Подбор форм азотных удобрений, сроки и способы их внесения

Для повышения эффективности азотных удобрений и получения запланированного урожая важно не только определить оптимальный режим питания культуры в процессе вегетации, но и обеспечить его путем подбора форм удобрений, наиболее эффективных сроков и способов их внесения. Так, в ассортименте азотных удобрений в нашей стране все больший удельный вес будет занимать высококонцентрированное азотное удобрение - мочевина. Хорошо поглощается почвой не только амидная форма азота мочевины, но целая молекула. Она слабо мигрирует по профилю почвы (что предотвращает потери азота) и имеет определенные преимущества перед аммиачной селитрой. Действие мочевины особенно эффективно при основном внесении в условиях орошения, достаточного увлажнения и особенно на легких почвах. В этих случаях она не уступает сульфату аммония.

При поверхностном же внесении мочевины, например в весеннюю подкормку озимых (особенно при запаздывании со сроками ее проведения), на лугах и пастбищах эффективность ее часто заметно ниже по сравнению с аммиачной селитрой. Это связано с частичной потерей азота мочевины при превращении ее в почве под влиянием уробактерий в углекислый аммоний. Величина потерь азота зависит от температуры, влажности, кислотности и других свойств почвы.

В процессе вегетации часто возникает необходимость сочетать внесение разных форм удобрений под одну и ту же культуру. Так, для получения хороших урожаев высококачественного хлопка-сырца необходимо до посева внести 30-50% всей дозы азота в виде аммиачных и амидных форм удобрений, а остальную часть - в виде аммиачной селитры в подкормку в период вегетации хлопчатника. Хорошие результаты от такого сочетания форм азота получаются при возделывании озимых культур, сахарной свеклы, кукурузы и других пропашных. Можно при основном внесении под технические и другие культуры, особенно при орошении, вносить медленнодействующие удобрения, а в процессе вегетации оптимизировать азотный режим для выращиваемой культуры вегетационными подкормками аммиачной селитрой.

Для некорневых подкормок озимой пшеницы в целях получения высокобелкового зерна лучше применять мочевину, амидная форма азота которой хорошо усваивается растениями при нанесении раствора удобрения на поверхность листьев. Кроме этого, мочевина даже при концентрации раствора 20-30% не вызывает ожогов растений вследствие ее нейтральной реакции.

Жидкие азотные удобрения весьма эффективны при основном внесении под все культуры и при подкормке пропашных. Особенно эффективен жидкий аммиак (82% азота). Применение этого высококонцентрированного удобрения позволяет полностью механизировать трудоемкие процессы погрузки и разгрузки удобрений, ликвидировать потери при транспортировке и хранении. По окупаемости дополнительным урожаем жидкий аммиак не уступает твердым азотным удобрениям, а в ряде случаев, например на легких почвах, в условиях орошения или в увлажненных районах, может быть более эффективен.

Азот разных форм удобрений при правильном применении в различных почвенно-климатических зонах и под разные культуры с учетом агрохимических свойств обычно бывает равноценным. Особенно важно внести азотные удобрения в оптимальные сроки и лучшими способами, что обеспечивает наиболее продуктивное их использование. В полевых условиях коэффициент использования азота минеральных удобрений разными культурами составляет 40-50%. Основная его часть или закрепляется в почве в трудногидролизуемых слабо доступных растениям соединениях, или безвозвратно теряется в виде различных продуктов, образовавшихся в результате процессов денитрификации, постепенно протекающих в почве. Возможны потери азота и от вымывания, что приводит к загрязнению грунтовых вод и питьевых источников нитратами. Размеры этих потерь в значительной мере зависят от сроков и способов внесения форм удобрения, биологических особенностей выращиваемой культуры, почвенных, погодных и других условий. Поэтому для азотных удобрений особенно важно внесение их в периоды наибольшего потребления азота растениями.

Например, весной период активного потребления азота озимыми культурами в зависимости от почвенно-климатических и погодных условий начинается через 5-15 дней после схода снега. К этому времени поля освобождаются от избыточной влаги в результате поверхностного и внутрипочвенного стока, почва прогревается. То же можно сказать и в отношении лугов, подкормку которых рекомендуется проводить спустя 1-3 недели после схода снега и оттока избыточной влаги. При внесении азотных удобрений сразу после схода снега на суходольных сенокосах временного избыточного увлажнения в этой зоне снижается эффективность подкормки, что объясняется большими газообразными потерями азота в результате денитрификации (табл. 5.8).

Таблица 5.8. Влияние температуры и влажности на размер газообразных потерь азота
Влажность
почвы,
%НВ
Потери азота при температуре
28°
NH4NO3(NH2)2CONH4NO3(NH2)2CO
608,527,015,831,9
9020,337,049,761,1

В лесостепных, особенно южных, районах, а также в степной зоне весной, после перезимовки озимых, почва быстро подсыхает, и запаздывание с азотными подкормками может существенно снизить эффективность этого приема. В этих условиях отсутствует и миграционный ток воды по профилю почвы. Здесь на ровных площадях озимые культуры должны подкармливаться азотом сразу же после схода снега. Больше того, в наиболее континентальных земледельческих районах степи с малоснежными зимами (Поволжье, Северный Кавказ, Украина) на ровных площадях отмечается часто одинаковый эффект, полученный от азотной подкормки озимых ранней весной и поздней осенью, с наступлением устойчивого похолодания или даже под зиму.

В нашей стране разработан комплекс агрохимических приемов, направленных на повышение эффективности азотных удобрений. Важнейшие условия, способствующие повышению эффективности азотных удобрений, следующие.

  • Строгое соблюдение агрономической технологии использования азотных удобрений с учетом доз, форм, сроков и способов их внесения.
  • Правильное соотношение азота с другими макро- и микроэлементами в зависимости от плодородия почвы и биологических требований культуры.
  • Совершенствование методов оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур в процессе всей вегетации растения. При этом необходимо учитывать прямое действие удобрений как источника питания растений этим элементом и косвенное, связанное с мобилизацией дополнительного «экстраазота» вследствие активизации процессов минерализации органического вещества почвы. Это имеет важное значение, так как к количеству минерального азота почвы и азота минерального удобрения добавляется «экстраазот», который трудно учесть существующими методами. Поэтому может создаваться избыток азота в почве, приводящий к полеганию хлебов, ухудшению качества продукции, загрязнению природных вод нитратами и т.д.
  • Использование ингибиторов нитрификации. Хотя этот прием и временный, на этапе разработки комплексных мер повышения эффективности азотных удобрений ингибирование нитрификации может сыграть существенную роль, особенно в предотвращении его потерь.
  • Совершенствование форм азотных удобрений в плане пролонгирования их действий. По-видимому, важно совершенствовать технологию производства мочевино-формальдегидных форм (МФУ) и различных видов капсулированных азотных удобрений. Актуальны исследования по синтезу новых видов и форм минеральных удобрений с постепенным переходом питательных веществ удобрений в почвенный раствор в процессе вегетации растений. Это позволит повысить коэффициент продуктивного их использования и снизить потери питательных элементов в окружающую среду.
  • Проведение периодического известкования в севообороте при систематическом применении азотных удобрений на кислых почвах, особенно дерново-подзолистого типа. Это объясняется тем, что азотные удобрения усиливают кислотность почвы, что отрицательно влияет на рост и развитие растений. Снижается коэффициент использования азота сельскохозяйственными культурами и соответственно возрастают его потери.
  • Применение комплекса агротехнических приемов, направленных на регулирование процессов мобилизации и иммобилизации азота в почве и в процессе гумификации.

Минерализация азота почвы при внесении азотных удобрений зависит от многих факторов: 1) от степени окультуренности дерново-подзолистых почв (на хорошо окультуренных почвах больше «молодых», т.е. легкогидролизуемых, гумусовых соединений); 2) интенсивной деятельности почвенных микроорганизмов; 3) увеличения поглотительной деятельности корневой системы удобренных растений; 4) форм азотного удобрения (аммиачные формы способствуют большему усвоению азота почвы по сравнению с нитратными); 5) известкования, которое значительно увеличивает мобилизацию и усвоение растениями азота почвы; 6) внесения навоза, с которым в почву поступает дополнительное количество микрофлоры, активно минерализующей органический азот почвы.

Нитратная и аммонийная формы азота могут быть иммобилизованы в результате взаимодействия с почвенным органическим веществом, потребления почвенными микроорганизмами, фиксации глинистыми минералами аммонийной формы азота. Иммобилизации подвергается 20-60% внесенного азота, размер ее зависит от: 1) форм и доз азотных удобрений (из амидных и аммиачных форм удобрений обычно закрепляется в 1,5-2 раза больше, чем из нитратных; с повышением дозы азота удобрений абсолютное количество иммобилизованного азота возрастет, а относительное - процент от внесенного - снижается); 2) количества закрепленного азота (в высокогумусных почвах содержание азота всегда выше, чем в малогумусных); 3) количества энергетического материала, который совместно с минеральными удобрениями увеличивает иммобилизацию азота удобрений за счет образования трудногидролизуемых соединений; 4) от отношения С: N в почве (чем шире отношение, тем больше иммобилизуется азота).

Фосфорные удобрения

Источником сырья для промышленного производства фосфорных удобрений являются природные фосфорные руды, подразделяемые на две основные группы: апатиты и фосфориты. По содержанию Р2О5 фосфорные руды бывают очень богатыми (35%) и очень бедными (5-10%). Как правило, из-за значительного количества примесей они подлежат обогащению.

Апатиты - породы эндогенного происхождения; часто кристаллизуются с другими минералами, например нефелином. В чистом минерале содержание Р2О5 достигает 42%, в промышленных же рудах в связи с примесями других минералов оно колеблется в пределах 15-20%. Самые крупные запасы апатитов в нашей стране открыты в 1925 г. в Хибинах.

Эмпирическая формула апатита Ca5(PO4)3F или [Са3(РО4)2]3 × CaF2. Фторид кальция может замещаться хлоридом, карбонатом, гидратом окиси. В связи с этим различают апатиты как фторапатит, хлорапатит, карбонатапатит и гидроксилапатит.

Апатит - бесцветный, чаще зеленоватый или желто-зеленый минерал с кристаллами в виде шестигранной призмы, отличающимися высокой прочностью. Химическое или термическое удаление фтора приводит к разрушению его кристаллической решетки. Товарная апатитная руда содержит около 30% Р2О5. Обогащенный путем флотации апатитовый концентрат, освобожденный от нефелина, содержит до 40% Р2О5. Это лучшее в мире сырье для производства растворимых фосфорных удобрений.

Нефелин (KNa)2O × Al2O3 × 2SiO2 - алюмосиликат с содержанием 5-6% К2О. На кислых почвах его можно использовать в качестве калийного удобрения. В воде он нерастворим, но при внесении в кислую почву калий становится доступным для растений.

Фосфориты - осадочная порода, состоящая из кристаллических и аморфных кальциевых фосфатов с примесью кварца, глинистых частиц и других минералов. По современным представлениям, фосфориты образовались на дне морей, где при благоприятных условиях они постепенно накапливались. Фосфорная кислота в фосфоритах представлена соединениями типа фторапатита [Са3(РО4)2]3 × СаF2 и гидроксилапатита [Са3(РО4)2]3Са(ОН)2. Фосфориты отличаются от апатитов большей пористостью частиц, обладают мелкокристаллической структурой.

Фосфоритные месторождения по геотектоническому положению разделяют на платформенные (залегают на больших участках земной коры и характеризуются горизонтальным залеганием, малой мощностью фосфоритных слоев) и геосинклинальные (расположены в складчатых горных районах, например фосфориты Каратау).

Из платформенных месторождений можно выделить Вятско-Камское, где фосфорит, отмытый от породы, содержит 24-26% Р2O5 и около 5% полуторных окислов; Егорьевское, которое состоит из двух слоев (верхний содержит 25-26% Р2О5 при 4-5% полуторных окислов, а нижний - 21-23% P2O5 при 10-12% полуторных окислов; эти фосфориты применяются на удобрение без предварительной химической переработки); Щигровское (фосфориты относятся к песчанистым, подобного рода фосфориты встречаются и в Воронежской, Тамбовской, Орловской, Брянской, Калужской и Смоленской областях; они содержат 14-19% P2O5, непригодны для химической переработки и используются в виде фосфоритной муки). Фосфориты Каратау сформировались на подвижных участках земной коры, на месте которых возникли в дальнейшем горные образования. Характерной чертой этого месторождения является наличие мощных высокопродуктивных фосфатсодержащих слоев сложного залегания со значительными тектоническими изменениями. Фосфоритные слои часто чередуются с фосфатно-кремнистыми и фосфатно-карбонатными породами. В главном слое месторождения этих фосфоритов содержание Р2О5 составляет 26-29%. Наибольшую ценность представляют пластовые фосфориты Каратау с мощностью пласта до 7 м, содержанием Р2О5 30-35% и полуторных окислов лишь 2-2,5%. Существенный недостаток этих фосфоритов - повышенное количество магния, придающего им гигроскопичность, для устранения этого нужна дополнительная обработка, что приводит к удорожанию получаемой продукции.

Обычно выделяют несколько видов фосфоритов: желваковые (конкреционные), в виде окатанных камней; пластовые (массивные), представляющие слитую массу, но встречающиеся реже. Имеются также зернистые ракушечниковые разновидности фосфоритов.

Общий недостаток залежей фосфоритов в нашей стране - низкая концентрация фосфора и высокое содержание полуторных окислов в сырье. Это затрудняет их переработку на суперфосфат. Наличие полуторных окислов приводит к дополнительному расходу кислоты при переработке, а также к ретроградация растворимых солей фосфорной кислоты. Например, при получении 1 т усвояемой Р2О5 в суперфосфате для разложения апатитового концентрата используют 1,885 т серной кислоты, а для фосфоритов в связи с необходимостью разложения в них примесей необходимо 2,5 т серной кислоты (в пересчете на 100% H2SO4).

Во второй половине XX столетия темпы производства и применения фосфорных удобрений в нашей стране были высокими, что объясняется наличием больших площадей пашни с дефицитом усвояемого фосфора в почве почти всех земледельческих районов.

Все фосфорные удобрения можно разделить на три группы (рис. 5.2.): 1) содержащие водорастворимые фосфорные соединения; 2) содержащие фосфор, нерастворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (лимонной кислоте) и лимоннокислом аммонии (доступен практически всем культурным растениям); 3) содержащие фосфорные соединения, которые не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах (не усваиваются большинством культур, однако под действием кислотности почвы, корневых выделений растений, сопутствующих физиологически кислых удобрений и т.д. фосфор этих удобрений постепенно переходит в усвояемую для растений форму).

Рис. 5.2. Классификация фосфорных удобрений

Поскольку большинство почв нашей страны имеют реакцию, близкую к нейтральной, то на них наиболее эффективны удобрения с водорастворимыми формами фосфорных соединений. В мире наиболее широко применяется эта группа удобрений. Технология переработки фосфатного сырья направлена на перевод фосфора в усвояемую для растений форму.

Фосфорные удобрения, содержащие водорастворимые фосфорные соединения

К этой группе относятся суперфосфаты. По способу производства и содержанию Р2О5 они делятся на простые и двойные (и даже тройные) суперфосфаты, а по консистенции - на порошковидные и гранулированные.

Суперфосфат простой Са(H2РО4)2 содержит 16-20% Р2О5. Присутствие в фосфорите большого количества железа и алюминия (выше 3% R2O3) нежелательно, так как при производстве суперфосфата на их разложение затрачивается дополнительно серная кислота. Кроме того, они способствуют ретроградации - процессу обратного перехода фосфорной кислоты в малорастворимые соединения.

В готовом суперфосфате всегда содержится около 5-5,5% Р2О5 свободной фосфорной кислоты, что значительно ухудшает его качество, и до 40% гипса. Для устранения этого недостатка применяют нейтрализацию суперфосфата твердыми добавками (известью, мелом, доломитом, фосфоритной или костяной мукой) или аммиаком (газообразным и жидким). При получении простого суперфосфата концентрация Р2О5 в суперфосфате в 2 раза меньше, чем в исходном материале. Поэтому для его изготовления необходимо брать высокопроцентные фосфаты (32-40% Р2О5), чтобы получить суперфосфат с 16-20% Р2О5.

Хотя технология производства суперфосфата состоит из трех стадий (разложение фосфоритной руды серной кислотой, созревание суперфосфата и его дозревание), в промышленном производстве применяется непрерывный способ получения суперфосфата, при котором подача руды и кислоты, а также выгрузка созревшего суперфосфата происходят непрерывно.

Качество суперфосфата оценивается по содержанию в них фосфорной кислоты, растворимой в воде и цитратном растворе (аммиачный раствор лимоннокислого аммония).

Гранулированный суперфосфат (20-22% Р2О5) обладает хорошими физическими свойствами, при хранении не слеживается, а при внесении хорошо рассеивается. Одним из главных его преимуществ перед порошковидным суперфосфатом является то, что он меньше соприкасается с частицами почвы, чем ослабляется закрепление Р2О5 почвой. Особенно важно это при внесении суперфосфата на кислых почвах с высоким содержанием полуторных окислов. Высокая эффективность гранулированного суперфосфата при разбросном внесении в почву обусловливается не только ослаблением связывания Р2О5, но и более равномерным распределением удобрения по площади.

Простой суперфосфат - хорошее удобрение для всех типов почв, особенно где растения хорошо отзываются еще и на серу, что удовлетворяется присутствием в нем гипса. Поэтому в нашей стране и за рубежом простой суперфосфат наиболее применяемое фосфорное удобрение. Однако низкое содержание фосфора снижает его транспортабельность, а следовательно, и экономическую эффективность. Необходим выпуск более концентрированных форм фосфорных удобрений.

Двойной суперфосфат Са(H2РО4)2 - высококонцентрированное фосфорное удобрение, содержащее до 45% и выше Р2О5. Фосфор присутствует в нем в виде монокальция фосфата и свободной фосфорной кислоты (до 2,5%). Это гранулы светло-серого цвета. Производство двойного суперфосфата включает две стадии. Сначала из фосфорита или апатита получают фосфорную кислоту: $$\ce{Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O = 2H3PO4 + CaSO4 . 2H2O}.$$

Извлечение фосфорной кислоты из фосфоритов производят 20-25%-м раствором серной кислоты, с тем, чтобы не растворять большого количества содержащихся в них полуторных окислов (мокрый экстракционный способ). Затем фосфорную кислоту отделяют от осадка и упаривают для повышения концентрации. Сгущенным раствором фосфорной кислоты обрабатывают новую порцию фосфорита. При этом фосфат берут высокопроцентный, менее загрязненный посторонними примесями, в частности полуторными окислами: $$\ce{Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 + H2O = 3Ca(H2PO4)2 . H2O}$$

Благодаря высокому содержанию Р2О5 двойной суперфосфат является транспортабельным. Стоимость 1 т Р2O5 двойного суперфосфата на 6-13% выше, чем простого. Повышенная концентрация обусловливает экономию при транспортировке и хранении этого удобрения. Поэтому стоимость применения 1 т Р2O5 двойного суперфосфата оказывается ниже на 8-13%, чем простого суперфосфата.

По своему действию двойной суперфосфат при равной дозе (по фосфору) мало отличается от простого суперфосфата. В нашей стране это наиболее перспективное фосфорное удобрение. Резко возрастает его производство и за рубежом. Однако следует учитывать, что при систематическом внесении двойного суперфосфата в районах со слабой обеспеченностью серой и под культуры с повышенной потребностью в ней (бобовые и крестоцветные) эффективность двойного суперфосфата может быть ниже простого, который содержит серу в составе гипса. В этих случаях применение двойного суперфосфата целесообразно сочетать с азотными удобрениями, содержащими серу, например с сульфатом аммония или с калийными серосодержащими удобрениями (сульфат калия, сульфат калия-магния).

Суперфос - новое концентрированное фосфорное удобрение с содержанием Р2O5 38-40%, причем половина - в водорастворимой форме. Получают это удобрение путем химического обогащения и активирования фосфоритной муки смесью серной и фосфорной кислот. Для производства 1 т Р2О5 в суперфосе используется 1-1,3 т H2SO4 и 0,36 т Н3РО4. Суперфос выпускают в гранулированном виде. По агрономической эффективности суперфос не уступает суперфосфатам.

Фосфорные удобрения, содержащие фосфорные соединения, нерастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах

Преципитат (дикальций фосфат) СаНРО4 × 2Н2О содержит 25-35% Р2О5 в зависимости от исходного фосфатного сырья. Это белый или светло-серый порошок, обладающий хорошими физическими свойствами (не слеживается и хорошо рассеивается). Фосфорная кислота преципитата растворяется в лимоннокислом аммонии (цитратно-растворимая) и доступна растениям.

Это фосфорное удобрение получается осаждением фосфорной кислоты известковым «молоком» или мелом (количество известкового «молока» при осаждении строго регулируется, так как при его избытке может получиться трикальцийфосфат, менее доступный для растений): $$\ce{H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 . 2H2O}.$$

Затем преципитат отделяют от жидкости и осторожно сушат при температуре не более 100°, так как может быть потеряна кристаллизационная вода, что понизит растворимость преципитата и доступность его растениям.

Томасшлак содержит фосфор в основном в виде тетракальций-фосфата (4СаО × Р2О5 или Са4Р2O9) или силикокарнатита (Са4Р2О9 × CaSiO3). По стандарту в нем должно быть не менее 14% лимонно-растворимой Р2O5. Это щелочное удобрение, получаемое размолом побочного продукта (шлака) переработки богатых фосфором чугунов по щелочному методу на сталь и железо. Примесь фосфора снижает качество последних. Для освобождения металла от фосфора при плавке чугуна добавляют СаО, который связывает образующийся Р2О5. Фосфор окисляется при температуре 1800-2000° до Р2О5. Связывание Р2О5 приводит к образованию известковых солей фосфорной кислоты. Эти соединения вместе с кремнекислым кальцием и другими примесями всплывают на поверхность металла в виде шлака. Его сливают, а после остывания дробят и размалывают и в таком виде применяют в качестве фосфорного удобрения. При большом количестве SiO2 в основном образуется двойная соль тетракальциевого фосфата и кремнекислого кальция - силикокарнатита, а при недостатке SiO2 преобладает тетракальцийфосфат. Обе соли растворимы в лимоннокислом аммиаке и 2%-й лимонной кислоте.

Лимонно-растворимой Р2О5 в томасшлаке содержится 75-90% от общего содержания. В его состав входят также соединения железа, алюминия, магния, марганца, молибдена, ванадия и других элементов.

Термофосфаты содержат 18-34% Р2О5, производятся путем сплавления или спекания природных фосфатов (фосфоритов или апатитов) с щелочными солями (содой, поташем и др.), с природными щелочными силикатами, металлургическими шлаками, известью, кварцем и другими соединениями. В этом случае труднодоступная фосфорная кислота переходит в растворимую в лимонной кислоте. Температура плавления термофосфатов 1000-1200°. При высокотемпературной обработке разрушается кристаллическая решетка фосфата, выделяется фтор; фосфор природных фосфатов переходит в усвояемый растениями трикальцийфосфат 3СаО × P2О5 и другие соединения. Аморфная форма трикальцийфосфата получается и поддерживается стабильно при температуре 1180°С. С понижением температуры эта форма переходит в кристаллическую, плохо усвояемую растениями. Для уменьшения такого перехода реакционную массу быстро охлаждают.

По составу и свойствам термофосфаты близки к соединениям, содержащимся в томасшлаке. Термофосфаты, полученные сплавлением со щелочными солями, хорошо растворяются в лимонной кислоте и растворе лимоннокислого аммиака и обладают даже лучшей доступностью для растений, чем томасшлак. Преимущество этого способа приготовления фосфорного удобрения заключается в том, что для этого могут быть использованы низкопроцентные фосфориты и апатиты, непригодные для производства суперфосфатов.

Обесфторенные фосфаты Са3(РO4)2 (28-32% Р2О5) производят из апатита путем обработки водяным паром его смеси с небольшим количеством песка (2-3% кремнезема) при температуре 1400-1450°. При такой обработке происходят разрушение кристаллической решетки фторапатита, удаление значительного количества фтора (до 90%) и переход фосфора в усвояемые для растений формы в виде лимонно-растворимого трикальцийфосфата и др. Удобрение содержит 28-32% лимонно-растворимой Р2О5, обладает хорошими физическими свойствами. По содержанию Р2О5 удобрение относится к коцентрированным фосфорным тукам. При основном внесении это удобрение на дерново-подзолистых и черноземных почвах не уступает суперфосфату. Обесфторенные фосфаты могут быть добыты из фосфоритов Каратау. В этом случае получаются удобрения, содержащие 20-22% лимонно-растворимой Р2О5. Обесфторенный фосфат применяется и для минеральной подкормки животных.

Костяная мука - побочный продукт переработки костей. Жир извлекается бензином, а обезжиренные кости обрабатываются паром под давлением 1,5-2 атм. с последующей промывкой водой для извлечения клея. Получается обезжиренная и обесклеенная костяная масса, которую подвергают обработке соляной кислотой. При этом способе минеральные вещества Са3(РО4)2, Mg3(PO4)2 и другие растворяются, остается мягкий остов, состоящий из оссеина. При нагревании с водой оссеин дает высококачественный клей (желатин).

Фосфорная кислота из солянокислого раствора осаждается «известковым молоком» в виде преципитата по уравнению $$\ce{H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 . 2H2O}.$$

Обезжиренная и обесклеенная костяная мука содержит 30-35% Р2О5 и до 1 % азота. Соединения фосфорной кислоты в костяной муке находятся в форме, нерастворимой в воде, однако более доступной для растений, чем фосфор фосфоритной муки. На эффективность костяной муки оказывает влияние кислотность почвы. На почвах даже со слабой кислотностью костяная мука оказывает хорошее действие на урожай различных культур.

Плавленый фосфат магния содержит 20% Р2O5 в лимонно-растворимой форме и около 12% MgO. Получают его сплавлением фосфорита с силикатным оливинитом или серпентинитом, в которые входит магний. Применять это удобрение лучше на супесчаных почвах, на которых культуры хорошо отзываются на магний.

Красный фосфор (229% Р2О5) представляет интерес как перспективное удобрение. Он может стать самым высококонцентрированным фосфорным удобрением. Для окисления его в почве необходимо применять одновременно катализатор (например, медь, около 1% от веса фосфора).

На дерново-подзолистой почве, спустя уже три недели после заделки, 20% красного фосфора переходят в соединения, доступные злакам. По эффективности он не уступает суперфосфату, а в последействии превосходит его.

Нерастворимые фосфаты

Фосфоритная мука - самое дешевое из всех фосфорных удобрений. По объему производства и применения она занимает второе место после суперфосфата. Приготовление фосфоритной муки весьма просто. Фосфорит освобождается от посторонней примеси (гипса, песка и др.), затем дробится и размалывается до состояния тонкой муки (80% муки должно проходить через сито с диаметром 0,17 мм). Выпускается фосфоритная мука со следующим содержанием Р2O5(%): высший сорт - 25; первый сорт - 22, второй сорт - 19. Как правило, для производства фосфоритной муки используются низкопроцентные фосфориты, малопригодные для химической переработки.

Основным показателем усвоения фосфорной кислоты из фосфоритной муки является кислотность почвы. Кроме этого, оно зависит от тонины помола, сопутствующих удобрений, особенностей некоторых растений лучше усваивать фосфорную кислоту из труднодоступных соединений. На разложение фосфорита действует не только активная кислотность, но и потенциальная. Существенная роль при этом принадлежит обменной кислотности почвы. Процесс разложения фосфоритной муки можно представить уравнением $$\ce{Ca3(PO4)2 + 2H2CO3 = 2CaHPO4 + Ca(HCO3)2}$$ $$\ce{\Bbb{[ППК]}\;\begin{matrix}H\\H\end{matrix} + Ca(HCO3)2 -> \Bbb{[ППК]}\;Ca + 2H2CO3}$$

На разложение фосфоритной муки влияет и гидролитическая кислотность. Этим можно объяснить высокое положительное действие фосфоритной муки на деградированных и выщелоченных черноземах, на которых обменная кислотность слабо выражена, но они имеют значительную гидролитическую кислотность.

Фосфоритная мука получила в нашей стране широкое распространение. В дальнейшем ее применение будет расширяться, для чего имеются большие возможности. Серьезным недостатком фосфоритной муки является то, что она сильно пылит. Для преодоления этого неблагоприятного физического свойства фосфоритной муки предлагаются различные приемы.

  • Получение смесей с хлористым аммонием: соотношение N : Р2О5 = 1:1; содержание каждого питательного элемента по 14%, что исключает пылеватость удобрения и повышает содержание лимонно-растворимого фосфора в 1,5 раза.
  • Воздействие на фосфоритную муку расплавленным дисульфатом калия при 205-210° в течение 50-60 мин. в шнековом смесителе: пылеватость исчезает, Р2О5 ~ 16% (в том числе 70% лимонно-растворимой), К2О-до 17%.

Вивианит (болотная руда) Fe3(PO4)2 × 8H2O (28% Р2О5) - фосфорнокислая закисная соль железа. Встречается под слоем торфа в виде белесой массы. Это удобрение является хорошим источником фосфора для культур на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных черноземах. Вивианит легко разрыхляется при высыхании и неплохо рассеивается.

Поделиться:

Дополнительные материалы по теме: