Сучасне сільськогосподарське виробництво неможливо уявити без використання мінеральних добрив. Їх застосування дає можливість збільшити врожайність і покращити якість продукції рослинництва. Також у результаті внесення добрив підвищується стійкість рослин до хвороб, рослини швидше дозрівають, краще використовують вологу, тощо.
Вперше про мінеральні добрива згадується у 1825 році, коли в Гамбург прибули торгові кораблі з чилійською селітрою. До цього ґрунт переважно «підгодовували» лише гноєм чи компостом. Однак таке живлення було недостатнім, і в сільському господарстві почали застосовувати вапнування – вносили піщаний або глинистий мергель (осадова гірська порода змішаного глинисто-карбонатного складу). Спершу це підвищувало врожаї. Проте, при подальшому перенасиченні ґрунту мергелем урожайність швидко знижувалася. Таким чином, одне тільки вапно теж не підходило в якості добрива. Ґрунту не вистачало якихось інших речовин.
Чого тільки не пропонували для удобрення… Це і всілякі відходи тваринного та рослинного походження, і подрібнене ганчір’я, і залишки шкіри, і розмелене пір’я.
Автори всіх цих пропозицій не знали, що саме потрібно рослинам для росту. А для того, щоб дізнатися, необхідні були систематичні дослідження рослин разом з середовищем, що їх оточує, ґрунтом, на якому вони живуть, і повітрям, яким вони дихають. Так, саме дихають! Це вперше з’ясували в кінці XVIII ст. нідерландський вчений Інгенхауз і швейцарські дослідники Сенеб’є і Соссюр. Рослини поглинають вуглекислий газ з повітря. З ґрунту вони отримують воду, а, можливо, і ще щось? Ймовірно, в ґрунтовій волозі розчинені якісь речовини, що разом з нею переходять у рослини?
Минуло зовсім небагато часу, і на ці питання було знайдено відповідь. Вона містилася в роботах німецького вченого Юстуса Лібіха.
Свою першу роботу, присвячену зв’язку між неорганічною хімією і хімією рослин, Лібіх опублікував, будучи 20-річним студентом в Парижі. За цю роботу університет в Ерлангені присвоїв йому докторський ступінь. Саме Лібіх зробив вирішальний крок від старого природознавства (філософії природи) до хімії як самостійної науки, озброєної власними методами дослідження.
У його лабораторії в Гессені був створений новий метод елементного аналізу, що дозволяє швидко визначати склад органічних сполук.
При аналізі будь-якої рослини у ній вдавалося виявити вуглець, водень, кисень і азот. У золі, яка залишалася після спалювання рослин, науковець знайшов сполуки інших елементів, у тому числі калію, кальцію, магнію, фосфору, сірки, заліза і кремнію. Рослини могли отримати їх тільки з ґрунту. При аналізі ґрунтів присутність цих елементів підтвердилася.
Так крок за кроком Лібіх розкрив існуючий в природі закономірний зв’язок явищ: рослини постійно витягують з ґрунту мінеральні речовини – людина прибирає рослини з поля – мінеральних речовин в ґрунті стає менше – врожаї знижуються.
Тож витрати поживних речовин потрібно поповнити, додаючи їх в ґрунт в такій же кількості шляхом внесення розчинених хімічних елементів, сукупність яких отримала назву «мінеральні добрива».
Стало відомо, що рослині необхідні калій, фосфор, кальцій і, як виявив Лібіх лише пізніше, азот. Їх і потрібно додавати в ґрунт у складі добрив.
Агрохімія – таким був підзаголовок виданої в 1840 р. книги Лібіха «Органічна хімія в додатку до землеробства і фізіології» – перетворилася в самостійну науку і відкрила нову епоху в розвитку сільського господарства.
Звичайно, на той час хімік не міг ще сказати, скільки мінеральних добрив потрібно вносити в ґрунт. Сьогодні ми вже знаємо, що це залежить від багатьох факторів. Однак для регулювання кількості мінеральних добрив Лібіх запропонував простий закон – так званий закон мінімуму. Згідно нього, будь-яка поживна речовина має бути присутня в достатній кількості. Якщо ж якогось живильного елементу бракує, то цей недолік можна компенсувати надлишком інших поживних речовин. Отже, величина врожаю залежить від тієї поживної речовини, якої є найменше, тобто мінімум. Звідси і назва закону – закон мінімуму.
Ця теорія виросла з практики, і її висновки потрібно було перевірити на практиці. Запатентоване Лібіхом добриво – суміш фосфатів, отримана з їдкого калію і фосфорної кислоти – спершу було виготовлене і випробуване в Англії. Але цей досвід не мав успіху, оскільки науковець не включив до складу свого добрива азот. Він вважав, що цей елемент рослини можуть отримувати з повітря. Лібіху знадобилося провести цілу низку дослідів на придбаній ним ділянці в Гессені, щоб повністю вивчити це питання. В результаті він змінив своє попереднє уявлення про значення азоту. Після цього вже перші досліди, в яких помилка була виправлена, принесли результат.
Оскільки мінеральні добрива потрібно було неодмінно закладати в глибину ґрунту, то був винайдений плуг з лемешами для перевороту пласта землі, а в якості тяглової сили аграріям запропонували трактор.
Види і особливості застосування
За основним елементу в складі виділяють наступну класифікацію мінеральних добрив:
- азотні;
- калійні;
- фосфорні.
Також існують комплексні препарати живлення, які містять відразу кілька основних і другорядних елементів, необхідних для посівів.
Найпопулярніші – це азотні мінеральні добрива. Оскільки азот є одним з основних елементів у побудові клітин рослин (він потрібен для роботи хлоропластів), його варто використовувати кожен рік.
Види мінеральних добрив азотних: аміачна селітра, карбамід, сульфати амонію і магнію, сечовина. Завдяки ним прискорюється ріст пагонів і поява листя. Норму на одиницю площі перевищувати не можна (в залежності від виду вона різна), тому що при правильному розвитку стебла і листя, плодова частина буде поганою. Це знизить обсяги врожаю і призведе до погіршення його якості.
До різновидів калійних добрив належить хлористий і сірчанокислий калій. Хлорид використовується часто, оскільки не так сильно впливає на кислотно-лужний баланс. Калій не лише впливає на загальний стан рослини, а й підвищує її імунітет. Таким чином, зростає опір до грибкових хвороб, що дозволить заощадити на фунгіцидах. Оскільки покладів калійної руди в Україні не так багато, велика частина препаратів цього класу виготовляється з імпортної сировини. Як наслідок, ціна на калійні добрива вища, ніж на інші види мінеральних сполук. У природних умовах калій знаходиться у важкозасвоюваній формі. У такому стані рослини його не можуть використовувати, а тому починають ще на ранніх стадіях розвитку жовтіти, підсихають кінчики листя, буріють стебла.
Фосфор містить амофос, подвійний суперфосфат і сульфоамофос. Якщо фосфорні добрива не використовувати або використовувати в недостатніх кількостях, то дозрівання плодів затримується. Погіршується їх якість: плоди втрачають товарну форму, зерно польових культур наливається погано. В органічному землеробстві запаси фосфору відновлюють за допомогою кісткового або рибного борошна. Проте, фосфорні добрива мінеральні набагато ефективніші, оскільки там хімічні елементи знаходяться в оптимальній для засвоєння формі.
Добрива, до складу яких входить декілька елементів живлення рослин, називаються комплексними.
Вони дозволяють:
- покращити врожайність;
- підвищити опірність рослин до змін клімату;
- підвищують імунітет культур;
- поліпшують смак, аромат і зовнішній вигляд продукту.
Такий широкий спектр дії досягається за рахунок того, що у їх складі є кілька основних компонентів, кожен з яких відповідає за ту чи іншу функцію. Калій, наприклад, прискорює появи сходів, впливає на якість стебла, фосфор впливає на розвиток підземної частини культури. Крім цих елементів, добрива також містять: магній, залізо, сірку, цинк, марганець, бор, мідь, азот в різних кількостях – тобто величезний спектр корисних речовин, які так чи інакше позитивно впливають на культуру.
Залежно від складу розрізняють: подвійні (мають 2 основних компоненти – азотно-калійні, азотно-фосфорні або фосфорно-калійні (Амофос, Азотофосфат, Діамонійфосфат, Нітрофосфат, Нітрат калію, Аммофосфат); потрійні (мають 3 основних речовини в складі, їх також називають азотно-фосфорно-калійні (Нітрофоска, аммофоскі, Діамофоска, Азофоска).
За методом виробництва поділяються на змішані (отримують шляхом змішування готових гранульованих компонентів); комбіновані або складно-змішані (Поліфосфат калію, Кристалін, Карбоаммофос, Поліфосфат сечовини, Суперфоска, Нітроамофоска, Метафосфат кальцію, Метафосфат калію, Метафосфат амонію, Поліфосфат амонію); складні (Амофос, Нітрофос, Калійна селітра, Нітрофоска, Магній-амоній-фосфат).
Комплексні добрива придатні для будь-яких ґрунтів, вони є водорозчинні і практично не змінюють їх фізіологічну кислотність.
На вітчизняному ринку комплексні добрива представленні двох видів: рідкі і гранульовані.
Це цікаво:
Карбамід. Хто був першовідкривачем?
Азотні добрива дозволяють регулювати ріст культурних рослин. Сполуки азоту в ґрунті довго не затримуються, тому штучне підживлення ґрунту азотом чинить позитивний вплив на урожай. З добрив найбільш високим вмістом азоту вирізняється карбамід, або сечовина. У ньому міститься більше 45% азоту, в той час як в інших добривах, наприклад, в аміачній селітрі, вміст азоту становить 34%.
Це добриво має низку унікальних характеристик: карбамід – з’єднання органічне, за допомогою нього, як вже було сказано вище, відбувається насичення культур найважливішим для їх розвитку азотом; завдяки сечі прискорюється зростання вегетативної маси рослин; значно підвищується врожайність культур; в зерні збільшується кількість білків; добриво знаходиться в легкодоступній для культур формі; сечовина швидкорозчинна і проста у використанні.
Відкрита сечовина була в 1773 році французом Ілером Марен Руел. Через кілька років засновник органічної хімії Фрідріх Велер отримав цю речовину з неорганічного цианата-амонію.
Закордоном перші промислові потужності, спрямовані на виробництво сечовини, були створені в 20-х роках ХХ століття. Однак, такі установки виявилися малоефективними і затратними.
У 30-40-х роках у різних країнах Європи активізувалися дослідження з отримання карбаміду в більш економічний спосіб. Німеччина, Франція і США лідирували в галузі вивчення властивостей карбаміду і його масового виробництва.
Підготувала Анна Артим
Список використаних джерел:
essuir.sumdu.edu.ua
helpiks.org
agrohimiya.info
