Агрохимия

АГРОХИМИЯ

Москва
ИНФРА-М
2023

В.В. КИДИН 

Допущено 
УМО вузов РФ по агрономическому образованию 
в качестве учебного пособия для подготовки бакалавров, 
обучающихся по направлению 35.03.03 
«Агрохимия и агропочвоведение»

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МСХА 
им. К.А.ТИМИРЯЗЕВА

К38

© Кидин В.В., 2015

Р е ц е н з е н т ы:

В.Г. Сычев — д-р с.-х. наук, проф., академик РАСХН, директор ВНИИА им. Д.Н. Пряниш
никова;

И.В. Верниченко — д-р с.-х. наук, профессор кафедры агрономической, биологической химии 

и радиологии РГАУ–МСХА им. К.А. Тимирязева

УДК 631.81(075.8)
ББК 40.4я73
 
К38

ISBN 978-5-16-010009-8 (print)
ISBN 978-5-16-101658-9 (online)

Кидин В.В.  

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

2023. — 351 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 
10.12737/6244.

ISBN 978-5-16-010009-8 (print)
ISBN 978-5-16-101658-9 (online)

В учебном пособии изложены основы питания растений, указаны 

состав 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.

Пособие предназначено для бакалавров, магистров и аспирантов 

агрономических специальностей и специалистов, заинтересованных 
в рациональном применении минеральных и органических удобрений.

УДК 631.81(075.8)

ББК 40.4я73

ВВЕДЕНИЕ

Агрохимия изучает вопросы оптимизации минерального питания 

растений и круговорот питательных веществ в земледелии в целях 
повышения урожайности и качества продукции. Применение минеральных 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 удобре
ний 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 ас
пекте 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, явля
ются 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 сельскохозяй
ственными 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 удоб
рений, методики агрохимических исследований и других дисциплин.

Таким образом, главными объектами агрохимии являются расте
ния, почвы и удобрения.

Агрохимические методы исследований можно разделить на био
логические 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 элемен
тов 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 контроли
ровать в динамике содержание в них элементов питания и почвенное 
плодородие.

Агрохимический анализ по содержанию элементов питания по
зволяет 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 даль
нейшего 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 сельскохо

зяйственных 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 мелиора
ции, доз, ассортимента, состава, свойств и способа применения 
мелиорантов;

 
• видов, свойств, форм и способов применения удобрений, транс
формации 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 ме
лиорантов.
Учебная дисциплина «Агрохимия» входит в базовую часть цикла 

профессиональных дисциплин учебного плана подготовки специалистов направления 110100 «Агрохимия и агропочвоведение».

Предшествующими курсами, на которых непосредственно бази
руется 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 сле
дующих дисциплин: система удобрения; агрохимические методы 
исследований и дисциплин профиля — технологии производства 
продукции растениеводства, кормопроизводство, плодоводство, овощеводство, экология.

В процессе изучения дисциплины у студента должны сформиро
ваться следующие профессиональные компетенции (ПК), в том числе:

 
• общепрофессиональные:

 
– способность использовать основные законы естественно-на
учных дисциплин в профессиональной деятельности, применять 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, хими
ческий и микробиологический анализ почв, химический 
анализ растений, удобрений и мелиорантов в соответствии с 
современными методиками (ПК-7);

 
• компетенции в области производственно-технологической дея
тельности:

 
– готовность участвовать в проведении почвенных, агрохими
ческих 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 за
щиты 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 про
ектов сельскохозяйственного землепользования (ПК-15);

 
– способность определять экономическую эффективность 

применения удобрений, химических средств мелиорации и 
технологических 
приемов 
возделывания 
сельскохозяй
ственных культур (ПК-17);

 
– способность проводить маркетинговые исследования на 

рынках агрохимикатов (ПК-18);

 
• компетенции в области научно-исследовательской деятельности:

 
– готовность 
изучать 
современную 
информацию, 
отече
ственный и зарубежный опыт по тематике исследований 
(ПК-20);

 
– способность к проведению почвенных, агрохимических и аг
роэкологических научных исследований согласно утвержденным методикам (ПК-21);

 
– способность к лабораторному анализу образцов почв, удоб
рений и растений (ПК 22);

 
– способность к обобщению и статистической обработке ре
зультатов опытов, формулированию выводов (ПК 23).

Изучение дисциплины призвано способствовать развитию и об
щекультурных компетенций, предусмотренных Федеральным государственным стандартом высшего профессионального образования 
по направлению подготовки 110100 «Агрохимия и агропочвоведение».

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