Агрохимия

АГРОХИМИЯ

Москва

ИНФРА-М

2021

В.В. КИДИН 

Рекомендовано 

Учебно-методическим советом СПО 

в качестве учебного пособия 

для студентов учебных заведений, 

реализующих программу 

среднего профессионального образования 

по специальности 35.02.05 «Агрономия»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ — МСХА 

имени К.А. ТИМИРЯЗЕВА

УДК 631.81(075.32)
ББК 40.4я723
 
К38

Кидин В.В. 

К38  
Агрохимия : учебное пособие / В.В. Кидин. — Москва : ИНФРА-М, 

2021. — 351 с. — (Среднее профессиональное образование). 

ISBN 978-5-16-014937-0

В учебном пособии изложены основы питания растений, указаны со
став и свойства почв, обоснованы пути повышения почвенного плодородия, приведены характеристика видов поглотительной способности почв, 
их значение при применении органических, минеральных удобрений 
и мелиорантов. 

В книге показаны достижения агрохимии по применению удобрений 

в различных почвенно-климатических условиях, рассмотрено влияние 
удобрений на урожайность и качество основных сельскохозяйственных 
культур в различных зонах страны, описаны биологические, химические 
и физико-химические процессы трансформации элементов питания 
комплексных удобрений в почве и способы их целенаправленного регулирования, рассмотрены основные приемы повышения доступности питательных веществ растениям и эффективности применения удобрений.

Для студентов учреждений среднего профессионального образования, 

обучающихся по специальности 35.02.05 «Агрономия», а также для студентов вузов.

УДК 631.81(075.32)

ББК 40.4я723

Р е ц е н з е н т ы:

Сычев В.Г., доктор сельскохозяйственных наук, профессор, акаде
мик РАСХН, директор ВНИИА имени Д.Н. Прянишникова;

Верниченко И.В., доктор сельскохозяйственных наук, профессор 

кафедры агрономической, биологической химии и радиологии Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К.А. Тимирязева

ISBN 978-5-16-014937-0
© Кидин В.В., 2019

ВВЕДЕНИЕ

Агрохимия изучает вопросы оптимизации минерального питания 
растений и круговорот питательных веществ в земледелии в целях 
повышения урожайности и качества продукции. Применение мине-
ральных и органических удобрений позволяет вводить в круговорот 
элементов питания в земледелии их дополнительное количество и 
повторно использовать значительную часть питательных веществ, 
содержащихся в урожае.
В агроэкологическом аспекте рациональное применение удобрений не приносит ущерба окружающей среде, но существенно улучшает качество продукции растениеводства и плодородие почв.
Основной целью применения удобрений является повышение 
урожайности и качества продукции благодаря улучшению условий 
питания сельскохозяйственных культур. Основная задача агрохимии — изучение особенностей минерального питания сельскохозяйственных растений в различных почвенно-климатических условиях. 
В задачу агрохимии входят также изучение физиолого-биохимических основ формирования урожая и его качества и действия отдельных видов и форм удобрений на продуктивность растений, обоснование ассортимента и потребности в минеральных удобрениях, 
вносимых под отдельные культуры, и пути повышения почвенного 
плодородия.
Самым важным объектом исследований в агрохимическом аспекте являются сельскохозяйственные растения. Оптимизация минерального питания растений с помощью удобрений в значительной 
мере зависит от биологических особенностей возделываемых культур.
Важным объектом агрохимических исследований является также 
почва. Нет необходимости доказывать, что растениям нужна не почва, а элементы питания (питательные катионы и анионы), но мы 
должны беречь почву от деградации, так как она является самым 
дешевым питательным субстратом для растений (в отличие от теплиц). Необходимо повышать плодородие почв путем рационального 
применения органических и минеральных удобрений.
Еще одним важным объектом, исследуемым в агрохимии, являются удобрения и средства химической мелиорации почв. Агрохимия 
исследует состав удобрений и мелиорантов, их превращения в почве, 
что неразрывно связывает ее с сельскохозяйственным производством 

и химической промышленностью (агрохимия разрабатывает ассортимент минеральных удобрений, используемых в разных регионах 
страны).
Агрохимия тесно связана практически со всеми сельскохозяйственными дисциплинами. Среди них наиболее важными для познания агрохимии являются: неорганическая и органическая химия, 
геология, земледелие, растениеводство, почвоведение, физиология 
и биохимия растений, механизация сельского хозяйства, микробиология и экология.
Агрохимия необходима для изучения системы применения удобрений, методики агрохимических исследований и других дисциплин.
Таким образом, главными объектами агрохимии являются растения, почвы и удобрения.
Агрохимические методы исследований можно разделить на биологические и лабораторные, которые взаимно дополняют друг друга. 
Биологические методы включают полевые опыты (проводятся в полевых условиях), вегетационные опыты (проводятся в небольших 
сосудах в вегетационном домике) и лизиметрические опыты (проводятся в естественных условиях в специальных больших сосудах по 
изучению миграции элементов питания в почве). Полевые опыты, 
проводимые в реальных хозяйственных условиях, получили название 
производственных опытов.
Для изучения трансформации вносимых с удобрениями элементов питания растений в почве используют лабораторные опыты агрохимического анализа. Лабораторные методы включают агрохимические, биохимические и микробиологические анализы почв и растений.
Чаще всего проводят агрохимические анализы растений в целях 
определения элементного состава их отдельных органов, содержания 
в них белка, крахмала (углеводов), жира и других компонентов, характеризующих качество урожая. На основании определения элементного состава растений обычно устанавливают вынос питательных веществ урожаем.
Агрохимический анализ почв позволяет оценивать и контролировать в динамике содержание в них элементов питания и почвенное 
плодородие.
Агрохимический анализ по содержанию элементов питания позволяет определять качество удобрений, изучать процессы превращения элементов питания в почве и устанавливать их доступность 
растениям, выявлять агроэкологическую безопасность применения 
органических и минеральных удобрений.

Важно отметить, что агрохимия служит научной основой дальнейшего развития земледелия с помощью удобрений, путей повышения плодородия почв и продуктивности культур.
Основными целями изучения дисциплины «Агрохимия» являются 
формирование представлений, теоретических знаний, практических 
умений и навыков по оптимизации минерального питания сельскохозяйственных культур на основе рационального применения минеральных, органических удобрений и мелиорантов с учетом почвенного плодородия и климатических условий.
Эти цели могут быть достигнуты в процессе изучения ключевых 
вопросов:
 
• химического состава, минерального питания растений и методов 
его регулирования;
 
• биологических, химических и физико-химических свойств почв в 
качестве условия произрастания и источника питания растений и 
применения удобрений;
 
• методов определения нуждаемости почв в химической мелиорации, доз, ассортимента, состава, свойств и способа применения 
мелиорантов;
 
• видов, свойств, форм и способов применения удобрений, трансформации их в почве, агрономической и экономической эффективности, а также технологий хранения, подготовки и внесения 
органических и минеральных удобрений;
 
• способов определения доз удобрений и средств химической 
мелио рации почв;
 
• экологических аспектов применения удобрений и химических мелиорантов.
Предшествующими курсами, на которых непосредственно базируется дисциплина «Агрохимия», являются: химия, геология с основами геоморфологии, общее почвоведение, география почв, почвенная микробиология, земледелие, физиология и биохимия растений, 
мелиорация.
Курс «Агрохимия» является основополагающим для изучения следующих дисциплин: система удобрения; агрохимические методы 
исследований и дисциплин профиля — технологии производства 
продукции растениеводства, кормопроизводство, плодоводство, овощеводство, экология.
В процессе изучения дисциплины у студента должны сформироваться следующие профессиональные компетенции (ПК), в том числе:
 
• общепрофессиональные:
 
– способность использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, приме

нять методы, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1);
 
– способность распознать основные типы и разновидности 
почв, оценить уровень их плодородия, обосновать направления использования почв в земледелии (ПК-6);
 
– умение проводить физический, физико-химический, химический и микробиологический анализ почв, химический 
анализ растений, удобрений и мелиорантов в соответствии с 
современными методиками (ПК-7);
 
• компетенции в области производственно-технологической деятельности:
 
– готовность участвовать в проведении почвенных, агрохимических и агроэкологических обследований земель сельскохозяйственного назначения (ПК-8);
 
– способность составить агрохимические картограммы (ПК-9);
 
– способность проводить оценку и группировку земель по их 
пригодности для сельскохозяйственных культур (ПК-11);
 
– способность обосновать методы подготовки удобрений и 
разработать системы их рационального применения, технологические проекты воспроизводства плодородия почв 
(ПК-12);
 
– готовность составить схемы системы обработки почвы и защиты сельскохозяйственных растений от вредных организмов, обосновать экологически безопасные технологии возделывания культур и провести контроль за качеством продукции (ПК-13);
 
– умение проводить растительную и почвенную диагностики, 
принимать меры по агроэкологической оптимизации минерального питания растений и микробиологической активности почв (ПК-14);
 
– способность к проведению экологической экспертизы проектов сельскохозяйственного землепользования (ПК-15);
 
– способность определять экономическую эффективность 
применения удобрений, химических средств мелиорации и 
технологических 
приемов 
возделывания 
сельскохозяйственных культур (ПК-17);
 
– способность проводить маркетинговые исследования на 
рынках агрохимикатов (ПК-18);
 
• компетенции в области научно-исследовательской деятельности:
 
– готовность 
изучать 
современную 
информацию, 
отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований 
(ПК-20);

 
– способность к проведению почвенных, агрохимических и агроэкологических научных исследований согласно утвержденным методикам (ПК-21);
 
– способность к лабораторному анализу образцов почв, удобрений и растений (ПК 22);
 
– способность к обобщению и статистической обработке результатов опытов, формулированию выводов (ПК 23).

ГЛАВА 1

ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Сбалансированное питание растений макро- и микроэлементами 

влияет на многочисленные процессы обмена веществ и играет наиболее важную роль в формировании урожая и его химического состава. К настоящему времени накоплен значительный практический 
опыт получения продукции заданного качественного состава путем 
регулирования минерального питания растений.

Продовольственная безопасность нашей страны напрямую свя
зана с количеством потребляемых минеральных удобрений и интенсивностью химизации земледелия в целом. Необоснованные предложения последних лет о необходимости перехода земледелия страны 
на адаптивно-ладшафтные ГИС-технологии лишь отвлекают внимание и средства от актуальных задач на инструментальные возможности данных технологий и не имеют ничего общего с обеспечением 
населения продовольствием.

Важно отметить, что вносимые с удобрениями элементы питания 

растений являются природными соединениями, которые они использовали миллионы лет, и не оказывают негативного влияния на окружающую среду. Применение удобрений, наряду с повышением урожайности сельскохозяйственных культур и качества продукции, 
улучшает социальную и экологическую обстановку. Рассматривая 
вопросы химизации земледелия в экологическом аспекте, следует 
провести такую же четкую грань между удобрениями и пестицидами, 
как между продуктами питания и лекарственными препаратами.

1.1. ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ РАСТЕНИЯМИ

Минеральное питание является важнейшей функцией растений, 

обусловливающей их рост и развитие. Благодаря автотрофному питанию — усвоению СО2 из воздуха в результате фотосинтеза и с помощью способности синтезировать сложные органические соединения из простых неорганических веществ в целях построения своих 
тел растения приобрели полную независимость от других организмов и готовых источников энергии.

Учитывая особую роль корней в жизни растений, управление 

продукционным процессом сельскохозяйственных культур на основе рационального применения минеральных и органических 
удобрений невозможно без учета зависимости формирования корневой системы от условий питания и окружающей ее среды, а также 
глубокого понимания особенностей поглощения элементов питания 
растениями в отдельные периоды их роста и развития.

Стремление к познанию сущности питания растений уходит в 

глубь веков. Потребовались многие столетия, чтобы сформировать 
научное представление о механизме и необходимых условиях минерального питания растений, установить, какие элементы, в какой 
форме и каком количестве необходимы сельскохозяйственным растениям. Исследования физиологов и агрохимиков в области питания растений имеют большое практическое значение для эффективного применения удобрений.

Первоначальные предположения, что питательные вещества по
ступают в растения в результате диффузии через поры клетки 
(Дютроше, 1837) или диффузионно-осмотических процессов 
(Пфеффер, 1886 и др.), в настоящее время существенно пересмотрены и дополнены с учетом новых научных данных. Современные 
представления о питании растений основываются на исследованиях многих зарубежных и отечественных ученых, среди которых 
наиболее яркими представителями нашей страны являются 
Д.Н. Прянишников, Д.А. Сабинин, И.И. Колосов и др.

Особо важное значение регулированию минерального питания 

сельскохозяйственных растений путем внесения удобрений придавал основоположник агрохимии в России академик Д.Н. Прянишников. Классические работы Д.Н. Прянишникова и его многочисленных учеников о корневом питании растений и применении удобрений послужили основанием для создания туковой 
промышленности и широкой химизации земледелия в нашей 
стране. Его крылатые слова «недостаток знаний нельзя заменить 
избытком удобрений» актуальны и в настоящее время.

Растения содержат, а следовательно, способны поглощать прак
тически все элементы периодической системы, присутствующие в 
почве, на растениях и в воздухе. При этом некоторым из них свойственно аккумулировать в своих органах аномально большое количество элементов, не участвующих непосредственно в процессах 
обмена. Было доказано, что в стерильных условиях растения способны строить свои тела из углекислоты, воды и минеральных солей. К настоящему времени установлено, что для нормального 
роста и развития растениям жизненно необходимы 20 элементов: 
C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, B, Cu, Zn, Mn, Mo, Co, Na, Cl, I, 
V — и условно необходимы 12 элементов: Si, Se, Sr, F, Ag, Li, Ni, Ti, 
Cr, Al, Pb и W.

Необходимыми (незаменимыми) являются такие элементы пи
тания, без которых растения не в состоянии завершить свой жизненный цикл «от семени до семени». Эти элементы получили название 
биогенных или биофильных. Каждый из них играет важную биохимическую и физиологическую роль в жизни растений. Данные элементы непосредственно участвуют в процессах обмена веществ и 

энергии в растениях. Отсутствие или острый недостаток необходимого элемента питания вызывает глубокие нарушения биохимических процессов обмена веществ в растениях, приводящие к морфологическим изменениям их органов и их гибели.

Условно необходимые элементы действуют на растение кос
венно, не принимая непосредственного участия в его биохимических процессах обмена веществ. Отсутствие данных элементов далеко не во всех случаях приводит к снижению урожая. Например, 
кремний в относительно больших количествах содержится в соломе и сене злаковых культур и тем самым значительно повышает 
их устойчивость к полеганию и болезням, однако отсутствие кремния в питательном растворе, как правило, не оказывает существенного влияния на рост и урожайность растений.

Физиологическое значение (роль) отдельных элементов устанав
ливают при выращивании растений с помощью искусственных питательных сред — водных или песчаных культур, содержащих все 
необходимые элементы питания, кроме исследуемого. Исключение 
условно необходимых элементов из питательного раствора чаще 
всего не оказывает явного негативного влияния на рост и развитие большинства сельскохозяйственных культур.

В зависимости от содержания и функциональной роли элементов 

в жизни растений их подразделяют на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся элементы, содержание которых в 

растениях составляет от десятков процентов до их сотых долей 
(n% — 10−2%). Это C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Na. Они выполняют 
в клетках и тканях в основном конституционную роль — создают 
структуру клетки, входят в состав белков, липидов, углеводов и других органических соединений.

К микроэлементам относятся В, Cu, Zn, Mn, Мо, Со и Fe. Их 

содержание в растениях колеблется в пределах 10−2–10−5%. Они 
входят в основном в состав многочисленных ферментов.

Элементы, содержащиеся в количествах менее 10−5%, относятся 

к ультрамикроэлементам. Их физиолого-биохимическая роль до 
настоящего времени не установлена в связи с трудностями создания 
необходимых условий для проведения исследований, так как окружающая среда не лишена следовых примесей этих элементов. В малых количествах они могут присутствовать в воде, воздухе, солях, 
используемых в качестве удобрений, в материале сосудов, используемых для проведения вегетационных опытов, и других средах. 
В литературе, касающейся питания растений, нет единого мнения 
о численной принадлежности химических элементов к ультрамикроэлементам. Многие физиологи относят к этой группе Ag, Au, Cr, 
Cd, W, Br, U, Rb, Se, Cs и др. Можно сказать, что никто эксперимен

тально не доказал и никто не опроверг физиологическую значимость 
ультрамикроэлементов для растений, поэтому к ним на таком же 
основании можно отнести все химические элементы, не вошедшие в 
группу макро- или микроэлементов. Можно полагать, что дальнейшее 
совершенствование методов агрохимических исследований позволит 
выделить ультрамикроэлементы, жизненно важные для растений.

Наряду с биофильными и условно необходимыми элементами ми
нерального питания, растения способны поглощать в небольших количествах некоторые находящиеся в почве низкомолекулярные органические вещества (например, сахара, аминокислоты) или попавшие 
на поверхность надземных органов пестициды. Первые не представляют какого-либо значения для питания растений, а пестициды могут 
вызывать их угнетение.

Четыре элемента, которые при озолении (сжигании) растений 

образуют газообразные соединения и, следовательно, улетучиваются: С, О, Н и N, называются органогенными. На их долю приходится в среднем около 95% сухой массы растений. Оставшиеся в 
золе растений элементы (примерно 5% от сухой массы) относятся к 
зольным элементам. В золе содержатся элементы, необходимые для 
питания растений, а также инертные и токсичные.

Зола является важным показателем условий произрастания рас
тений и качества сельскохозяйственной продукции. Содержание и 
качественный состав золы различных органов сельскохозяйственных 
культур зависят от вида растений и условий их выращивания. Зола 
семян злаковых культур составляет в среднем 2% от сухой массы 
растений, масличных — 3–4%. В стеблях растений, выращиваемых 
в зоне достаточного увлажнения, содержится 4–5% золы, выращиваемых в степных районах, 6–9%, соответственно в листьях 4–7 и 
8–10%. Химический состав золы некоторых растений представлен 
в табл. 1.1.

Растения потребляют элементы питания в неорганической ионной 

форме — в виде катионов и анионов. Питательные вещества, входящие в состав органических удобрений и гумусовых веществ почвы (N, 
P, S и др.), становятся доступными растениям лишь после их полной 
минерализации и перевода в ионнyю форму (табл. 1.2).

Растения способны усваивать питательные вещества как через 

корни, так и через надземные органы (листья, стебли, незрелые 
плоды). Однако основные органы, с помощью которых питаются 
растения, — это лист и корень. Листья, потребляя СО2 из воздуха, 
обеспечивают растения углеродным питанием; корни выполняют 
несколько функций, главная их которых — поглощение из почвы 
минеральных веществ и воды.

Следует учитывать, что надземная часть растений развивается в 

воздушной среде, поэтому в процессе эволюции растения не утратили