Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Минеральные удобрения. Производство макро- и микроудобрений

Реферат по химии

на тему:

«Минеральные удобрения. Производство макро- и микроудобрений»

План:

1. Введение.

2. История появления минеральных удобрений.

3. Понятие о минеральных удобрениях:

Макроудобрения;
Микроудобрения;

4. Классификация минеральных удобрений.

5. Характеристика групп минеральных удобрений.

6. Роль минеральных удобрений в жизни растений.

7. Принципы разработки макро- и микроудобрений.

8. Недостатки использования минеральных удобрений.

9. Перспектива применения минеральных удобрений.

10. Заключение.

11. Список литературы.

1. Введение.

Для роста растениям необходим солнечный свет, вода и питательные вещества. Питательные вещества поступают из воздуха или из почвы. Если в почве содержится достаточное их количество, растения с большой вероятностью будут хорошо развиваться и дадут богатый урожай. При недостатке хотя бы одного действующего вещества развитие растения замедляется, а урожайность снижается.

Минеральные удобрения необходимы для получения высоких урожаев, так как они снабжают растения питательными веществами, содержание которых в почве может быть недостаточным. Внесение удобрений во многих случаях позволяет удвоить и даже утроить урожай.

2. История появления минеральных удобрений.

В 1798 г. английский экономист Томас Мальтус издал книгу «Опыт о народонаселении», где изложил свою знаменитую теорию: численность населения Земли имеет тенденцию возрастать в геометрической прогрессии, в то время как средства к существованию увеличиваются только в арифметической. Из этой теории следовало, что в будущем человечеству грозит голод. Подобный вывод подтвердил столетием позже английский учёный Томас Гексли, друг Чарлза Дарвина и пропагандист его учения.

Чтобы избежать «голодной смерти», людям предстояло резко увеличить урожайность, а для этого надо было улучшить питание растений. Вероятно, первый опыт в данном направлении провёл вначале 30-х гг. XVII в. один из крупнейших учёных своего времени, нидерландский врач и алхимик Ян Баптист ван Гельмонт. Он взял 200 фунтов (около 80 кг) сухой земли, насыпал в большой горшок, посадил ветку ивы и принялся усердно поливать её дождевой водой. Ветка пустила корни и начала расти, превращаясь постепенно в деревце. Опыт продолжался пять лет. За это время растение прибавило в массе 164 фунта 3 унции (около 66 кг), тогда как земля «похудела» всего на 3 унции, т. е. меньше чем на 100 г. Значит, растения берут питательные вещества только из воды, решил ван Гельмонт.

Последующие исследования это вроде бы опровергли. Поскольку в воде нет углерода, который составляет основную массу растений, выходило, что они «питаются воздухом», поглощая из него углекислый газ. Последний, кстати, как раз открыл ван Гельмонт и назвал «лесным воздухом» — совсем не потому, что его много в лесах, а из-за того, что образуется он при горении древесного угля...

Теорию «воздушного питания» растений развил швейцарский ботаник и физиолог Жан Сенебье (1742—1809). Он экспериментально доказал, что в листьях растений происходит разложение углекислого газа: кислород выделяется, а углерод остаётся в растении.

Некоторые учёные возражали против такой точки зрения, считая, что основа питания растений — органические вещества почвы. Это как будто подтверждала вековая практика ведения сельского хозяйства: почва, богатая перегноем, хорошо удобренная навозом, давала высокие урожаи.

Великий немецкий химик Юстус Либих впервые указал на истощение почвы минеральными веществами и на необходимость возвращать их в землю. В 1840 г. он выпустил книгу «Органическая химия в применении к земледелию

и физиологии», в которой, в частности, писал: «Придёт время, когда каждое поле, сообразно с растением, которое на нём будут разводить, будет удобряться свойственным удобрением, приготовленным на химических заводах».

3.Понятие о минеральных удобрениях.

Минера́льные удобре́ния — неорганические соединения, содержащие необходимые для растений элементы питания.

Минеральные удобрения содержат питательные вещества в виде различных минеральных солей. В зависимости от того, какие питательные элементы содержатся в них, удобрения подразделяют на простые и комплексные. Простые (односторонние) удобрения содержат один какой-либо элемент питания. К ним относятся фосфорные, азотные, калийные и микроудобрения. Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат одновременно два или более основных питательных элемента.

Азотное удобрение: NH4NO3 – аммиачная селитра;
Фосфорное удобрение: H3PO4 – ортофосфорная кислота;
Азотно-фосфорное удобрение: NH4H2PO4 – аммофос;

В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. На песчаных почвах растения нередко испытывают недостаток магния, на торфяных почвах — молибдена, на черноземах — марганца и т. п. Применение минеральных удобрений — один из основных приемов интенсивного земледелия. С помощью удобрений можно резко повысить урожаи любых культур на уже освоенных площадях без дополнительных затрат на обработку новых земель.

Для внесения минеральных удобрений используются туковые сеялки.

Минеральные удобрения бывают азотными, фосфорными, калиевыми, сложными и микроудобрениями. Они являются продукцией химического производства и содержат в себе одно или несколько питательных веществ в высокой концентрации.

Кроме этого есть комплексные удобрения, которые включают в себя несколько сбалансированных действующих веществ.

4. Классификация минеральных удобрений.

Минеральные удобрения делятся на:

Азотные удобрения;

Азот входит в состав тех сложных соединений, из которых состоит белок — основа всего живого. Азот необходим для создания хлорофилла и витаминов. При плохом азотном питании содержание хлорофилла в листьях уменьшается, они теряют интенсивную зеленую окраску, становятся светло-зелеными, размер листовой пластинки уменьшается, рост побегов ослабевает.

Например:

- сульфат аммония;

Фосфорные удобрения;

Фосфор усиливает способность клеток удерживать воду и этим повышает устойчивость растений против засухи и низких температур.

Например:

Са3 (РО4)2 + 2H2SO4 = Са(H2PO4)2 + 2CaSO4 - суперфосфат;

Калийные удобрения;

Калий помогает растениям усваивать углекислоту из воздуха, способствует передвижению углеводов (сахаров), повышает зимостойкость и засухоустойчивость, оказывает положительное влияние на лежкость плодов.

К примеру:

KOH + HCl → KCl + H2O – хлорид калия;

Микроэлементы;

Их нужно очень мало, но отсутствие в почве даже какого-то одного микроэлемента может свести на нет все труды садовода.

Например, перманганат калия (KMnO4);

Комплексные удобрения;

В составе таких удобрений содержится два или более питательных элемента. В различных видах этой продукции необходимые для растений элементы АЗОТ, ФОСФОР, КАЛИЙ и наборы МИКРОЭЛЕМЕНТОВ содержатся в различных сочетаниях. Комплекс питательных веществ в этих удобрениях сбалансирован, что значительно облегчает труд садоводов-любителей.

Например: магний-аммоний-фосфат (MgNH4PO4•Н2О);

5. Характеристика групп минеральных удобрений.

Азотные удобрения:

Выпускаются в трех видах: аммиачные (сульфат аммония), нитратные (аммиачная селитра), амидные (мочевина). Формы азота определяют сроки и технику внесения удобрения. Аммиачный азот значительно легче поглощается корнями при слабой кислотности почвы, на некоторое время закрепляется в ней. Его можно вносить как весной, так и поздней осенью. Нитратный азот почвой не закрепляется, находится в ней в виде раствора. Поэтому такое удобрение можно вносить только в период с ранней весны до середины лета. Это удобрение легко поглощается растениями и хорошо подходит для летних подкормок. К амидным удобрениям относится мочевина. Азот этого удобрения быстро (особенно при повышенных температурах) переходит в аммиачную форму. Это удобрение быстродействующее. Используется для подкормок, слабо подкисляет почву.

Сильный недостаток азота снижает зимостойкость растений, так как они не могут накопить достаточного количества углеводов, необходимого для хорошей зимовки. Однако избыток азота в осенний период затягивает вегетационный период, и растения не успевают своевременно закончить рост и приобрести нужную зимостойкость. Чтобы избыток азота не причинил вреда, полезно усилить фосфорное и калийное питание.

Удобрение	Химический состав	Содержание азота, %	Форма азота	Воздействие на почву	Гигроско-пичность
Натриевая селитра	NaNO3	Не менее 16	Нитратная	Подщелачивает	Слабая
Аммиачная селитра	NH4NO3	34	Нитратная и аммонийная	Подкисляет	Очень сильная
Кальциевая селитра	Ca(NO3)2	Не менее 17,5	Нитратная	Подщелачивает	Очень сильная
Аммиак жидкий	NH3	82	Аммонийная	Подкисляет	Очень сильная

Фосфорные удобрения:

По степени растворимости: водорастворимые (суперфосфат простой и двойной); полурастворимые — не растворяются в воде, но растворяются в слабых кислотах (преципитат); труднорастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах (фосфоритная мука). Водорастворимые применяют на любых почвах. При этом тщательно перемешивать с водой их не обязательно. Полурастворимые и труднорастворимые вносят преимущественно на кислых почвах. Они становятся доступными растениям лишь после воздействия на них кислотности почвы. Вносят их заблаговременно, стараясь перемешать с почвой.

Удобрение	Химический состав	Форма фосфорной кислоты	Воздействие на почву
Суперфосфат простой гранулированный	Ca(H2PO4)2+ +2CaSO4+H2O	Водорастворяемая	Подкисляет
Суперфосфат двойной гранулированный	Ca(H2PO4)2+ +H2O	Водорастворяемая	Подкисляет
Преципитат	CaHPO4x2H2O	Растворяемая в лимонно-кислом аммонии	Слабо нейтрализует кислотность

Калийные удобрения:

В качестве минеральных удобрений применяются концентрированные хлористые (хлористый калий) и сернокислые (калийная соль) соли. Все они хорошо растворимы в воде. Калий довольно медленно проникает вглубь почвы, но все же быстрей чем фосфор. На глинистых и суглинистых почвах калийные удобрения надо вносить в те слои почвы, где развивается основная масса мелких корней, чтобы обеспечить быстрое поступление в них калия. На песчаных почвах калия меньше, чем на глинистых, поэтому потребность в калийных удобрениях здесь выше. На легких и торфяных почвах внесение калийных удобрений с осени нежелательно из-за вымывания калия.

Удобрение

Химический

состав

Гигроскопичность

Воздействие

на почву

Калий хлористый

KC1 с NaC1

Малогигроскопичность

Подкисляет

Калий сернокислый

(сульфат калия)

К2SO4

Негигроскопичен

Подкисляет

Микроэлементы:

При использовании микроудобрений большое значение имеет точное установление доз, так как не только недостаток, но и их избыток вреден для растений. Правильное применение микроудобрений предохраняет растения от некоторых заболеваний (пробковая пятнистость яблок, розеточная болезнь и др.), влияет на их рост и развитие, на завязывание плодов (усиливает процессы оплодотворения, плодообразования), урожайность и качество плодов.

В качестве микроудобрений используют чистые химические соли, которые можно приобрести в магазинах, рынках. Кроме того, промышленность выпускает простые и комплексные удобрения, включающие ряд отдельных микроэлементов: суперфосфат с бором, марганцем; аммофос с цинком и др.

В практике плодоводства давно установлена возможность введения в плодовые растения ряда элементов минерального питания непосредственно через листья. Такое некорневое питание действует быстрее, чем соответственное удобрение, внесенное в почву, хотя и менее продолжительно. Лучшим способом снабжения плодовых деревьев микроэлементами является опрыскивание их растворами соответствующих солей. Такое опрыскивание лучше всего проводить вечером, в пасмурную погоду, чтобы раствор не высох до того, как впитается листьями.

Комплексные удобрения:

Комплексные удобрения — удобрения, содержащие несколько питательных элементов. Они подразделяются на:

Сложные (содержащие два или три питательных элемента в составе одного химического соединения, и получаемые в едином технологическом процессе).
Сложно-смешанные удобрения (получаемые путем химической или физической обработки одно- и двухкомпонентных удобрений, а потому единой химической формулы для представителей этой группы нет. Соотношение элементов питания в таких удобрениях определяется количеством исходных компонентов).

6. Роль минеральных удобрений в жизни растений.

Потребность сельскохозяйственных культур в удобрениях зависит от содержания питательных веществ в почве, их доступности растениям, а также от метеорологических условий. Вынос питательных веществ из почвы зависит от культуры, сорта, величины урожая, метеорологических и почвенных условий.

Минеральные удобрения являются реальной основой получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур и восполнения выноса минеральных элементов из почвы.

Удобрения не только повышают урожай, но и улучшают его качество: увеличивается содержание сахаров, жиров, белков, а также биологически активных веществ и зольных элементов.

Наибольшая эффективность минеральных удобрений достигается только при научно - обоснованном их внесении с учетом всех факторов: требований культур, свойств почвы, метеорологических условий и др.

Органические удобрения, помимо того, что содержат практически все необходимые для питания растений минеральные компоненты, способствуют поддержанию и накоплению гумуса в почве, активизации микрофлоры и создают благоприятные физические условия в почве. Обработка почвы вызывает потерю органических веществ и в первую очередь гумуса вследствие их минерализации. Для того чтобы восполнить эти потери, требуется регулярно вносить в почву органические удобрения. При возделывании пропашных культур вследствие интенсивной междурядной обработки требования к запасам гумуса более высокие, чем при возделывании зерновых культур.

Все вещества, вносимые в почву, включая удобрения, претерпевают существенные изменения в круговороте почва - растение - животное - почва. При этом значительное количество питательных элементов проходят этот круговорот многократно. Однако не все вещества, теряемые пашней, удается снова вернуть. Правильная система удобрений должна включать:

местные удобрения: навоз, солома, навозная жижа, компост;
пожнивные и корневые остатки, особенно однолетних и многолетних бобовых и кормовых растений, которые дополнительно обогащают почву гумусом и азотом;
минеральные удобрения: азотные, фосфорные, калийные, известковые, магниевые, а также микроудобрения.

Только при сочетании всех типов удобрений могут быть достигнуты высокие и устойчивые урожаи и сохранено плодородие почвы. Применение одних минеральных удобрений не способствует повышению плодородия почвы, так как почва - это живой организм, содержащий большое количество почвенных животных, бактерий и грибов, которые находят в ней необходимые условия жизни. Поскольку эти организмы получают энергию главным образом из органических соединений, то почва должна быть обеспечена органическим веществом с определенным соотношением в нем углерода, азота, фосфора (в первую очередь навозом, компостом, зеленым удобрением).

7. Производство минеральных удобрений.

Производство простого суперфосфата:

Сущность производства простого суперфосфата состоит в превращении природного фторапатита, нерастворимого в воде и почвенных растворах, в растворимые соединения, преимущественно в монокальцийфосфат (Ca(H2PO4)2):

В этом процессе разложение протекает в две стадии. На первой стадии около 70% апатита реагирует с серной кислотой. При этом образуется фосфорная кислота и полугидрат сульфата кальция (уравнение (1)).

Первая стадия заканчивается через 20 – 40 минут после смешения фосфата с серной кислотой. После полного исчезновения серной кислоты начинается вторая стадия разложения, в которой оставшийся апатит (~ 30%) разлагается фосфорной кислотой.

Для получения твердого продукта более высокого качества суперфосфат перед дозреванием подвергают нейтрализации твердыми добавками (известняком, фосфоритной мукой и т.п.) и гранулируют.

Производство двойного суперфосфата.

Двойной суперфосфат – концентрированное фосфорное удобрение. Получаемое разложением природных фосфатов фосфорной кислотой. Оно содержит 42 – 50 % усвояемого P2O5, что в 2-3 раза больше, чем в простом суперфосфате. В отличие от последнего двойной суперфосфат почти не содержит балласта – сульфата кальция. Процесс протекает по уравнению (2).

Получение сложных удобрений.

Прогрессивным направлением в переработке фосфатного сырья является метод азотнокислого разложения апатитов и фосфоритов. Этот метод позволяет использовать азотную кислоту не только как средство разложения фосфоритов, но и дополнительный источник питательных элементов. На основе азотнокислого разложения фосфатов обычно получают сложные NP – или NPK-удобрения.

В основе процесса разложения фосфатов азотной кислотой лежит реакция, в результате которой образуется азотнокислая вытяжка, раствор, содержащий нитрат кальция и свободную фосфорную кислоту:

Во многих процессах азотнокислой переработки фосфатов нитрат кальция, образующийся в реакции (3), удаляют из реакционной смеси выпариванием. Разработка таких схем дает возможность комплексной переработки фосфатного сырья и создания практически безотходных производств, исключающих сброс отходов.

8. Недостатки использования минеральных удобрений.

Минус минеральных удобрений — в том, что ими одними не удается обойтись. Растению нужно восемь макроэлементов. А минеральные удобрения «приурочены» только к трем из них. Их придумывали и создавали в расчете на сельскохозяйственные угодья, а любое поле — открытая система, и некоторые израсходованные культурами вещества (например, магний или сера) в нем благополучно будут продолжать поступать с соседних земельных участков. Комнатному растению такая роскошь недоступна, природные богатства отделены от него стенками горшка (и стенами квартиры). Да и прежняя вера в самодостаточность «магического» сочетания NPK (то есть азот-фосфор-калий) осталась незыблемой только у агрономов старой закалки, тогда как промышленное производство удобрений продолжает крутиться вокруг этой «троицы».

Есть и еще одно важное (но редко упоминаемое) обстоятельство: применение минеральных удобрений может Повлиять на прочие свойства почвы, например на кислотность, степень засоленности и т. П., что требует особо осторожного и внимательного подхода к их использованию.

9. Перспектива применения минеральных удобрений.

Значение элементов питания для растений трудно переоценить, так как они входят в состав клеточных структур, участвуют в разнообразных биохимических процессах, определяют конформацию органических молекул и проницаемость мембран. В древних системах земледелия для повышения урожая культурных растений использовались минеральные добавки: зола и разнообразные известковые материалы.

В настоящее время в растительных тканях обнаружено свыше 80 химических элементов, и самое интересное в том, что закономерности их распространения в растениях тесно взаимосвязаны с распространением в почве.

Подавляющее большинство микроэлементов, а в их список включено девять (Fe, Mn, Zn, Cu, Mo, CI, B, Ni, Co), относятся к каталитическим, иными словами, именно микроэлементы определяют скорость и направленность процессов синтеза в растениях.

Эффективность микроэлементов при их использовании на сельскохозяйственных культурах зависит от степени их доступности в почве на данный момент и потребности в них растения в ту или иную фазу своего развития.

Реализация потенциальной продуктивности сельскохозяйственных куль тур в благоприятных почвенно-климатических условиях при соблюдении основ агротехники (сроки сева, нормы высева, глубина заделки, подготовка почвы и семян, своевременная и качественная уборка) на 35-40% зависит от правильного и сбалансированного минерального питания, на 30-35% от видового и сортового (гибридного) состава, на 15-25% от проведения защитных мероприятий от болезней, вредителей и сорняков и на 5-10% от регуляторов роста.

10. Заключение.

Использование удобрений позволяет обеспечить наиболее эффективное использование почвы и воды. В условиях недостаточного количества осадков или использования искусственного орошения применение удобрений позволяет добиться более чем двукратного увеличения выхода продукции на единицу использованной воды, также улучшается укоренение сельскохозяйственных культур.

Растениям жизненно нужны и минеральные и органические удобрения, они не могут расти нормально без наличия в почве доступных легкорастворимых элементов питания, доставляемых нами для них с минеральными удобрениями. Без них растения голодают, а голодные растения – это не полноценные продукты питания, это не экологически чистая продукция. Поэтому экологически чистого земледелия не может быть без применения минеральных удобрений. В настоящее время наукой разработана адаптивно-ландшафтная система земледелия, она сейчас внедряется в ряде регионов нашей страны и является основой для интенсивного современного земледелия.

11. Список литературы:

1. http://murzim.ru/nauka/himiya/22329-istoriya-udobreniy.html

2. http://ru.wikipedia.org/

3. Артюшин А.М., Державин Л.М. - “Краткий словарь по удобрениям” - 2-е изд., Москва, 1984г

4. http://www.npp-bioteh.ru/node/50

5. Штефан В.К. - “Жизнь растений и удобрений” - Москва, 1981г.

6. http://www.mostorf.ru/udobreniya_m.html

Минеральные удобрения. Производство макро- и микроудобрений 📙 Реферат → 🆔 152370