воно має темно-жовтогарячий колір кристалів. В агрономії найчастіше використовується сильвініт. Він вважається дуже зручною формою калійної солі. Підживлення роблять ранньою весною під всі ягідні кущі в обсязі 20 гр на один кущ. Можна підгодовувати ґрунт восени перед оранням. У такому разі норма споживання залишає 150-200 г на квадратний метр.

Фосфорні добрива

Фосфор сприяють кращому перенесенню рослинами морозної або сухої погоди. Через малорухливість цього елемента, фосфорні добрива потрібно використовувати для кореневого добрива на середні та нижні шари ґрунту. Серед фосфорних добрив слід звернути увагу на суперфосфат та фосфоритове борошно.

Суперфосфат простий

Вміст у цьому добриві близько 20% фосфорного ангідриду робить його одним з кращих для добрива практично всіх типів ґрунту. Воно має низький рівень небезпеки, тому може зберігатися за будь-яких умов тривалий час. Часто суперфосфат використовують для підживлення квітів, зокрема троянд. У такому випадку результат не змусить себе чекати. Стовбури у рослин стають міцними та товстими, бутони щільними, колір більш насичений та яскравий.

Суперфосфат подвійний

Ця речовина містить підвищену кількість корисних елементів. Не має побічних марних з’єднань, тому використовується в менших кількостях і є більш економним.

Коефіцієнт вмісту фосфору в даному препараті дорівнює 32-47%. Також використовується для підживлення квітів, але вноситися з осені.

Фосфоритове борошно

Використання фосфоритової муки почалося ще в 80-х роках. З того часу його склад не змінювався, а популярність не зменшилася. Цим білим порошком удобрюють кислі ґрунти при вирощуванні овочів та злакових. Регулярне застосування цього добрива сприяє зміцненню рослин імунітету проти різних захворювань і уражень шкідниками. Так само рослини набувають стійкості до зниження температури. Фосфоритове борошно містить понад 19% фосфору та 35-40% кальцію. Норма використання становлять 3 кг на квадратний метр.

Комплексні мінеральні добрива

Це багатоскладові добрива, які поєднують у собі багато корисних мікроелементів, що сприяють активному зростанню та розвитку практично всіх рослин. До них відносяться: нітроамофоска, нітрофоска, амофос та діамофос.

Нітроамофоска

Це добриво, до складу якого входить 50% фосфору та 50% азоту. Широкий спектр застосування робить його популярним серед агрономів. Його використовують для практично всіх рослин, що вирощуються на чорноземі, сіроземних і дерново-підзолистих грунтах. Широко застосовується на глинистих ґрунтах з поганою дифузією в осінній період та на піщаних ґрунтах – навесні перед оранням.

Нітрофоска

Не менш популярне добриво, що складається із трьох елементів: натрій, фосфор, кальцій. На вигляд нагадує дрібні кульки, які розчиняються у воді. Містить додаткові елементи: солі амофосу, калійної селітри, гіпсу, хлористого амонію та калію, суперфосфату та інших. Широко застосовується навесні для підживлення всіх рослин, у тому числі декоративних. Зміцнює їх імунітет та покращує переносимість зміни добових температур. Можна використовувати у твердому та розчинному вигляді. Відмінно підходить для вирощування картоплі та огірків.

Аммофос

Основними складовими цього добрива є фосфор, магній та калій. Широко застосовується для підживлення ґрунту в теплицях та парниках. Відрізняється від інших добрив вмістом сірки у достатній кількості. Не містить хлору та натрію, чим є більш безпечним та корисним засобом. Виготовляється дрібними гранулами розсипчастими, які зручно застосовувати. Амофос часто застосовується для підживлення квітів. Після її застосування квіти підсилюють свій ріст та цвітіння та збільшують кількість бутонів.

Діаммофос

Цей вид добрива є універсальним у застосуванні, тому що містить усі необхідні для рослин елементи: фосфор, калій, азот. Використовується як для овочевих культур, так і для злакових та декоративних. Може застосовуватися усім видах грунтів. Впізнати його можна за рожевим кольором маленьких кульок. Не впливає на кислотність грунту через вміст нейтрального РН. Мають тривалий термін дії та можуть живити не одне покоління рослин. Може використовуватися для передпосівного, посівного добрива, а так само як кореневе та позакореневе підживлення. Відмінно підходить для підживлення помідорів. Рослини практично не хворіють та добре переносять перепади температур. Є повноцінним годівлею культур.