CC BY
24
Известия ТСХА, выпуск 1, 2005 год
УДК 581,133:631.88
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФОСФАТОВ ПОНИЖЕННОЙ РАСТВОРИМОСТИ В УСЛОВИЯХ ЗАЩИЩЕННОГО ГРУНТА
А. Н. КУЛЮКИН, Н. Е. САМСОНОВА, А. И. КИСЕЛЕВ
(Кафедра агрономической химии МСХА, кафедра агрохимии и почвоведения Смоленского СХИ)
Изучена сравнительная эффективность фосфоритов различного месторождения (Северной Каролины, США и Егорьевске, Россия). Установлено, что суперфосфат благодаря оборудованию фосфорной кислоты способствует разложению фосфорита.
Важнейшим показателем окуль-туренности и плодородия почв, от которого зависит направленность продукционного процесса агроцено-зов, надежность и устойчивость растениеводства, является степень обеспеченности их подвижным фосфатом. В сложившихся условиях постоянного увеличения стоимости энергоресурсов, крайней ограниченности запасов высокосортного фосфатного сырья, резкого снижения производства и применения фосфорных удобрений при наличии огромных площадей пахотных почв, бедных фосфором, возрастает потребность в создании новых фосфорсодержащих удобрений на основе принципов энерго- и ресурсосбережения.
Этому отвечает получение продуктов неполного кислотного разложения фосфоритов и безкислот-ные методы переработки фосфатного сырья в удобрения, например, получение суперфосфатно-фосфоритных смесей.
Опыты по изучению смесей суперфосфата с фосфоритом начаты по инициативе И. Г. Рождественского около 70 лет назад (1932 г.) и получили развитие в работах [1, 2,
7]. Эта тема не теряет своей актуальности и в настоящее время. Обстоятельные исследования в этой области проведены в Болгарии [5] с североафриканскими фосфоритами с разным соотношением суперфосфата и фосфоритной муки (80:20, 60:40, 40:60) в гранулированной и порошковой форме.
Нами была проведена агрохимическая оценка смесей на примере суперкаролинфосфата (СКФ), являющегося прессованной смесью 30% каменного фосфата Северной Каролины США (ФСК) и 70% двойного суперфосфата (размер частиц 1-4 мм), в сравнении с Рсд, продуктом неполного разложения фосфорита — суперфосом (Рсф) и егорьевским фосфоритом. Удобрения были предоставлены НИУИФ. Данные о содержании в них фосфора приведены в табл. 1.
В состав фосфатов Северной Каролины входит, %: СаО — 45,8; Ре20, — 1,3; А1203 — 1,3; MgO — 0,8; С02 — 3,9; К — 3,6 [10].
Методика
Эффективность суперкаролин-фосфата суперфоса, двойного суперфосфата изучали в условиях отап-
Таблица 1
Содержание фосфора в удобрениях (%)
Удобрение
Общий
Усвояемый
Суперфосфат двойной Суперфос
Фос. мука (егорьевская) Фосфаты Северной Каролины Суперкаролинфосфат
41.5 21,4 30,8
37.6
41,7 31,9 7,2 10,6
30,1 (18,6/11,5)'"
18,6 — лимоннорастворимый, 11,5 — водорастворимый фосфор.
ливаемои остекленной теплицы при выращивании томата Гамаюн
TmCF. Субстратом служил произвесткованный до рНводн 6,0 верховой торф, содержавший 4,0 мг/л подвижного фосфора. В расчете на 1 растение вносили 12 г азота (аммиачная селитра), 4 — фосфора, 18 — калия (сульфат калия), 1 — магния (сульфат магния) и комплекс микроэлементов. Азотные удобрения вносили при основной заправке грунта и в нескольких (4-5) подкормках, фосфорные — локально: при пикировке рассады в горшочки (1 г) и в лунки перед высадкой ее в грунт (3 г/раст.). Повторность 6-кратная, учетная площадь делянки — 1м2 (4 растения).
Результаты и их обсуждение
Экспериментально установлено, что около гранул двойного суперфосфата в почве формируется очень кислая реакция (pH 1,5—3,5), которая обусловлена образованием Н3Р04 вследствие гидролиза Са(Н2Р04)2.
При смешивании и гранулировании порошковидных двойного суперфосфата и фосфоритной муки устанавливается тесный контакт между компонентами смеси. Образующаяся при гидролизе Ca(H2POJ2 фосфорная кислота вызывает разложение фосфорита в гранулах суперфосфатно-фосфоритных смесей, внесенных в почву.
Химически это взаимодействие можно выразить следующими урав-
нениями:
Са(Н2Р04) = СаНРСХ
Н20 + Н20 = 2Н20 + Н3Р04
Са3(Р04)2 + 4Н3Р04 = ЗСа(Н2Р04)2
Для подтверждения предположения о разлагающем воздействии на фосфорит фосфорной кислоты, образующейся при гидролизе ди-гидрофосфата кальция в суперфос-фатно-фосфоритных'смесях, было проведено лабораторное исследование кислотности водного раствора СКФ и ФСК при отношении удобрение/вода = 1/2 и 1/6 (табл. 2).
Концентрация ионов водорода, создаваемая суперкаролинфосфа-том, была значительно выше, чем фосфатом Северной Каролины. Кислотность растворов уже через сутки взаимодействия в варианте с СКФ
Таблица 2 pH водных растворов фосфатов Северной Каролины и суперкаролинфосфата
(лабораторный опыт)
Отношение Экспозиция, сут
удобрение/вода 1 2 8
Фосфат, Северной Каролины 1/2 7,2 7,4 7,7
1/6 7,0 7,3 7,6
Суперкаролинфосфат 1/2 2,9 2,8 3,0
1/6 3,0 3,1 3,2
И
составила 2,9-3,0, а в варианте с ФСК 7,0-7,2 pH (при pH воды 5,7). Для выяснения размеров образования растворимого фосфора под действием кислотности, создаваемой водным раствором суперфосфата на фосфорит, был проведен лабораторный опыт: навески двойного суперфосфата заливали дистиллированной водой и выдерживали в течение 4 сут. Полученными вытяжками заливали навески ФСК и настаивали 7 сут. Количество суперфосфата и фосфорита соответствовало их соотношению в супер-каролинфосфате. Дополнительно из фосфорита была получена водная вытяжка. Повторность — 3-кратная. Такой же эксперимент был проведен с егорьевским и сожским фосфоритами.
Исследования продемонстрировали образование дополнительных количеств водорастворимого фосфора при обработке фосфоритов водной вытяжкой из двойного суперфосфата с сильнокислой реакцией (табл. 3). В вытяжку вышло дополнительно 17% Р205 из ФСК и по 11% из егорьевского и сожского фосфоритов, при практическом отсутствии водорастворимого фосфора. При этом значение pH раствора несколько повысилось, но по-прежнему реакция осталась сильнокислой.
Таблица 3 Влияние водной вытяжки из двойного суперфосфата на растворимость фосфорита (лабораторный опыт)
Вариант рН Р205, г/л
Рсд + Н20 2,5 132
Рсд + Н20 + ФСК 2,7 155
Рсд + Н20 + Рф егор 2,7 146
Рсд + Н20 + Рф сож ЗД 148
ФСК + Н20 7,4 0,05
Рф егор + Н20 7,6 0,06
Рф сож + Н20 9,3 0,07
НСР115 0,04 5,6
Приведенные данные подтверждают предположение о взаимодействии между компонентами суперфосфатно-фосфоритных смесей, приводящем к повышению растворимости фосфорита. Это же взаимодействие, по-видимому, имеет место и в продуктах неполного кислотного разложения фосфоритов с комплексом фосфатов кальция разной растворимости.
Испытание суперкаролинфосфа-та в сравнении с двойным суперфосфатом и суперфосом в условиях защищенного грунта при выращивании томата Г! Гамаюн TmCF показало их равноценность и высокую эффективность. Фосфорные удобрения значительно ускорили созревание плодов томата, обеспечив 43-51% прибавку урожая к NKMg-фону (рисунок, табл. 4).
По отношению к варианту с суперфосфатом урожай плодов при внесении Рскф и Рсф составил соответственно 95 и 98%, несмотря на то, что доля усвояемых фосфатов в них была гораздо ниже, чем при Рсд (соответственно 50 и 77% от общего). По коэффициенту использования фосфора удобрения располагались в следующем порядке: Рсд>Рсф>Рскф.
В исследованиях [3, б, 8, 9], проведенных в полевых условиях, вынос Р205 урожаем в вариантах с суперфосфатом в среднем составил 96% от Рсд. Что касается СКФ, то в литературе есть сведения об отсутствии его эффективности при внесении под картофель на фоне 40 т/га навоза и К90К120 в течение 1991 — 1993 гг., различавшихся по гидротермическим условиям, и равноценности суперфосфату (98% к Рсд) при внесении под ячмень на КК-фоне.
Внесение фосфорных удобрений способствовало улучшению качества продукции: общая кислотность
■ 1МК-фон -в- Род -А— Рсф -X— Рскф
30.07
08.08
29.08
05.09
29.09
Динамика поступления урожая томата нарастающим итогом, кг/м2
Таблица 4
Эффективность фосфорных удобрений пониженной растворимости в защищенном грунте при выращивании томата F, Гамаюн TmCF
(среднее за 2 года)
Доля Качество плодов
Уро- участия КИУ, % общая кислотность, % сахаро- N0., , мг/кг
Вариант жайность, кг/м2 фосфора в урожае, сухое вещество, % сахар, % витамин С, мг% кислотный коэффици- начало плодоноше- массовый сбор конец плодоноше-
% ент ния ния
фон 8,3 — — 3,9 2,0
По фону:
Ред 12,5 33,6 22,6 4,2 2,1
Рсф 12,3 32,5 20,8 4,0 2,3
Рскф 11,9 30,3 18,3 4,6 2,3
нср115 1,7
12 0,40 5,0 — 112 63
13 0,36 5,5 50 34 13
14 0,23 10,0 64 49 18
13 0,28 8,2 60 47 12
снизилась, сахаро-кислотный коэффициент увеличился, особенно при внесении суперфоса и суперкаро-линфосфата, содержание витамина С осталось на уровне фона, а концентрация нитратов заметно уменьшилась (в период массового сбора плодов в 2,3-3,3 раза при фо-
новом 112 мг/кг) и была в 6-9 раз ниже МДУ.
Опасны не сами нитраты, а нитриты и нитрозоамины, образующиеся в животном организме. Специалисты по питанию считают, что если даже две части аскорбиновой кислоты приходится на одну часть
нитратов, то реакция нитрозиро-вания крайне затруднена.
В наших исследованиях это соотношение при внесении фосфатов было 2,7-3,8, что является экологически выдержанным, тогда как без их внесения — всего лишь 1,1.
Заключение
Приведенные результаты исследований свидетельствуют о высокой эффективности суперфосфатно-фосфоритной смеси в условиях защищенного грунта.
При доле водорастворимого фосфора в структуре общего почти в 2 раза меньше, чем двойного суперфосфата, и в 1,5 раза — чем суперфоса, по действию на урожай и качество продукции он не уступал последним, что подтверждает целесообразность получения фосфорных удобрений пониженной растворимости на основе неполного кислотного разложения фосфорита или смешивания его с суперфосфатом. Между компонентами суперфосфатно-фосфоритных смесей (а значит, и в гранулах суперфоса) происходит взаимодействие, приводящее к растворению фосфорита (или его остатка в суперфосе).
Выбор технологии, по-видимому, должен определяться техническими возможностями и особенностями фосфатного сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алямовский Н. И.,Буткевич В. В. Повышение эффективности фосфоритной муки путем примешивания к ней суперфосфата. — Хим. соц. земл., 1938, № 5, с. 48-55. — 2. Баранов П. А. Удоб-
рительная смесь из суперфосфата и фосфоритной муки — Бюлл. ВАСХНИЛ, 1936, №9, с. 23-24.— 3. Безуглая Ю. М., Кожемячко 3. В., Рябизина Т. Е. Действие суперфоса на дерново-подзолистой почве при основном и рядковом внесении. — Агрохимия. — 1984, № 10, с. 1420. — 4. Вилъдфлуш И. Р., Лапа В. В., Ку-руленко В. М. Агрохимическая оценка новых форм фосфорсодержащих удобрений на дерново-подзолистых почвах Белоруссии. — Агрохимия, 1996, № 5, с. 43-49. — 5. Гырбучев И. Регулирование фосфатного режима в основных почвах Болгарии. М.: Колос, 1981. — 6. Ка-ликинский А. А., Вилъдфлуш И. Р., Куру-ленко В. М., Шекинова 3. Ф. Эффективность суперфоса в севообороте на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве северо-востока Белоруссии. — Агрохимия, 1987, № 11, с. 33-37. — 7. Плесявичюс К. И. Действие смеси суперфосфата и фосфоритной муки на пахотных полях. — Инф. бюлл. Лит НИИЗа, 1971, № 26, с. 148-152. — 8. Сидори-на Л. В., Останин А. И., Подколзина Г. В. и др. Агрохимическая эффективность нового фосфорного удобрения — супер-фоса. Сообщ. 1. Результаты исследований на дерново-подзолистых почвах. — Агрохимия, 1983, № 10, с. 50-56. — 9. Останин А. И., Крищенко Е. Ф., Янишев-ский П. Ф., Кузнецов А. А. Эффективность суперфосов, полученных на основе отечественных и зарубежных фосфоритов при разном уровне разложения. — Агрохимия, 1990, № 11, с. 83-92. — 10. Янишевский П. В. Реакции с водой фосфатов кальция разной степени замещения в гранулах фосфорных удобрений. — Агрохимия, 1993, № 5, с. 18-21.
Статья поступила 3 октября 2004 г.
SUMMARY
Effectiveness of phosphates from different deposits (North Carolina, the USA, and Egoryevsk, Russia) was examined. It's established that superphosphate due to generation of phosphoric acid favours decomposition of phosphorite.
