Содержание страницы
1. Роль фосфора в питании растений
Фосфор – важнейший биогенный элемент, который необходим для жизнедеятельности всех организмов. Соединения фосфора с кислородом (фосфорные кислоты и фосфаты), являясь самыми распространенными в природе, имеют исключительно важное значение для существования и развития растительного и животного мира. Без фосфорной кислоты не может существовать ни одна живая клетка. В связи с этим фосфор назван ключом жизни.
Фосфор содержится в растениях в органических и минеральных соединениях. Обычно большая часть фосфора, содержащаяся в растениях (до 90 %), представлена различными органическими соединениями. В репродуктивных органах фосфор концентрируется в наибольшей степени. Семена должны содержать фосфора в количестве, достаточном до начала его поглощения из почвы сформировавшимися корнями.
Фосфор содержится в клеточной протоплазме, входит в состав хромосом, нуклеиновых кислот, нуклеотидов, фосфопротеидов, некоторых витаминов, ферментов, эфиров, фитина, других органических соединений. Фосфор является обязательным компонентом ряда коферментных систем, катализирующих ряд реакций азотного обмена.
Важными органическими фосфорсодержащими соединениями в растениях являются нуклеиновые кислоты, играющие важную роль в наследственных функциях организма. В растениях на долю нуклеиновых кислот приходится от 0,1 до 1 %. Содержание фосфора в нуклеиновых кислотах в пересчете на Р2О5 составляет около 20 %. Нуклеопротеиды, представляющие собой соединения белков с нуклеиновыми кислотами, являются важнейшим веществом клеточных ядер.
Фосфор входит также в состав фитина, лецитина, сахарофосфатов и других органических соединений. Фитин является запасным веществом, и фосфорная кислота, входящая в его состав, используется при прорастании семян. Лецитин – представитель группы фосфатидов, накапливается преимущественно в семенах. Ключевая позиция в обмене веществ принадлежит макроэргическим соединениям, содержащим фосфор.
В настоящее время известно большое число макроэргических соединений, в состав большинства из которых входит фосфор. Однако основная роль среди них принадлежит аденозинтрифосфорной кислоте (АТФ). Это своеобразный хранитель и носитель энергии во многих синтетических процессах. При гидролизе АТФ, входящей в состав РНК, высвобождается около 55 КДж/моль. В то же время свободная энергия гидролиза обычных связей составляет только 8– 12 КДж/моль. Макроэргические фосфатные связи принимают участие в процессах фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белков, жиров, крахмала, сахарозы, ряда аминокислот и других соединений.
При участии фосфора осуществляется углеводный обмен в растениях. Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, ферментативных превращениях форм углеводов, в их передвижении, оттоке в клубни картофеля, корнеплоды сахарной свеклы и т. д. В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов, улучшают качество льна и конопли. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ.
Особенно чувствительны к недостатку фосфора растения в начальных фазах роста и развития, когда их корневая система обладает слабой усвояющей способностью. Замечено, что в начальные стадии развития сельскохозяйственные культуры интенсивнее поглощают фосфаты, чем в последующие периоды роста. Оптимальное фосфорное питание в начальный период роста и развития растений способствует развитию корневой системы – она глубже проникает в почву и лучше ветвится, что улучшает снабжение растений влагой и питательными элементами. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги. Это имеет особенно большое значение в засушливые периоды.
В связи с таким большим значением фосфора в первые периоды роста и развития растений припосевное внесение в рядки небольших доз фосфорных удобрений обеспечивает значительные прибавки урожая самых различных культур. Наибольшее потребление фосфора зерновыми культурами наблюдается в фазы выхода в трубку и колошения.
В минеральной форме фосфор находится в растениях в виде солей ортофосфорной кислоты с кальцием, магнием, калием, аммонием и другими катионами. Минеральный фосфор является не только запасающим веществом, резервом для синтеза органических фосфорсодержащих соединений, но и повышает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки, другие жизненно важные процессы в ней. В связи с тем, что фосфор усиливает способность растительных клеток удерживать воду, он повышает устойчивость растений к засухам и низким температурам. Хорошее фосфорное питание улучшает перезимовку озимых культур благодаря остаточному накоплению сахаров в узлах кущения с осени.
При пониженных температурах (10–11 ºС) затрудняется использование растениями фосфора. Исследованиями установлено, что понижение температуры до 5–7 ºС мало влияло на поступление калия в растения, но резко уменьшало поглощение ими азота и фосфора. Увеличением доз фосфорных удобрений можно усилить поглощение фосфора и снизить отрицательное влияние холодов на растения.
У молодых растений фосфор концентрируется преимущественно в меристематической ткани. Он легко передвигается внутри растений и перемещается из старых тканей в более молодые, т. е. реутилизируется (используется повторно). По мере созревания культур большая часть усвоенного растениями фосфора сосредотачивается в семенах и плодах (в семенах злаков до 50 %).
Из внешних признаков при недостатке фосфора наблюдается скручивание краев листовой пластинки, грязно-зеленая, более темная окраска листьев. При недостатке фосфора кроме более темной окраски листьев вследствие образования антоциана нередко появляются еще красноватые и фиолетовые тона, в особенности у основания стеблей, на влагалищах листьев и черешках. От недостатка фосфора больше страдают более старые – нижние листья.
При нехватке фосфора в растениях больше накапливается нитратов, что связано с важным значением соединений типа НАД и НАДФ при восстановлении нитратов.
Фосфор снижает токсичность алюминия, марганца и железа. Благодаря тому, что фосфор связывает подвижный алюминий почвы, фиксирует его в корневой системе, улучшается углеводный и азотный обмен в растениях.
При высоком содержании в почве меди снижается потребление растениями фосфора и увеличивается эффективность фосфорных удобрений. Применение цинковых удобрений снижает поступление в растения фосфора.
Фосфор является спутником азота и белковых соединений. Фосфора содержится в растениях в 2–3 раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков и уменьшается их содержание. Поэтому дозы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированными.
Исследования, проведенные в США, показали, что небольшое количество азота, входящее в состав фосфорного удобрения, делает его более эффективным.
Избыток фосфора также неблагоприятно влияет на растения. В этом случае много фосфатов находится в растениях в минеральной форме, особенно в вегетативных органах. В случае избыточного поступления фосфора растения преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью.
Большое значение имеет фосфор в жизни человека и сельскохозяйственных животных. Он входит в состав костной ткани и играет незаменимую роль в процессах, от которых зависят основные жизненные функции организма (обмен веществ, размножение и т. д.). При недостатке фосфора у человека и животных развивается остеоспороз и другие заболевания костей. Суточная потребность в фосфоре составляет 1,0–1,5 г. Отмечается достоверная связь между содержанием фосфора в кормах и продуктивностью животных. Оптимальное содержание фосфора в кормах – 0,35–0,5 % сухого вещества.
Обеспеченность растений фосфором во многом зависит от запасов его в почве, степени подвижности, гранулометрического состава и ряда других условий, влияющих на использование фосфора из почвы и удобрений. Все формы фосфора в почве, возможные вариации их воздействия можно изобразить в цепочке: валовой – органический – минеральные соединения Р2О5 – потенциально доступный Р2О5 – непосредственно доступный Р2О5.
2. Месторождения фосфорного сырья, способы получения, свойства и применение фосфорных удобрений
Сырьевой базой для получения фосфорных удобрений являются природные залежи фосфорных руд – апатиты и фосфориты. Апатиты являются основным источником фосфора магматического происхождения в земной коре. В зависимости от преобладания фтора или хлора различают фторапатит и хлорапатит.
Самое крупное месторождение апатитов находится в России в горных отрогах Хибинских гор Кольского полуострова. Хибинские апатиты залегают в виде апатитово-нефелиновой породы и их запасы составляют около 640 млн. т Р2О5. Это лучшее в мире сырье для производства фосфорных удобрений. Залежи апатитовых руд имеются и в Бурятии (Ошурковское месторождение).
Фосфориты представляют собой осадочные породы главным образом мореного происхождения, состоящие из аморфных или кристаллических кальциевых фосфатов с примесью кварца, извести, глинистых частиц и других минералов. Большие залежи фосфоритов имеются в Эстонии, Украине, Казахстане. Залежи фосфоритов в Беларуси имеются в Могилевской и Брестской областях (30 млн. т Р2О5). Для производства фосфорных удобрений необходимо их обогащение до 20–22 % Р2О5.
Наиболее крупные залежи фосфоритов разведаны в США и Северной Африке. Запасы фосфоритов в США оцениваются в 10,5 млрд. т, Марокко – 9 млрд. т.
В Беларуси фосфорсодержащие удобрения производит Гомельский химический завод. Главным фосфорсодержащим удобрением является аммонизированный суперфосфат и аммофос. Ранее в Гомеле производились также простой, двойной суперфосфаты и аммофосфат.
Фосфорные и фосфорсодержащие комплексные удобрения по растворимости и усвояемости делятся на три группы: водорастворимые, цитратнорастворимые, труднорастворимые. К водорастворимым относятся простой и двойной суперфосфат и комплексные удобрения (аммонизированный суперфосфат, аммофос, диаммонийфосфат, нитроаммофоска, карбоаммофоска, кристаллин и др.), к цитратнорастворимым – преципитат, томасшлак, обесфторенный фосфат, мартеновский фосфатшлак и другие термофосфаты, к труднорастворимым – такие фосфорные удобрения, как фосфоритная и костная мука, из которых фосфор извлекается 20%-ной соляной кислотой или смесью соляной и азотных кислот.
Иногда выделяют группу так называемых комбинированных фосфорных удобрений (суперфос и другие фосфориты, частично разложенные фосфорной кислотой).
Водорастворимые фосфорные удобрения. Суперфосфат простой (Са (Н2РО4)2 · Н2О + 2CaSО4 · 2H2О) порошковидный содержит не менее 19 %, а гранулированный – не менее 20 % усвояемого фосфора в расчете на Р2О5. Свободная кислотность удобрения в расчете на Р2О5 в простом суперфосфате не должна превышать 5,5 %. Это удобрение содержит до 50–55 % CaSО4. Наличие серы благоприятно сказывается на урожайности клевера, культур семейства капустных (капусты, брюквы, турнепса и др.), картофеля, озимой ржи, ячменя и др.
Суперфосфат простой получают обработкой размолотого апатита или фосфорита серной кислотой: Са (РО4)2 · CaF2 + 7H2SО4 + 3H2О = 3Ca(H2PО4)2 · H2О +7CaSО4 + 2HF. В результате образуется водорастворимый однозамещенный фосфат кальция Са(Н2РО4)2 и гипс CaSО4.
В качестве основного удобрения его можно использовать под все культуры. Невысокая концентрация фосфора в удобрении позволяет вносить его в рядки при посеве зерновых и других культур равномерно в минимальных дозах – 10–15 кг/га Р2О5. Гранулированный суперфосфат иногда выпускается с добавками бора, тогда он имеет голубой цвет.
При нейтрализации свободной кислотности суперфосфата аммиаком получают аммонизированный суперфосфат с содержанием 4 % азота и 25 % Р2О5 (аммонизированный суперфосфат высшего сорта содержит 7–8 % азота и 30–33 % Р2О5).
Двойной суперфосфат (Са(Н2РО4)2 · Н2О) производят в гранулированном виде, содержание Р2О5 в удобрении марок А и Б соответственно 49 и 43 %, свободная кислотность в расчете на Р2О5 не должна превышать 2,5–5 %.
По классификации Международной ассоциации производства суперфосфата и сложных удобрений (ИСМА), двойным суперфосфатом считается удобрение, содержащее 25 % Р2О5, тройным – 43–49 % Р2О5. Поэтому в странах Западной Европы двойной суперфосфат называют тройным.
Технология производства двойного суперфосфата распадается на две стадии. Вначале получают фосфорную кислоту. Для этого апатит (фосфорит) обрабатывают серной кислотой для извлечения фосфорной кислоты. Затем, отделив фильтрованием Н3РО4 от гипса, обрабатывают ею новую порцию фосфатного сырья и получают двойной суперфосфат:
Двойной суперфосфат в отличие от простого содержит меньше примесей и совсем не содержит серы. По внешнему виду он весьма схож с простым гранулированным суперфосфатом, но имеет более крупные гранулы, к тому же цвет их более темный (серый или темносерый). Выпускается также двойной суперфосфат с добавками микроэлементов.
Применяют двойной суперфосфат как основное и рядковое удобрение. По действию на урожай большинства сельскохозяйственных культур простой и двойной суперфосфат, взятые в эквивалентной дозе по фосфору, дают близкий эффект. Лишь под культуры, положительно реагирующие на серу, двойной суперфосфат по эффективности уступает простому.
Цитратнорастворимые удобрения. Преципитат (СаНРО4 · 2Н2О) содержит 27–38 % Р2О5. Порошок белого или светло-серого цвета. Получают преципитат нейтрализацией фосфорной кислоты известковым молоком или мелом:
Преципитат получают так же, как продукт отхода желатинового производства. В воде не растворяется, но растворим в лимоннокислом аммонии и хорошо усваивается.
Это удобрение выпускается в ограниченных количествах. Применяют преципитат только для основного внесения, в этом случае он не уступает двойному суперфосфату. В Беларуси преципитат как удобрение практически не используется.
Термофосфаты Na2О · 3CaO · P2О5 + SiO2 составляют особую группу фосфатов, содержащих 20–30 % лимоннорастворимого фосфора в расчете на Р2О5. Их получают спеканием и сплавлением при высокой температуре (1200–1400 °С) природных фосфатов с содой, сульфатом натрия, кизеритом, бардяным углем, а также сплавлением с магнийсодержащим сырьем. К группе термических фосфатов относят также шлаки (томасшлак, мартеновский шлак), обесфторенный фосфат и др. Большое распространение термофосфаты получили на Западе.
Термофосфаты являются перспективными удобрениями. Это связано с тем, что они могут применяться на всех почвах и под все культуры, их можно производить из природных фосфатов, непригодных для непосредственного внесения в почву, а также трудно поддающихся химической переработке для получения водорастворимых фосфорных удобрений.
В Германии из термофосфатов широкое распространение получил ренаний фосфат (25–30 % Р2О5), получаемый спеканием природных фосфатов с содой или сульфатом натрия, в Польше – супертомасин (27–29 % Р2О5), который получают спеканием при температуре 1500 °С фосфоритов с 20 % соды и добавкой доменного шлака. Во Франции выпускается плавленый фосфат под названием фоспаль (27–29 % P2O5), получаемый прокаливанием при относительно невысоких температурах (550–600 °С) измельченного природного алюмокальцийфосфата, импортируемого из Сенегала. Это удобрение применяется отдельно или в составе смешанных удобрений. По данным кафедры агрохимии БГСХА, на дерново-подзолистых почвах под озимую рожь и ячмень действие фоспаля составляло около 70 % от двойного суперфосфата.
Фосфатшлак мартеновский (Ca4P2О9 · CaSiО3) – побочный продукт переработки в мартенах богатых фосфором чугунов. Тонкий, тяжелый, пылящий порошок черного цвета. Фосфатшлак марки ШФ-10 должен содержать не менее 10 % усвояемого фосфора, марки ШФ-7 – 7 % Р2О5, влаги – 1 %. Применяют в небольших количествах, в основном в районах, прилегающих к металлургическим заводам. Его можно использовать на всех типах почв только как основное удобрение.
Томасшлак (4СаО · Р2О5 + 4CaO · P2О5 ∙ CaSiО3) по свойствам аналогичен мартеновскому шлаку. Он является побочным продуктом переработки богатых фосфором чугунов на сталь и железо по щелочному способу Томаса. Томасшлак содержит 14 % усвояемого фосфора (Р2О5). В мировом производстве фосфорных удобрений томасшлак занимает значительное место, но в странах СНГ используется мало.
Обесфторенный фосфат содержит 36 % Р2О5. Получают его при гидротермической обработке смеси апатита или фосфорита с небольшим количеством кремнезема (2–3 % SiО2) при температуре 1450– 1550 °С. При этом разрушается кристаллическая решетка фторапатита и удаляется фтор в газообразной форме, а фосфор переходит в усвояемую форму. Это тонкий сыпучий порошок светло-серого или светложелтого цвета с зеленоватым оттенком, имеющий легкий суперфосфатный запах. Обесфторенный фосфат можно применять как основное удобрение на всех почвах, но так же, как томасшлак, его нельзя смешивать с аммонийными удобрениями. Обесфторенный фосфат используют, как и кормовой фосфат, для подкормки животных.
Труднорастворимые фосфорные удобрения. Фосфоритная мука – тонкий, тяжелый порошок темно-серого (землистого) цвета. Фосфоритную муку получают размолом фосфорита. Она выпускается четырех марок: А, Б, В и С с содержанием соответственно не менее 29, 26, 23 и 20 % Р2О5 при диаметре частиц не более 0,18 мм. Остаток на сите с отверстиями 0,18 мм не должен превышать 10 % массы фосфоритной муки.
Фосфор в этом удобрении находится в форме Ca3(PO4)2.
Фосфоритная мука – медленнодействующее удобрение, которое используется только для основного внесения. Под влиянием почвенной кислотности она переходит в доступное для растений состояние. В России доля фосфоритной муки в ассортименте фосфорных удобрений составляет 12 %. В связи с интенсивным известкованием фосфоритная мука в Беларусь в последние годы не завозилась. В относительно больших количествах применяется в Бразилии. В США ее используют в качестве добавки к смешанным удобрениям. В Японии и некоторых западноевропейских странах ее выпускают из импортируемого сырья. Это самое дешевое фосфорное удобрение. Его целесообразно применять на кислых почвах под культуры, способные использовать фосфор из труднорастворимых фосфатов (люпин, горох, гречиха, эспарцет, озимая рожь и овес).
Вивианит (Fe3(PО4)2 · 8H2О) – болотная руда, в чистом виде содержащая около 28 % Р2О5, а с примесью торфа (торфовивианит) – от 12 до 26 %. По действию приближается к фосфоритной муке. Вивианит залегает обычно в виде небольших гнезд и прослоек белесой массы. На воздухе быстро синеет. После добычи, длительного проветривания (для перевода закисных соединений в окисные) и подсыхания масса рассыпается на мелкий порошок, удобный для рассева. Его можно вносить из расчета 90–120 кг Р2О5 на 1 га.
Новые и перспективные формы фосфорных удобрений. Суперфос, или суперфосфатно-фосфоритное удобрение, содержит 38–41 % Р2О5, в том числе 50–65 % в водорастворимой форме. Новая форма фосфорного удобрения, по внешнему виду похож на двойной суперфосфат, но с несколько меньшими гранулами (1–3 мм). Суперфосы – это фосфориты, частично разложенные экстракционной фосфорной кислотой. На производство суперфоса расходуется на 25–30 % меньше экстракционной фосфорной кислоты по сравнению с двойным суперфосфатом.
Суперфос используется для основного и припосевного удобрения. По действию на большинство сельскохозяйственных культур он приближается к двойному суперфосфату. Основное внесение этого удобрения эффективно под картофель, ячмень, лен, овес, гречиху и другие культуры. Суперфос производится в России.
Полифосфат кальция – перспективное удобрение, содержащее 40–60 % Р2О5. В зависимости от температур, при которых получают полифосфаты кальция, они подразделяются на плавленые и низкотемпературные.
В последнее время большое внимание уделяется кислотнотермическому способу получения полифосфатов кальция. Плавление фосфорита проводится при температуре 1100–1200 °С после взаимодействия его с фосфорной кислотой. Удобрение содержит 55–58 % цитратно-растворимой Р2О5. Добавление к продукту на стадии грануляции водорастворимых ортофосфатов обеспечивает необходимое содержание водорастворимого фосфора в удобрении.
Разработан также низкотемпературный способ получения полифосфатов кальция с достаточно высоким содержанием Р2О5 (40–60 %). Конденсированные фосфаты, входящие в состав полифосфата кальция, в почве гидролизуются до ортофосфатов и таким образом становятся доступными для растений. Полифосфат более эффективен на карбонатных почвах, где он по действию превосходит суперфосфат. По данным кафедры агрохимии БГСХА, эффективность действия полифосфата кальция под ячмень на дерново-подзолистых легкосуглинистых почвах составляло 70 % от двойного суперфосфата. Полифосфат кальция планируется производить в Казахстане на базе фосфоритов Каратау.
Красный фосфор – самое концентрированное и перспективное фосфорное удобрение, содержащее 229 % P2O5. Красный фосфор применяют с добавками сернокислой меди CuSО4 · 5Н2О (в качестве катализатора) из расчета 1 % меди от массы фосфора. Красный фосфор может быть использован для повышения содержания фосфора в других удобрениях. Так, добавка 20 % красного фосфора к простому суперфосфату из фосфоритов Каратау превращает его в высококонцентрированное удобрение, содержащее 48–50 % Р2О5, хорошо действующее как в первый, так и следующие три-четыре года после внесения.
3. Взаимодействие фосфорных удобрений с почвой
Дерново-подзолистые почвы отличаются большой емкостью поглощения фосфат-ионов: от 800 мг/кг Р2О5 (песчаные) до 3000 мг/кг (глинистые почвы). Еще большей емкостью поглощения обладают торфяные почвы низинного типа – 13500–31000 мг/кг почвы.
В связи с тем, что фосфор представлен в почве труднорастворимыми соединениями, а внесенные с удобрениями фосфаты прочно фиксируются твердой фракцией почвы, сложилось представление о незначительной подвижности фосфора в почвенных условиях. Многочисленные исследования показывают, что за год вымывание фосфатов из пахотного горизонта в нижележащие слои в различных почвах составляет от 0,2 кг до нескольких килограммов.
Однако имеются сведения, что фосфор все же движется в почвах. В миграции фосфора по профилю почвы играет роль механическое воздействие на почву: перепашка, смыв, перемещение частиц, а также рост корневой системы. В дерново-подзолистых почвах происходит миграция фосфатов, связанных с сульфатными соединениями. Немаловажную роль в миграции фосфора могут играть и минеральные комплексные соединения.
О том, что фосфор медленно, но движется в почве, свидетельствуют данные Ротамстедской опытной станции. Здесь фосфорные удобрения вносились в течение 130 лет, и миграция фосфора отмечена по профилю почвы до глубины 40–50 см.
Поглощение фосфатов удобрений регулируется двумя параллельно идущими процессами – сорбцией и химическим осаждением. Соотношения этих процессов зависят от реакции почвенного раствора, содержания гумуса, степени диспергированности и реакционной способности почвенных глинистых минералов, доз удобрений и времени их взаимодействия с почвами.
Адсорбция фосфатов на поверхности почвенных частиц может происходить благодаря обмену фосфат-ионов с ОН–, CI–, SO42–, ионами гумусовых и кремниевых кислот.
Около 4–10 % всего фосфора в почвах связано адсорбционно. Путем ионного обмена фосфат-ионы могут переходить в почвенный раствор и поэтому составляют часть доступного запаса фосфора почвы. Поглощение фосфат-ионов возможно вследствие того, что корни растений при дыхании выделяют углекислый газ, который образует угольную кислоту, распадающуюся на Н+ и НСО3–. Анион НСО3– обменивается на поверхности с коллоидом на Н2РО4–.
В труднорастворимые формы растворимые фосфаты удобрений превращаются в результате химического осаждения фосфатов из раствора.
Превращение водорастворимых фосфорных удобрений в нейтральных почвах происходит следующим образом:
На кислых почвах, кроме того, образуются труднодоступные растениям фосфаты железа и алюминия:
Превращение фосфоритной муки, в отличие от превращения водорастворимых форм фосфорных удобрений, состоит в ее растворении под действием кислотности почвы кислотами, выделяемыми микроорганизмами и растениями, а также в поглощении фосфатов почвой. В дальнейшем процесс поглощения фосфоритной муки и других водонерастворимых форм фосфорных удобрений аналогичен поглощению почвой растворимых фосфорных удобрений.
Сочетание органических и минеральных удобрений способствует сохранению фосфора в почве в более доступной форме, чем при внесении одних минеральных удобрений. Это связано, по-видимому, с внесением с органическими удобрениями оснований и нейтрализацией почвенной кислотности, а также более интенсивным образованием на минеральных компонентах почвы пленок органических и органоминеральных гелей, что уменьшает переход фосфатов в труднорастворимые формы.
Способствует сохранению вносимых фосфатов удобрений в форме более доступных фосфатов кальция и до некоторой степени препятствует переходу в фосфаты железа и алюминия и известкование почвы. Известкование существенно не влияет на содержание подвижных фосфатов в почве, но повышает степень их подвижности и доступность вследствие снижения кислотности, содержания обменного алюминия и общего улучшения условий роста.
Имеются также данные о том, что при известковании в первый год усиливается минерализация органических фосфатов в связи с повышением рН с образованием соответствующих соединений, в том числе доступных растениям фосфатов кальция. Таким образом, известкование оказывает положительное влияние на фосфатный режим почвы и способствует сохранению вносимых фосфатов удобрений в более доступной форме.
4. Приемы рационального использования фосфорных удобрений
Оптимальное фосфорное питание способствует развитию корневой системы растений, благодаря чему улучшается снабжение растений влагой и элементами питания. Фосфор способствует более экономному расходованию влаги, повышает устойчивость растений к засухам, низким температурам, улучшает перезимовку озимых культур, ускоряет созревание растений, увеличивает урожай и улучшает его качество.
Фосфор также стимулирует процессы оплодотворения, формирования плодов, вызревания вегетативных органов. Он является преимущественно элементом качества, существенно дополняя роль азота, который в большей степени влияет на размер урожая.
В отличие от стран Западной Европы, где достигнут оптимальный уровень содержания подвижного фосфора в почве и фосфорные удобрения вносятся только для компенсации его выноса с урожаями, в Беларуси необходимо на почвах, недостаточно окультуренных, вносить фосфорные удобрения не только для компенсации выноса, но и для увеличения его содержания в почве.
В настоящее время ощущается дефицит фосфорных удобрений, поэтому концепция их применения пересматривается в сторону снижения доз. Дозы рассчитываются исходя из более умеренных темпов увеличения содержания подвижного фосфора на недостаточно окультуренных почвах, чем это было раньше. В связи с аварией на Чернобыльской АЭС и радиоактивным загрязнением почв в ряде районов Беларуси дозы фосфорных удобрений дифференцируются в зависимости от плотности загрязнения почв.
Дозы фосфорных удобрений определяют с учетом уровня планируемой урожайности, биологических особенностей сельскохозяйственных культур, типа, гранулометрического состава и агрохимических свойств почвы, предшественников, сопутствующих удобрений. При допосевном внесении дозы фосфора колеблются от 30 до 90 кг/га д. в.; более высокие применяют под плодовые, овощные и технические культуры, средние – под картофель, кукурузу и кормовые культуры.
Урожайность зерновых культур от средних доз фосфорных удобрений возрастает на 2,5–4,0 ц/га, окупаемость 1 кг Р2О5 составляет 4–6 кг зерна.
В условиях дефицита фосфорных удобрений внесение основных доз (30–40 кг/га д. в.) следует проводить только на пахотных землях с недостаточным содержанием Р2О5 (менее 150 мг/кг почвы). На почвах с повышенным содержанием фосфора (150–250 мг/кг почвы) необходимо применять рядковое внесение фосфора под наиболее ценные культуры (озимую и яровую пшеницу, зернобобовые, рапс, лен, сахарную свеклу). На почвах с содержанием фосфора 250 мг/кг и более фосфорные удобрения можно временно (несколько лет) не применять. Такой подход позволит получить наиболее высокую окупаемость дорогих туков и не приведет к снижению достигнутого уровня содержания подвижного фосфора в почвах.
Хороший эффект дает внесение небольших доз фосфора во время сева. При посеве могут вноситься простой и аммонизированный, двойной суперфосфаты, аммофос, аммофосфат. Простой гранулированный суперфосфат вносится под зерновые культуры в дозе 10 кг/га Р2О5, а более концентрированные удобрения – 15–20 кг/га. Урожайность зерновых при рядковом внесении фосфора повышается на 2,5 ц/га, а оплата 1 кг фосфора урожаем примерно втрое выше, чем при основном разбросном внесении.
Непременным условием эффективного использования фосфорных удобрений является заделка их вспашкой или глубокой культивацией в корнеобитаемый слой почвы, так как они малоподвижны. Глубина вспашки под конкретную культуру определяет и глубину заделки.
Для почв с реакцией, близкой к нейтральной, срок внесения фосфорных удобрений не имеет существенного значения. На кислых почвах из-за перехода водорастворимых удобрений в труднодоступное для растений состояние нельзя допускать, чтобы они долго находились в почве без растений.
В год внесения из органических удобрений используется 25–30 % фосфора, из минеральных при основном внесении – лишь 15–20 %, за ротацию севооборота из органических – 40–50, из минеральных – 30–40 %.
Важным приемом повышения эффективности фосфорных удобрений является допосевное ленточное внесение. Как показали исследования кафедры агрохимии БГСХА, наиболее высокую прибавку дает ленточное внесение фосфора вместе с азотом, а еще лучше – всех трех главных элементов питания. При ленточном внесении фосфорных удобрений коэффициенты использования фосфора растениями увеличиваются на 7–10 % по сравнению с разбросным. При локальном внесении основного удобрения дозы минеральных удобрений можно снижать на 30 %.
Внесение фосфорных удобрений в запас, на два-три года, является экономичным приемом, но его можно применять лишь на почвах, где не выражена фиксация фосфора в труднорастворимых для растений формах. Прежде всего, в запас эффективно внесение фосфорных удобрений под многолетние травы, высеваемые под покров, под плодовые и ягодные культуры. Однако этот способ целесообразно использовать только при наличии достаточного количества удобрений.
Подкормки фосфорными удобрениями применяются для многолетних трав, а также при междурядной обработке пропашных культур, но лишь если они по какой-либо причине не были внесены в основное удобрение.
Важно правильно выбрать форму удобрений исходя из почвенных условий и возделываемой культуры. На почвах, слабокислых или близких к нейтральным, с низким содержанием подвижного фосфора предпочтительнее легкорастворимые фосфорные удобрения. На почвах, достаточно обеспеченных подвижным фосфором, а также при выращивании культур, интенсивно его использующих из труднорастворимых соединений, формы удобрений не имеют большого значения.
Изучение кафедрой агрохимии БГСХА эффективности нового фосфорсодержащего удобрения – аммофосфата – показало, что его эффективность под основные сельскохозяйственные культуры находится на уровне двойного суперфосфата и аммофоса. В то же время на супесчаных почвах, по данным РУП «Институт почвоведения и агрохимии» НАН Беларуси, аммофосфат более эффективен в годы с благоприятным водным режимом, в засушливые годы действие его было ниже, чем двойного суперфосфата: под картофель и ячмень – 76 %, под озимую рожь – 66 % от действия двойного суперфосфата.
Применение фосфорных удобрений влияет не только на урожайность, но и на качество продукции. Фосфорная кислота принимает активное участие в биосинтезе сахарозы, ферментативных превращениях форм углеводов, передвижении углеводов, влияет на их отток в клубни картофеля, корнеплоды сахарной свеклы и т. д. В связи с этим фосфорные удобрения положительно влияют на накопление в растениях крахмала, сахаров, других углеводов, улучшают качество льна и конопли. Фосфор также благоприятствует накоплению в плодах красящих и ароматических веществ, улучшает их лежкость.
Достаточное фосфорное питание ускоряет образование растениями продуктивных органов. В частности, регулируя фосфорное питание, можно существенно изменять в сторону увеличения количество зерна за счет соломы.
При недостатке фосфора в растениях больше накапливается нитратов, что связано с важным значением фосфатных соединений типа НАД и НАДФ в восстановлении нитратов. Внесение фосфорных удобрений снижает уровень нитратов. С другой стороны, и избыток фосфора оказывает неблагоприятное действие на растения. В этом случае много фосфатов находится в растениях в минеральной форме, особенно в вегетативных органах. В случае избыточного поступления фосфора растения преждевременно созревают и не успевают синтезировать хороший урожай. Характерной особенностью нарушения питания растений при завышенных дозах фосфора на дерново-подзолистых почвах является нарушение баланса магния и хлора.
При избытке фосфора ухудшается питание цинком, что приводит к заболеванию плодовых культур розеточностью. При внесении высоких доз фосфорных удобрений увеличивается потребность применения цинковых удобрений.
Усвоение фосфора растениями, эффективность фосфорных удобрений и остаточных фосфатов в почве возрастают при достаточной обеспеченности почвы другими элементами питания, в том числе микроэлементами. В свою очередь, оптимальное содержание в почве фосфора повышает эффективность других видов удобрений.
Таким образом, для получения высокого урожая хорошего качества необходимо сбалансированное минеральное питание растений.
