Элективный курс: «Современная агрикультура» (9 класс) (стр. 6 )

  Геохимический цикл фосфора сильно отличается от циклов углерода и азота. Наличие фосфора в земной коре в несколько десятков раз больше, чем азота, но в отличие от последнего, фосфор не играет роль главного элемента ни в одной из оболочек Земли.

  В глубоких зонах земной коры перераспределение фосфора происходит весьма активно. Значительные его количества выпадают при кристаллизации магмы, а также из охлаждающихся остаточных магнетических газо-водных растворов. Известно около 200 минералов фосфора – разнообразных солей фосфорной кислоты. Наиболее распространен апатит Ca5(PO4)3(F, Cl, OH), составляющий 95% от массы минералов фосфора. Красивые призматические кристаллы этого минерала, обладающие голубовато-зеленым цветом, украшают витрины многих минералогических музеев. Известное месторождение апатита – Хибинское на Кольском полуострове.

  Фосфор – один из главных элементов – органогенов. Он входит в состав многих органических соединений: ДНК и РНК, фосфолипидов (сложных эфиров глицерина, жирных кислот и остатков фосфорной кислоты), сахарофосфатов (фосфорных эфиров сахаров), участвующих в фотосинтезе. Он образует АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки, ускоряющее созревание растений. Органические соединения фосфора играют важную роль в процессах жизнедеятельности организмов, принимают участие в биосинтезе нуклеиновых кислот, различных ферментов, полисахаридов. Неудивительно, что концентрация элемента в живом веществе в 10 раз больше, чем в земной коре.

  На поверхности суши протекает интенсивный круговорот фосфора в системе почва – растения – животное – почва. Большая часть минералов фосфора медленно выветривается. Содержащийся в них фосфор недоступен растениям, которые преимущественно используют легко растворимые соединения этого элемента, образующиеся при разложении органических остатков. Биологический круговорот тесно связан с его миграцией в системе суша – океан. С речными водами выносится около 2,2 млн. т фосфора в океан. Растворимые соединения, в основном анион PO43-, поступают в морские бассейны, куда сносятся с суши измельченные органические остатки. При их разложении также образуется анион PO43-.  Процессы разложения наиболее интенсивно идут на глубине 350-1000м. Здесь морские воды наиболее обогащены углекислым газом и фосфат-ионом. Поднимаясь с восходящими течениями, эти воды попадают в более мелкую область шельфа, где содержание углекислого газа уменьшается в связи со снижением давления. В результате ионы кальция начинают соединяться с фосфат ионами и фосфат кальция  формируется в виде коллоидальных или скрытокристаллических масс апатита. С течением времени из этих осадков, содержащих примесь глины и песка, образуются фосфориты. Они представлены мощными темными тонкослоистыми пластами, округлыми конкрециями, желваками, стяжениями неправильной формы. Огромные залежи таких фосфоритов сосредоточены в горах Каратау в Средней Азии и во многих других местах.

  При недостатке фосфора слабо формируется корневая система, листья приобретают тускло-серый цвет, задерживаются рост и созревание, снижается урожай.

Занятие № 12. Практическая работа № 5. Определение фосфат иона. Знакомство с фосфорными удобрениями.

Цель занятия:  овладеть навыком в распознавании фосфат –иона, познакомиться с различными видами фосфорных удобрений.

Реактивы: фосфат калия, фосфат натрия, нитрат серебра, различные фосфорные удобрения.

  Для распознавания фосфат – ионов используется реактив нитрат серебра, при этом выпадает ярко-желтый осадок, растворимый в сильных кислотах.

  PO43- + 3 Ag+ =  Ag3PO4↓

  По степени растворимости фосфорные удобрения подразделяются на следующие группы:

Растворимые в воде, легко доступные для растений – суперфосфаты простой и двойной, аммонизированный, обогащенный; Труднорастворяемые (не растворимы в воде и почти не растворимы в слабых кислотах), они не могут непосредственно использоваться растениями – это фосфоритная и костная мука. Фосфоритная мука – тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого трудно доступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах.

Занятие №  13. Калий в жизни растений.

Цель занятия:  знать источники калия, роль элемента калия в жизни растений, превращение природных соединений, содержащих калий, уметь определять признаки голодания растений при недостатке в почве калия, знать пути устранения элементного голодания растений.

  Калий играет важную роль в физиологии растений и животных. Он принимает участие в фотосинтезе, влияет на обмен углеводов, азота и фосфора. Поэтому калий жадно поглощается растениями и активно вовлекается в биологический круговорот. Суммарное содержание элемента в живом веществе суши 17,5 млрд. т, в живом веществе океана – 0,11 млрд. т. Важно отметить, что калий, также как и фосфор, концентрируется в плодах и семенах, в интенсивно растущих органах растений. При недостатке калия в почвах урожай сельскохозяйственных культур резко снижается. Калий содержится в большом количестве в молодых листьях и побегах. Он способствует регулированию водного баланса растений. При его недостатке происходит нарушение окраски листьев (краевой ожог) и даже их опадение. Так называемый краевой ожог листьев (или опал) – важнейший признак калийного голодания, зерно у злаков получается щуплое, невсхожее.

  Необходимость в большом количестве калия обусловливает захват растениями значительной части катионов К+ из природных вод суши. Кроме того, огромное количество катионов этого элемента поглощают (сорбируют) глинистые минералы. В результате в бассейны стока поступает лишь небольшая часть этого элемента по сравнению с его количеством в глубинных горных породах, подвергшихся выветриванию. Живое вещество суши и продукты выветривания (глины) прочно удерживают значительные массы калия.

  Среднее содержание калия в морской воде небольшое – 0,038%. Доставляемый реками калий очень быстро расходуется. Частично он поглощается живыми организмами, но значительные массы элемента уходит какими-то пока неизвестными путями. «Исчезновение» калия из океана – очередная загадка геохимии.

  Большая часть калия мигрирует в составе глинистых минералов, в речной взвеси. Таким путем выносится с континентов около 0,5 млрд. т элемента. В осадочной толще содержится более 38.1015 т калия. Масса калия в гранитном слое весьма значительна – 197,5.1015 т. Просуммировав численные значения масс элемента в растворимой форме в Мировом океане и в осадочной толще, определим массу, вынесенную при выветривании гранитного слоя. Это составит 16% от исходной массы калия.

  Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири. Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияют на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых. На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почвах восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солонцах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства.  Соединения калия  легко растворяются в воде и при внесении поглощаются коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.

  Калийные удобрения подразделяются на три группы:

концентрированные, являющиеся продуктами заводской переработки калийных руд – хлористый калий, сернокислый калий, калийно-магниевый концентрат, сульфат калия-магния (калимагнезия); сырые калийные соли, представляющие собой размолотые природные калийные руды – каинит, сильвинит; Калийные соли, получаемые путем смешения сырых калийных солей с концентрированными, обычно с хлористым калием – 30-ти и 4-%-ные калийные соли. Как калийные удобрения используют также печную золу и цементную пыль.

Занятие № 14. Практическая работа 6. Определение ионов калия. Знакомство с калийными удобрениями.

Цель занятия: уметь распознавать калийные удобрения, познакомиться с различными видами калийных удобрений.

Реактивы: калийная селитра, калийная соль, сильвинит, нитрат серебра.

Определите цвет, запах, влажность, характер кристаллов образцов удобрений. Определите растворимость удобрений. Для этого насыпьте 1-2 г удобрения в пробирку, добавьте 5-7 мл воды, встряхните. Отметьте степень растворимости вещества: полностью растворимо, заметно растворимо (растворяется половина взятого количества), слабо растворимо (растворяется меньше половины взятого количества) или нерастворимо (объем взятого удобрения не изменяется).

3. Хлориды калия можно распознать с помощью нитрата серебра, выпадает белый творожистый осадок.

  Ag+ + Cl - = AgCl↓

  4. При рассмотрении через синее стекло пламени солей калия заметно фиолетовое окрашивание.

Занятие № 15. Минеральные удобрения и их применение.

Цель занятия: расширить представление о классификации минеральных удобрений, рассмотреть основные принципы внесения минеральных удобрений в почву, особенности хранения и транспортировки удобрений, меры рационального их применения.

  Кроме макроудобрений, которые содержат важные элементы для питания растений, существуют микроудобрения, содержащие элементы, присутствующие в растениях в небольших количествах, от 0,001% и менее. Эти элементы называют микроэлементами, к ним относят B, Mn, Cu, Zn, Mo и другие.

  Элементы, находящиеся в растениях в количестве от 0,00001% и менее, называются ультрамикроэлементами. Это Cd, Sr, Sc и другие.

  Микроудобрения вносят в почву для ликвидации в ней дефицита микроэлементов, которые хотя и входят в состав растений в ничтожно малых количествах, но тем не менее играют важную роль в их росте, развитии и формировании полноценного урожая. Микроэлементы необходимы растениям для построения биохимических катализаторов – ферментов. Исследования показали, что рациональное применение микроудобрений повышает урожайность  возделываемых культур на 10-12% и улучшает качество продукции растениеводства.