Хімія. Рівень стандарту. 10 клас. Савчин

§ 33. РОЛЬ ОРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ В РОЗВ'ЯЗАННІ ПРОДОВОЛЬЧОЇ ПРОБЛЕМИ

Вивчивши матеріал параграфа, ви зможете:

• називати чинники, що впливають на збільшення обсягів виробництва продукції рослинного й тваринного походження для розв'язання продовольчої проблеми;
• характеризувати значення мінеральних та органічних добрив, хімічних засобів захисту рослин і тварин, стимуляторів росту, штучних кормів для збільшення виробництва тваринної сільськогосподарської продукції;
• робити висновки про роль органічної хімії у розв'язанні продовольчої проблеми.

Продовольча проблема та хімія. Забезпеченість людини їжею є однією з глобальних проблем людства, адже їжа — важливий складник життєдіяльності організмів. Із зростанням населення планети виникла проблема забезпечення продуктами харчування в майбутньому. За дослідженнями вчених, її можна розв'язати, якщо світова частка виробництва харчових продуктів зросте в 3-4 рази. Це можливо здійснити різким піднесенням сільського господарства, упроваджуючи в його розвиток усі досягнення сучасної науки, насамперед хімії та біології.

Для збереження здоров'я населення необхідно сконцентрувати увагу на виробництві рослинної та тваринної їжі, тобто продуктів харчування природного походження. Модернізація сільського господарства полягає в створенні таких умов, які б сприяли розмноженню та росту рослин і тварин.

Завдання хімії зі збільшення виробництва рослинної та тваринної їжі полягає в забезпеченні сільського господарства мінеральними й органічними добривами, хімічними засобами захисту рослин і тварин, стимуляторами росту, штучними кормами, новими продуктами.

Використання органічних добрив. Крім мінеральних добрив для підвищення врожайності використовують органічні добрива рослинного та тваринного походження.

Добрива — це мінеральні та органічні речовини, які активно впливають на урожайність рослинної продукції.

Органічні добрива містять елементи живлення для рослин переважно у формі органічних сполук. До них належать гній, гнойова рідина, компости, компостний торф, тирса, солома, зелене добриво, мул (сапропель), промислові й господарські відходи та багато бобових рослин: горох, конюшина, сочевиця, люпин. Усі вони багаті на Нітроген — елемент, що входить до складу молекул амінокислот і білків. Він сприяє розвитку зеленої маси рослин, за участю якої синтезується органічна речовина. Тому органічні добрива вносять восени, приорюючи, щоб Нітроген, який має здатність швидко звітрюватися, утримувався в ґрунті.

Найкраще та найбільш доступне й поширене органічне добриво — гній. Унесення його в ґрунт сприяє розвитку ґрунтових бактерій і мікроорганізмів, які допомагають корінню рослин отримувати поживні елементи. Ґрунт збагачується вмістом гумусу. Під час його розкладання утворюються мінеральні речовини, необхідні для нормального розвитку рослин.

Гній особливо багатий на Нітроген, що міститься в складі амоніаку. Крім того, гній є справжньою кладовою мікроелементів: Сульфуру, Калію, Фосфору, Магнію, Мангану, Бору. У ґрунті гній виділяє карбонатну кислоту, яка сприяє доброму росту.

Під час розкладання гною або решток рослин утворюється перегній — цінне органічне добриво. Його застосовують під овочеві культури, особливо добре — під цибулю та помідори.

Торф — це залишки рослинного й тваринного походження, які неповністю розклалися через обмежений доступ повітря (рис. 89). Утворюється на болотистих місцевостях і може використовуватися як місцеве добриво. Характеризується великим вмістом Карбону, а за наявності кислотного середовища — специфічним набором мікроорганізмів.

Рис. 89. Торф'яне родовище

Найкращий для використання торф із низинних шарів, бо він має високий ступінь розкладання та майже на 50 % складається з ґумусу, що підвищує родючість ґрунту.

Рідке органічне добриво зручне у використанні, легко засвоюється, не вимагає додаткової обробки ґрунту. Порівняно з іншими добривами його потрібно вносити точніше під рослини. Хімічні речовини рідкого посліду добре затримуються в ґрунті й легко проникають у кореневу систему. Використання рідких органічних добрив дає змогу заощадити на використанні техніки та паливно-мастильних матеріалах, що позитивно впливає на фінансові затрати господарств.

Компости — органічні добрива, які може приготувати кожний, хто займається вирощуванням овочів і фруктів. Збірні компости виготовляють з різних відходів їжі та сміття (бур'яни). За дослідженнями вчених, майже третина виробленої харчової продукції потрапляє на смітники. Ця ж продукція може стати джерелом економії та навіть прибутку. Тому досить поширеним способом добрив є компостування, що ґрунтується на переробці їжі на добрива або ґрунтові добавки. Таку фабрику з переробки харчових відходів може мати будь-хто, скориставшись спеціальним контейнером (рис. 90).

Рис. 90. Контейнер для виробництва компосту

Переробка харчових відходів не тільки збагачує людей, які займаються сільським господарством (бо не витрачаються гроші на купівлю добрив), а й покращує екологічну ситуацію місцевості, краю, країни. Зменшується ерозія ґрунтів, покращується вологопостачання. А головне, суттєво підвищується споживча якість продукції. Виробництво компосту в домашніх умовах має велике виховне значення, бо діти, які зростали в сім'ях, де використовували такі контейнери, передадуть досвід наступним поколінням.

Використання контейнерів для отримання органічних добрив набуло широкого застосування в Японії, США, Англії та інших країнах. У цьому полягає громадянська відповідальність за збереження довкілля та здоров'я населення.

На зелене добриво використовують переважно бобові рослини. Їм властиво засвоювати азот із повітря.

В Україні зростає кількість виробників органічної сільськогосподарської продукції. 10 липня 2018 р. Верховна Рада України прийняла Закон України № 5448-д «Про основні принципи та вимоги до органічного виробництва, обігу та маркування органічної продукції». Це сприятиме ширшому використанню органіки й підвищенню урожайності вирощуваної продукції.

Поясніть зв'язок між використанням органічних добрив та урожайністю сільськогосподарських угідь.

Виробництво хімічних засобів захисту рослин і тварин. Немалої шкоди сільськогосподарським культурам і тваринам завдають шкідники: комахи, грибки, віруси, бактерії, що спричиняють різні захворювання. Це впливає на зниження врожайності та якості продукції, а отже, негативно позначається на фінансовому стані підприємств.

Пригадайте, які засоби захисту рослин ви вже вивчали.

За останні роки значно зросло застосування хімічних засобів захисту рослин і тварин. Загальна назва їх — пестициди. У § 12 (с. 54) ви частково ознайомилися з пестицидами та їхнім впливом на організм людини. Крім гербіцидів, зооцидів і фунгіцидів застосовують: інсектициди — отрутохімікати, за допомогою яких знищують шкідливих комах, і бактерициди — засоби, що захищають рослини від збудників хвороб — бактерій (рис. 91).

Рис. 91. Хімічні засоби захисту рослин: а — «Конфідор» (інсектицид); б — «Тельдор» (фунгіцид); в — «Антибур'ян» (гербіцид)

Застосовуючи пестициди, важливо дотримуватися норми їхньої витрати. Збільшення норми призводить до накопичення токсичних речовин у продуктах.

Зверніть увагу! Якщо ви бажаєте отримати екологічно чистий продукт, то застосовувати пестициди не варто.

Використання стимуляторів росту. Стимулятори — речовини, які позитивно впливають на ріст та розвиток рослин і тварин.

Завдяки виокремленню вченими спеціальних елементів і речовин з бактерій, грибів, торфу, водоростей тощо були створені речовини, що є аналогами фітогормонів. Однак таких препаратів не вистачає. Тому завданням хімії стало знайти способи добування штучних і синтетичних аналогів фітогормонів і біостимуляторів.

Нині в Україні налагоджено виробництво біостимуляторів, які характеризуються широким спектром дії. Наприклад, «Бетастимулін» застосовують у технологіях вирощування цукрових, столових і кормових буряків; «Агростимулін» — для обробки насіння та обприскування посівів зернових, деяких бобових, гречки, льону; «Зеастимулін» — для обробки та обприскування зерна кукурудзи на насіння та зелену масу (рис. 92). Добрим стимулятором є відходи кавової гущі, яка може бути субстанцією для вирощування грибів.

Рис. 92. Біостимулятори росту рослин

У тваринництві як стимулятори росту використовують антибіотики, транквілізатори, різні смакові добавки та ароматичні речовини. Травленню тварин сприяє підсолювання корму кухонною сіллю. Завдяки використанню стимуляторів росту покращується обмін речовин в організмі тварин, вони швидше розвиваються, підвищуються показники продуктивності.

Використання штучних кормів. З метою вирішення продовольчої проблеми хімія досліджує використання хімічних речовин для відгодівлі тварин, які дають населенню м'ясо, молоко, яйця та інші продукти тваринного походження. Хімічна та мікробіологічна промисловості випускають мінеральні й вітамінні добавки, кормові антибіотики, вітамінно-мінеральні концентрати.

У 2009 р. в Україні почав діяти спільний українсько-голландський проект з виробництва кормів для птиці, свиней, великої рогатої худоби. Нині випускають вітамінно-мінеральні концентрати з підвищеним умістом амінокислот, корми з вітамінним комплексом для свиней. Для великої рогатої худоби — комплекс, що пришвидшує ріст м'язової маси й скорочує термін відгодівлі.

Для відгодівлі сільськогосподарських тварин і пришвидшення їхнього росту використовують сечовину, солі амонію, синтетичну амоніачну воду. Розроблено карбамідний концентрат, із жому виготовляють гранульований амід.

У тваринництві дедалі більшого поширення набувають штучні корми. Забезпечення сільськогосподарських тварин повноцінними білками ґрунтується на мікробіологічному синтезі з використанням дріжджів і бактерій. Виробництво біомаси мікробіологічним синтезом є основою індустріального виробництва їжі в майбутньому.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Із зростанням населення планети виникла проблема забезпечення людей продуктами харчування в майбутньому.

• До чинників, що впливають на збільшення виробництва продуктів харчування, належать: мінеральні та органічні добрива, хімічні засоби захисту рослин і тварин, стимулятори росту, штучні корми для збільшення обсягів тваринної сільськогосподарської продукції.

• Зростанню урожайності рослин сприяють органічні добрива (гній, компост, бобові рослини, зокрема горох, конюшина, сочевиця, люпин), що забезпечують рослин макро- й мікроелементами.

• Важливим джерелом добрив, економії та прибутку може стати компостування органічних відходів.

• Зростанню врожайності рослин і продуктивності тварин сприяють хімічні засоби захисту — пестициди, які поділяють на інсектициди, гербіциди, зооциди, бактерициди, фунгіциди.

• Використання стимуляторів та біостимуляторів росту рослин і тварин пришвидшує їхній розвиток, підвищує врожайність і продуктивність завдяки покращенню обміну речовин.

• Хімічна та мікробіологічна промисловості випускають мінеральні та вітамінні добавки, кормові антибіотики, вітамінно-мінеральні концентрати, які стали штучним та економним кормом для сільськогосподарських тварин.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

• 1. Поясніть, що було причиною виникнення продовольчої проблеми.
• 2. Охарактеризуйте, яку роль відіграє хімія в розв'язанні цієї проблеми.
• 3. Обґрунтуйте необхідність застосування органічних добрив у сільському господарстві.
• 4. Наведіть приклади використання органічних відходів (компостування) з метою підвищення врожайності ґрунтів.
• 5. Поясніть, яке значення мають пестициди для поліпшення якості сільськогосподарської продукції.
• 6. Охарактеризуйте використання стимуляторів росту рослин і тварин.
• 7. Обґрунтуйте, чому хімічна промисловість працює над створенням штучних кормів для тварин.