Агрохимия

Наука
Агрономическая химия
Агрохимия
Тема	Агрономия
Предмет изучения	сельскохозяйственная химия
Период зарождения	XIX век
Вспомогат. дисциплины	почвоведение, неорганическая химия, геохимия
Медиафайлы на Викискладе

Агрономическая хи́мия (агрохи́мия) — наука, изучающая приёмы воздействия на химические и биохимические процессы, протекающие в почве и в растениях, минеральное питание растений, применение удобрений и средств химической мелиорации почв с целью улучшения плодородия почв и повышения урожайности.

История

Развитие агрохимии неразрывно связано с развитием наших знаний о питании растений. Навоз, золу, известь и другие местные удобрения земледельцы применяли задолго до разработки современной теории питания растений. Но тогда положительное действие удобрений не могло быть теоретически объяснено, что закрывало, путь к широкому их применению. Первые научные данные были получены относительно воздушного питания растений. В конце XVIII века Пристли, Ингенгуз и Шёнбейн зкспериментально показали, что зеленые листья растений на свету усваивают из воздуха углекислый газ выделяя из него кислород и оставляя в себе углерод, который используется для построения растительных тканей. Так был открыт фотосинтез у растений. В 1813 году термин Агрикультур химия ввёл английский химик Хэмфри Дэви.

В 1761 году шведским химиком Валериусом была выпущена первая книга по основам земледельческой химии. В 30-х годы XIX века французским учёным Буссенго предпринято изучение круговорота веществ в земледелии. В 1840 немецкому учёному Либиху в книге «Химия в приложении к земледелию» удалось доказать, что растения питаются не перегноем, как полагали многие учёные до него, а минеральными солями. Либих предложил перерабатывать костяную муку в суперфосфат, а основатель Ротемстедской станции в Англии Джон Лос построил первый в мире суперфосфатный завод. Начиная с 60-х годов XIX века в Германии агрохимические исследования развернулись на сельско-хозяйственных опытных станциях. В 1859 году немецкие учёные Сакс и Кноп предложили питательные смеси для выращивания растений в искусственных условиях. В 1886 году немецкий агрохимик Герман Хелльригель впервые доказал роль клубеньковых бактерий в усвоении азота воздуха бобовыми растениями. В США развитие агрохимических исследований было связано с организацией в 1887 году сети опытных станций и сельскохозяйственных колледжей при университетах. Работы Гилгарда и Сирил Хопкинс в США дали ценные материалы для изучения Агрохимии почв и системы удобрения в севообороте.

В России первые научные высказывания по Агрохимии принадлежат Михаилу Ломоносову, который впервые дал объяснение происхождения гумуса почвы из органических остатков растений. В 1825 году агробиолог Михаил Павлов опубликовал первое русское руководство по Агрохимии «Земледельческая химия». В 60-х годах XIX века начались исследования Александра Энгельгардта, который организовал в Петербургском земледельческом институте агрохимическую лабораторию и предложил использовать на удобрение фосфориты. К этому же времени относится деятельность Дмитрия Менделеева в области Агрохимии. Под его руководством были поставлены географические опыты с минеральными удобрениями. Важное значение для развития Агрохимии в России имела научная и общественная деятельность Климента Тимирязева, который был инициатором постановки первых вегетационных опытов по изучению питания растений. Одним из крупных центров агрохимических исследований в России была кафедра частного земледелия Московского сельскохозяйственного института которую возглавлял Дмитрий Прянишников, другим — кафедра почвоведения Петербургского лесного института которой руководил Пётр Коссович. Большие заслуги в разработке важнейших теоретических и практических проблем Агрохимии принадлежат Дмитрию Прянишникову. Им опубликованы многие работы по вопросам питания растений, действию удобрений, их практическому применению и другим важнейшим вопросам Агрохимии. Велико также значение работ почвоведа-агрохимика Константина Гедройца по изучению поглотительной способности почв и растениевода Алексея Дояренко по разработке серии точных методов исследования динамики почвенных процессов в связи с изменением в ней водно-воздушного режима.

В Советский период учёные провели комплекс агрохимических исследований по повышению плодородия почв и урожайности. Видную роль в развитии учения о свойствах почв в связи с питанием растений и применением удобрений сыграли советские исследователи Николай Авдонин, Давид Аскинази, Евгений Бобко, Михаил Каталымов и многие другие. Многое сделано по изучению эффективности разных форм удобрений, способов и доз их внесения, по применению микроэлементов под различные культуры. Советские учёные-агрохимики показали, что внесение суперфосфата в гранулированной форме изменяет его взаимодействие с почвой, микрофлорой и растениями; поглощение его почвой резко сокращается, а использование растениями возрастает. Большое внимание уделялось вопросам локального внесения удобрений в лунки, гнёзда и рядки. Создание в Советском Союзе специальных институтов и опытных станций по изучению возделывания хлопчатника, сахарной свёклы, льна, чая, картофеля и других культур обеспечило проведение большого числа опытов по действию удобрений на величину и качество урожая этих культур. В 1963—1965 годах в Почвенном институте имени В. В. Докучаева была впервые разработана почвенно-агрохимическая карта Советского Союза, на которой выделены семь почвенно-агрохимических зон и внутри каждой зоны районы, различные по эффективности минеральных удобрений. В 1964 в Советском Союзе была создана Агрохимическая служба с сетью агрохимических лабораторий по вопросам химизации сельского хозяйства.

Агрохимия как наука

Агрохимия применяет в своих исследованиях химические и биологические методы. Химические методы основаны на химическом анализе образцов почв, растений и удобрений, получившей название Агрохимический анализ и проводятся в агрохимических лабораториях. К биологическим методам относятся вегетационные, полевые и производственные опыты. Ценность биологических опытов состоит в том, что они вполне определённо отвечают на вопрос, как избранная культура отзывается на внесение удобрений. Вегетационный опыт проводится в специальных сосудах, размещающихся в застеклённых помещениях — вегетационных домиках. С помощью этого метода изучают теоретические вопросы питания растений, взаимосвязь между условиями питания и обменом веществ у растений, влияние условий питания в разные периоды роста на химический состав и качество урожая растений. Разработка методики водных культур позволила обеспечить промышленное производство овощей в беспочвенных культурах получило название гидропоника. Полевой опыт проводится на делянках при различных видах, дозах и способах внесения удобрений. Он даёт основание к разработке практических приёмов правильного применения удобрений в хозяйстве и используется в научных исследованиях. Производственный опыт отличается от полевого тем, что действие удобрений проверяется на больших полях с использованием тех приёмов агротехники и машин, которые имеются в хозяйстве. Он позволяет выяснить не только повышение урожайности, но и хозяйственную пригодность рекомендуемых приёмов внесения удобрений. В агрохимических исследованиях применяются достижения физики, в том числе агрофизики и химии. Большую роль в Агрохимии играет метод меченых атомов, который позволяет более точно определить в почве запасы усвояемых веществ, их поступление в растения

Агрохимия изучает также и некоторые другие средства повышения урожайности — гербициды и ростовые вещества. Агрохимия является научной основой химизации сельского хозяйства. По объектам, методам и задачам исследования Агрохимия относится одновременно к химическим и биологическим наукам. Агрохимия тесно связана с почвоведением, земледелием, метеорологией, физиологией и биохимией растений, сельскохозяйственной микробиологией, физикой, химией. Важнейшие разделы Агрохимии: питание растений, взаимодействие удобрений с почвой, изучение эффективности отдельных видов и форм удобрений, способов их внесения, химическая мелиорация почв (известкование, гипсование), исследование и применение химических средств борьбы с сорняками. Основной способ вмешательства человека в этот круговорот — применение удобрений. Внесение минеральных удобрений позволяет вводить в круговорот веществ в земледелии новые количества элементов питания растений, а применение навоза и других отходов растениеводства и животноводства — повторно использовать часть питательных веществ, уже входивших в состав предыдущих урожаев. В результате становится возможным восполнять вынос питательных веществ урожаями и непроизводительные потери их из почвы (вследствие ветровой и водной эрозии, выщелачивания, улетучивания в атмосферу) и таким образом не только поддерживать, но и повышать плодородие почв. Главной целью применения удобрений является регулирование круговорота питательных веществ в земледелии и улучшение питания растений. Как писал Тимирязев:

В конечном счете все задачи земледелия, сводятся к возможно строгому осуществлению питания растений"

Изучение питания растений всегда было одной из важнейших задач агрохимии. Она исследует также обмен веществ в растениях в связи с условиями питания, так как характер его определяет не только величину, но и качество урожая. Исследование этих вопросов связывает агрохимию с физиологией и биохимией растений. Но в задачу агрохимии входит, кроме того, входит изучение и разработка наиболее эффективных методов регулирования питания и обмена веществ в растениях внесением удобрений для повышения урожая и улучшения его качества. При изучении питания растений и разработке способов его регулирования с помощью удобрений должны учитываться также особенности биологии и агротехники отдельных культур. Здесь отмечается связь агрохимии с растениеводством. Вторым объектом исследования в является почва. Изучение содержания и содержания питательных веществ в почве, доступности растениям, разнообразных процессов превращения удобрений в почве, их действия на её свойства — важный раздел агрохимии; по этой линии она связана с почвоведением и почвенной микробиологией. Третий объект исследованиями становятся сами удобрения, изучая их состав, свойства и эффективность, с сельскохозяйственным производством, но и с химической промышленностью, ибо оценка новых видов и форм удобрений, выпускаемых ею, определение заказа на их производство входят в задачу Агрохимии. Три основных объекта, изучаемых в агрохимии — растения, почва и удобрения — находятся в диалектической взаимосвязи и взаимодействии друг с другом. Как писал Дмитрий Прянишников:

Изучение взаимоотношений между растением, почвой и удобрениями всегда являлось главной задачей агрохимиков…причём, что только агрохимия в целях регулирования питания растений внесением соответствующих удобрений для повышения плодородия почвы и урожайности сельскохозяйственных культур занимается синтезом знаний по трем названным взаимодействующим факторам. В этом состоит её отличие от других смежных наук

Изучение питания растений и взаимодействия между растением, почвой и удобрением составляет теоретическую основу агрохимии. Знание её позволяет творчески решать многие практические вопросы применения удобрений. Это вопросы о наиболее эффективных фор мах, дозах и соотношениях удобрений, рациональных сроках и способах их внесения под различные культуры на разных почвах, о правильном сочетании внесения удобрений с системой обработки почвы, севооборотом, орошением и другими агротехническими приемами. Агрохимия тесно связана с общим земледелием и мелиорацией, а также с экономикой и организацией сельскохозяйственного производства, так как любые приемы использования удобрений обусловлены агротехникой и должны оцениваться с точки зрения их экономической эффективности, а все мероприятия по применению удобрений должны быть увязаны в общем организационно-хозяйственном плане хозяйства.

При изучении теоретических и практических вопросов в агрохимии применяют разнообразные методы исследования: 1) лабораторные (химические и физико-химические) анализы растения, почвы и удобрения; 2) вегетационные опыты с растениями (в вегетационных доликах-ir теплицах); 3) полевые опыты с удобрениями в различных азональных почвах 4) производственные опыты на больших площадях в колхозах и совхозах с оценкой экономической эффективности полученных результатов. Приложение агрохимии в практике сельского хозяйства осуществляется главным образом по линии эффективного использования разнообразных местных и промышленных удобрений.

Литература

• Агрохимия // Большая Российская энциклопедия / научно-редакционный совет: председатель — Ю. С. Осипов и др. — Москва : Большая Российская энциклопедия, Т. 1: А — Анкетирование. — 2005. — 766 с. ISBN 5-85270-329-X
• Агрохимия // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
• Смирнов П. М., Муравин Э. А. Агрохимия. — М.: Колос, 1981. — 319 с.