Сборник научных трудов. Т. 2 / Под ред. Л. В. Бармашовой. Вязьма: вф мгиу 2003 -268 с. Редакционная коллегия


Е. Н. Кучерова, ВФ МГИУ Этапы развития химизации земледелия (краткая история и перспективы)



страница10/18
Дата17.10.2016
Размер2,57 Mb.
ТипСборник
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   18

Е. Н. Кучерова, ВФ МГИУ

Этапы развития химизации земледелия (краткая история и перспективы)

Удобрения являются одним из основных средств правильного питания растений. Особая задача современного и будущего земледелия - обеспечение высококачественными продуктами питания населения. Решение этой задачи возможно в условиях высокопродуктивного земледелия при реализации потенциальных возможностей культурных растений, заложенных в их генетике. Это требует наличия высокоплодородных почв с оптимальным сочетанием всех факторов роста и развития сельскохозяйственных культур. Важнейший из них - оптимизация условия питания растений, что возможно при использовании агротехнических средств, которые обеспечивают растения всеми видами биогенных элементов, улучшают физические и химические свойства почвы, являются экологически безопасными.

Первые представления о питании растений в нашей стране были изложены еще М.В. Ломоносовым, А.Т. Болотовым, А. Пошманом, М.Г. Павловым. В своей работе «Слово о явлениях воздушных» М.В. Ломоносов писал: «Преизобильное ращение тучных древ, которые на бесплодном песку корень свой утвердили ясно изъявляет, что жирными листами жирный тук из воздуха впитывают». Определенный вклад в развитие теории воздушного питания внесли и зарубежные (Престме, Ингенгаус, Себебье и др.). Большой вклад в развитие теории фотосинтеза внес К.А. Тимирязев. Воздушное питание растений находится в постоянной взаимосвязи и взаимозависимости с корневым, что обуславливает оптимальные условия для жизнедеятельности растений. О корневом питании растений еще в 1770 г. А.Т. Болотов в книге об удобрении земель писал, что пища растений в почве «... состоит в воде и некоторых особливых земляных или паче минеральных частицах». Позже А. Пошман (1809) в «Наставлении о приготовлении сухих и влажных туков, служащих к удобрению пашни» указывал, что «щелочно-соляные вещества» являются пищей растений и содержатся в навозе и золе от сжигания растений. Изучением вопроса корневого питания растений в этот период занимались и зарубежные ученые - Валериус (1761), выдвинувший гипотезу о питании растений гумусом, Дэндональд (1795), Соссюр (1804) и др.

Отечественные и зарубежные ученые стремились раскрыть сущность корневого питания растений с целью обеспечения растений необходимой пищей для получения большого урожая сельскохозяйственных культур. М.Г. Павлов в «Земледельческой химии», вышедшей в 1825г., писал, что главной задачей удобрений является «исправление недостатков почв, не имеющих всех качеств земли плодоносной».

Химизация земледелия в Европе началась более 150 лет назад. В то время применяли три вида минеральных удобрений: селитру из Чили, суперфосфат, полученный впервые заводским путем руководителем Ротаммсстедской станции Лоозом, и калийные соли, добыча которых была начата в 1865г. в Стассфурте.

Широкая пропаганда применения удобрений в земледелии России была организована Д. И. Менделеевым - он проводил опыты по единой программе в ряде губерний. Исследования сопровождались анализами почв, удобрений и растений. Впервые в мировой практике применялась математическая обработка опытных данных для суждения о их достоверности. В итоге выполненных исследований Д. И. Менделеев утверждал, что с помощью удобрений можно «... всякую почву делать не только способную к культуре, но и улучшать в достоинстве». Он писал, что применяя удобрения, урожаи можно повысить в 3-4 раза.

Большой вклад в пропаганду химизации земледелия в России и развитие агрохимии как науки внес К.А. Тимирязев. Он организовал первые опытные агрохимические станции. Работами К. А. Тимирязева были расширены представления о питании растений. Впоследствии в этой области работали И. С. Шулов, Д. А. Сабинин, А. А. Шмук, П. С. Коссовин и др. А. Н. Энгельгарт на практике показал, что благодаря применению удобрений и замене традиционного трехполья правильным многопольным севооборотом урожай можно утроить.

П. А. Костичев в книге, изданной в 1884 г. «Учение об удобрении» указывал на необходимость не только внесения удобрений, но и мобилизации запасов питательных веществ почвы. Исследованию вопроса поглотительной способности почвы посвящены работы К. К. Гедройца, А. Н. Соколовского, А. Ф. Тюмена, О. К. Келрова-Зихмана, Е. В. Бобко и др.

Д. Н. Прянишников заслуженно является основоположником агрохимии. Особый интерес представляют его работы по азотистому обмену веществ и азотному питанию растений.

Разработку теоретических основ агрохимии и совершенствование практики применения удобрений продолжили ученые В.М. Клечковский, П.Г. Найдин, Ф.В. Чириков, А.Н. Лебедянцев, и др. Крупный вклад в развитие агрохимии внесли также ученые, как Л.В. Пейве, А.В. Соколов, И.И. Синягин, Н.С. Авдонин, П.А. Власюк и многие другие.

Большую роль в химизации земледелия нашей страны сыграла Географическая сеть опытов с удобрениями. Начало ее было заложено Д.И. Менделеевым. Позднее Д.Н. Прянишников и А.В. Лебедянцев провели эти опыты на новой основе, они охватили почти все разнообразие почвенно-климатических условий страны.

В.К. Трапезников, И.И. Иванов, Н.Т Тальвинс-кая исследовали особенности функционирования растений при разбросном и локальном применении минеральных удобрений.

Одной из первых попыток изучения способов внесения основного минерального удобрения являются исследования А.И. Горбылевой.

Преимущества локального внесения минеральных удобрений по сравнению с разнбросным применением исследованы на дерново-подзолистой сред-несуглинистой почве Смоленской области Ладонин и др. Механизм влияния гетерогенного распределения удобрений в почве на уровень засоренности исследовал Иванов. Согласно его теории минеральные удобрения, перемешанные с почвой, действуют как химические сегменты, стимулирующие прорастание семян сорняков. Повышенная концентрация элементов питания в зоне расположения удобрений оказывает ин-гибирующее действие на процесс прорастания семян.

Возможно, что данное явление связано с особенностями корневых выделений веществ в почву. Но большие дозы питательных веществ могут оказать стрессовое воздействие на развитие растения.

В целом химизация растениеводства, т.е. внесение удобрений, преследует цель увеличения продуктивности растений, увеличение количества продукции с единицы обрабатываемой площади. Однако, факты говорят, что по мере увеличения количества расходуемых удобрений относительный прирост урожайности культур падает вследствие увеличения потерь удобрений (смыв, дренирование и т.п.). Одновременно увеличивается засоленность почв и водоёмов, т.е. налицо ухудшение экологической обстановки. По расчетам Ю. М. Арского [1] к 2030 г сохраняется тенденция роста эрозии почв ( 24 млрд т ежегодно), снижение плодородия и загрязнений, сокращении сельскохозяйственных земель на душу населения.

Переплетение экономических требований и экологически негативных последствий препятствует попыткам решить какую-либо частную проблему. При соответсвующих условиях она может быть решена, но это ведет к возникновению и обострению других проблем. Происходит не окончательное решении проблемы, а как бы её сдвиг.

Важной экономической проблемой является увеличение производства продукции растениеводства. Стремление получить больше сельскохозяйственной продукции стимулирует создание искусственных монокультурных систем взамен естественных. Но монокультуры более уязвимы для сорняков, насекомых-вредителей, болезней. Для повышения их устойчивости приходится использовать химические средства защиты. Затем они попадают в почву, водоёмы, продукты питания.

В последние десятилетия решение пищевой проблемы связывалось с так называемой «зеленой революцией» [3] - выведением новых урожайных сортов. Однако «зеленая революция» требует огромного количества минеральных удобрений, применение которых, как уже отмечалось, вызывает отрицательный экологический эффект, связанный с отравлением избыточным количеством удобрений почвы и выращенной продукции.

Первые попытки снижения концентрации солей в почве связаны с применением медленнодействующих удобрений [4], полученных путем капсулирова-ния легкорастворимых удобрений. Капсулирование проводят с помощью перфорированной полиэтиленовой пленки [7,8], покрытий их мочевиной или смеси минеральных солей и оксидов [9],а также с помощью полимера-полиакриламида [6]. Применение таких удобрений позволило увеличить коэффициент использования на 15% [10]. Необходимо отметить, что наряду с преимуществами медленнодействующих удобрений, последние тем немение не могут полностью отвечать потребностям растениеводства. В работе [2] оценен эффект от использования медленнодействующих удобрений. Если среднемировое ежегодное использование азота на 1 га почвы составляет в настоящее время 39,5 кг/га, а его прирост 2100 году составит 110 кг, то приняв коэффициент использования удобрения 0,85 (коэффициет использования для простых удобрений составляет в среднем 0,5, а для медленнодействующих повышается максимально на 30% ), то увеличение только азота в почве за год на 1 га земли составит 15%, т.е. 22,4 кг.Приняв исходное соотношение элементов питания 1:1:1, общее количество удобрений в почве составит17,2 кг/




га в год. Другими словами применение таких технологий- это медленное загрязнение почвы, водоемов и окружающей среды.

Этого можно избежать, используя новые способы питания растений, основанные на технологии контролируемого выделения (ТКВ).

Технология контролируемого выделения, базирующаяся на самопроизвольно протекающих физико-химических процессах, как новое направление химической технологии, разрабатываемая за рубежом, нашла своё существенное развитие в течение последних 25 лет в СССР и России, в том числе для растениеводства. Применение ТКВ при выращивании растений может радикально изменить эту отрасль хозяйства, обеспечить и экологическую чистоту технологии выращивания, и высокую продуктивность растений.

За рубежом такой технологии нет, о чем свидетельствуют высокие награды на международных выставках. За разработку удобрений длительного контролируемого действия -АПИОНов - МГИУ и авторы, сотрудники МГИУ награждены серебряной медалью на Всемирной выставке EUREKA-2003 (Бельгия, Брюссель) и бронзовой медалью на Международной выставке изобретений (Польша, Гданьск,2003г).

АПИОН (Автоматический Питающий Осмотический Насос) представляет собой мембранную оболочку, заполненную комплексом минеральных питательных веществ. В монографии [2] приведены теоретические основы работы таких насосов. Рассмотрим АПИОН как неравновесную термодинамическую систему (рис.1)

При погружении его в среду растворителя (влажную почву) жидкость сорбируется полимером и диффундирует через мембрану к твердой фазе внутри насоса. По мере растворения скорость потока жидкости через мембрану возрастает. Происходит растворение твердой фазы и внутри насоса образуется насыщенный раствор. Осмотическое давление повышается и раствор через отверстия в оболочке мембраны начинает выводится наружу. Характеристики насоса рассчитаны таким образом, что скорость скорость вывода питательных веществ из АПИОНа совпадает со скоростью их выведения почвы корневой системой растения. В течении всего периода развития растения равномерно получает весь комплекс питательных веществ. При этом не происходит загрязнения окружающей среды и накапливания элементов питания в продукции. Технологию выращивания растительной продукции на АПИОНах можно назвать экологически безупречной.

Однако, с сожалением надо констатировать, что до настоящего времени технология выращивания растений на АПИОНах в России, пока не нашла должного применения. Это обусловлено традиционным консерватизмом сельскохозяйственного производства, отсутствия внимания к новому у государственной власти, а также тем, что не разработаны методы оценки экологического, экономического и социального ущерба от применения устаревших технологий и, соответственно, эффекта о применения новых.

Литература

1. Бобылев С.Н., Ходжаев А.Ш. Экономика природопользования: Учебное пособие.-М.:ТЕИС, 1997-272с.

2. Григорьянц И.К., Триханова ТА. Технология контролируемого выделения - М.: МГИУ, 2001 - 344 с.

3. Горелов А.А.Экология:Учебное пособие для вузов.-М.:Юрайт-М,2001 .-312с.

4. Костадинов Н. и др.VIII Международный конгресс по минеральным удобрениям.-1976.-с.14б-154.

5. Панников В.Д., Минеев В.Г Почва, климат, удобрение и урожай - М.: Агропромиздат, 1987 - 512 с.

6. Чковских А.И. Сборник исследований по химии и технологии удобрений, пестицидов, солей.-« Наука».-Москва.-1996.

7. ArmyT1 .-Agricchem..-1963-v.18.-N8.-p.26-28,81-82.

8. Lindsay W. L, Frazur A.W. Stenpenson H.F.-Proc. Soil. Sci-America.-1962. v. 26. - p. 446-452.

9. Авторское свидетельство СССР № 532596. кл. С 05 В 19/00.1976.

10. Авторское свидетельство СССР № 611896. кл .С 05 3/04.1978.





Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   18


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал