Химия в саду и огороде

В настоящее время садоводством занимаются десятки миллионов людей. И здесь нет ничего удивительного: работа на чистом воздухе, под лучами летнего солнца — превосходная форма отдыха.

Геронтологи утверждают, что садоводы живут на 5—6 лет дольше тех, кто садоводством не занимается. Пожилые садоводы в 1,5—2 раза реже обращаются к врачам, чем их ровесники.

Основа любого сада — его почва. С точки зрения химика, почва — сложнейшая система органических и неорганических соединений. В результате их взаимодействия в почве появляются вещества, необходимые для нормального развития растений. Большое участие в процессе почвообразования принимают живые организмы: дождевые черви, насекомые и другие животные.

Увеличению плодородного слоя почвы способствует внесение органических удобрении и почвообразующих компонентов. Одним из наиболее ценных органических удобрений является навоз. В нем есть все необходимые для нормального развития растений химические элементы; кроме того, это органическое удобрение способно отдавать питательные вещества постепенно и в определенной очередности. Так, после внесения навоза растения сначала интенсивно извлекают из него калий, потом фосфор и лишь затем азот. Это следует учитывать при расчете внесения дополнительных доз минеральных удобрений.

С позиций химика, добавление в почву «свежего» материала в виде древесных опилок, стеблей и листьев растений нерационально: — слой почвы увеличивается, а питательная ценность падает, ибо в процессе разложения растительных остатков их окисление идет за счет восстановления нитратов. Последние могут восстанавливаться до различных форм, в том числе и до молекулярного азота:

Итак, если в почву вносятся неперегнившие и неокислившиеся предварительно компоненты, следует обеспечить свободный доступ кислорода воздуха, а также добавить азотное удобрение. Такие же условия должны быть соблюдены и для торфа, если он вводится в почву именно с целью улучшения газопроницаемости и рыхлости.

Структура почвы играет важную роль в жизни садовых растений. Следует учитывать, к примеру, что в легких, воздухопроницаемых почвах органические удобрения разлагаются вдвое быстрее, чем в тяжелых суглинистых. В песчаный грунт легко проникает вода, но она же интенсивно вымывает из него питательные вещества.

На рост и развитие растений и микроорганизмов сильное влияние оказывает такая чисто химическая характеристика почвы, как кислотность. Мало найдется сельскохозяйственных культур, которые могли бы нормально развиваться, когда протонов в почве становится то больше, то меньше нормы, разве что редис, картофель. Вот почему настоящие садоводы должны обязательно быть еще и химиками-аналитиками.

Определить хотя бы приблизительно кислотность почвы можно с помощью индикаторной бумаги.

Итак, на том участке, где надо оценить кислотность, берут пробы земли граммов по 50 из углов и середины территории. Землю смешивают, подсушивают и раздавливают все комочки крупнее горошины. Разравнивают пробу в виде круга и делят его на четыре равные части (в лабораторной практике эту операцию называют квартованием). Почву из 1-го и 3-го секторов отбрасывают, а в оставшихся секторах (2 и 4) операцию повторяют до тех пор, пока объем земли не станет равным четверти обычного стакана.

В стакан доливают (до трех четвертей объема) кипяченую воду комнатной температуры и перемешивают содержимое 2 мин. Когда почва осядет, а жидкость просветлеет, в стакан опускают индикаторную бумагу и определяют по прилагаемой шкале значение водородного показателя pH. В современных условиях, когда на почву попадают промышленная пыль и кислотные дожди, практически редко возникает необходимость в повышении кислотности почвы. Чаще всего ее pH необходимо уменьшать добавлением извести или известняка. Частично раскисление происходит и при внесении золы, содержащей карбонаты и основные оксиды:

Внесение в почву известняка (карбоната кальция) позволяет решить сразу три проблемы — снижение кислотности, обогащение углекислым газом припочвенного слоя воздуха и повышение содержания ионов кальция. Последние способствуют увеличению урожайности практически всех культур и улучшают структуру почвы. Нехватку ионов Ca²⁺ легко заметить: если почва обращается во время дождей в вязкий кисель, а в сухую погоду затвердевает как камень, то в ней мало этих ионов.

Вносить раскисляющие вещества надо обязательно в измельченном виде и не просто рассыпать по участку, а тщательно перекапывать. Этим обеспечивают надлежащую скорость гетерогенного процесса, которая определяется поверхностью контакта реагирующих веществ: больше поверхность — больше скорость и эффективность взаимодействия.

При выборе средства для известкования надо быть очень внимательным. Выше мы упоминали о преимуществах карбонатов в этой роли. Оксиды и гидроксиды кальция и магния тоже хороши, однако основания способствуют потере азота, находящеюся в удобрениях в виде ионов аммония. Поэтому если известкование вести параллельно с внесением навоза или аммофоса, то возможно такое разложение солей:

Образующийся гидрофосфат кальция малорастворим, аммиак легко удаляется в воздух, поэтому равновесие реакции сильно сдвинуто вправо. В этом случае дозу аммиачных удобрений приходится увеличивать. С другой стороны, излишнее раскисление почвы может привести к нежелательным последствиям: у растений появляется болезнь, называемая хлороз. Ее признаки — пожелтение или побеление листьев, отставание в росте и развитии.

У хлороза могут быть и другие причины, но если pH водной вытяжки превышает 7,5, придется вносить сульфат аммония — удобрение, которое способствует повышению кислотности из-за того, что в почве происходит гидролиз:

Водный раствор сульфата аммония, являющегося солью сильной кислоты и слабого основания, имеет pH около 4,5. Кроме того, растения поглощают катион NH₄, быстрее, чем анион SO^2-₄ который накапливается в почве и повышает ее кислотность.

Есть еще одна причина повышения кислотности почвы — излишняя влажность. Рассмотрим приведенное выше уравнение гидролиза сульфата аммония на основе принципа Ле-Шателье. Увеличение содержания влаги автоматически сместит положение равновесия вправо, в сторону образования продуктов реакции. Кислотность при переувлажнении возрастает еще и за счет кислот, содержащихся в почве. Их называют гуминовыми. Состав у них очень сложный: они имеют много функциональных групп и относительную молекулярную массу около 1500.