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:

[Са3(РО4)2]3·CaF2 + 7H2SO4 + 3H2O → 3Ca(H2PO4)2·H2O + 7CaSO4 + 2HF.

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:

[Са3(РО4)2]3·CaF2 + 4H2SO4 + 12H2O → 6CaHPO4·2H2O + 4CaSO4 + 2HF.

В итоге 10-25 % фосфора находится в цитратнорастворимой форме.

При избытке серной кислоты образуется фосфорная:

[Са3(РО4)2]3·CaF2 + 10H2SO4 → 6H3PO4 + 10CaSO4 + 2HF.

Поэтому порошковидный суперфосфат содержит 5,0-5,5 % свободной фосфорной кислоты, определяющей повышенную кислотность и значительную гигроскопичность удобрения. Соответственно, может отсыревать и слёживаться. По стандарту его влажность не должна превышать 12-15 %.

Гранулированный простой суперфосфат – это 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 (С 76). Это самое концентрированное фосфорное удобрение. Выпускается в гранулированной форме. Технология производства включает две стадии: 1) получение ортофосфорной кислоты; 2) обработка кислотой апатита (С 80).

Ортофосфорную кислоту чаще всего получают экстрактивным способом, то есть разложением апатитов или фосфоритов, в том числе низкопроцентных, серной кислотой в соответствии с последней реакцией (С 79, 81).

Разработан также способ получения фосфорной кислоты посредством осуществления следующих технологических процессов: а) возгонка фосфора низкопроцентных фосфоритов при 1400-1500 ºС, б) сжигание выделившегося фосфора, в) взаимодействие образовавшегося оксида фосфора с водой (С 81).

Полученной фосфорной кислотой обрабатывают апатитовый концентрат:

[Са3(РО4)2]3·CaF2 + 14H3РO4 + 10H2O→ 10Ca(H2PO4)2·H2O + 2HF.

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 %).

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 нейтрализацией растворов фосфорной кислоты (отходов при получении желатина из костей) известковым молоком или суспензией мела:

Н3РО4 + Са(ОН)2 → СаНРО4·2Н2О↓;

Н3РО4 + СаСО3 + Н2О → СаНРО4·2Н2О↓ + СО2.

Белый или светло-серый тонкоразмолотый пылящий порошок, нерастворимый в воде. Соответственно, негигроскопичен, не слёживается.

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.

Фосфатшлак мартеновский Са3(РО4)2·СаО (РФШ) содержит 8-12 % Р2О5, но стандартом предусмотрено содержание цитратнорастворимого фосфора в удобрении не менее 10 % (С 92). 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 ºС. 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 ºС . 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, может 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:

Са3(РО4)2 + 2Н2СО3 → 2СаНРО4 + Са(НСО3)2 ;

Са3(РО4)2 + 2НNО3 → 2СаНРО4 + Са(NО3)2;

Н+

ППК)Н+ + Са3(РО4)2 → ППК)Са2+ + 2СаНРО4,

который, в свою очередь, может превращаться в водорастворимые соединения.

Скорость разложения фосфоритной муки зависит от степени кислотности почвы, вида фосфоритов и тонины помола (С 98).

На почвах, имеющих гидролитическую кислотность менее 2,5 мэкв на 100 г, фосмука практически не растворяется, и фосфор из неё растениями не усваивается. Поэтому рекомендуется применять её на более кислых почвах. При этом необходимо учитывать также величину ЕКО, так как при одной и той же Нг действие фосмуки повышается с уменьшением ёмкости поглощения.

Важным является тот факт, что фосмука может действовать наравне с суперфосфатом, если Нг выше расчётного значения, полученного по формуле:

Нг, мэкв/100 г почвы = 3 + 0,1ЕКО (С 99).

Наглядно зависимость действия фосмуки от двух рассмотренных показателей представлена на графике Бориса Александровича Голубева (С 100).Таким образом, хорошую отдачу от фосфоритной муки можно ожидать при использовании её на кислых дерново-подзолистых, серых лесных, торфяных почвах и краснозёмах, а также на обладающих высокой Нг оподзоленных и выщелоченных чернозёмах. Но, применяя фосмуку на сильнокислых почвах, следует учитывать возможность ретроградации образующихся при её разложении водорастворимых соединений фосфора.

Для производства фосмуки целесообразнее использовать более молодые с геологической точки зрения желваковые фосфориты, которые не имеют хорошо выраженного кристаллического строения и легче поддаются разложению. Фосфоритам более древнего происхождения свойственно кристаллическое строение, поэтому их фосфор значительно менее доступен для растений.

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 (С 101, 102).

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 (С 103).

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 (С 104).

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».

Коэффициенты использования фосфора из удобрени. Фосфор водорастворимых удобрений в больших количествах закрепляется почвами, поэтому в год внесения растения используют только 15-25 % от общего количества. Локальное внесение удобрений повышает коэффициент использования фосфора в 1,5-2 раза (С 108).

Вместе с тем, фосфорные удобрения характеризуются значительным последействием, то есть оказывают положительное влияние на урожайность культур в течение ряда лет. За ротацию 7-8-польного севооборота используется 40-50 % фосфора минеральных удобрений.

Дозы фосфорных удобрений.

Определяются по таблицам средних рекомендуемых доз или балансовыми методами с учётом планируемой урожайности культур, содержания подвижного фосфора в почве и т.д.

Фосфорные удобрения обычно вносят до посева и при посеве (посадке) культур. В нечернозёмной зоне для основного внесения под зерновые культуры применяют в среднем 30-90, под пропашные и овощные 60-120 кг/га Р2О5. При посеве фосфор вносится в невысоких дозах – от 7 до 30 кг/га Р2О5.

Сроки и способы внесения фосфорных удобрений. Основное внесение лучше проводить осенью под зяблевую вспашку, чтобы удобрения попали в более глубокий слой почвы с относительно стабильными условиями увлажнения, обеспечивающими бесперебойное питание растений. Можно вносить и весной под культивацию, но мелкая заделка может привести к тому, что удобрения окажутся в верхнем, часто пересыхающем слое почвы.

Фосфорные удобрения можно вносить в запас на 2-3 года. Однократное применение увеличенных в 2-3 раза доз обеспечивает растения фосфором в течение 2-3 лет, снижая в то же время затраты на применение удобрений.

Повсеместно рекомендуемым способом применения суперфосфатов, особенно актуальным при их дефиците, является припосевное внесение, которое желательно осуществлять комбинированными сеялками, обеспечивающими размещение удобрений на расстоянии от семян 2,5-3 см в глубину или в сторону. Гранулированный суперфосфат можно вносить вместе с семенами, но во избежание снижения их всхожести при контакте с удобрением готовить смесь необходимо непосредственно перед посевом.

Для подкормок так же, как и для припосевного внесения, пригодны только водорастворимые удобрения. Односторонние фосфорные подкормки применяются очень редко, как правило, если до посева культур не удалось внести достаточное количество фосфора. Поэтому использование суперфосфатов для подкормок не получило широкого распространения. Примером внесения в подкормку суперфосфата может служить фосфорно-калийная (в смеси с калийными удобрениями) подкормка многолетних бобовых трав. Следует отметить, что эта подкормка целесообразна только при использовании низких доз фосфора под покровную травам культуру.

В основном проводятся азотно-фосфорные и азотно-фосфорно-калийные подкормки пропашных культур, причём обычно комплексными удобрениями.