Лекция 4. ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Лекция 4. ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

 

Значение фосфора для растений.

Влияние свойств почв на доступность фосфорных удобрений.

Основные виды фосфорных удобрений.

Сроки и способы внесения фосфорных удобрений.

 

Значение фосфора для растений

Фосфор – один из наиболее значимых элементов в питании растений. Он входит в состав как минеральных (5-15 %), так и органических (85-90 %) соединений, находящихся в растениях. Наиболее биологически важные фосфорсодержащие соединения – это нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), макроэргические соединения (АТФ), нуклеотиды, нуклеопротеиды, фосфолипиды, ферменты, витамины, фитин и пр.

Фосфор участвует в большинстве обменных процессов растений. Энергия солнечного света и полученная в результате расщепления ранее созданных органических соединений аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей (в АТФ), а затем используется культурами для поглощения питательных веществ, роста, развития, синтеза новых органических веществ и их транспортирования.

Потребление фосфора растениями меньше, чем азота, на его долю приходится 0, 2-1, 0 % массы сухого вещества. Распределение фосфора в растениях то же, что и азота: большего всего его накапливается в репродуктивных органах и органах, где интенсивно происходят процессы синтеза органических веществ. Азот и фосфор в растительных организмах характеризуются довольно устойчивым соотношением в урожае.

Хотя фосфор не входит в состав жиров, углеводов да и многих простейших белковых молекул растительных клеток, образование этих органических соединений без его участия становится невозможным. В процессе фотосинтеза происходит поглощение растением углекислого газа и воды, которые являются базовыми элементами для синтеза сложных органических молекул. Именно с участием фосфатов, находящихся в хлоропластах, осуществляется преобразование углекислого газа в анионы угольной кислоты – основополагающий " строительный элемент" всех органических соединений.

Фосфор стимулирует формирование корневой системы: корни активнее ветвятся и глубже проникают в почву. Это помогает растениям лучше обеспечивать себя питанием.

Наибольшую потребность в фосфоре растения испытывают на самых ранних этапах своего развития, во время формирования корневой системы, а также в фазе цветения и образования плодов. Критической в отношении фосфорного питания для всех культур является фаза всходов, когда относительно слабая корневая система способна поглощать фосфорные соединения лишь на ограниченной территории. Недостаток элемента в этот период вызывает в дальнейшем патологические изменения в ростовых и репродуктивных процессах растений.

Максимальная потребность в фосфоре у различных культур наблюдается в разный период, но происходит это, главным образом, во время цветения, формирования плодов и их созревания.

Недостаточное количество доступного фосфора негативно отражается на развитии культур и формировании урожая. Из-за снижения продуктивности растений, значительного ухудшения органолептических качеств плодов сельскохозяйственные производители терпят большие убытки. Поэтому получить хорошие урожаи с высокими качественными показателями возможно лишь при обеспечении растений полноценным фосфорным питанием.

Содержание фосфора в пахотном слое непостоянно и составляет от 0, 05 до 0, 25 %, причем около 75-90 % его общего количества представлены неорганическими труднорастворимыми соединениями (фосфаты железа, кальция, алюминия). Низкая подвижность фосфатов затрудняет их миграцию в почвенных горизонтах, вымывание, выветривание, поэтому они остаются в плодородных шарах грунта, но усваиваться культурами такие формы фосфора не могут. Доступным для растений остается только фосфор, который находится в почвенном растворе.

При общем содержании элемента 1 т/га почвы его подвижные соединения составляют не более 1 кг/га. Поэтому из общих запасов фосфора, находящегося в корнеобитаемом слое, культуры способны усвоить лишь доступные для них 3-5 % от общего количества.

Кратко можно сформулировать значение фосфора для растений так:

Фосфор способствует:

· экономичному расходованию влаги растениями;

· повышению засухоустойчивости;

· улучшению углеводного обмена, что способствует повышению сахаристости свеклы и крахмалистости картофеля);

· увеличению содержания сахаров в узлах кущения озимых культур и тканях многолетних трав, что повышает морозоустойчивость и зимостойкость;

· устойчивости к полеганию хлебных злаков;

· устойчивости к болезням;

· процессам оплодотворения цветов, образованию завязей, формированию и дозреванию плодов.

Избыток фосфора приводит к преждевременному развитию и раннему плодоношению, снижая тем самым урожайность.

Недостаток фосфора вызывает замедление роста и развития растений, снижается синтез белка и сахаров, листья формируются мелкие и узкие, задерживаются цветение и созревание плодов. Нижние листья становятся темно-зеленой окраски с красно-фиолетовым, лиловым, синеватым или бронзовым оттенком, края загибаются кверху.

Между азотным и фосфорным питанием растений имеется взаимосвязь: недостаток фосфора замедляет синтез белков в тканях, при этом повышается содержание нитратов. Чаще это проявляется при несбалансированном питании растений, то есть завышенных дозах азота.

Растения наиболее чувствительны к дефициту фосфора в молодом возрасте, когда слаборазвитая корневая система не обладает достаточной поглощающей способностью. Дефицит в этот период не может быть восполнен в последующем, даже при оптимальном фосфорном питании.

Максимальное поглощение фосфора происходит на период интенсивного роста вегетативной массы.

Баланс фосфора в почвах

Приходные статьи:

1) минеральные и органические удобрения – основная;

2) семена растений – 2-3 кг/га·год.

Расходные статьи:

1) вынос урожаями сельскохозяйственных культур – основная;

2) потери в результате водной эрозии – 5-10 кг/га·год;

3) вымывание в грунтовые воды – наблюдается только на лёгких и торфяных почвах, где может достигать 3-5 кг/га·год.

Анализ приходных статей показывает отсутствие каких-либо существенных источников компенсации потерь фосфора из почвы, кроме удобрений.

Исключительную роль в обеспечении бездефицитного баланса фосфора играют минеральные удобрения, потому что в составе органических в почву возвращается значительно меньше фосфора, чем отчуждается урожаями.

Основные виды фосфорных удобрений

 

Ежегодно во всём мире вместе с урожаями из почв выносится более 10 миллионов тонн фосфорной кислоты. При этом ситуация осложняется тем, что в природе не существует естественных источников пополнения запасов фосфора в грунте. Основные фосфорсодержащие минералы – апатиты и фосфориты, объемы которых в мире ограничены, служат сырьем для получения необходимых фосфорных соединений. Чтобы решить проблему с обеспечением растений достаточным количеством фосфора, аграрии используют фосфорные удобрения.

Водорастворимые удобрения

Суперфосфат простой Са(Н₂РО₄)₂·Н₂О+2CaSO₄. Порошковидный (РС) содержит 19-20 % Р₂О₅, гранулированный (РСГ) – 19, 5-22 %. Это первое искусственное минеральное удобрение, которое начали производить в 1843 году в Англии, разлагая серной кислотой фосфориты.

В России в настоящее время получают при обработке серной кислотой апатитового концентрата. Таким образом, в составе удобрения содержится около 40 % гипса.

Порошковидный суперфосфат – это белый или светло-серый тонкий порошок с характерным запахом фосфорной кислоты. В воде растворяется плохо.

Из-за неравномерного перемешивания в реагирующей массе происходят и другие реакции. При недостатке кислоты образуется двузамещённый фосфат кальция. В итоге 10-25 % фосфора находится в цитратнорастворимой форме.

При избытке серной кислоты образуется фосфорная. Поэтому порошковидный суперфосфат содержит 5, 0-5, 5 % свободной фосфорной кислоты, определяющей повышенную кислотность и значительную гигроскопичность удобрения. Может отсыревать и слёживаться. По стандарту его влажность не должна превышать 12-15 %.

Гранулированный простой суперфосфат – светло-серые гранулы неправильной формы размером 1-4 мм. При грануляции его высушивают до влажности 1-4 %, фосфорную кислоту нейтрализуют известьсодержащими материалами (известняком и др.) или фосфоритом, содержание её снижается до 1, 0-2, 5 %. Поэтому физические свойства гранулированного суперфосфата лучше, он негигроскопичен, практически не слёживается.

Суперфосфат двойной (тройной) Са(Н₂РО4)₂·Н₂О (РСД ) содержит 43-49 % Р₂О₅. Это самое концентрированное фосфорное удобрение. Выпускается в гранулированной форме.

Технология производства включает две стадии:

1) получение ортофосфорной кислоты;   2) обработка кислотой апатита.

Ортофосфорную кислоту чаще всего получают экстрактивным способом, то есть разложением апатитов или фосфоритов, в том числе низкопроцентных, серной кислотой в соответствии с последней реакцией.

Разработан также способ получения фосфорной кислоты посредством осуществления следующих технологических процессов:

а) возгонка фосфора низкопроцентных фосфоритов при 1400-1500 º С,

б) сжигание выделившегося фосфора, в) взаимодействие образовавшегося оксида фосфора с водой.

Полученной фосфорной кислотой обрабатывают апатитовый концентрат. Это слаборастворимые в воде светло-серые или тёмно-серые гранулы размером 1-4 мм. Содержание свободной фосфорной кислоты не превышает 2, 5 %, поэтому двойной суперфосфат негигроскопичен, не слёживается.

Суперфосфат обогащённый содержит 23, 5-24, 5 % Р₂О₅. Получают при разложении апатитового концентрата смесью серной и ортофосфорной кислот. Выпускают в гранулированной форме.

Суперфос содержит 38-40 % Р₂О₅. Производство этого удобрения основано на взаимодействии смеси серной и фосфорной кислот с фосфоритной мукой. Суперфос выпускается в гранулированной форме. Водорастворимый фосфор составляет только половину от общего содержания (19-20 %). По агрономической эффективности превосходит суперфосфаты.

При внесении суперфосфатов в почву происходит химическое, обменное и биологическое поглощение фосфора, поэтому он закрепляется в месте внесения и практически не передвигается по профилю почвы. В то же время, хемосорбция сильно снижает доступность фосфора для растений.

Суперфосфаты можно применять на всех почвах под все культуры. Простой суперфосфат целесообразнее использовать на почвах, плохо обеспеченных серой, а также под более требовательные к сере бобовые и крестоцветные растения.

В качестве основного удобрения суперфосфаты лучше вносить осенью под вспашку, но можно и весной под культивацию. Для уменьшения ретроградации фосфора рекомендуется локальное (чаще всего, ленточное) основное внесение суперфосфатов, определяющее более медленное взаимодействие их с почвой.

Одним из рекомендуемых способов применения гранулированных форм суперфосфатов является припосевное внесение. Иногда они используются и для подкормок. Порошковидный суперфосфат можно применять при посеве и в подкормки, только если он обладает хорошими физическими свойствами, потому что отсыревшее и слежавшееся удобрение забивает туковысевающие аппараты сеялок и культиваторов-растениепитателей.

 

Полурастворимые удобрения (растворимые в слабых кислотах)

Преципитат СаНРО₄·2Н₂О (РП) содержит 25-35 % Р₂О₅. Получают  при нейтрализации растворов фосфорной кислоты (отходов при получении желатина из костей) известковым молоком или суспензией мела. Белый или светло-серый тонкоразмолотый пылящий порошок, нерастворимый в воде. Соответственно, негигроскопичен, не слёживается.

Применяется для основного внесения.  Используется для добавки в корма. Может использоваться на любых видах почв и, практически, для всех культур. По степени эффективности действия не уступает суперфосфату. Обладает побочным действием – снижает уровень кислотности при закислении почв.

Томасшлак Са₃(РО₄)₂· СаО содержит 8-20 % Р₂О₅, но применяемый на удобрение по стандарту должен содержать не менее 14 % цитратнорастворимого фосфора. В состав удобрения входят магний, железо и микроэлементы (марганец, молибден и др.). Это отход металлургической промышленности, получаемый при переработке богатых фосфором чугунов по способу Томаса. Тяжёлый тонкодисперсный порошок тёмно-серого или чёрного цвета, нерастворимый в воде. Положительное действие томасшлака на урожай доказано опытами В.Н. Варигина, производимые в условиях Урала.

Фосфатшлак мартеновский Са₃(РО₄)₂· СаО (РФШ) содержит 8-12 % Р₂О₅, но стандартом предусмотрено содержание цитратнорастворимого фосфора в удобрении не менее 10 %. Включает железо, магний и микроэлементы. Отход при переработке богатых фосфором чугунов мартеновским способом. Тонкий тёмно-серый пылящий порошок. В воде не растворяется.

Обесфторенный фосфат Са₃(РО₄) ₂ (РОФ) может производиться из апатита и фосфорита, содержит соответственно 28-32 и 20-22 % Р₂О₅. Получают обработкой водяным паром фосфатного сырья при 1400-1550 º С. При этом почти весь фтор (94-96 %) улетучивается в виде HF, кристаллическая решётка фторапатита разрушается и фосфор переходит в усвояемую (цитратнорастворимую) форму. Светло-серый тонкоразмолотый пылящий порошок, нерастворимый в воде.

Термофосфаты содержат 18-34 % Р₂О₅ в форме Са₃(РО₄)₂, производятся сплавлением апатитов и фосфоритов с карбонатами калия и натрия (поташом, содой) или другими материалами при 1000-1200 º С. Термическая обработка вызывает переход фосфора в цитратнорастворимые соединения.

Плавленые магниевые фосфаты содержат 19-21 % Р₂О₅ и 8-14 % MgO. Получают при сплавлении фосфатного сырья с природными силикатами магния (серпентинитом и др.).

При внесении в почву фосфор полурастворимых удобрений под действием почвенной кислотности, корневых выделений постепенно переходит в водорастворимые соединения. Последние, кроме потребления растениями, могут поглощаться химически, обменно и биологически. Однако фосфор этих удобрений меньше связывается почвой, чем фосфор суперфосфата.

Полурастворимые удобрения можно применять под все культуры на всех почвах, но лучше использовать на кислых, где фосфор быстрее переходит в доступные растениям соединения. В первую очередь следует вносить в кислые почвы щелочные формы – томасшлак, фосфатшлак и термофосфаты. Плавленые магниевые фосфаты лучше применять на лёгких почвах, бедным магнием, или под культуры, наиболее чувствительные к недостатку магния.

Полурастворимые удобрения пригодны только для основного внесения, которое желательно проводить осенью под зяблевую вспашку. В таком случае удобрения лучше перемешиваются с почвой, способствующей их растворению.

Труднорастворимые удобрения

Фосфоритная мука (фосмука) (РФ) в основном содержит фосфор в форме фторапатита [Са₃(РО₄)₂]₃·CaF₂, в упрощённом виде её химическая формула выглядит как Са₃(РО₄)₂. Её получают размолом фосфоритов до порошковидного состояния так, чтобы не менее 80 % продукта проходило через сито с диаметром отверстий 0, 17 мм. Это самое дешёвое фосфорное удобрение. Именно поэтому фосфоритная мука при всех её недостатках прочно закрепилась в ассортименте применяемых фосфорных удобрений.

В зависимости от месторождения фосфоритов содержание фосфора в фосмуке сильно варьирует. В высшем сорте содержится не менее 30 % Р₂О₅, первом – 25, втором – 22, третьем – 19 % Р₂О₅.Это тонкоразмолотый пылящий порошок серого, землисто-серого, тёмно-серого или коричневого цвета, нерастворимый в воде.

В кислых почвах под действием актуальной и потенциальной кислотности из фосфоритной муки образуется двузамещённый фосфат кальция, который, в свою очередь, может превращаться в водорастворимые соединения.

Скорость разложения фосфоритной муки зависит от степени кислотности почвы, вида фосфоритов и тонины помола.

Действие фосфоритной муки, особенно на слабокислых почвах, в большой степени зависит от тонины помола. Чем меньше размер частиц, тем быстрее осуществляется взаимодействие удобрения с почвой и переход фосфора в более растворимые соединения. Поэтому рекомендуется применять её на более кислых почвах.

Фосфоритную муку на кислых почвах можно вносить под все культуры, а на нейтральных только под способные использовать фосфор из трёхзамещённых фосфатов (люпин, гречиха, горчица и т.д.). При внесении фосмуки на нейтральных почвах под другие культуры для разложения фосмуки можно использовать следующие приёмы.

1) Компостирование с торфом и навозом. Торф в большинстве случаев обладает кислой реакцией, способствующей растворению фосмуки. Кроме того, при разложении навоза и торфа выделяется значительное количество органических кислот.

2) Внесение фосфоритной муки по клеверищу. После уборки клевера 2 г.п. остаётся много пожнивно-корневых остатков. Фосмуку распределяют по поверхности, проводят дискование, а через неделю вспашку. В течение недели дернина разлагается в аэробных условиях с образованием органических кислот.

3) Внесение фосфоритной муки в чистый пар, в котором, как правило, происходит интенсивное накопление нитратов (азотной кислоты).

4) Смешивание фосмуки с физиологически кислыми удобрениями.

Фосфоритная мука применяется только для основного внесения, которое, добиваясь хорошего перемешивания и длительного взаимодействия с почвой, лучше проводить осенью под зяблевую вспашку.

Фосфоритная мука используется также для улучшения плодородия почв, а именно, повышения содержания подвижного фосфора. В таком случае применяются высокие дозы фосмуки (1-3 т/га), которые устанавливаются в зависимости от кислотности почвы и исходного содержания подвижного фосфора. Этот важнейший мелиоративный приём, обеспечивающий питание растений фосфором в течение 6-8 лет, называется «фосфоритование».

Вивианит (болотная руда) Fe₃(РО₄)₂·8Н₂О – мелкий порошок. Удобен для рассеивания. В чистом виде содержит 28 % Р₂О_5, с примесью торфа (торфовивианит) – 12-26 % Р₂О₅. Залежи вивианита встречаются в виде небольших гнезд или прослоек массы белесого цвета. На воздухе синеет. После добычи массу проветривают и подсушивают. Можно применят на кислых почвах из расчета 90-120 кг/га Р₂О₅.

Кроме вышеуказанных фосфорсодержащих удобрений также можно выделить двухкомпонентные составы: аммофос (44-52 % калия + 10-12 % азота), диаммофос (46-52 %, фосфора + 18-23 % азота) и монокалийфосфат (29 % калия + 23 % фосфора).

Стоит помнить, что фосфор – частый компонент комплексных МУ: фосфор + калий, азот + фосфор + калий. А есть еще и органические источники рассматриваемого элемента. Это компост и фосфоазотин.

Практика применения фосфорных удобрений показывает, что более благоприятные условия для питания культур, а следовательно для получения высоких урожаев создаются при регулярном дозированном пополнении запасов фосфора в почвах, чем в случае одноразового внесения значительного количества фосфорсодержащих препаратов.

Лекция 4. ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

 

123Следующая ⇒

Поделиться: