geolike.ru

Эколого-агрохимическая оценка удобрений применяемых в Забайкалье

Применение удобрений - одно из основных условий повышения урожайности сельскохозяйственных культур, а также важное звено технологий их выращивания.

В условиях Забайкалья применяются такие органические и минеральные удобрения.

Из минеральных удобрений в основном; мочевина, аммиачная селитра, суперфосфат двойной, сульфат калия. Краткая их характеристика.

Аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний) содержит 34,6% азота, образуется при нейтрализации 50-60%-й азотной кислоты газообразным аммиаком: НNОз + NНз = NH4NОз. Для выделения NH4NОз раствор упаривают до содержания 95-98% NH4NОз, подвергают кристаллизации, соль отделяют центрифугированием и высушивают.

Аммиачная селитра в настоящее время выпускается в виде гранул диаметром 1-3 мм, а также в виде чешуек (чешуйчатая селитра). Основные требования к аммиачной селитре: содержание азота не менее 34,6%, влажность не более 0,4%, реакция нейтральная или слабокислая, нерастворимых примесей не более 0,1 %. Аммиачная селитра очень гигроскопична, на воздухе отсыревает и слеживается. Для предохранения от слеживаемости в аммиачную селитру добавляют молотый известняк, мел, фосфоритную муку, фосфогипс и другие добавки, не разлагающие ее, но сильно поглощающие влагу. Общее содержание припудривающих добавок допускается от 3,0 до 5,0% от массы нитрата аммония.

Для улучшения физических свойств селитры ее можно смешивать при хранении с преципитатом, а также с фосфоритной мукой (для подзолистых почв). Непосредственно перед внесением в подзолистую почву азотнокислый аммоний смешивают также с 30-40% углекислого кальция. При этом получается малогигроскопичная смесь, удобная для машинного высева (Минеев В. Г.,2004).

Мочевина СО(КН2)2 содержит 46% азота. Образуется при взаимодействии СО2 с КНз при высоком давлении и температуре. Сначала получается карбаминово-кислый аммоний, а после отщепления воды - мочевина:

Исходными продуктами для производства синтетической мочевины являются газообразный или жидкий аммиак и углекислый газ. Мочевина - самое концентрированное из азотных удобрений, выпускается в гранулированном виде. При грануляции для уменьшения слеживаемости гранулы покрывают тонкой пленкой жировой добавки. Гранулированная мочевина обладает хорошими физическими свойствами, практически не слеживается, сохраняет хорошую рассеиваемость. Однако при грануляции под влиянием температуры в ней образуется биурет:

При его содержании более 3% он может угнетать рост растений, поэтому в гранулированной мочевине биурета должно быть не более 1%. В этом количестве он отрицательно не действует на проростки растений. В почве под влиянием уробактерий, выделяющих уреазу, мочевина аммонифицируется, образуя углекислый аммоний:

СО(NН2)2 + 2Н2О = (NН4)2СО3.

При благоприятных условиях на богатых гумусом почвах мочевина превращается в углекислый аммоний за 2-3 дня. На малоплодородных песчаных и болотных почвах этот процесс слабее.

Углекислый аммоний - соединение непрочное. На воздухе он разлагается с образованием бикарбоната аммония и газообразного аммиака:

(NН4)2СО3 -> NН4СОз + NH3

Поэтому при поверхностном внесении мочевины без заделки в почву и при отсутствии осадков могут быть частичные потери азота в виде аммиака, особенно на почвах с нейтральной и щелочной реакцией. На стадии аммонификации мочевина временно подщелачивает почву:

(NН4)2СО3 + Н2О -> NН4НСО3 + NН4ОН

На стадии нитрификации реакция почвы сдвигается в сторону кислого интервала. Однако в результате усвоения азота растениями в почве не остается ни щелочных, ни кислых остатков удобрения.

Мочевина - ценное азотное удобрение. Применяется под различные культуры. По действию на урожай сельскохозяйственных растений ее можно поставить в один ряд с NН4NО3. В зоне достаточного увлажнения на легких дерново-подзолистых почвах и при орошении на сероземах мочевина более эффективна, чем аммиачная селитра, так как амидный азот мочевины быстро превращается в аммиачный, а последний поглощается почвой и меньше вымывается. При основном внесении в богарных условиях она равноценна аммиачной селитре. Высокоэффективна мочевина при подкормке озимых с последующей немедленной заделкой ее боронованием, а также для подкормки пропашных полевых и овощных культур культиваторами-растениепитателями.

Применяется мочевина и в виде раствора для некорневой подкормки растений, особенно пшеницы для повышения ее белковости. В этом случае лучше применять кристаллическую мочевину, так как она содержит меньше биурета (0,2-0,3%).

В мировом ассортименте азотных удобрений удельный вес мочевины значительно возрос. Этому способствовала разработанная в Голландии, ФРГ, Швейцарии и Японии технология ее производства с более низкими по сравнению с производством аммиачной селитры затратами труда и средств. Используется мочевина главным образом под рис, хлопчатник, сахарный тростник и другие культуры.

Мочевина широко применяется не только как непосредственное удобрение, но и как компонент для производства сложных удобрений, а также для производства новых видов медленнодействующих азотных удобрений. В связи с более высокой экономичностью использования мочевины и других высококонцентрированных азотных удобрений низкопроцентные азотные туки постепенно теряют значение в общем балансе потребления азотных удобрений (Минеев В. Г., 2004).

При сбалансированности элементов питания, нарушении водного режима почвы, недостаточной освещенности и других неблагоприятных условиях высокие дозы азотных удобрений могут привести к снижению почвенного плодородия и загрязнению продуктов питания нитратами, также снижается содержание витамина С, сахаров и других веществ в продукте.

Азотные удобрения загрязняют природные воды (Черников В. А.,2000). Са(H2PO4)2 P2О5

Двойной суперфосфат Са(Н2РО4)2 - высококонцентрированное фосфорное удобрение, содержащее до 45% и выше P2О5. Фосфор присутствует в нем в виде монокальция фосфата и свободной фосфорной кислоты (до 2,5%). Это гранулы светло-серого цвета. Производство двойного суперфосфата включает две стадии. Сначала из фосфорита или апатита получают фосфорную кислоту:

Са3(РО4)2 + ЗН2SО4 + 6Н2О = 2Н3РО4 + СаSО4 • 2Н2О.

Извлечение фосфорной кислоты из фосфоритов производят 20-25%-м раствором серной кислоты, с тем, чтобы не растворять большого количества содержащихся в них полуторных окислов (мокрый экстракционный способ). Затем фосфорную кислоту отделяют от осадка и упаривают для повышения концентрации. Сгущенным раствором фосфорной кислоты обрабатывают новую порцию фосфорита. При этом фосфат берут высокопроцентный, менее загрязненный посторонними примесями, в частности полуторными окислами:

Са3(РО4)2 + 4Н3РО4 + Н2О = 3Са(Н2РО4)2 • Н2О.

Благодаря высокому содержанию Р2Оз двойной суперфосфат является транспортабельным. Стоимость 1 т Р2О5 двойного суперфосфата на 6-13% выше, чем простого. Повышенная концентрация обусловливает экономию при транспортировке и хранении этого удобрения. Поэтому стоимость применения 1 т Р2О5 двойного суперфосфата оказывается ниже на 8-13%, чем простого суперфосфата.

По своему действию двойной суперфосфат при равной дозе (по фосфору) мало отличается от простого суперфосфата. В нашей стране это наиболее перспективное фосфорное удобрение. Резко возрастает его производство и за рубежом. Однако следует учитывать, что при систематическом внесении двойного суперфосфата в районах со слабой обеспеченностью серой и под культуры с повышенной потребностью в ней (бобовые и крестоцветные) эффективность двойного суперфосфата может быть ниже простого, который содержит серу в составе гипса. В этих случаях применение двойного суперфосфата целесообразно сочетать с азотными удобрениями, содержащими серу, например с сульфатом аммония или с калийными серосодержащими удобрениями (сульфат калия, сульфат калия-магния).

С фосфорными удобрениями в почву попадают многочисленные токсичные элементы, малоподвижные в почвенной среде. Увеличение содержания Р2О5 в природных водах приводит к эвтрофикации водных объектов. Важно аккумулировать фосфорное питание сельскохозяйственных культур, с учетом содержания в почве в доступной для растений форме и других элементов (Черников В. А. 2000).

Сульфат калия (К2SО4) содержит 45-52% К2О. Производится методами обменного разложения КС1 и МgSО4 (I) и термического восстановления (II):

I. 2 КС1 + 2 М§8О4 = К2SО4 • МgSО4 + МgС12;

К2S4 • МgSO4 + 2 КС1 = 2 К2SО4 + МgС12

Сульфат калия вследствие невысокой растворимости выпадает в осадок, а сильнорастворимый МgС12 остается в растворе. Осадок сульфата калия отфильтровывают и сушат.

II. 2 К2SО4 • 2 МgSО4 + С = К2SО4 + 2 МgО + 2SО2 + СО2.

Сульфат калия выщелачивается при 100° водой, а окись магния остается в осадке; сернистый газ восстанавливается метаном до элементарной серы.

Сульфат калия производится в западноукраинских месторождениях калия путем переработки лангбейнитовой соли. Это удобрение обладает хорошими физическими свойствами, совершенно негигроскопично и не слеживается. Оно особенно ценно для культур, чувствительных к хлору (картофеля, табака).

Заметное положительное действие калия оказывает при неблагоприятных природных условиях. При обилии осадков уменьшает полегание зерновых. Содержание подвижного калия в каштановых почвах сухой степи исключительно высоко, поэтому эффект от удобрения невелико (Минеев В. Г., 2004).

Калийные удобрения также могут отрицательно воздействовать на окружающую среду. При переработке образуются галитовые отвалы, глинисто-солевые шламы, пылегазовые выбросы. Солеотвалы являются источником засоления почв и подземных вод. Также содержат балластные элементы (Cl, Na. Cd, Pb, Al), которые могут накапливаться в почве снижая плодородие. А попадая в грунтовые воды эти элементы повышают в них концентрацию солей (Черников В. А., 2000).

 Накопление и распределение органических удобрений под с/х культуры

Воспроизводство плодородия почв, создание положительного или бездефицитного баланса питательных веществ для растений и гумуса в почве - важнейшие задачи в условиях интенсивного земледелия. Эти задачи можно успешно решать при систематическом научно обоснованном применении органических и минеральных удобрений в севообороте. Поэтому значение органических удобрений в отечественном земледелии никогда не снизится даже при полном удовлетворении сельского хозяйства минеральными удобрениями.

Добиться расширенного воспроизводства плодородия почв и систематического роста продуктивности земледелия можно при использовании органических удобрений: навоза, различных видов компостов, птичьего помета, зеленого удобрения, излишков соломы и др. Мировой опыт земледелия показывает, что чем выше культура земледелия, тем больше уделяется внимания накоплению, правильному хранению и использованию органических удобрений.

Навоз

Из всех видов органических удобрений главное место принадлежит навозу. Он оказывает комплексное многостороннее воздействие на почву. Это источник азота, зольных макроэлементов и микроэлементов. В этом заключается важнейшая первостепенная ценность навоза как удобрения.

Навоз пополняет запас подвижных питательных элементов в почве и улучшает круговорот макро- и микроэлементов в системе почва-растение. Значительная часть питательных веществ, использованных растениями из почвы и из внесенных в почву минеральных удобрений, с кормами и подстилкой поступает на скотный двор, переходит в навоз, с которым затем возвращается в почву. Поэтому полное и систематическое внесение накапливаемых от животноводства органических удобрений улучшает баланс питательных веществ в земледелии и способствует повышению урожая и его качества.

Составные части свежего подстилочного навоза - в основном твердые и жидкие экскременты животных и подстилка. В экскременты поступает примерно 40-50% органического вещества, столько же азота и 60-70% фосфора и калия от исходного содержания их в корме.

Жидкие экскременты жвачных животных содержат много азота и калия, а фосфор больше находится в составе кала. Поэтому навозная жижа, собранная при скотных дворах и в жижесборниках навозохранилищ, является преимущественно азотно-калийным удобрением. Смесь экскрементов - хорошее полное удобрение. Качество навоза зависит от условий и продолжительности хранения. Чем дольше хранится навоз, тем выше относительное содержание в нем азота, фосфора, калия за счет разложения органического вещества. Химический состав и удобрительная ценность навоза зависят от вида животных, кормов, вида и количества подстилки, способа хранения навоза и т.д. Например, конский и овечий навоз по содержанию питательных веществ существенно превосходит навоз крупного рогатого скота и свиней.

При скармливании концентрированных комбикормов в навозе больше содержится питательных элементов, чем при кормлении грубыми кормами. Навоз на торфяной подстилке богаче азотом, чем на соломенной. Поскольку отклонения по химическому составу навоза бывают довольно значительными, для правильного определения дозы навоза желательно перед внесением определить его химический состав. Если такой возможности нет, то пользуются справочными данными (табл. 6.1)

Количество навоза, накапливающегося в хозяйстве, зависит от поголовья скота, длительности стойлового периода, количества подстилки, скормленных кормов. Низкий выход навоза в хозяйствах часто объясняется тем, что мало применяют подстилки скоту, плохо организованы сбор и хранение навоза. Применение соломы в качестве подстилки способствует увеличению накопления навоза, повышению его качества, а также улучшению зоогигиенических условий содержания животных.

По срокам хранения различают четыре стадии разложения навоза, приготовленного на соломенной подстилке: свежий, полуперепревший, перепревший и перегной.

Свежий, слаборазложившийся навоз - солома незначительно изменяет цвет и прочность.

Полуперепревший навоз - солома приобретает темно-коричневый цвет, теряет прочность и легко разрывается. В этой стадии разложения навоз теряет 10-30% первоначального веса и такое же количество сухого органического вещества.

Перепревший навоз представляет собой однородную массу. Солома разлагается настолько, что нельзя обнаружить отдельные соломины. При такой степени разложения навоз теряет около 50% веса и сухого органического вещества.

Место навоза в севообороте имеет немалое значение в повышении его окупаемости. Навоз в севообороте следует вносить в первую очередь под те культуры, которые хорошо его окупают, прежде всего это пропашные, технические, овощные и другие культуры.

В севообороте навоз желательно вносить под парозанимающую культуру, особенно если она является пропашной; заделывают навоз осенью при вспашке. Если парозанимающие культуры раноубираемые, то навоз можно вносить после их уборки под вспашку и готовить поле к посеву озимых по типу полупара. Под яровые культуры навоз лучше вносить осенью под зяблевую вспашку.

Дозы навоза зависят от почвенно-климатических условий и культуры. Зерновые культуры требуют меньших доз навоза по сравнению с такими пропашными культурами, как картофель, кукуруза, сахарная и кормовая свекла. Особенно хорошо реагируют на высокие дозы конопля, силосные культуры, огурцы, поздние сорта капусты. (Минеев В. Г., 2004).

Для определения размеров накопления навоза по поголовью скота следует руководствоваться средними нормами выхода навоза в зависимости от продолжительности стойлового периода. Сроки и способы внесения органических удобрений зависят от их вида, почвенно-климатических и хозяйственных условий.

При распределении органических удобрений по полям севооборота необходимо учитывать биологические особенности культур и отзывчивость их на органические удобрения. В первую очередь их используют под овощные и кормовые культуры.

. При расчете доз органических удобрений предусматривают обеспечение бездефицитного баланса гумуса при рациональном содержании его в почве или положительного - при низкой гумусорованности для обеспечения рационального содержания гумуса за ротацию севооборота.

При дефиците органических удобрений в хозяйстве более целесообразно их использовать в меньших дозах (с учетом возможности механизированного внесения), но на большей площади.

Таблица. Количество навоза, накопленного в хозяйстве за стойловый период

Таблица. Приготовление различных видов компостов из биологических материалов

Распределение органических удобрений по полям севооборотов.

Севооборот № 1: Севооборот № 2:

Ч. пар 50 га Однолетние травы 40 га

Пшеница 50 га Свекла кормовая 40 га

Горох 50 га Кукуруза на силос 40 га

Овес 50 га Однолетние травы 40 га

Севооборот № 3:

Ч. пар 10 га

Капуста 10 га

Морковь 10 га

Свекла столовая 10 га

1) 6645 т - 2200 т = 4645 т органических удобрений

X = (4645 x 20) / 100 = 929 т органических удобрений теряется

4645 т - 929 т = 3716 т органических уд. остается

3716 т + 4000 т = 7716 т органических накапливается за год

2) Севооборот № 1: 50 га x 40 т = 2000 т

Севооборот № 2: 40 га x 40 т = 1600 т

Севооборот № 3: 10 га x 40 т = 400 т

3) 7716 - 4000 = 3716 т навоза - переходный фонд на следующий год.

5. Методы расчета доз удобрений на планируемый урожай сельскохозяйственных культур

Методы определения доз минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры подразделяются на три группы:

1.метод полевых опытов, который основан на использовании результатов научных и производственных данных и агрохимических картограмм;

2.расчетно-балансовые методы;

3.комплексные методы, основанные на сочетании первой и второй групп методов.

Расчетная группа методов определения доз удобрений на планируемую урожайность включает несколько модификаций. В методических указаниях по курсовой работе представлены все получившие широкое распространение методы элементарного баланса, на планируемую прибавку урожая и метод нормативного баланса.

При любых методах расчета доз азотных, фосфорных и калийных удобрений необходимо учитывать содержание питательных элементов в почве, использование питательных элементов из органических удобрений, внесенных в планируемом году и под предшественник, последействие фосфорных и калийных минеральных удобрений (второй год действия), поступление биологического азота, степень эродированности почв, гранулометрический состав почв, экологические и экономические требования.