Общие сведения об удобрениях
Целью науки агрохимия является создание наилучших условий питания для растений. Это возможно путем применения удобрений.
Удобрения – вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышения плодородия почвы.
Таблица 13.
Использование минеральных удобрений
| Показатель | мир | США | Китай | Россия | Красноярский край |
| Площадь пашни, млн. га | 2,97 | ||||
| Применение минеральных удобрений, млн. т | 1,9 | 0,03 | |||
| Применение минеральных удобрений на 1га пашни, кг | 9,6 |
Согласно данным таблицы использование минеральных удобрений в целом в России и в Красноярском крае очень низкое. В крае на 1 га пашни вносится менее 10 кг удобрений. Следствием этого является низкая, недостаточная продуктивность нашей пашни.
По химическому составу удобрения делятся на минеральные и органические.
Минеральные удобрения содержат питательные вещества, как правило, в виде различных минеральных солей. Минеральные удобрения делятся на простые и сложные.
Простые удобрения содержат один питательный элемент (азотные, фосфорные, калийные, борные, молибденовые и др. удобрения).
Комплексные (сложные) удобрения содержат два или несколько основных питательных элементов.
Минеральные удобрения характеризуются физическими, химическими и механическими свойствами, важнейшими из которых являются: содержание действующего вещества; влажность; гигроскопичность; влагоемкость; слеживаемость; прочность гранул; плотность. Данные свойства удобрений должны соответствовать определенным стандартам (ГОСТам).
Физиологическая реакция удобрений. Все соли, применяемые в качестве удобрений для растений, могут быть гидролитически кислыми, гидролитически щелочными или нейтральными.
В процессе роста растения избирательно поглощают ионы. В результате, остающиеся в питательном растворе ионы, определяют его подкисление или подщелачивание.
Физиологическая кислотность удобрения – свойство удобрения подкислять реакцию среды, связанное с преимущественным использованием растениями катионов из состава соли, например, NH4Ce, (NH4)2SO4.
Физиологическая щелочность удобрения – свойство удобрения подщелачивать реакцию среды, связанное с преимущественным использованием растениями анионов из состава соли, например, NaNO3, KNO3, Mg(NO3)2, Ca(NO3)2.
В зависимости от происхождения, способа и места получения, различают также промышленные удобрения (азотные, фосфорные, калийные, сложные (комплексные) и микроудобрения) и местные удобрения (навоз, навозная жижа, торф, компосты, зола и др.).
1кг NPK удобрений обеспечивает прибавку в среднем по России 5 кг кормовых единиц. В Красноярском крае эта величина несколько меньше, примерно 3,5 кг кормовых единиц.
Органические удобрения содержат азот, фосфор, калий, микроэлементы, и оказывают многостороннее положительное действие на важнейшие свойства почвы: содержание гумуса, водно-физические свойства, биологическую активность, структуру, плотность, пористость, рН и ряд других показателей. Кроме этого, внесение органики увеличивает содержание СО2 в приземном слое воздуха, необходимого для фотосинтеза.
Органические удобрения – навоз, навозная жижа, торф, компосты, птичий помет, солома, зеленое удобрение, фекалии и различные стоки, сапропель.
Минеральные удобрения
Азотные удобрения
Больше всего увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур в условиях Красноярского края.
Долгое время основным азотным удобрением являлась чилийская селитра, добываемая в Чили из естественных залежей. В 19 веке чилийская селитра ввозилась в Европу для удобрения полей. В результате чего в Европе прекратился голод, болезни, резко возросло население. Оказалось, что естественные минеральные азотные ресурсы в мире очень ограничены и на сегодняшний день выработаны. В настоящее время производство азотных удобрений базируется на синтезе аммиака, получаемого при определенном давлении и t из атмосферного азота и водорода. Производство аммиака весьма затратное, поэтому азотные удобрения существенно дороже по сравнению с фосфорными и калийными.
Промышленностью выпускаются следующие азотные удобрения:
Нитратные, содержащие азот в форме NO-3 - натриевая селитра, кальциевая селитра.
Аммонийные, содержащие азот в форме NH+4 - сульфат аммония, хлористый аммоний, аммиачная вода, безводный аммиак, аммиакаты.
Аммонийно-нитратные, содержащие азот в обеих названных формах – аммиачная селитра.
Амидные, содержащие азот в амидо- и аминосоединениях – мочевина, цианамид кальция.
Натриевая селитра NaNO3. содержит 16% азота. Мелкокристаллическая соль белого цвета, хорошо растворима в воде. Физиологически щелочное удобрение. Подвижность азота в форме NO3- очень высокая, поэтому он легко усваивается растениями, но при высокой влажности теряется из почвы. Поэтому селитру целесообразно вносить непосредственно под растения в виде подкормки.
Некоторые растения, например сахарная свекла, хорошо отзываются и на натрий, поэтому NaNO3 желательно вносить под эту культуру.
Кальциевая селитра Ca(NO3)2. Содержит 13-15% азота. Белая кристаллическая соль, сильногигроскопичная, физиологически щелочная. Применяется в виде подкормок на кислых дерново-подзолистых почвах. Подкормка зерновых культур этим удобрением улучшает качество зерна (увеличивается содержание клейковины).
Сульфат аммония (NH4)2SO4. Содержит 21% азота. Кристаллическое вещество белого, серого или коричневого цвета, малогигроскопично, быстро растворяется. Сульфат аммония – одно из наиболее широко используемых удобрений. При систематическом его применении почва подкисляется, поэтому дерново-подзолистые почвы необходимо периодически известковать.
В почве сульфат аммония быстро переходит в обменно-поглощенное состояние. Поглощенный аммоний имеет меньшую подвижность, но хорошо поглощается растениями. Вносить удобрение следует в качестве основного, для подкормок он малопригоден. Применять сульфат аммония следует под культуры менее чувствительные к кислой реакции почвы (овес, рожь, лен, картофель).
Хлористый аммоний NH4Cl. Содержит 24-26% азота. Кристаллическое белое вещество, обладает хорошей сыпучестью, малогигроскопично, хорошо растворимо в воде, физиологически кислое. При систематическом применении заметно подкисляет дерново-подзолистые и слабобуферные черноземные почвы. Лучшие результаты дает при использовании в качестве основного удобрения. Из-за высокого содержания хлора (66,6%) отрицательно действует на урожай и качество некоторых растений, особенно на картофель, табак, лен, коноплю, гречиху, многие овощи.
Безводный аммиак. Содержит 82% азота. Самое концентрированное жидкое азотное удобрение. Бесцветная жидкость быстро испаряется из открытых сосудов. Хранят удобрение в специальных емкостях, выдерживающих большое давление. На почву и растения действует быстро и продолжительно.
Аммиачная вода. Водный раствор аммиака, содержащий 18-20% азота. Удобрение можно хранить и перевозить в обычных емкостях. Вносят под свеклу, картофель, хлопчатник.
Аммиачная селитра NH4NO3. Содержит 34-35% азота. Выпускается в виде кристаллов белого цвета и в гранулах. Обладает сильной гигроскопичностью, поэтому слеживается. Половина азота в удобрении представлена аммонием, половина – нитратами. Аммиачная селитра хорошо растворяется в воде и быстро усваивается растениями. Недостаток – заметно подкисляет почвенный раствор. Применяется под большинство возделываемых культур как в качестве припосевного удобрения, так и в виде подкормки.
Мочевина (карбамид) CO(NH2)2. Содержит 46,3% азота. Это наиболее концентрированное из твердых азотных удобрений. Действует продолжительно, хорошо растворяется в воде, малогигроскопично, белое, кристаллическое. Подщелачивает почвенный раствор. Применяется мочевина в качестве основного удобрения и в виде подкормки.
Цианамид кальция CaCN2. Содержит около 20% азота. Сильнопылящий тонкий порошок черного или темно-серого цвета, подщелачивает почву. Вносить необходимо заблаговременно в качестве основного удобрения на большую глубину, поскольку при разложении образуются ядовитые промежуточные продукты.
Производство азотных удобрений достаточно затратное, поэтому они являются самыми дорогими из всех удобрений. Применять их необходимо, так как без дополнительного внесения в почву азота поднять урожайность сельскохозяйственных растений невозможно.
Фосфорные удобрения
Фосфорные удобрения получают путем переработки фосфорсодержащих руд (фосфориты и апатиты). Используют также отходы металлургической промышленности (томасшлак, мартеновские шлаки). Залежи апатитов на земле редки. Самое крупное месторождение находится в Хибинах на Кольском полуострове, причем по качеству это самый лучший апатит в мире. Россия является одним из главных производителей фосфорных удобрений. В настоящее время около 90% всех фосфорных удобрений вывозится за границу, главным образом в США и Китай. Залежи фосфоритов встречаются на земном шаре часто, но содержание фосфора в большинстве из них низкое, что затрудняет их переработку. Крупное месторождение фосфоритов имеется в Ленинградской области. Залежи фосфоритов есть и в Красноярском крае и Хакасии.
Раннее мы говорили, что около 40% площади пашни Красноярского края имеет низкое и очень низкое содержание подвижного фосфора, а примерно на 80% площади пашни необходимо вносить фосфорные удобрения. По эффективности фосфорные удобрения находятся на втором месте после азотных. Потребность сельского хозяйства края в фосфорных удобрениях удовлетворяется не более чем на 10-15%.
Суперфосфат простой Ca(H2PO4)2*H2O. Широко распространенное фосфорное удобрение. Выпускается в порошковидном и гранулированном видах. Порошковидный содержит 14-20% Р2О5, гранулированный 20-20,5% Р2О5. Подкисляет почву, поэтому его нейтрализуют известью. Наиболее перспективен гранулированный суперфосфат.
Двойной суперфосфат. В отличие от простого характеризуется большим содержанием Р2О5 (45-50%). Суперфосфат – основное фосфорное удобрение в нашей старне, применяют его в различных зонах под все культуры. Вносят в качестве основного удобрения, в виде подкормки и при посеве.
В почве суперфосфат быстро взаимодействует с основаниями и полуторными окислами и переходит в недоступные для растений фосфаты.
Преципитат СаНРО4*2Н2О. Содержание Р2О5 35-41%. Растворим в слабых кислотах, не слеживается. В почве преципитат меньше закрепляется, хорошо усваивается растениями. На кислых почвах преципитат имеет преимущество перед суперфосфатом.
Томасшлак Са4Р2О9. Содержит 14-18% Р2О5. Отход при выплавке стали. Тяжелый, тонкий порошок темного цвета с хорошей сыпучестью. По эффективности приближается к суперфосфату. Рекомендуется применять в качестве основного удобрения на кислых дерново-подзолистых почвах, так как томасшлак подщелачивает почвенный раствор.
Фосфоритная мука. Тонко размолотый фосфорит. Мука нерастворима в воде и слабых кислотах, поэтому фосфор данного удобрения малодоступен для растений. Для производства фосфоритной муки используют низкопроцентные фосфориты, непригодные для переработки в суперфосфат. Производят 4 сорта фосфоритной муки. Содержание Р2О5 в удобрении 1 сорта 22%, в 4 сорте 16-18%.
Эффективность фосфоритной муки зависит от тонины размола и почвенной кислотности. Установлено, что почва начинает растворять фосфорит при гидролитической кислотности больше 2,5 ммоль/100 г почвы (Б.А. Голубев). На почвах с гидролитической кислотностью менее 2,5 ммоль/100 г растворение фосфоритной муки происходит слабо и эффективность ее очень низкая. Эффективна фосфоритная мука на кислых почвах, особенно на дерново-подзолистых и серых лесных под озимую рожь. Вносят фосфоритную муку в качестве основного удобрения под глубокую вспашку почвы. Фосфоритная мука отличается длительным последействием.
Дефицит фосфорных удобрений в регионе может быть сокращен за счет организации производства местной фосфоритной муки. На территории Красноярского края и Республики Хакассии открыты месторождения фосфоритов – Телекское, Тамалыкское, Сейбинское, Обладжанское и другие. Химический состав фосфоритов показывает, что их можно использовать для производства фосфоритной муки (таблица 14).
При оценке эффективности фосфоритной муки следует учитывать не содержание общего фосфора в удобрении, а концентрацию лимоннорастворимого Р2О5. Фосфоритная мука местных месторождений характеризуется высокой эффективностью при выращивании зерновых культур. По данным краевой агрохимической службы общая площадь почв, нуждающихся в фосфоритовании, составляет в крае 301 тыс. га, главным образом это кислые почвы с низким и очень низким содержанием подвижного фосфора в подтаежной зоне.
Таблица 14.
Химический состав местной фосфоритной муки
| Месторождение | Содержание в % на абс. сухое вещество | СО2: Р2О5 | F: Р2О5 | ||||||
| Р2О5 | SiО2 | СаО | R2О5 | СО | F | ||||
| Общее | Лимонорастворимый от общего | ||||||||
| Телекское | 17,3 | 30,7 | 27,9 | 24,5 | 13,7 | 0,7 | 1,6 | 0,04 | 0,09 |
| Тамалыкское | 22,0 | 36,4 | 25,6 | 36,1 | 4,2 | 0,9 | 2,4 | 0,04 | 0,11 |
| Сейбинское | 15,6 | 47,4 | 46,5 | 15,3 | 8,6 | 0,7 | 1,3 | 0,05 | 0,08 |
| Обладжанское | 22,7 | 14,1 | 3,9 | 49,9 | 1,5 | 0,9 | 3,2 | 0,04 | 0,14 |
| Саржаковское | 17,4 | 15,8 | 3,3 | 49,2 | 1,5 | 12,6 | 1,6 | 0,72 | 0,09 |
Калийные удобрения
Основным сырьем для производства калийных удобрений является минерал сильвинит. Крупнейшее месторождение в стране - Верхнекамское, расположенное под Соликамском. Прибавки урожая от калийных удобрений, как правило, ниже по сравнению с азотными и фосфорными. Тем не менее, их необходимо использовать, особенно под калиелюбивые культуры.
Сильвинит молотый nKCl+nNaCl содержит 12-15% К2О и до 80% NaCl. Представляет собой размолотую природную руду. Кристаллическое вещество, склонное к слеживанию красно-синего цвета. Применяется под культуры, устойчивые к хлору, в качестве основного удобрения под глубокую вспашку. Нельзя вносить под картофель, лен, коноплю, табак, цитрусовые.
Хлористый калий KCl. Содержит 52-62% К2О. Основное калийное удобрение в стране. Получают из сильвинита на основе разной растворимости KCl и NaCl при высоких температурах. Кристаллическое вещество грязно-красного цвета, склонное к слеживанию. Удобрение способно подкислять почву. Применяется на всех почвах и под все культуры. Лучше вносить с осени, для того, чтобы ион Cl- успел вымыться из почвы.
Сернокислый калий K2SO4. Содержит 45-52% К2О. Мелкокристаллическое вещество с хорошими физическими свойствами. Применяется под все культуры, особенно, чувствительные к Cl- (картофель, лен, табак, цитрусовые).
Калимагнезия K2SO4*MgSO4. Содержит 26-28% К2О и 11-18% MgO. Имеет благоприятные физические свойства. Вносится под все культуры, особенно, чувствительных к хлору.