Лекция-1 Введение. Агрохимия как наука. Предмет, методы, цели и задачи агрохимии, ее взаимосвязи с другими науками

Объекты изучения агрохимии

Задача современного агрохимика сводится к определению точных параметров круговорота биогенных элементов с учетом конкретных агроклиматических условий и специфики сельскохозяйственных растений, их сортов при заданных уровнях продуктивности.

Круговорот веществ

Цель агрохимии

Цель агрохимии — создание оптимальных условий питания растений с учетом свойств видов и форм удобрений, особенностей их взаимодействия с почвой, определение эффективных форм, способов, сроков использования удобрений.

МЕТОДЫ АГРОХИМИИ

Лабораторные методы

Среди методов агрохимии особое значение имеют лабораторные: химические, физико-химические методы анализа растений, почв и удобрений. Создание современных высокоточных приборов для различных методов аналитической химии позволили значительно расширить спектр возможностей в агрохимии. Среди методов аналитической химии в агрохимии широко используются:

• 
  фотометрия,
  
• 
  хроматография,
  
• 
  спектроскопия,
  
• 
  атомно-абсорбционная спектрофотометрия,
  
• 
  рентгенофлуоресценция,
  
• 
  нейтронно-активационный метод,
  
• 
  масс-спектрометрия.
  

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ АГРОХИМИИ

Для исследований обмена веществ в растениях используются методы стабильных и радиоактивных изотопов. Высокопроизводительная современная аналитическая техника и компьютеры позволяют обрабатывать большой объем поточных результатов анализов. Портативные средства измерения позволяют проводить экспресс-анализы непосредственно в поле, быстро определять содержание химических веществ в растениях или почве, свойства почвы, например, кислотность, оперативно вносить коррективы нормы внесения удобрений.

В последние десятилетия стала применяться комплексная почвенно-растительная диагностика питания растений и применения удобрений, заключающейся в лабораторном анализе почвы для определения оптимальных норм внесения основного удобрения и последующей корректировкой доз в подкормке в процессе вегетации после анализа растений в поле.

ФИЗИОЛОГО-АГРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Физиолого-агрохимические методы включают вегетационные и лизиметрические методы. При вегетационных методах эксперименты проводятся в специальных сосудах, размещаемых в павильонах-домиках или теплицах. В лизиметрических методах исследования выполняют в больших сосудах, например, объемом от 1 м³, с изолированными по вертикали стенками для создания условий, близких к естественным.

Лизиметрический метод нашел широкое применение в научно-исследовательских учреждениях мира. С его помощью исследуются процессы миграции, трансформации питательных веществ, изменения свойств почвы в динамике, проводятся балансовые эксперименты, а также обмена веществ в растениях и формирования качества продукции.

На практике вегетационный и лизиметрический методы часто используются в сочетании друг с другом. К физиолого-агрохимическим методам относятся эксперименты в фитотронах, в которых контролируются и регулируются все показатели продукционного процесса растений: водообеспечение, корневое питание, интенсивность и качество света, температурный режим, фотосинтез, газовый обмен и т.д. Эти исследования проводятся при полной автоматизации процессов с регистрацией параметров роста и развития растений. Данные методы являются наиболее точными и позволяют вскрыть процесс обмена веществ с участием всех факторов жизни растений, определить потенциальную продуктивность растений и способы ее реализации для конкретного генотипа, создать динамическую модель продукционного процесса. Фитотроны используются и в селекционно-генетических исследованиях. Фитотроны применяются, как правило, в крупных научно-исследовательских учреждениях и высших учебных заведениях.

ПОЛЕВЫЕ ОПЫТЫ

Полевой опыт — это эксперимент, проводимый в полевых условиях для определения эффективности удобрений на урожай сельскохозяйственных культур, его качество и на плодородие почвы.

Мелкоделяночные опыты выполняются для глубоких, чаще поисковых, экспериментов. Они, как правило, сочетают вегетационные и лизиметрические опыты, но в условиях, идентичных или близких к естественным. В мелкоделяночных опытах могут использоваться методы меченых атомов, создаются и проверяются модели почв высокого плодородия, испытываются виды и формы удобрений и их сочетания, в том числе с другими химическими средствами или микробиологическими препаратами. Мелкоделяночные опыты проводятся на делянках площадью до 10 м².

В краткосрочных полевых опытах действие удобрений на урожайность и качество продукции изучается в течение не менее трех лет в определенных почвенных условиях. Данные Географической сети опытов в России широко используются для определения потребности в разных видах и формах минеральных удобрений в зональном аспекте, а также для определения потребностей страны в минеральных удобрениях. Мелкоделяночные и краткосрочные полевые опыты используются также  для совершенствования методов комплексной почвенной и растительной диагностики питания растений и применения удобрений.

Стационарный опыт — это полевой опыт с систематическим внесением удобрений, который проводится на одном участке, в севообороте, в звене севооборота или при бессменной культуре.

Длительный полевой опыт — стационарный опыт, проводимый в течение нескольких ротаций севооборота. Длительные стационарные опыты позволяют получить информацию по оценке эффективности различных систем удобрений в севооборотах; уровня насыщенности севооборотов удобрениями; оптимального распределения органических и минеральных удобрений по культурам севооборота и форм удобрений. Эти опыты являются базой для разработки статических моделей плодородия почв, изучения закономерностей изменения плодородия и качества продукции при длительном использовании удобрений, проведения балансовых исследований, миграции питательных элементов по профилю почвы и накопления балластных токсических элементов, в том числе тяжелых металлов и агрохимических средств, то есть для решения экологических проблем агрохимии. Опыты ставятся в условиях приближенных к производственным.

Производственные опыты с удобрениями проводятся в производственных условиях для проверки рекомендованных доз внесения и экономической оценки удобрений. Они носят краткий характер и предназначены для испытания и доработки научных рекомендаций в производственных и конкретных почвенно-климатических условиях. Результаты этих опытов имеют большое значение при внедрении и обосновании эффективности комплекса приемов химизации земледелия.