АММОНИЙНО-НИТРАТНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Аммиачная селитра является основным азотным удобрением, которое содержит 34% азота. Удобрение выпускают в виде кристаллов белого цвета или гранул размером до 3 мм различной формы (сферической, в виде чешуек, пластинок). Негранулированная кристаллическая аммиачная селитра обладает высокой гигроскопичностью, при хранении слеживается, поэтому хранить ее нужно в водонепроницаемых мешках в сухом помещении. Выпускаемая для сельского хозяйства гранулированная селитра менее гигроскопична, меньше слеживается, сохраняет хорошую рассеваемость, особенно если в процессе получения удобрения в него вводят в небольших количествах специальные кондиционирующие добавки.
Аммиачная селитра представляет собой хорошо растворимое высококонцентрированное универсальное удобрение. Ее можно применять под любые культуры и на всех почвах перед посевом, при посеве в рядки или лунки и в качестве подкормки.
В удобрениях половина азота находится в нитратной, половина в аммонийной форме. Аммиачная селитра физиологически кислое удобрение, но подкисляет почву слабее, чем сульфат аммония. На почвах, насыщенных основаниями, в растворе образуются нитраты кальция, и почвенный раствор не подкисляется даже при постоянном внесении высоких доз удобрения. Для таких почв аммиачная селитра является одним из лучших форм азотных удобрений. На кислых дерново-подзолистых почвах, содержащих в поглощенном состоянии мало кальция и много ионов водорода, в результате чего почвенный раствор подкисляется, подкисление носит временный характер, так как оно исчезает по мере потребления нитратного азота растениями. В первое время, особенно при внесении большой дозы аммиачной селитры и неравномерном ее рассеве, в почве могут создаваться очаги с высокой кислотностью. При длительном применении аммиачной селитры на малобуферных дерново-подзолистых почвах подкисление может быть очень сильным, в результате эффективность этого удобрения, особенно при внесении под культуры, чувствительные к повышенной кислотности, заметно снижается.
Для повышения эффективности аммиачной селитры на кислых почвах большое значение имеет их извест-кование. На кислых дерново-подзолистых почвах более высокий эффект, особенно при постоянном применении, дает нейтрализованная, или известковая, аммиачная селитра. Она содержит до 23% азота и получается сплавлением или смешением азотнокислого аммония с эквивалентным количеством извести, мела или доломита.
МОЧЕВИНА
Мочевина (карбамид) содержит не менее 46% азота. Ее получают синтезом из аммиака и диоксида углерода при высоких давлениях и температуре. Белый мелкокристаллический продукт, хорошо растворимый в воде. Гигроскопичность при температуре до 20° С небольшая. При хороших условиях хранения слеживается мало, сохраняет нормальную рассеваемость. Хорошими физическими данными обладает гранулированная мочевина. Во время грануляции мочевины образуется биурет, обладающий токсическим действием, однако его содержание в гранулированном удобрении не превышает 1% и почти безвредно для растений при обычных способах применения. В почве под влиянием уробактерий, выделяющих фермент уреазу, мочевина на 2-3 дня аммонифицируется с образованием карбоната аммония.
В первые дни после внесения мочевины вследствие образования гидролитической щелочной соли происходит временное местное подщелачивание почвы. Образующаяся щелочная соль поглощается почвой и постепенно нитрифицируется, причем нитрификация протекает быстрее, и временное подщелачивание почвы сменяется некоторым подкислением. На малобуферных легких почвах смещения реакции почвенного раствора могут быть особенно заметными.
Мочевина является одним из лучших азотных удобрений и по эффективности равноценна аммиачной селитре. Ее можно применять как основное удобрение или в качестве подкормки под все культуры и на различных почвах. При внесении мочевины в почву необходимо заранее ее заделать, так как при поверхностном размещении удобрения возможны потери азота вследствие улетучивания аммиака из карбоната аммония, легко разлагающегося в воздухе. Значительные потери в форме аммиака могут происходить при использовании мочевины в подкормку на лугах и пастбищах, поскольку дернина обладает высокой уреазной активностью. Кроме того, мочевину можно применять для некорневой подкормки овощных и плодовых культур, а также для поздних подкормок пшеницы с целью повышения содержания белка в зерне.
В отличие от других азотных удобрений мочевина даже в повышенной концентрации не обжигает листья и вместе с тем хорошо усваивается растениями. Также мочевину применяют в животноводстве как азотную добавку к углеводистым кормам.
ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ И МОЧЕВИНЫ
В качестве жидких азотных смесей применяют аммиакаты и КАСы.
Аммиакатами называют растворы, полученные совместным или раздельным растворением в аммиачной воде заданных количеств аммиачной или кальциевой селитры, карбамида или других азотсодержащих веществ.
КАСами называют жидкие азотные удобрения, состоящие из водных растворов карбамида и аммиачной селитры. В отличие от жидких аммиачных удобрений КАС почти не содержит свободного аммиака, его можно вносить с помощью высокопроизводительных наземных агрегатов без одновременной заделки в почву. КАС с ингибитором коррозии можно перевозить в обычных железнодорожных цистернах и автоцистернах, особенно выгодна транспортировка КАС по трубопроводам и водным транспортом. Низкая температура кристаллизации и замерзания дает возможность транспортировать и хранить КАС круглогодично, особенно в заглубленных в почву естественно утепленных хранилищах из бетона и асфальта с внутренним пленочным покрытием, из армированного стекловолокна или мягкой стали. КАС обладает высокой плотностью, что позволяет значительно сократить капитальные вложения на транспортировку и хранение.
При использовании КАС обеспечивается высокая точность дозирования и равномерность внесения по всей площади. Для транспортировки и внесения КАС можно использовать ту же технику, что и для жидких комплексных удобрений, аммиачной воды. Использование КАС в сельском хозяйстве имеет свои преимущества перед твердыми удобрениями. Во-первых, полная механизация всех погрузочно-разгрузочных работ, уменьшение затрат на производство и применение. Во-вторых, улучшаются условия труда, исключается расход тары, обеспечение равномерности внесения и дозирования азота. В-третьих, упрощается приготовление необходимых тукосмесей, в том числе с добавкой микроэлементов и пестицидов.
Жидкие азотные удобрения лишены недостатков, которые часто наблюдаются у твердых удобрений. Они обладают свободной текучестью, не пылят и не слеживаются. Сырая погода и даже дождь не оказывают на них негативного влияния. Также они значительно дешевле твердых, меньше и затраты труда на их внесение. В почву жидкие азотные удобрения вносят прицепными или навесными машинами в агрегате с плугами или культиваторами на определенную глубину (чтобы избежать потерь аммиака): аммиачную воду и аммиакаты — на 10-12 см, жидкий безводный аммиак — на 15-20 см (в зависимости от механического состава почвы).
Жидкие удобрения можно применять не только весной, но и в конце лета (под посев озимых) и осенью (под урожай яровых следующего года). Растворы аммиачной селитры и мочевины (до 30-32%) не содержат аммиака, поэтому их можно вносить в качестве подкормки, разбрызгивая по поверхности почвы. Дозы жидких удобрений (по азоту) такие же, как и твердых азотных удобрений.
Сложные жидкие удобрения — водные растворы, содержащие до 27% азота, фосфора и калия. При введении стабилизирующих добавок, например коллоидной глины, бентонита, предохраняющих раствор от кристаллизации, концентрацию питательных веществ в удобрении можно увеличить до 40%. Сложные жидкие удобрения не содержат свободного аммиака, поэтому их можно вносить поверхностно под вспашку, культивацию или боронование и в рядки при посеве.
С точки зрения потребительских свойств применение растворов (суспензий) позволяет полностью механизировать трудоемкие процессы погрузки и разгрузки удобрений, внесение их в почву.
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ
До недавнего времени считалось, что растения используют до 80% азота удобрений. Коэффициент использования азота растениями определяли разностным методом (по разнице в выносе азота с урожаем при внесении азота и без внесения) и выражали в процентах внесенного количества удобрения. Применение в агрохимических исследованиях метода меченых атомов позволило установить, что в полевых условиях растения усваивают непосредственно из удобрений только 30-50% азота. Однако при внесении азотных удобрений усиливается минерализация почвенного азота и усвоение его растениями. Коэффициенты использования азота различных форм азотных удобрений существенно не различаются. Превращение азота в органическую форму резко возрастает при запашке в почву органического вещества с низким содержанием азота. Закрепившийся азот медленно минерализуется и слабо усваивается растениями.
Потери азота при денитрификации нитратов, образующихся при нитрификации аммонийного азота почвы и аммонийных азотных удобрений и мочевины, а также из нитратных азотных удобрений, весьма существенны. Потери азота удобрений резко возрастают в парующей почве и достигают 50%. Наиболее интенсивно газообразные потери азота в ходе биологической и косвенной денитрификации происходят в первые 20 дней после внесения азотных удобрений и в условиях ограниченного биологического поглощения в почве. С увеличением доз азотных удобрений потери возрастают. Потери азота удобрений за счет вымывания нитратов на связных почвах незначительны, а на легких дренированных почвах с промывным режимом увлажнения могут составлять значительные величины. Большие потери за счет улетучивания аммиака наблюдаются при нарушении технологии внесения аммиачных форм жидких азотных удобрений, а также при поверхностном внесении и несвоевременной заделке мочевины на карбонатных и щелочных почвах.
Повышение эффективности азота удобрений и снижение потерь обеспечиваются при увеличении размеров усвоения азота сельскохозяйственными культурами за счет оптимизации режима и условий питания растений, а также агротехнических мероприятий и создания благоприятного водного режима и реакции почвы.
Под влиянием азотных удобрений усиливается минерализация органического вещества и возрастают не только усвоение растениями почвенного азота, но и его потери. Потери азота удобрений могут быть снижены за счет усиления иммобилизации или торможения минерализации органического вещества почв путем внесения органических удобрений, в том числе соломы, проведения агротехнических почвозащитных и природоохранных мероприятий, выращивания пожнивных и промежуточных культур, возделывания трав, использования зеленого удобрения.
Чтобы избежать потерь азота и устранения опасности загрязнения нитратами растений и окружающей среды разрабатываются новые формы азотных удобрений — медленнорастворимые, капсулированные с контролируемой скоростью высвобождения азота, модифицированные ингибиторами нитрификации. Последние препараты при внесении в почву в небольших дозах тормозят нитрификацию в течение двух месяцев и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме. Подавляя нитрификацию азота удобрений, ингибиторы снижают в 2 раза его потери в газообразной форме вследствие вымывания нитратов. В результате повышаются урожаи различных культур и эффективность азотных удобрений.
ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Фосфор (точнее его оксид P2O5) — относительно распространенный в природе элемент. Его содержание в земной коре составляет 0, 08-0, 125% от всей массы. Сегодня насчитывается около 120 известных минералов, в состав которых входит фосфор. Для производства фосфорных удобрений применяют апатитовые руды, содержащиеся в фосфорных рудах. Фосфорные руды, в свою очередь, входят в понятие агрономических руд, используемых в производстве минеральных удобрений.
По своему содержанию фосфорные руды подразделяют на очень богатые, в них содержится до 35% фосфора; богатые, содержащие 28-35% фосфора; среднего качества — 18-28% фосфора; бедные — 10-18% фосфора; очень бедные — 5-10% фосфора; фосфатсодержащие — 0, 5-5% фосфора. По своему происхождению фосфорные руды делятся на апатиты, породы —эндогенного происхождения, и фосфориты, породы экзогенного происхождения.
В чистом минерале апатита содержится до 42% фосфора, но в производстве процент содержания апатита в руде несколько меньше (15-20%) из-за присутствия в ней других минералов. Апатит — бесцветный минерал с зеленоватым или желто-зеленым оттенком с шестигранными кристаллами. Среди апатитосодержащих руд выделяют магматические и карбонатитовые.
Фосфориты — осадочная порода, в состав которой входят кристаллические и аморфные кальциевые фосфаты с примесью кварца, глинистых частиц и других минералов. Фосфориты отличаются от апатитов большой пористостью частиц и мелкокристаллической структурой. Основными типами фосфоритных месторождений являются платформенные и геосинклинальные. Месторождения платформенного типа залегают на больших участках земной коры и характеризуются горизонтальным залеганием. Геосинклинальные фосфоритные месторождения возникают в результате движений земной коры, при которых сформировались горные образования. Отличительным признаком месторождений геосинклинального типа является наличие мощных фосфатосодержащих слоев, которые часто сочетаются с фосфатно-кремнистыми и фосфатно-карбонатными породами. К другим типам фосфоритных месторождений относятся метаморфизированные, образованные под действием высокой температуры и давления, месторождения континентального происхождения, появившиеся в результате вторичных процессов, протекающих в континентальных условиях, под действием текучих вод и ветра на бедные породы фосфоритов.
Фосфориты делятся на желваковые (конкреционные), пластовые (массивные), зернистые и ракушеч-никовые.
Фосфорные удобрения производят двумя способами. В первом случае в результате обработки сырья получаются готовые удобрения. Во втором случае при обработке сырья получают такие промежуточные продукты, как фосфорная кислота или элементарный фосфор, из которых затем производят фосфор. При первом и втором способах происходит разрушение кристаллической решетки фосфатного вещества агрономической руды и удаление фтора.
Фосфорные удобрения принято делить на водорастворимые и водонерастворимые. Последние, в свою очередь, делятся на растворимые в лимоннокислом аммонии и лимонной кислоте и растворимые в сильных кислотах.
Водорастворимые удобрения являются более универсальными, так как их можно использовать и на щелочной, и на кислой почве. Их вносят на подзолистых почвах в дозах 60-90 кг фосфора на 1 га. Водорастворимые удобрения не обязательно глубоко заделывать в почву, а в некоторых случаях это даже вредно, так как может привести к уменьшению усвояемости удобрения растениями.
Труднорастворимые удобрения — такие, как фосфоритная и костная мука, — применяют только на кислых почвах (подзолистые, серые лесные, деградированные, северные черноземы). Фосфор в подобных удобрениях усваивается растениями только после воздействия на него кислоты из почв. Труднорастворимые удобрения вносятся в почву заблаговременно и хорошо перемешиваются с ней. Внесенные в повышенных дозах, они снабжают растение фосфором на протяжении нескольких лет, значительно дольше, чем суперфосфат. Фосфорные удобрения не проникают с водой в глубинный слой земли. Поэтому в почву их необходимо заделывать на достаточную глубину, как можно ближе к корням растений. Вносят их обычно под глубокую обработку. В зависимости от срока проведения глубокой обработки почвы определяется срок внесения фосфорных удобрений. В случае, когда почва перекапывается и в осенний, и в зимний период, труднорастворимые фосфорные удобрения вносят осенью, а суперфосфат — зимой.
Суперфосфат простойпредставляет собой мягкий порошоксерого или светло-серого цвета, содержащий около 19% фосфорной кислоты, главным образом в водорастворимом состоянии. Это кислое удобрение, в состав которого входит небольшое количество свободной кислоты. Но тем не менее при его внесении кислотность почвы обычно не изменяется.
Суперфосфат получают путем разложения фосфатосодержащих руд серной кислоты. Технология изготовления суперфосфата состоит из трех фаз. На первой происходит разложение серной кислоты фосфатной руды. Этот процесс длится несколько минут. Затем суперфосфат в течение нескольких часов созревает в специальных камерах, после чего отправляется на склад, где дозревает еще 2-3 недели. Сегодня используют способ получения фосфата, когда все три стадии сменяют друг друга без перерыва. Готовый фосфат содержит некоторое количество свободной фосфорной кислоты, которую можно ликвидировать путем нейтрализации ее твердыми добавками — такими, как известь, мел, извест-няк, доломит, костяная мука, фосфоритная мука, обесфторенный фосфат и др., а также аммиаком и аммиакатами. Приготовленный фосфат обычно гранулируется с целью уменьшения перехода внесенного в почву фосфора суперфосфата в труднорастворимые соединения, другими словами, для снижения поверхностного контакта частиц суперфосфата с частицами почвы. Особенно это необходимо при заделке удобрения в кислую почву.
Среди фосфорных удобрений суперфосфат является наиболее быстродействующим.
Двойной суперфосфат — высококонцентрированное фосфорное удобрение, содержащее 36-52% кислоторастворимой фосфорной кислоты. Оно отличается от простого суперфосфата лишь тем, что приготавливается путем действия фосфорной, а не серной кислоты на фосфоросодержащую руду. В двойном суперфосфате находится большее количество кислоты и отсутствуют примеси гипса. Данное удобрение производится в виде гранул светло-серого цвета с содержанием усвояемого фосфора не ниже 45% и кислотностью не выше 2, 5%. Двойной суперфосфат производится двумя способами: камерным и поточным.
Камерный способ схож со способом производства простого суперфосфата. Однако он имеет несколько недостатков. Во-первых, приходится применять концентрированную фосфорную кислоту, во-вторых, удобрение очень долго дозревает, в-третьих, во время дозревания происходит выброс в атмосферу фтористых газов.
При поточном способе используется неупаренная экстракционная фосфорная кислота (из апатитового концентрата), разлагающая фосфориты. Преимуществом данного способа является отсутствие фазы дозревания удобрения в складских помещениях и таким образом исключение выделения в атмосферу фтористых соединений.
Также существуют фосфаты, полученные термическим путем. При их приготовлении природные фосфаты сплавливают с различными примесями: содой, смесью сульфатов с углем, кварцем, известняком и другими соединениями. При термической обработке фосфор природных фосфатов переходит в усвояемую растениями форму.
Преципитат— концентрированное фосфорное удобрение, в состав которого входит от 25 до 35% фосфорной кислоты. Преципитат представляет собой белый или светло-серый порошок, не слеживающийся, растворимый только в слабых кислотах. Удобрение можно использовать на всех видах почв. На подзолистых почвах он ни в чем не уступает суперфосфату.
Преципитат изготавливают путем осаждения фосфора фосфорной кислоты известковым молоком или мелом. Его производство делится на две стадии: получение фосфорнокислых растворов и осаждение фосфора в виде дикальцийфосфата веществами, содержащими известь.
Фосфоритная мука представляет собой мелкий землистый порошок, от светлого до темно-серого или бурого цвета, содержащий 19-25% фосфорной кислоты. Удобрение растворимо преимущественно в сильных кислотах, но благодаря тому, что оно обычно мелко размолото, иногда растворяется и в слабых кислотах.
Размельченная фосфоритная мука в кислой почве становится усвояемой для растений. Усвояемость зависит от нескольких факторов: степени размельчения фосфоритной муки, тщательности смешивания ее с почвой, от кислотности почвы, процессов, происходящих в ней, от свойств самого растения. Чем лучше фосфоритная мука смешана с почвой, тем эффективнее будет ее использование. Фосфоритная мука применяется на кислых подзолистых почвах, на серых лесных землях или деградированном и выщелоченном черноземе.
В случае необходимости известкования почвы следует предварительно заделать фосфоритную муку глубоко в почву, а затем уже вносить известь. Известкование рекомендуется проводить через год после внесения удобрения.
Усвояемость фосфоритной муки увеличивается, если ее смешать с кислыми азотистыми удобрениями, например сернокислым аммонием. Такой же эффект можно получить, если удобрение прокомпостировать с кислым торфом или навозом. Нельзя смешивать фосфоритную муку с известковыми удобрениями, цианамидом кальция и золой, так как растворимость фосфорной муки в этом случае снижается.
Фосфоритная мука несколько уменьшает кислотность почвы, но не заменяет полностью известь. Вносят ее в тех же дозах, что и суперфосфат, иногда немного больше. Преимущество фосфоритной муки перед суперфосфатом состоит в том, что она легче проникает в поч-ву. К тому же она обладает длительным действием и вносить ее можно один раз в несколько лет.
Фосфоритную муку в чистом виде заделывают в почву до посадки растений или в первые годы после посадки. Сначала ее равномерно распределяют по участку, затем его перекапывают, тщательно смешивая удобрение с почвой.
Томасшлак — отход от переработки руд, содержащих большое количество фосфора. Это негигроскопичное, щелочное удобрение. На сильнокислых почвах оно действует лучше, чем суперфосфат. При внесении в почву его необходимо хорошо смешивать с землей.
Томасшлак получают путем размола побочного продукта переработки на сталь и железо богатых фосфором чугунов щелочным способом. Фосфор в томасшлаке представлен в виде нескольких соединений, а именно, тетракальцийфосфата и силикокарнатина. В него входит также ряд силикофосфатов кальция и железа: томасит, стедит.
Мартеновский шлак (фосфатшлак) так же, как и томасшлак, является побочным продуктом переработки чугуна, но в отличие от него получается по мартеновскому методу, при котором при плавке чугуна добавляют большое количество плавикового шпата. В результате этого мартеновский шлак содержит фосфора меньше, чем томасшлак. В мартеновский шлак фосфор входит преимущественно в виде силикокарнатита. Это сильнощелочное удобрение.
Обесфторенный фосфат— фосфорное удобрение, в состав которого входит 21-24% или 30-32% (в зависимости от сырья, из которого он изготавливается) лимоннорастворимой фосфорной кислоты. Это негигро-скопичное удобрение, похожее по своему действию на суперфосфат.
Обесфторенный суперфосфат получают путем гидротермической обработки смеси фосфатного сырья с небольшим количеством кремнезема. Обесфторивается вещество при высокой температуре, доходящей до 1550° С. При этом образуется трикальцийфосфат в a-форме, которая сохраняется при быстром охлаждении и при обычных температурах.
Костяная мука (трехкальциевый фосфат, фосфоазотин) является продуктом переработки костей. По способам производства различают костяную муку, в состав которой входит около 15% фосфорной кислоты и 3-5% азота; обезжиренную (обесклеенную) костяную муку, содержащую 30-35% фосфора; пареную (из необработанной кости) с содержанием 20-25% фосфорной кислоты и 3-4% азота. Фосфорная кислота костяной муки не растворима в воде, растворяется она в слабых кислотах.
По своим свойствам костяная мука занимает промежуточное положение между суперфосфатом и фосфоритной мукой. Ее используют таким же образом, как и фосфоритную муку.
Вивианит— синяя болотная железная руда (минерал-фосфат закиси железа). Ее можно найти в некоторых болотах в виде примеси к фтору (торфовивианита). О наличии в болоте торфовивианита судят по характерным маслянистым пятнам и желтым налетам ржавчины. Изначально он представляет собой серую или грязно-белую массу, при соприкосновении с воздухом моментально приобретает синюю окраску, при высыхании становится серовато-голубой.
Торфовивианиты перед внесением в почву необходимо окислить на воздухе. В чистом вивианите содержится 28% фосфора. Но из-за смеси его с торфом количество фосфора в торфовивианите меньше — от 3 до 20%. По своим свойствам торфовивианит напоминает фосфоритную муку.
