Лекція 1 Роль агрохімії в землекористуванні

1. Сучасні тенденції використання мінеральних добрив у світі та в Україні

   Вплив різних чинників на врожайність сільськогосподарських культур, за оцінками спеціалістів, оцінюється так:

Такий розподіл характерний для оптимальних кліматичних і технологічних умов вирощування. За відхилення значень погодних умов, ґрунтової родючості, технології вирощування частка участі добрив у формуванні врожаю збільшується до 50-60 %.

Мінеральні добрива набули поширення наприкінці XIXст. До того часу, в основному, застосовували органічні добрива, попіл, природні туки. У дореволюційній Росії тукову промисловість було представлено невеликими суперфосфатними заводами; азотних і калійних добрив практично не виробляли. 

В цілому, рівень застосування мінеральних добрив коливався і залежав від економічних та екологічних вимог. Нині у США вносять 208 кг/га, Німеччині – 238, Великобританії – 365, Франції – 277 кг/га NPK. Перше місце у світі з виробництва і використання мінеральних добрив посідає Китай: виробляє – 27 582 тис т, а використовує – 36 500 тис т. кг/га

Динаміка застосування мінеральних добрив в Україні збігається з основними світовими тенденціями. За періоди з 1966–1970 pp. по 1986–1990 pp. обсяг внесення мінеральних добрив зріс у 3,2 раза, а починаючи з 1992 р. у зв'язку з економічними труднощами він зменшився у 2,2 раза, що не відповідає науково обгрунтованій потребі, і неминуче призводить до зниження родючості ґрунтів і продуктивності сільськогосподарських культур.

Проте, значну частину вироблених добрив експортували в Турцію, Індію, США, В'єтнам. У свою чергу, Україна імпортувала добрива з-за кордону на суму 5852 тис дол., що не перекривало експорту і не могло забезпечити необхідного рівня застосування мінеральних добрив у сільськогосподарському виробництві.

Промисловість часто пропонує як добрива побічні продукти виробництва, обґрунтовуючи це певною кількістю елементів живлення. Дефіцит мінеральних добрив останніми роками і невисока собівартість таких відходів сприяє їхньому активному використанню у сільськогосподарському виробництві. Інший шлях розв'язання проблеми – імпорт сировини. Нестача мінеральних добрив з одного боку, і використання неякісних високобаластних видів, з іншого, потребують розв'язання комплексної проблеми: забезпечити сільське господарство України достатньою кількістю мінеральних добрив і попередити можливі негативні наслідки їхнього застосування забороною використання низькоякісних видів.

Враховуючи природні ресурси, в Україні домінує виробництво азотних мінеральних добрив. Калійні та фосфороні добрива виробляються значно меншими обсягами. 

За останні 10 років виробництво азотних мінеральних добрив було найменшим у 2009 році та найбільшим - у 2011. Якщо у 2009 році виробництво їх становило 2,2 млн т, то торік перевищило 2,9 млн т, що більше порівняно з попереднім роком на 27%.

Серед мінеральних добрив у вітчизняній хімічній промисловості домінує карбамід та аміачна селітра. Так, у структурі виробництва добрив частка карбаміду становить 61%, аміачної селітри – 29%.

Виробниками добрив в Україні є:

• ПАТ «Концерн Стірол» (м. Горлівка),
• ПАТ «ДніпроАзот» (м. Дніпродзержинськ),
• ПрАТ «Сєвєродонецьке об’єднання Азот» м. Сєверодонецьк,
• ПАТ «Азот» (м. Черкаси),
• ВАТ «Одеський портовий завод» (м. Одеса).
• ЗАТ «Дніпровський завод мінеральних добрив» (м. Дніпродзержинськ)
• ПАТ «Сумихімпром» (м. Суми)
• ДАК «Титан» (м. Армянськ)
• ТОВ «Стебницький калійний завод» (м. Стебник).

1.1. Внесення добрив

     У сучасному аграрному виробництві останніми роками зберігається стійка тенденція збільшення попиту на використання різних видів мінеральних добрив.  Зумовлений він декількома причинами. Насамперед міндобрива залишаються важливим фактором інтенсифікації виробництва, збереження балансу поживних речовин і родючості ґрунту та підвищення показників рівня урожайності сільськогосподарських культур для збільшення загальної дохідності ведення бізнесу.

      З іншого боку, мінеральні добрива є одним із найбільш доступних видів ресурсів для суттєвого підвищення продуктивності віддачі аграрного потенціалу сільського господарства за порівняно невеликий проміжок часу.

      Нинішній рівень використання мінеральних добрив у віт­чизняному сільському господарстві, попри позитивні тренди останніх років, залишає­ться ще досить низьким як порівняно з рекомендаціями науковців та фахівців галузі, так і відносно показників багатьох розвинутих країн світу.

      Зокрема, за даними проведеного аналізу інформації ФАО ООН, фактичний рівень внесення мінеральних добрив у різних країнах світу є досить високим. Передусім найвищий показник спостерігається у Нідерландах, де безпосередньо в середньому із розрахунку на 1 га наявної земельної площі використовую­ться для сільськогосподарського виробництва 258 кг мінеральних добрив у перерахунку на 100% основних поживних речовин, у Великобританії — 247 кг, Ізраїлі — 240 кг, Німеччині — 202 кг, Білорусі –194 кг, Польщі — 176 кг, Франції — 169 кг, Чехії — 153 кг, США — 137 кг, Італії — 129 кг, Угорщині — 118 кг, Туреччині — 107 кг.

 Діаграма 1. Рівень використання мінеральних добрив у сільському господарстві різних країн світу

З огляду на вище зазначене можна також стверджувати, що наявний рівень середньої урожайності вирощування основних сільськогосподарських культур у Нідерландах, Великобританії, Ізраїлі та Німеччині — один із найвищих у світі, що є значною мірою результатом оптимального використання мінеральних добрив в аграрному виробництві на основі дотримання рекомендацій науковців вказаних країн та їх правильного розуміння з боку місцевих фермерів за наявності відповідних фінансових можливостей і доступності забезпечення придбання.

Повертаючись до реалій і тенденцій вітчизняного аграрного виробництва, варто також відзначити, що впродовж 2015–2017 рр. загальні обсяги внесення мінеральних добрив у сільськогосподарських підприємствах України із площею землекористування понад 100 га зросли в 1,4 разу, у тому числі безпосередньо фосфорних майже в 1,6 разу.

Якщо взяти і порівняти окремі показники статистики із розрахунку на 1 га удобреної площі, то обсяги внесення усіх видів мінеральних добрив за вказаний період збільшилися із 98 кг до 123 кг, або майже в 1,2 разу, а її частка підвищилася із 80,8% до 89,4% (табл. 1).

Таблиця 1. Динаміка внесення у поживних речовинах мінеральних добрив сільськогосподарськими підприємствами України

Джерело: складено за даними Держслужби статистики України

Аналіз структури обсягу внесення мінеральних добрив в 2017 р. за часткою поживних речовин виявив, що близько 67,3% їх відносилося до азотних, 17,9% — фосфорних і 14,8% — калійних.

Серед основних, взятих для порівняльного аналізу, сільськогосподарських культур минулого року аграрії, із розрахунку на 1 га посівної площі, найбільше вносили мінеральних добрив на картоплі (359 кг), цукрових буряках фабричних (295 кг), овочах і баштанних (233 кг), а найменше — на сої (68 кг) і кормових культурах (54 кг). Зокрема, вказаний показник на сіяних однорічних і багаторічних травах становить 30 кг/га. У динаміці за три останні роки найвищі темпи зростання внесення мінеральних добрив спостерігалися на таких культурах, як трави сіяні однорічні і багаторічні (176,5%), льон-довгунець (175,9%) і соняшник (160%).

Враховуючи той факт, що нині наявний рівень використання мінеральних добрив у сільському господарстві не лише суттєво відстає від аналогічного показника розвинутих у аграрному відношенні країн світу, але й не забезпечує простого дотримання балансу поживних речовин в агросфері, то можна очікувати в подальшому його підвищення як важливого стратегічного чинника збереження конкурентоспроможності галузі. Багато в чому це залежить від можливостей збереження і нарощування потужностей вітчизняної хімічної промисловості.

1.2. Попит на внутрішньому ринку

Мінеральні добрива є важливим джерелом повернення поживних речовин у ґрунт і основою забезпечення сучасних інтенсивних технологій та прибуткового ведення агробізнесу в рослинництві.

 Останніми роками в Україні відзначається ріст використання основних видів мінеральних добрив, а також збільшення обсягів внесення комплексних добрив. Попит на добрива в Україні формують господарства різних організаційно-правових форм і розмірів землекористування, в т. ч. великі агрохолдинги, де значну увагу приділяють інтенсифікації сільськогосподарського виробництва.

Підвищення попиту на мінеральні добрива було обумовлене об’єктивними причинами, пов’язаними із дефіцитом органічних добрив. Останніми роками аграрії, через відсутність у багатьох господарствах поголів’я великої рогатої худоби, удобрювали до 2 % посівних площ, або близько 0,5 т на 1 га, що значно менше рекомендованих норм.

Виробництво мінеральних добрив завжди було і є одним зі стратегічно важливих сегментів вітчизняної хімічної промисловості, яке орієнтоване не лише на експорт, але й на забезпечення внутрішніх потреб аграрного сектору економіки. Останніми роками галузь зіткнулася із проблемами забезпечення сировиною для виробництва мінеральних добрив, що вплинуло на стабільність роботи хімічних підприємств. Більшість підприємств галузі займається виробництвом азотних добрив, а відтак, суттєво залежить від постачання імпортного газу та його ціни. Значне її підвищення призводить фактично до зниження конкурентоспроможності виробництва мінеральних добрив та скорочення експортного потенціалу галузі.

Вказані проблеми безпосередньо впливають на обсяги виробництва азотних добрив впродовж останніх років (­діагр. 2).

Діагр. 2. Динаміка виробництва азотних добрив в Україні (у поживних речовинах N)

Джерело: складено за даними ФАО ООН (2010–2016 рр.) і Держслужби статистики України (2017 р.)

Особливістю виробництва мінеральних добрив є те, що вони можуть також використовуватися як компоненти для отримання інших видів продукції хімічної промисловості. Минулого року у структурі їх виробництва переважав аміак безводний, а також нітрат амонію (табл. 2).

Таблиця 2. Структурний аналіз номенклатури виробництва основних видів мінеральних добрив в Україні за 2017 р.

Джерело: складено за даними Держслужби статистики України

Вагому частину азотних мінеральних добрив в Україні виробляють на підприємствах холдингової компанії Ostchem Holding AG. Вона об’єднує, зокрема, ПАТ «Азот», ПАТ «Рівнеазот», ПАТ «Сєвєродонецьке об’єднання Азот» та інші підприємства хімічної промисловості. Також виробництвом азотних добрив займається ВАТ «Одеський припортовий завод».

Стосовно інших видів мінеральних добрив — фосфорних і калійних, то їх виробництво суттєво коливається в окремі роки.

Певне зростання виробництва фосфорних добрив спостерігалося лише у період 2010–2012 рр., коли його обсяги безпосередньо збільшилися більш ніж удвічі із 22,5 тис. т до 51,6 тис. т. Аналогічна ситуація склалася також із калійними добривами. У 2016 р. їх виробництво досягло показника 4,8 тис. тонн, тоді як за 2017 р. інформації про його обсяги немає.

Нині досить значна частина складних комплексних мінеральних добрив імпортує­ться, хоча вітчизняна хімічна промисловість має потенціал збільшення обсягів їх виробництва. Зокрема, це стосується діяльності ПАТ «Сумихімпром», де здійснюється виробництво значної номенклатури мінеральних добрив: сульфат амонію, суперагро NP (10:40), суперагро NP (12:24), суперфосфат гранульований амонізований, суперагро NPК (4:20:20), суперагро NPK (15:15:15), суперагро NPK (5:16:36), суперагро NPK (6:24:12), суперагро NPK (8:19:29), суперагро NPК (8:24:24), суперагро NPК (10:20:20), суперагро NPK (10:26:26), суперагро NPK (12:24:12), суперагро NPК 14:18:18 +6S+1B і суперагро NPК 14:23:14 +6S+1B.

Експорт та імпорт мінеральних добрив

У 2017 р. вартість імпорту основних видів мінеральних добрив сягає близько $1,1 млрд, тоді як їх експорт сягнув $129,4 млн. Найбільшу питому вагу в структурі імпорту займають товарні позиції згідно з УКТЗЕД 3105000000 «Добрива мінеральні або хімічні із вмістом двох чи трьох поживних елементів: азоту, фосфору та калію; інші добрива; товари цієї групи у таблетках чи аналогічних формах або в упаковках масою брутто не більш як 10 кг». Їх частка становить 67,4%, а другу позицію займає 3102000000 «Добрива мінеральні або хімічні, азотні» із часткою 30%. 

За умов порівняння середньої ціни експорту та імпорту 1 т мінеральних добрив можна зробити висновок, що вітчизняні виробники мають беззаперечні конкурентні переваги за такими їх видами згідно з УКТЗЕД, як 3102000000 «Добрива мінеральні або хімічні, азотні», «3103000000 Добрива мінеральні або хімічні, фосфорні», 3104000000 «Добрива мінеральні або хімічні, калійні», 3104900000 «iншi». Водночас ціна експорту за товарною позицією 3105000000 «Добрива мінеральні або хімічні із вмістом двох чи трьох поживних елементів: азоту, фосфору та калію; інші добрива; товари цієї групи у таблетках чи аналогічних формах або в упаковках масою брутто не більш як 10 кг» значно перевищує аналогічну ціну їх імпорту.

Минулого року експорт мінеральних добрив виявився найнижчим за останні п’ять років, скоротившись у 7,3 разу, тоді як імпорт зріс у 2,7 разу. Найбільш вдалим для експортерів мінеральних добрив був 2011 р. і 2012 р., коли його вартість досягала щороку, відповідно, $1,8 млрд (діагр. 3).

Діагр. 3. Динаміка експорту-імпорту мінеральних добрив в Україні

Джерело: розраховано за даними митної статистики України

Варто окремо зазначити, що від стану розвитку вітчизняних підприємств із виробництва мінеральних добрив залежить подальша перспектива інтенсифікації аграрного сектору економіки та конкурентоспроможність його продукції. Поряд із цим мінеральні добрива залишаються також і одним із стратегічно важливих видів експорту продукції із високою доданою вартістю, особливо в умовах, коли світовий попит на них стабільно зростає.

Тому доречною є думка щодо необхідності повернення вказаній галузі пріоритетної уваги зі сторони держави і спрямування зусиль на збереження та відновлення потенціалу цього напрям розвитку вітчизняної хімічної промисловості як у контексті експортної диверсифікації економіки, так і з точки зору вирішення окремих питань забезпечення безперебійного постачання мінеральних добрив для потреб вітчизняного сільського господарства.

Цінові тренди на ринку мінеральних добрив

Цінова ситуація на вітчизняному ринку мінеральних добрив у цілому характеризує­ться значною їх непередбачуваністю. Відсутній як стабільний тренд на їх підвищення, так і зниження. Певною мірою це зумовлено тим фактом, що попит на мінеральні добрива останніми роками зростав, тоді як їх постачання на внутрішній ринок було диверсифіковане і відбувалося за рахунок вітчизняних та закордонних виробників. Окремий вплив справляло валютне коливання, а також інші чинники економічного характеру та кон’юнктури ринку.

Якщо більш детально зупинитися на аналізі цінових трендів у розрізі окремих видів мінеральних добрив, то найбільша волативність спостерігалася стосовно аміачної селітри. Так, впродовж жовтня-грудня 2017 р. ціна 1 т аміачної селітри зросла на ринку із 8200 грн до 9500 грн, або на 15,8% (діагр. 4). Однак, починаючи із січня по квітень 2018 р., вона знизилася до 7900 грн/т, або на 16,8%. Із лютого по квітень також дещо знизилася ціна 1 т карбаміду — майже на 600 грн/т. Якщо у лютому 2018 р. ціна 1 т карбаміду порівняно із січнем зросла із 9500 грн до 10500 грн, то впродовж березня-квітня вона знизилася до 9900 грн.

Діагр. 4. Цінові тренди на основні види мінеральних добрив в окремі місяці 2014–2018 рр.

Джерело: дані аналізу моніторингу цін Міністерства аграрної політики України

Загалом протягом останніх років цінова ситуація на внутрішньому ринку мінеральних добрив була більш сприятливою для аграрія порівняно з іншими видами матеріально-технічних ресурсів, що забезпечило збільшення обсягу їх використання та відобразилося на підвищенні рівня середньої урожайності сільськогосподарських культур та валовому виробництві аграрної продукції.

2. Агрохімія як наука. Поняття, історія виникнення, об’єкти вивчення

Агрономічна хімія (агрохімія) – це наука про взаємодію рослин, ґрунту та добрив у процесі вирощування сільськогосподарських культур, про колообіг речовин у землеробстві й використання добрив з метою підвищення врожайності, поліпшення якості врожаю і підвищення родючості ґрунту (ГОСТ-20432-75).

Основоположниками наукової агрохімії є німецький вчений Юстус Лібіх - основоположник теорії мінерального живлення рослин, яку ще в 1840 році світові у своїй книзі "Хімія в застосуванні до землеробства і фізіології", і французький дослідник Жан Батіст Бусенго, який розпочав вивчення колоообігу речовин у сільськогосподарському виробництві та відкрив явище симбіотичної азотфіксації.

Великий внесок у розвиток агрохімії як науки зробив російський вчений М.Г.Павлов, у 1825 році видав свою "Земледельческую химию".

        Д.І.Менделєєв розробив цілий ряд методів отримання мінеральних добрив та хімічного аналізу ґрунтів. У 1878 році вчений-ґрунтознавець П.А.Костичев організував першу агрохімічну лабораторію, де були проведені важливі дослідження з хімії та фізики ґрунтів.

Загальновизнано, що найбільший внесок у розвиток агрохімії зробив Д.М. Прянишніков, який присвятив цій галузі понад 550 робіт, в яких розробив наукові основи живлення рослин. Він зазначив, що жоден інший прийом, ніж внесення добрив, не дозволяє так істотно підвищити врожайність культур на великих площах. Вчений наголошував, що завданням агрохімії є вивчення колообігу речовин у землеробстві і з'ясування способів впливу на процеси в ґрунті й рослині, які підвищують врожайність останніх. Зміст агрохімії Д.М. Прянишніков наочно показав у вигляді трикутника, на вершині якого розташував рослину як головний об’єкт, а в основі – ґрунт і добриво (рис. 2). Ця схема набула світової популярності, адже через просту доступну форму відобразила величезний комплекс завдань, над яким працює така важлива наука як агрохімія.

Рис. 2. Трикутник Прянишнікова

Агрохімія належить до сільськогосподарських, біологічних і хімічних наук. Окрім вивчення колообігу речовин у землеробстві завданням цієї науки є встановлення залежностей та розробка способів регулювання біологічних, хімічних, біохімічних процесів у ґрунті і рослині, що сприяло б підвищенню врожайності та отримання високоякісної продукції. Для вирішення цих завдань агрохімія використовує досягнення фундаментальних наук (хімії, біології, математики, кібернетики та ін.). З розвитком науки рядом вчених внесені доповнення про взаємозв’язок факторів, які впливають на продуктивність сільськогосподарських культур і зобразили нові зв’язки й залежності. Взаємозв’язок природних факторів родючості ґрунту О.М.Грінченко показав у вигляді вписаного в коло правильного шестикутника, в центрі якого розташував  життєдіяльність рослин і мікроорганізмів (рис. 3). В.Г.Мінеєв показав роль такого фактору як клімат (рис. 4). взаємодію факторів зовнішнього середовища, які підвищують врожайність сільськогосподарських культур, М.Н.Кулаковська показала як складний комплекс (рис. 5).

Рис. 3. Взаємодія природних факторів родючості ґрунту (О.М.Гринченко)

Рис. 4. Взаємозв’язок факторів у системі “ґрунт-клімат-добриво-рослина” (В.Г.Мінєєв)

Рис. 5. Взаємодія факторів, що впливають на врожай сільськогосподарських культур (Т.Н.Кулаковська)

Серед об’єктів вивчення агрохімії ґрунт вивчається як складне біомінеральне тіло, наділене родючістю, яка обумовлена його фізичними, водно-фізичними, хімічними, біологічними, агрофізичними, агрохімічними й іншими властивостями. Для рослин він виконує функцію місця розташування і джерело кореневого живлення. Як джерело живлення ґрунт забезпечує рослину елементами живлення, а кореневі виділення останньої впливають на його хімічний склад. Взаємодія між ґрунтом і добриами проявляється через підвищення рівня ефективної родючості першого і  вплив на розчинність, а отже доступність останніх. 

3. Методи агрохімічних досліджень

Агрохімія є прикладною наукою, а тому значна частина досліджень проводяться в реальних польових умовах. Польовий дослід залишається чи не єдиним способом максимально врахувати сукупну дію факторів росту і розвитку рослин. І.П. Павлов говорив, що метод – це основна річ у науці. Методи досліджень в агрохімії носять досить різний характер, але можуть бути об’єднані у такі групи: описові, лабораторні, вегетаційні, польові та виробничі випробування (рис.6).

Рис. 6. Основні методи агрохімії

3.1. Описовий метод.

Спостереження й опис життя рослин у природних умовах можуть дати цінну інформацію. Прикладом може слугувати метод ботанічної індикації, коли рослини використовують як індикатори родовищ бору, нікелю, міді, ін. мінералів. Щавель добре росте на кислих ґрунтах, соленки – на засолених і т.п. Описовий метод допомагає агрохіміку, агроному у постановці дослідів – визначенні типу і показників ґрунту, характеристиці рельєфу, погодно-кліматичних умов, спостереженні за ростом і розвитком рослин, структурою врожаю і т.п. Але цей метод не відноситься до точних, так як має суб’єктивність у виконанні, поверхневу оцінку.

3.2. Вегетаційний метод

Метод дозволяє вивчати пересування розчину вглиб по ґрунтовому профілю, розвиток кореневої системи рослин, склад ґрунтового розчину на різній глибині тощо. Лізиметри – це зацементовані ями з отворами у підлозі. Вони заповнюються ґрунтом з імітацією природних горизонтів, ущільнення яких близьке до природного. Лізиметри знаходяться під відкритим небом. Ґрунтовий розчин для аналізу збирають з глибини досліджуваних горизонтів.

Польовий метод – основний при вивченні ефективності агротехнічного прийому, зокрема внесення добрив, хімічних меліорантів, із врахуванням комплексного впливу факторів росту і розвитку рослин.

Метод виробничих досліджень. Всі досягнення науки отримують право на життя в тому випадку, коли вони витримують випробування у виробничих умовах і перевірені часом.

Методи рослинної діагностики. Це встановлення стану рослини (забезпеченість її водою й елементами живлення, ураження шкідливими мікроорганізмами тощо) за її зовнішніми ознаками й хімічним складом. Метод базується на зміні хімічного складу рослин залежно від режиму живлення. Для аналізу беруть цілу рослину або її фрагменти, відповідно розрізняють листкову і тканину діагностики. Для тканинної беруть переважно стеблову частину рослини, яка містить провідну систему, що дозволяє визначити забезпеченість  азотом, фосфором, калієм, магнієм, хлором, кальцієм, ін. елементами.

Найшвидшим для хімічної діагностики є експрес-метод, за якого аналізують склад соку. Набули поширення, зокрема у приватному користуванні, компактні переносні експрес-лабораторії для визначення визначають потребу рослини у елементах живлення. Вони дозволяють  проводити визначення безпосередньо в полі на свіжих зрізах рослин за методом К.П. Магніцкого або В.В. Церлінга. 

3.3. Лабораторні методи.

Дослідження в лабораторних умовах хімічними методами є основними, найбільш точними. Стандартні методи агрохімічних досліджень є також хімічними лабораторними, і будь-який експрес-аналіз, нові методи порівнюються із стандартними хімічними методами. Розрізняють якісний і кількісний аналізи.

Якісний аналіз дозволяє встановити елементарний хімічний склад рослин, ґрунту, добрив. Він дає уявлення лише про загальний хімічний склад, але не характеризує їхнього кількісного складу. За цим методом визначають склад невідомої речовини, видів, форм добрив і отрутохімікатів.

Кількісний аналіз. Всі точні визначення в агрохімії є ваговими чи об¢ємними кількісними аналізами. Ваговий аналіз дозволяє визначити масові співвідношення, об¢ємний базується на встановленні еквівалентного співвідношення реагуючих речовин. 

3.4. Фізико-хімічні методи.

Крім суто хімічних у агрохімічних дослідженнях широко застосовуються фізико-хімічні методи. Це колориметрія, фотоколориметрія, потенціометрія, кондуктометрія, полум’янофотометрія, спектроскопія, хроматографічний аналіз, червона спектроскопія, полярографія, метод мічених атомів, інші.

Колориметричний метод аналізу базується на прямій залежності забарвлення розчину від концентрації досліджуваної речовини. Проводиться порівняння інтенсивності забарвлення двох розчинів. Перший із цих розчинів є зразковим, із заданою концентрацією досліджуваної речовини, порівняння з ним дозволяє розрахувати концентрацію для досліджуваного розчину.

Автоматизованим варіантом попереднього методу стала фотоелектроколориметрія, де фотоелемент замінює око дослідника. Промені світла певної довжини проходять через розчин, що досліджується, частково розсіюються та поглинаються ним (величина розсіювання і поглинання залежить від концентрації розчину) і потрапляють на фотоелемент. Фотоелектричний струм, що виникає при цьому, пропорційний концентрації розчину. Вимірюючи силу струму, отримують дані про концентрацію речовини у досліджуваному розчині. Такі прилади отримали назву фотоспектроколориметри, вони є різних модифікацій, набули широкого розповсюдження й попиту завдяки точності й зручності вимірювання.

Полуменевий фотометричний метод базується на вимірюванні сили струму, який вивільняється при спалюванні конкретного елемента. Досліджуваний розчин розпилюють пульверизатором, утворений при цьому туман вводиться у полум’я пальника. Фотоелемент фіксує певний спектр полум’я і переводить його у фотострум, силу якого міряє мікроамперметр. Цей метод набув поширення і є стандартним для визначення калію, кальцію, натрію, ін.

3.5. Оптичні методи.

Розрізняють два їх типи: поляриметрія і рефрактометрія. Полярометричний метод базується на здатності оптично активних речовин поляризувати світло. Широко використовується для визначення вмісту цукрів у соці цукрового буряку і плодів. Рефрактометрія базується на вимірюванні показників заломлення світла при переході із одного середовища в інше. У агрохімічних аналізах найчастіше користуються рефрактометрами, для визначення вмісту сухих речовин у соці овочів, плодів і ягід, а також у водних розчинах цукрів.

Потенціометрія  – вимірювання електрорушійної сили (ЕРС), яка виникає в розчині під дією електродів. Ця ЕРС залежить від концентрації іонів водню, тому може слугувати точним показником ступеня кислотності розчину. Величину рН відраховують за шкалою приладу, а на сучасних моделях вона виводиться на електронне табло.

Кондуктометрія. В основі методу вимірювання питомої електропровідності розчинів, яка залежить від концентрації солей.  Широко використовують при визначенні засоленості солонцюватих ґрунтів, а також доз, видів, форм і норм внесення добрив у зоні недостатнього зволоження та зрошення.

Метод спектрального аналізу  - вивчення оптичного спектра речовини. як джерело світла використовують полум’я з високою температурою. спектральний аналіз включає отримання спектру аналітичного зразка, визначення довжини спектральних ліній, дослідження зміни їх інтенсивності. Для спектрального аналізу використовуються прилади: спектроскопи, спектрографи, спектрофотометри. Перевагами спектрального аналізу є мала кількість потрібної для аналізу речовини, можливість визначити 20 і більше елементів, високі чутливість і точність визначення.

Хроматографічний метод. Розрізняють адсорбційну, іонообмінну, розподільну хроматографію. Найчастіше в агрохімії для визначення амінокислот, вуглеводів, алкалоїдів, розділення пігментів, органічних кислот, вітамінів, використовують хроматографію на папері та газову. Суть методу в розділенні суміші речовин між двома рідкими фазами, які не змішуються за різних концентрацій компонентів. Однією рідкою нерухомою фазою є вода (20-25% від загальної маси суміші),  іншою – насичені водою органічні розчинники – бутиловий спирт, фенол, крезол та ін. Проявлена хроматограма представляє собою серію кольорових смуг, розташованих у певному порядку. Цей метод складається із розділення речовин, проявлення, елюацій і колориметрування. В результаті можна отримати дані про якісний і кількісний склад досліджуваної речовини. Хроматографічний аналіз зарекомендував себе як точний нескладний метод аналізу складних сумішей.

Метод мічених атомів або ізотопний метод. Для пізнання процесів, які проходять в живих організмах та у зовнішньому середовищі використовують метод мічених атомів. Він ґрунтується на введені до стабільної нерадіоактивної субстанції малої кількості радіоактивного ізотопу. Радіоактивне випромінювання, яке є індикатором, дає можливість встановити розподіл, пересування і накопичення в рослинах мічених атомів. Радіоактивні сигнали фіксуються приладами-лічильниками. В агрохімії використовуються ізотопи ¹⁵N, Р³², К⁴⁰, Mo⁹⁹ та ін.

Бактерологічні методи. Використовуються при дослідженнях функції мікроорганізмів. Метод базується на принципі тісної залежності умов живлення рослин від кількісного і якісного складу мікроорганізмів. За характером розвитку колоній мікроорганізмів можна встановити нестачу або надлишок у ґрунті тих чи інших елементів.