Классификация, количественные определения минеральных удобрений

Вводная глава

Минеральные удобрения — это соединения, способные при внесении в почву растворяться и диссоциировать на ионы в почвенном растворе, чрезвычайно необходимые для жизни растений, поскольку содержат азот, фосфор, калий и прочие нужные элементы в легкоусвояемой форме. С точки зрения химической номенклатуры, подавляющее большинство минеральных удобрений — это соли. Им принадлежит важная роль в повышении урожайности сельскохозяйственных культур — за счет их применения можно получить не менее половины прироста урожая. Минеральные удобрения часто называют туками, а промышленность, производящую их, туковой. В России создана мощная туковая промышленность, которая сейчас выпускает более 40 видов минеральных удобрений, употребимых, как правило, для всех культур.

Минеральные удобрения получают химической или механической обработкой неорганического сырья, но полученные химической являются более питательными.

Методы классификации удобрений

Чтобы классифицировать минеральные удобрения по агрохимическому воздействию, разработана следующая иерархия:

Прямые удобрения

1.   Простые (односторонние) удобрения

а) Азотные

б) Фосфорные

в) Калийные

г) Микроудобрения

2.   Комплексные (многосторонние) удобрения

а) По составу:

—Двойные

—Тройные (полные)

—Четвертичные (полные с добавкой)

б) По способу получения:

—Сложные

—Сложно-смешанные

—Смешанные

Косвенные (мелиоративные) удобрения или материалы (а также иногда выделяют:

косвенно-прямые)

а) Известковые

б) Сульфатные

Кроме этого, минеральные удобрения, поступающие в продажу, по агрегатному состоянию делятся на порошкообразные, гранулированные, крупнокристаллические, жидкие, суспензированные. Гранулированное и крупнокристаллическое удобрение имеет ряд преимуществ по сравнению с порошковым: его легче хранить (не слеживается), удобнее вносить в почву с помощью туковых сеялок, но главное — на большинстве почв оно дает более высокий прирост урожая.

Также различают физиологически-кислые, физиологически-щелочные и физиологически-нейтральные удобрения. К физиологически-кислым относятся такие удобрения, из которых растение энергично поглощает катион, а анион подкисляет почвенный раствор: сульфат и нитрат аммония, хлорид и сульфат калия, а также карбамид. Они подкисляют почву вследствие способности нитрифицирующих бактерий окислять аммиак до азотной кислоты. К физиологически-щелочным относятся такие удобрения, из которых анион ассимилируется растением, а катион, постепенно накапливаясь, подщелачивает почвенную среду, например нитраты натрия, калия и кальция.

Oсобенности хранения и обращения с минеральными удобрениями

Условия хранения минеральных удобрений в значительной мере зависят от физико-химических свойств удобрений и видов поставки. Различают склады общего назначения и специализированные. На складах общего назначения одновременно хранят несколько видов удобрений, а в специализированных — определенный вид удобрений, например аммиачную селитру, аммиачную воду, и др. На складах общего назначения каждому виду удобрений отводят определенное место. Для более рациональной организации переработки удобрений склады, не имеющие секций, условно делят на две части, в одной из которых хранят только затаренные удобрения, в другой — удобрения, складированные в кучах. Если склады разделены на секции, то в малых секциях целесообразно хранить затаренные, а в большие загружать сыпучие удобрения. Затаренные удобрения хранят на поддонах, установленных в штабеля в 3—4 яруса, и без поддонов.

Поврежденные мешки с удобрениями хранят отдельно от основной партии. Если удобрения затарены в полиэтиленовые мешки, их можно хранить под навесом, предохраняя от воздействия солнечных лучей.

Мешки с минеральными удобрениями укладывают на плоские поддоны тройником (вперевязку), при этом следят, чтобы каждый из них не выступал за край поддона более чем на 5 см. На поддон укладывают только исправные мешки. Поверхность пакета, сформированного из мешков, должна быть ровной. Мешки зашивкой укладывают внутрь штабеля, чтобы в случае расшивки мешка и высыпания удобрений не нарушилась связь ряда и штабель не развалился. Рваные мешки заменяют, а удобрения пересыпают в другие мешки, используя средства индивидуальной защиты.

Твердые минеральные удобрения нельзя располагать в проходах, проездах, около рубильников и токопроводящей арматуры, дверей и оконных проемов. Расстояние от стены склада до штабеля должно быть 0,6—1,0 м, от минеральных удобрений до электропроводов, рубильников, приборов — 1 м.

Требования к качеству минеральных удобрений

В настоящее время сельское хозяйство ориентируется на использование концентрированных и комплексных удобрений: из азотных удобрений — на аммиачную селитру и карбамид, из фосфорных— на двойной суперфосфат, из калийных — на хлористый калий, из комплексных главным образом на сложные и смешанные на фосфатах аммония. Основные требования сельского хозяйства к ассортименту удобрений и их качеству:

ü   ассортимент минеральных удобрений должен быть по возможности шире представлен комплексными удобрениями со следующим соотношением действующих веществ: 1:1:1, 1:1:1,5 1:1:0,5 1:1:0 0:1:1,5 1:1,5:1 1 : 1,5 : 1,5, 1,5 : 1 : 1 , 1:4:0 1 : 2,5 : 0.

ü   Поставка всех твердых удобрений (за исключением фосфоритной муки и фосфатшлака) должна производиться только в гранулированном или крупнокристаллическом виде с размером гранул или кристаллов: гранул с диаметром (d), равным 2-4 мм—не менее 80%, в том числе с d=2-3 мм – не менее 50%. Содержание пылевой фракции (d<1.0 мм)– не более 1%; продукт должен проходить через штампованное сито с отверстиями диаметром 5 мм.

ü   После транспортирования и хранения удобрений на складах в насыпях высотой до 5 м (и до 10 м на перспективу) в течение не менее 6-ти месяцев со дня отгрузки поставщикам удобрения должны сохранять свои свойства и гранулометрический состав (до 97%).

ü   Содержание влаги в минеральных удобрениях не должно превышать следующих значений (в %):

Азотные удобрения ................ 0,15—0,3%

Суперфосфаты..........................3,0—4,0%

Остальные удобрения . . . 1,0—2,0%

ü   Статистическая прочность гранул – не ниже 50-30 кгс (1 гс = 9,8 мН), динамическая прочность — не менее 85-90%.

ü   Производить отправку roтовoro продукта следует после охлаждения до температуры 40-45 °С.

ü   Удобрения должны быть сыпучими и однородными в течение всего гарантийного срока после транспортирования и хранения. В помещении с повышенной влажностью удобрения увлажняются, вследствие чего увеличивается их слеживаемость (особенно у водорастворимых, с малой прочностью гранул), ухудшается качество, поэтому упаковка, в которой их держат, должна быть не поврежденной. Для уменьшения гигроскопичности и слеживаемости удобрения применяют:

производство удобрений в гранулированном виде с минимальным содержанием влаги;

получение возможно более прочных гранул;

охлаждение удобрений перед складированием или затариванием;

защита удобрений от возможности поглощения влаги из воздуха (герметичность тары, складов и транспортных средств, защитное покрытие гранул щелочными добавками).

ü   Удобрения не должны содержать (или содержать в допустимых пределах) агрессивных примесей: активного хлора, соединений фтора, биурета, свободной кислоты (содержание свободной кислоты в суперфосфатах не должно превышать 1%).

ü   С 1980 г. основная часть хлористого калия должна поставляться в гранулированном и крупнокристаллическом виде; негранулированная часть будет использована в производстве комплексных удобрений.

ü   Микроудобрепия следует производить в основном в составе комплексных, а для непосредственного применения их желательно поставлять в сульфатной форме.

Обязательная маркировка минеральных удобрений

На каждом пакете указывают: наименование предприятия-изготовителя, название минерального удобрения, количество (массу, вместимость), цену, дату выпуска, химический состав, инструкцию о способе применения, которую необходимо строго соблюдать.

Техника внесения удобрений

Удобрения можно вносить до посева, во время посева и в период вегетации растений. В любом случае необходимо руководствоваться тем, что в удобрении нуждаются растения, а не почва, почему и вносить удобрения надо так, чтобы они максимально полно использовались растениями, а следовательно, они должны быть как можно ближе к корневой системе растений.

Различают 2 способа внесения удобрений: сплошное внесение и местное (локальное) внесение. При использовании сплошного метода удобрение рассеивают по всей засеваемой площади, а затем заделывают в почву плугом, бороной или культиватором.

Местное удобрение вносят в рядки, лунки, борозды. Конечно, такое «адресное» внесение более эффективно, чем разбросное. Однако в нашей стране более распространенным является именно разбросное внесение. Это обусловлено традициями, а также тем, что такой способ внесения обеспечен материально-технической базой: имеются разбросные туковые сеялки, разбрасыватели минеральных удобрений и т. д. На приусадебных участках превалирует местное внесение.

По срокам внесения различают удобрение допосевное (основное), припосевное (рядковое) и послепосевное (подкормка).

Основное удобрение. Минеральные удобрения вносят в почву ранней весной или осенью, во время подготовки почвы. Такое внесение удобрений называют основным. В почву обычно вносят полную норму навоза и около ²/₃ нормы минеральных удобрений, предназначенных для данной культуры. Это удобрение запахивают плугами с предплужниками. Если его заделать в почву мелко, растение слабее использует из него питательные вещества, так как верхний слой почвы летом часто пересыхает, и мельчайшие корни с корневыми волосками, через которые происходит поступление воды и солей в растение, высыхают и отмирают. Вносить основное удобрение хорошо, равномерно разбрасывая сухое удобрение на определенной площади с тем, чтобы потом заделать его в почву.

Припосевное удобрение. Рядковое удобрение используют в небольшом количестве при посеве семян или посадке клубней, корней, рассады. Цель припосевного удобрения — обеспечить молодые растения хорошо усваиваемым минеральным питанием в начале их роста. Для припосевного удобрения пригодны только быстродействующие вещества. Их заделывают в почву мелко, на 2,5—5 см глубже посева семян или посадки корней, рассады. В некоторых случаях возможно даже внесение удобрений с семенами высеваемой культуры. Припосевное удобрение способствует ускорению роста растений и лучшей их устойчивости к неблагоприятным условиям погоды, болезням и вредителям.

Послепосевное удобрение. В летнее время, в период роста и плодоношения растений несколько раз в почву вносят удобрения дополнительно. В этом случае говорят о подкормке, т.е. о внесении легкоусвояемых растениями форм удобрений во время их роста. В подкормке можно дать те вещества, в которых растения больше всего нуждаются в определенные периоды их жизни. Например, ранней весной озимые испытывают недостаток в азоте, поэтому подкормка их в этот период оказывает положительное влияние на урожай. Весной с началом роста побегов, листьев, корней растениям необходимы подкормки азотными удобрениями, и как можно раньше. За лето целесообразно делать две подкормки—в июле и августе. Плодовые культуры подкармливают главным образом азотными удобрениями, но при обильном плодоношении при второй подкормке (в августе) вносят также калийные и фосфорные удобрения. Чрезмерная подкормка азотными удобрениями приводит к буйному росту листьев, что уменьшает сопротивление растений болезням. Кроме того, листья долго не опадают и деревья не успевают подготовиться к зиме. Поэтому плодовым растениям следует давать азотные подкормки лишь до конца июля, чтобы древесина успела как следует вызреть. Лучше всего делать подкормку, поливая землю водным раствором удобрения.

Так, для озимых зерновых культур наилучший урожай получают при внесении удобрений всеми тремя способами.

Подсчёт доз минеральных удобрений по действующему веществу

Вследствие того, что питательные элементы в удобрениях содержатся в разном процентном отношении, и очень часто приходится пересчитывать рекомендуемую дозу на тот вид удобрений, который имеется, в зависимости от вида удобрения, в агрохимии и сельскохозяйственном производстве употребляют термин «действующее вещество». По концентрации действующего вещества (д.в.) удобрения подразделяются на:

Низкоконцентрированные — до 25% д.в.

Концентрированные — до 60% д.в.

Высококонцентрированные — более 60% д.в.

Ультраконцентрированные — 100% д.в. и более.

Действующее вещество, или действующее начало — та часть удобрений, которая усваивается растениями. Выражают его в процентах. Его обычно указывают на упаковках удобрений и обозначают химическими формулами: азот N, фосфор Р₂О₅, калий — К₂О, магний — MgO и т. д. Если говорят о внесении в почву 10 кг калия, то на самом деле имеют в виду 10 кг К₂О и т.п. с остальными.

Другим термином, часто употребляемым в сельскохозяйственной практике, является «физический вес» (масса) удобрения — это действительная масса удобрения, включая действующее вещество и сопутствующие вещества. Это находит использование в характеристиках косвенных удобрений.

Для удобства расчетов дозы удобрений указывают в действующем веществе (в кг/га).

Масса в пересчете на действующее вещество исчисляется: азотные — в пересчете на азот N; фосфорные—в пересчете на пятиокись фосфора Р₂О₅; калийные— в пересчете на окись калия К₂О. Исчисление в действующих веществах необходимо при установлении доз внесения удобрения в почву. Для пересчета минеральных удобрений на 100%-ное содержание действующих веществ, физическую массу данного удобрения умножают на процентное содержание действующих веществ и делят на 100.

Для выражения дозы минеральных удобрений в массе туков (ц) необходимо дозу в действующем веществе разделить на процентное содержание азота в удобрении. Например, аммиачная селитра содержит 34% азота, значит, каждый центнер—100 кг— аммиачной селитры содержит 34 кг действующего вещества. На гектар посевов пшеницы нужно внести 60 кг азота (в действующем веществе). Это значит, что на 1 га поля нужно внести (60 ∙ 100) / 34 = 1,8 ц аммиачной селитры. Под озимую пшеницу необходимо внести 90 кг азота в действующем веществе. Если для этой цели будет использован водный аммиак, содержащий 20% азота, то доза его составит:

90/20 = 4,5 ц/га

При определении необходимой дозы минеральных удобрений на делянку исходят из содержания действующего вещества в удобрениях и площади делянки, а расчет ведут по формуле:

m= m₂S / 100m₁

где т — количество удобрений на одну делянку; т₁ — содержание питательного вещества в удобрении в %; m₂ — доза питательного вещества в кг/ га; S — площадь делянки в м².

Рассчитанное количество удобрений для каждой делянки отвешивают с точностью до 20 г, помещают в бумажный пакет или мешочек из плотной материи, туда же закладывают этикетку с обозначением номера делянки, названия и массы удобрения.

Ещё в 80-х гг в некоторых странах (США, Канада, Англия и др.) ставится вопрос о переходе исчисления содержания действующих веществ в удобрениях с оксидов (Р₂О₅, К₂О и т. д.) на элементы (N, Р, К и т, д.). В СССР, как и в других странах, намечали постепенно переходить на новую форму выражения действующих веществ. Коэффициенты пересчета из окислов в элементы действующих веществ и из элементов в окислы приведены ниже:

1 Р₂О₅ = 0,4361 Р 1P =2,2911 Р₂О₅

1 К₂О = 0,8301 К 1K = 1,2046 К₂О

1СаО = 0,7147 Са 1Ca = 1,3992 CaO

1 СаСО₃ = 0,4004 Са 1Ca =2,4972 CaCO₃