Питательные вещества

  ВВЕДЕНИЕ

  Строительным материалом для любого живого организма, в том числе  и растений, служат определенные питательные вещества. Три элемента жизни -  Азот, Фосфор, Калий - нужны более всего растениям и, как раз ими наиболее  истощается почва в процессе роста растений.

  Выход – вносить эти вещества искусственно. Органические удобрения не могут полностью компенсировать потери жизненно  важных элементов из почвы. Поэтому Азот, Фосфор и Калий  получают из полезных ископаемых и вносят в почву в наиболее «удобоваримом» для растений виде, например в виде растворимых минеральных солей.

          Горшечные растения имеют ограниченную площадь питания; небольшой объем земли быстро истощается. Поэтому возникает необходимость производить удобрительные поливы растворенными в воде минеральными удобрениями.

  Актуальным является вопрос подбора специального состава питательной смеси для этой цели.

          Выбранное направление исследования соответствует государственной Программе для общеобразовательных учебных заведений  Министерства образования и науки Украины 2005,2006г. г.

        Объект исследования: приготовление NPK - питательных смесей для удобрения и подкормки кабинетных растений.

        Цель исследования: выяснение возможности приготовления NPK - питательных смесей в условиях школьной химической лаборатории  и использование  полученных смесей для удобрения и подкормки кабинетных растений.

          Задачи исследования:

- выучить состав минеральных удобрений, применяемых в цветоводстве;

- приготовить NPK-питательные смеси на основании  методов :»Расчет массовой доли элемента в веществе» и « Приготовление раствора соли с заданной массовой долей вещества»;

- сделать вывод о возможности приготовления  питательных смесей в условиях школьной химической лаборатории;

- рекомендовать ответственным за озеленение классных кабинетов использовать полученные  NPK - питательные смеси для подкормки горшечных растений.

  1.ОБЗОР  ЛИТЕРАТУРЫ

         В первые десятилетия ХХ века исследования ученого позволили по новому подойти к проблеме применения минеральных удобрений и разработать практические рекомендации о составе минеральных удобрений[6.7].

  С начала ХХ века производство удобрений в мире начало быстро расти. Одновременно менялось и их содержание,  первоначально увеличилась массовая доля действующего вещества:

-кальциевая селитра ( N 14-15,6%);

-аммиачная селитра (N 35%);

-мочевина (N 45%);

-простой суперфосфат (Р2О5 14-21%);

-двойной суперфосфат (Р2О5 44-48%);

-калий хлорид (К2О 60-62%).

       Затем стали получать сложные удобрения, содержащие сразу несколько основных элементов:

-калиевая селитра (К, N);

-аммофос (N, Р);

-нитрофоска (N, Р, К).

Тончайшие физиологические исследования превращения азота и фосфора в растениях, проведенные Прянишниковым в первые полтора десятилетия ХХ века, позволили по-новому подойти к проблеме применения минеральных удобрений. Он выяснил, каков механизм усвоения растениями “аммиачного и нитратного азота” (т. е. азота, находящегося в разных видах химических соединений), и эти выводы легли в основу практических рекомендаций о том, когда и как следует вносить нитратные и аммиачные удобрения. Агрохимические опыты по применению вместо (или совместно) с суперфосфатом еще и мелкоразмолотых фосфоритов и зависимость результатов от кислотности почв (которая в то время – в начале ХХ в. – еще только начинала изучаться) позволила обосновать ряд ценных предложений по использованию и переработке фосфоритов (в частности, с помощью азотной кислоты – для получения комбинированных удобрений, содержащих одновременно азот и фосфор; таким способом стали получать удобрения с середины 50-х гг.).

  Как известно, состав удобрений, их свойства, применение и эффективность изучает специальная наука – агрохимия [3.4.5].  В агрохимии  процентное содержание действующего вещества в каждом виде и партии удобрения определяется в заводских агрохимических лабораториях на основании количественного метода аналитической химии, а затем он указывается в сертификате и на этикетках, приложенных к удобрениям[1.10].

       На практике при работе с удобрениями в школьной лаборатории процентное содержание действующего вещества надо брать из этих же документов или из справочников [1.3.10].

       Поэтому гипотеза данного исследования состоит в таком предположении: если использовать данные о составе минеральных удобрений, взятые из сертификата, то можно экспериментальным путем при помощи методов «Расчет массовой доли элемента в веществе» и «Приготовление раствора соли с заданной массовой долей» приготовить NPK-питательные смеси для подкормки кабинетных горшечных растений.

                       2. ОБЪЕКТ  И  МЕТОДЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ

                       2.1. Характеристика объекта исследования        

  Изучение возможности приготовления NPK-питательных смесей было изучено на основании данных о марках, составе и свойствах комплексных минеральных удобрений, поставляемых Коллективным предприятием «Гилея Т» (Херсонская область, Голопристанский район, с. В.Кардашинка). Были изучены состав и свойства следующих минеральных удобрений:-высококонцентрированное жидкое удобрение «Гилея» (ТУ У 24.1-30507601-001-2003);-сухое минеральное удобрение «Гилея» (ТУ У 24.1-30507601-001-2003);-жидкое удобрение «Фертимикс» (ТУ У 24.-30507601-002-2003).

                       2.2. Методы исследования

       Определение состава минеральных удобрений проводилось аналитическим  методом. Процентное содержание действующего вещества рассчитывалось методом «Определение массовой доли элемента в веществе» и методом «Приготовление раствора соли с заданной массовой долей».

       

  3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ  ЧАСТЬ

  3.1.Анализ состава и способа применения минеральных удобрений

                                                                               Таблица 3.1

  Высококонцентрированное жидкое удобрение «Гилея Т»                

Наименование	Состав  (г/л)	применение
N	Р	К
универсальное	35	15	30	1:400
Для цветущих комнатных	31	28	32	1:400
Для декоративно- лиственных	45	15	20	1:400

                                                                               Таблица 3.2

       Сухое минеральное удобрение «Гилея Т"

Наименование	Состав (г/л)	применение
N	Р	К
Универсальное	13,5	7,5	5,5	1:2
Для цветущих комнатных	15	7,5	13	1:2
Для декоратив-но-лиственных	13,5	7,5	5,5	1:2

                                                                               Таблица 3.3

       Жидкое удобрение «Фуртимикс»

Наименование	Состав (г/л)	применение
N	Р	К
Основное питание	35	15	30	14мл/1л воды
Активный рост	45	10	15	14мл/1л воды
Пышное цветение	10	20	30	14мл/1л воды

  Сравнив состав минеральных удобрений можно сделать вывод о том, что каждый тип растений предъявляет специфические требования к количествам и сочетаниям отдельных элементов.

        3.2. Расчет состава NРК-питательных смесей

  Оптимальным содержанием действующего вещества обладает миттлайдеровская смесь:  N-3%, Р2О5- 2%, К2О - 3%.  Данный состав обеспечивает рациональное питание растений, повышает устойчивость к стрессам ( засуха, засоление, заморозки, др.) , способствует устойчивости к заболеваниям, улучшает качественные показатели, рост и декоративные качества цветочных культур [13].

  Для приготовления питательной смеси были выбраны следующие соли: аммоний нитрат, двойной суперфосфат, калий хлорид.

  Исходя из вышеизложенных условий проведен расчет состава NРК-питательной смеси.

  Определение массы действующего вещества:

С%=( mдв*Мдв)/Муд  . следовательно, mдв(С%*Муд)/Мдв, где

С% - процентное содержание действующего вещества;

mдв  - масса действующего вещества (г);

Мдв –молярная масса действующего вещества (г/моль);

Муд – молярная масса соли (г/моль).

m (NН4+)=(2*80)/18=9г

m (NO3-)=( 1*80)/62=1,3г

m(P2O5)=(2*252)/142=3.5г

m (К2О)=(3*74,5)/94=2,4г

  Определение массы раствора, содержащей рассчитанную массу действующего вещества:

mр= (mдв*100)/С%

mp(NH4NO3)=(10.3*100)/3=343г

mp(Ca(H2PO4)2*H2O)=(3.5*100)/2.0=175г

mp(KCL)=(2.4*100)/3.0=80г

       Определение массы соли, необходимой для приготовления 500г раствора:

m 1p/m 2p=m дв/m уд

m уд=(m2p *mдв)/m 1p

m(NH4NO3)= (500*10.3)/343=15г

m (Ca(H2PO4)2*H2O)=(500*3.5)/175=10г

m (KCL)= (500*2.4)/80=15г

       Результаты расчетов масс солей, необходимых для приготовления 500г раствора с заданным содержанием этих солей приведены в таблице.

                                                                               Таблица3.4

                       Данные для приготовления раствора

Действующее вещество	Концентрация действующего вещества	Масса действующего вещества	Масса раствора	Масса соли	Масса воды	Массовая доля соли в растворе
(NН4+)+(NO3-)	2% +1%	9г + 1,3г	500г	15г	460г	3%
Р2О5	2%	3,5г	10г	2%
К2О	3%	2,4г	15г	3%

       3.3 Приготовление раствора

  На основании полученных расчетных данных :

- отвешены на весах соли и помещены в колбу;

- отмерен требуемый объем дистиллированной воды и добавлен в колбу;

- содержимое колбы перемешено до полного растворения солей.

  Полученная NPK - питательная смесь разводится водой в соотношении 1: 20 и используется для регулярной подкормки горшечных растений.

                       ВЫВОДЫ

1.Изучены составы минеральных удобрений; для оптимального питания растений целесообразно использовать  тройные ( полные ) минеральные удобрения.

2. Исходя из заданного содержания действующего вещества,  сделаны расчеты содержания солей – аммоний нитрата, суперфосфата двойного, калий хлорида и объема воды, необходимых для приготовления NPK – питательной смеси.

3. В условиях школьной химической лаборатории возможно приготовить раствор данной питательной смеси.

4. Рекомендовано использование  полученной питательной смеси для регулярной подкормки горшечных растений в классных кабинетах.

               СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

, Краткий словарь по удобрениям. 2-е изд. М.:1984.-42с. Общая и неорганическая химия : Учебник – Высшая школа, изд. центр «Академия», 2001. Иллюстрационный материал по курсу «Технология минеральных удобрений и некоторых солей» : методические указания – М. : РХТУ, 1988.-48с. , , Технология неорганических веществ и минеральных удобрений : Учебник – М.:Химия,1983.-432с. Технология минеральных удобрений : Учебник для ВУЗов. 6-е изд.- Л.: Химия,1989.-352с. Агрохимия :Учебник – М.,Л.:Сельхозиздат,1934.-399с. Учение об удобрениях: курс лекций – М.:1900. , Краткий химический справочник: 3-е изд.-Л. : Химия,1991. Декоративное растениеводство: цветоводство : Учебник – М., Академия,2004. Технология неорганических веществ и минеральных удобрений : курс лекций – Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого – Великий Новгород : 2007.-237с. Энциклопедия комнатных растений – http//lib. rus. ec Жизнь растений и удобрений – М.,1981. Информационные материалы Миттлайдеровского центра НПО «Здоровье»: www. NoviySad. narod. ru