Использование растениями фосфора фосфоритной муки в составе гранулированных смесей с аммонийной селитрой на дерново-подзолистых почвах

Фосфор является одним из основных химических элементов, без которого невозможен рост, развитие и размножение живых организмов. Фосфор выполняет специфические функции в энергетическом обмене клетки.

Источником фосфора для растений является почва. При этом, большая часть органических и минеральных фосфорсодержащих соединений почвы не доступны для питания растений.

Около четверти почв России имеют низкое и очень низкое содержание подвижного фосфора (Чумаченко И.Н., Тимченко А. И., 2000). А если учесть, что достаточная обеспеченность почв доступными для растений соединениями фосфора (100−150 мг/кг) — один из важнейших факторов, обусловливающих высокую урожайность сельскохозяйственных культур, остро встает вопрос о необходимости внесения в почву значительных количеств фосфорных удобрений. Однако, в настоящее время наблюдается дефицит фосфорных удобрений, который обусловлен снижением производства, высокой их стоимостью, а также, уменьшением запасов высококонцентрированного фосфатного сырья. В течение более чем 10 лет рост цен на минеральные удобрения превосходил рост цен на растениеводческую продукцию. В таких условиях внесение промышленных фосфорных удобрений оказалось мало рентабельным или невыгодным. (Адрианов С.Н., Сушеница Б. А., 2004; Сушеница Б. А., Капранов В. Н., 2007). В 2010 году в России было применено 2,16 млн. т д.в. минеральных удобрений, что составляет 39 кг/га посева сельскохозяйственных культур (Чекмарев П.А., 2011). При этом на долю фосфорных удобрений приходится всего 6−7 кг/га Р205 (Сушеница Б.А., Капранов В. Н., 2007).

Мировые запасы фосфатных руд оцениваются в 63 млрд. тонн Р205, при этом около 95% фосфатов сосредоточены в Марокко, Китае, США,.

России и Южной Африке. Преимущественно месторождения фосфатных руд представлены фосфоритами.

Россия обладает значительными ресурсами для производства фосфатов. Запасы фосфатных руд в России составляют около 2 млрд. тонн Р205. В соответствии с данными Министерства природных ресурсов Российской Федерации, государственным балансом запасов полезных ископаемых учтены 48 месторождений фосфатных руд, в том числе 19 апатитовых (0,9 млрд. тонн Р205) и 29 фосфоритовых (1,15 млрд. тонн Р205) (Чумаченко и др., 2000). По оценкам различных специалистов, при современном уровне потребления фосфорных удобрений, для обеспечения продовольствием растущего населения Земли, запасы основных месторождений фосфатных руд могут истощиться уже через 100 лет (Корбридж Д., 1982).

Все это делает необходимым вовлекать в производство фосфорных удобрений местные низкопроцентные фосфориты.

Фосфоритная мука — самое дешевое фосфорное удобрение и представляет собой тонко размолотый фосфорит (размер частиц не более 0,17 мм ГОСТ 5716–74) (Соколовский A.A., Унанянц Т. П., 1977).

Эффективность фосфоритной муки зависит от многих факторов, помимо кислотности и степени насыщенности почвы основаниями, это биологические особенности выращиваемой культуры (мощность развития корневой системы, способность усваивать труднорастворимые соединения фосфора), сопутствующие применяемые физиологически и гидролитически кислые удобрения. Повышается эффективность фосфоритной муки и с увеличением тонины помола. Исследованиями В. Г. Уточкина (1969) было установлено, что оптимальным является помол, когда вся масса удобрения проходит через сито с диаметром ячеек 0,07 мм. При измельчении в высокоэффективных механических активаторах содержание цитратнорастворимого фосфора в апатите и различных фосфоритах увеличивается до 66−82%, а в некоторых случаях и до 95%. При чем повышение растворимости не является следствием простого увеличения степени дисперсности, а объясняется нарушением структуры фосфатов и увеличением ее дефектности (Болдырев В.В., 1978). Дефектообразование и аморфизация структуры фосфорита приводит повышению их удобрительной ценности в 2−5 раз и может составлять 80−90% от эффективности суперфосфата (с учетом последействия). Однако, зачастую повышение эффективности проявляется только на неизвесткованной почве (Янишевский Ф.В., 1985). В связи с этим, а так же из-за высокой стоимости процесса измельчения, тонину помола, обычно, ограничивают размером частиц 0,100,15 мм. Тем не менее в чистом виде фосфоритная мука неудобна для использования ее в качестве удобрения, так как она сильно пылит, при внесении. Кроме того, для эффективного действия почва должна обладать определенными агрохимическими показателями (рНКа < 5,5- Нг > 2,5 мг-экв/ЮОг).

В связи со всем выше сказанным большое значение для земледелия России имеют поиски методов снижения стоимости производства фосфорных удобрений, использование для этих целей местных низкопроцентных фосфоритов, а главное, повышение их эффективности.

Автор выражает благодарность научным руководителям профессору кафедры агрономической, биологической химии и радиологии В. В. Кидину и доценту А. Н. Кулюкину.

Актуальность проблемы. Обеспеченность доступными для растений формами фосфора является одним из важнейших показателей окультуренности почвы, от которого во многом зависит получение стабильных, высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Учитывая, что около четверти почв России имеют низкое и очень низкое содержание подвижного фосфора, крайне остро встает вопрос о необходимости внесения в почву значительных количеств фосфорных удобрений (Чумаченко И.Н., Тимченко А. И., 2000). Однако, в сложившихся в последнее время условиях дефицита фосфорных удобрений, который обусловлен высокой их стоимостью, а также, неуклонным уменьшением запасов высококонцентрированного фосфатного сырья, возрастает потребность использования при производстве фосфорных удобрений местных низкопроцентных фосфоритов, а также, энергои ресурсосберегающих технологий их переработки (Кулюкин А.Н. и др., 2005).

Цель и задачи исследований. Цель данной работы — дать научное обоснование доступности растениям фосфора гранулированных смесей фосфоритной муки Егорьевского месторождения и аммонийной селитры, в зависимости от выращиваемых культур и сроков известкования.

В задачи исследований входило:

1. Проведение лабораторных исследований по получению новых форм азотно-фосфорных удобрений пониженной растворимости путем гранулирования фосфоритной муки Егорьевского месторождения с гидролитически и физиологически кислой аммонийной селитрой.

2. Проведение вегетационных опытов по изучению действия и последействия полученных гранулированных смесей на урожай кукурузы.

3. Проведение вегетационных опытов по изучению влияния фосфоритразлагающих культур на эффективность гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры.

4. Проведение вегетационных опытов по изучению доступности растениям фосфора гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры в зависимости от сроков проведения известкования.

Научная новизна. Экспериментально доказана возможность использования новых форм азотно-фосфорных удобрений пониженной растворимости, полученных путем влажной грануляции фосфоритной муки Егорьевского месторождения и аммонийной селитры. Изучен характер влияния полученных удобрений на формирование урожаев сельскохозяйственных культур и его качество, а также агрохимические показатели почвы, в условиях различного их применения.

На защиту выносятся следующие положения:

1. Получение азотно-фосфорных удобрений пониженной растворимости путем влажной грануляции фосфоритной муки Егорьевского месторождения и аммонийной селитры.

2. Научное обоснование доступности растениям фосфора гранулированных смесей фосфоритной муки Егорьевского месторождения и аммонийной селитры.

3. Влияние фосфоритразлагающих культур и различных сроков известкования на эффективность гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры.

Практическая значимость. В сложившихся в настоящее время условиях низкой обеспеченности почв России подвижным фосфором, и, зачастую, сопутствующей этому повышенной кислотности, при недостатке в отечественном сельском хозяйстве фосфорных удобрений, использование местных низкопроцентных фосфоритов способно существенно снизить острый дефицит фосфора в земледелии.

Получение фосфорных удобрений путем смешивания и гранулирования фосфоритной муки с гидролитически и физиологически кислыми удобрениями, позволит вовлечь в производство фосфориты местных в том числе малых месторождений, повысить их эффективность, даже на фоне известкования кислых почв, расширить ассортимент фосфорных удобрений, и повысить доступность их для отечественного сельского хозяйства за счет снижения стоимости.

Реализация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 6 научных работ, в том числе 3 в журналах рекомендованных ВАК:

1. Кулюкин А. Н., Лапушкин В. М. О действии и последействии сложных ЫР — удобрений, полученных на основе неполного кислотного разложения аморфных фосфоритов // Сборник студенческих научных работ. Вып. 13.-М.: ФГУО-ВПО РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, 2007.

2. Лапушкин В. М., Кидин В. В. Эффективность гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры // Плодородие. — 2011. — № 5. — С. 5−6.

3. Лапушкин В. М., Кидин В. В. Изучение гранулированных смесей фосфоритной муки и аммиачной селитры // Агрохимический вестник. — 2011. — № 6. — С. 34−35.

4. Лапушкин В. М. Действие и последействие гранулированных смесей фосфоритной муки и аммиачной селитры на урожай сельскохозяйственных культур // Материалы 45-й международной научной конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИА) — М.: ВНИИА, 2011.-С. 98−101.

5. Лапушкин В. М. Агрономическая эффективность гранулированных смесей фосфоритной муки и аммиачной селитры // Материалы 45-й международной научной конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИА)-М.: ВНИИА, 2011.-С. 101−103.

6. Лапушкин В. М., Кидин В. В. Влияние сроков известкования на эффективность гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры // Плодородие. — 2012. — № 1. — С. 7−8.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 60-ой и 61-ой научной студенческой конференции РГАУ-МСХА им К. А. Тимирязева в 2007;2008 гг. (доклады отмечены дипломами 1-ой степени), конференции II этапа Всероссийского конкурса на лучшую научную работу среди студентов ВУЗов МСХ РФ в ЦФО, ВГАУ и МичГАУ в 2007;2008 г., декабрьской научно-практической конференции РГАУ-МСХА им К. А. Тимирязева в 2008 и 2009 г., 45-ой международной научной конференции молодых ученых и специалистов (ВНИИА) «Применение средств химизации для повышения урожайности и качества с.-х. культур» в 2011 г.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти разделов экспериментальной части, выводов, рекомендаций для дальнейших исследований. Изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 29 таблиц, 4 рисунка, 9 приложений. Список использованной литературы включает 188 наименований, в том числе 80 иностранных авторов.

Заключение

.

При сравнении действия и последействия изучаемых сложных ТчПР-удобрений выявлено, что наибольшая прибавка урожая была получена в варианте, где вносилось удобрение №>-2 (И — 9%, Р205 — 14%), которое не уступало по действию и последействию на урожай культур раздельному внесению фосфоритной муки и аммонийной селитры, а по прямому действию на урожай (в 1 и 3 год опыта) удобрение ЫР-2 существенно превосходило эквивалентное количество фосфоритной муки и аммонийной селитры и не уступало по действию на урожай зерна гороха и гречихи двойному суперфосфату.

Полученные данные показали, что наибольшим выносом обладают культуры в вариантах опытов с внесением в качестве источника фосфора двойного суперфосфата и удобрения ЫР-2, что свидетельствует о большей доступности для растений фосфора из этих удобрений, по сравнению с остальными. Коэффициенты использования Р205 из удобрения №>-2 уступают коэффициентам использования Р2С>5 из двойного суперфосфата (20 и 42% соответственно), но превосходят КИ фосфора из фосфоритной муки, чем подтверждается положительное влияние аммонийной селитры в составе гранулированной смеси с фосфоритной мукой на доступность фосфора.

Следует также отметить, что на урожай гороха и гречихи исследуемые удобрения оказали большее влияние, чем на урожай кукурузы, что объясняется способностью этих культур лучше использовать фосфор трудно растворимых соединений, что согласуется с литературными данными (Чириков Ф.В., 1918, 1956).

2.3.3. Влияние различных сроков известкования на доступность растениям фосфора гранулированных смесей фосфоритной муки и аммонийной селитры.

Действие извести как на кислотность подзолистых почв, так и на их фосфатный режим было изучено в ряде работ Д. Н. Прянишникова, И. А. Стебута, К. К. Гедройца, Д.К. Кедрова-Зихмана и др. Было установлено, что известкование почв с кислой реакцией является приемом, значительно улучшающим фосфорное питание растений. Известкование почвы приводит к резкому снижению подвижности железа и алюминия в почве, снижению химического поглощения фосфатов и, как следствие, к увеличению содержания растворимых форм фосфора. Положительное действие извести на доступность почвенных фосфатовсохраняется по различным данным в течение 15−20 лет.

Внесение извести также улучшает развитие корневой системы растений и способствует минерализации органических соединений фосфора.

В Центральных районах Нечерноземной зоны, на кислых, слабоокультуренных почвах, получение высоких урожаев сельскохозяйственных культур так же невозможно без известкования, поэтому внесение фосфоритной муки и извести является важной задачей. (Сушеница Б.А., Капранов В. Н., Дышко В. Н., 2008). Тем более, что неоднородность перемешивания почвы с известковыми материалами не исключает возможности одновременного использования фосфоритной муки и извести (Березина К.Н., 1987).

В связи с этим, наши исследования имели целью выяснить возможность совместного применения гранулированных смесей фосфоритной муки с аммонийной селитрой и извести, а также изучение влияния различных сроков внесения извести на эффективность исследуемых удобрений.

После проведения статистической обработки результатов опыта можно утверждать, что как в 2010, так и в 2011 году достоверная прибавка урожая получена при внесении всех исследуемых удобрений (табл. 21).