Глава 5 МИНЕРАЛЬНЫЕ УДОБРЕНИЯ И ИХ СВОЙСТВА

Слово «удобрение» в русском языке имеет двоякий смысл. Во-первых, им обозначают сам технологический процесс удобрения почвы и, во-вторых, его используют для обозначения применяемых для этой цели веществ (навоз, минеральные удобрения, известь и т. д.). Под удобрениями понимают вещества, предназначенные для улучшения питания растений и повышения плодородия почв в целях увеличения урожая сельскохозяйственных растений и улучшения качества получаемой продукции. По характеру воздействия на почву и питательный режим растений удобрения можно разделить на прямые и косвенные. Внесение прямых удобрений улучшает питание растений различными питательными элементами (азотом, фосфором, калием, микроэлементами и т. д.). К этой группе относятся соответственно азотные, фосфорные, калийные и другие удобрения. Косвенные удобрения вносят для улучшения свойств почвы, мобилизации имеющихся в ней питательных веществ. Сюда относятся средства химической мелиорации почв (известь, гипс и др.), бактериальные удобрения, способствующие усилению биологических процессов в почвах.

По способу производства удобрения подразделяются на промышленные и местные. К промышленным относятся почти все минеральные удобрения, получаемые на специальных химических туковых заводах. К местным относятся удобрения, получаемые в местах их использования, непосредственно в хозяйствах или вблизи них — навоз, навозная жижа, птичий помет, компосты, торф, зола, известковые туфы, зеленое удобрение и др.

По химическому составу удобрения подразделяются на минеральные и органические.

Минеральные удобрения — это промышленные или ископаемые продукты, содержащие элементы, необходимые для питания растений и повышения плодородия почв. Их получают из минеральных веществ путем химической или механической переработки. Это главным образом минеральные соли, однако к ним относятся и некоторые органические вещества, например мочевина.

Минеральные удобрения бывают простые (или односторонние), содержащие только один питательный элемент (азотные, фосфорные, калийные, микроудобрения), и комплексные (или многосторонние), содержащие одновременно два или несколько элементов питания (калийная селитра, нитрофоски, диаммофоски и др.).

Органические удобрения содержат питательные вещества, главным образом в составе органических соединений, и являются обычно продуктами естественного происхождения (навоз, торф, солома, фекалии и др.). В отдельную группу выделяют бактериальные удобрения, которые содержат культуры микроорганизмов, способствующих при их внесении в почву накоплению в ней усвояемых форм питательных элементов.

Минеральные удобрения разделяют по видам питательных элементов на азотные, фосфорные, калийные, цинковые и т. д. Каждый вид удобрения представлен целым набором его различных форм. Например, ассортимент азотных удобрений включает нитратные (натриевая и кальциевая селитры), аммонийные (хлорид и сульфат аммония), аммонийно-нитратные (нитрат аммония), амидные (карбамид) формы и ряд других.

Содержание питательных веществ (или количество действующих веществ) в удобрениях выражают в процентах: для азотных удобрений в пересчете на элементарный азот (N), а для фосфорных и калийных в пересчете на их оксиды (соответственно Р₂0₅ и К₂0).

Комплекс последовательно производимых операций по внесению удобрений составляет технологию внесения удобрения. Она предусматривает дозы удобрений, приемы, сроки и способы их внесения и заделки.

Доза удобрения — его количество, вносимое под сельскохозяйственную культуру за один прием или за весь вегетационный период.

Различают три приема внесения удобрений: основное (вносимое до посева), припосевное (вносимое во время посева) и подкормки (вносимые в период вегетации растений). Основное удобрение обеспечивает питание растений на протяжении всей вегетации, в том числе и в период интенсивного роста, когда отмечается максимальное потребление растениями питательных веществ. Оно включает большую часть (80—100 %) питательных веществ от общей дозы. Припосевное (припосадочное) удобрение предназначено для улучшения питания молодых растений в начальные критические периоды их роста. Слабая корневая система молодых растений не может в полной мере обеспечить их элементами питания, а их недостаток в этот период оказывает существенное влияние на величину будущего урожая. Подкормки в течение вегетации растений используют для улучшения их питания в периоды максимального потребления ими питательных элементов. Обычно их применяют, когда по разным причинам полную норму питательных элементов нецелесообразно вносить в основное удобрение.

Сроки внесения удобрений могут быть осенние, весенние и летние в определенные фазы развития растений.

Способы внесения удобрений — сплошной (разбросной), местный (рядковый, гнездовой), ленточный и др.

Способы заделки удобрений — под плуг, культиватор, борону и др.

Эффективность использования удобрения во многом зависит от обоснованности выбора его вида и формы, определения оптимальной дозы и соотношения между вносимыми элементами питания, а также сроков и способов применения. Удобрение выбирают с учетом свойств почв и климатических условий, биологических и сортовых особенностей выращиваемых культур. При выборе форм удобрения необходимо учитывать отношение растений к его ионному составу, реакцию удобрения, способность корневой системы усваивать питательные вещества из труднорастворимых удобрений.

Необходимо знать и характер взаимодействия удобрения в системе почва — растение — удобрение — окружающая среда.

Существенное значение для эффективного использования удобрений имеет правильная организация их транспортировки, хранения, подготовки для внесения в почву. Такая организация невозможна без знания основных физико-механических и химических свойств удобрений, таких, как растворимость в воде, гигроскопичность, слеживаемость, влагоемкость, рассеиваемость, гранулометрический состав и прочность гранул и др.

Для предотвращения потерь удобрений при их транспортировке и хранении нужно знать их способность к расслоению — сегрегации (для смешанных удобрений), упругость паров и вязкость (для жидких удобрений), насыпную плотность и угол естественного откоса (для порошковидных форм удобрений). При организации хранения удобрений следует знать и такие их свойства, как огне- и взрывоопасность, наличие свободной кислотности, скорость и условия распада удобрений с выделением аммиака и др.

По агрегатному состоянию удобрения разделяют на твердые, жидкие (например, безводный аммиак) и газообразные, применяемые в теплицах (С0₂). Твердые удобрения бывают порошковидные (с размерами частиц меньше 1 мм), кристаллические (с размером кристаллов больше 0,5 мм) и гранулированные (с размером гранул больше 1 мм).

Влажность удобрений может варьировать в широких пределах в зависимости от технических особенностей производства, исходного сырья и компонентного состава. Для каждого удобрения определены ГОСТы и технические условия, регламентирующие, в частности, содержание влаги. Например, для мочевины влажность должна быть 0,2—0,3 %, кальциевой селитры — не более 14 %, порошковидного суперфосфата — не более 12 %, для калийных удобрений — от 1—4 до 5—6 % и т. д. Отклонение от этих показателей влечет за собой значительные изменения физико-механических свойств удобрений, что делает их малопригодными для дальнейшего применения.

Большое значение для практики использования удобрений имеет и их гигроскопичность — способность поглощать влагу из воздуха. Оценку гигроскопичности минеральных удобрений проводят по 10-балльной системе. К сильногигроскопичным удобрениям относят кальциевую (9,5 балла) и аммонийную (9,3 балла) селитры. Гигроскопичность калийных удобрений значительно ниже: хлорид калия 3,2—4,4 балла, сульфат калия 0,2 балла и т. д. Условия хранения, транспортировки и упаковки удобрений во многом определяются их гигроскопичностью. Сильногигроскопичные удобрения (7—10 баллов) хранят и перевозят только в герметичной таре — полиэтиленовых мешках.

Сыпучесть удобрений, пригодность их для механического внесения туковысевающими агрегатами зависит от их влагоемкости. Предельная влагоемкость минеральных удобрений соответствует их максимальной влажности, при которой они сохраняют способность удовлетворительно рассеиваться туковыми сеялками.

В процессе хранения или длительной транспортировки удобрения могут слеживаться. Дальнейшее их использование в таком виде связано с большими затратами на измельчение удобрений перед внесением в почву. Слеживаемость минеральных удобрений зависит от ряда показателей — гигроскопичности, влажности, гранулометрического состава, а также условий и длительности хранения удобрений. Степень слеживаемости оценивается по 7-балльной системе и определяется по сопротивлению к разрушению слежавшегося удобрения. Сильно слеживается, например, простой порошковидный суперфосфат (7 баллов), мелкокристаллический хлорид калия (6 баллов), слабо слеживается сульфат аммония (2— 3 балла), практически не слеживаются сульфат калия, калимагне-зия (1 балл).

Перечисленные физико-механические свойства минеральных удобрений в значительной мере связаны с их гранулометрическим составом, то есть с размером частиц. Определяют гранулометрический состав при механическом ситовом анализе удобрений. Этот показатель оказывает существенное влияние и на равномерность внесения удобрений по площади поля. При внесении удобрений с однородным гранулометрическим составом центробежными разбрасывателями обеспечивается достаточная равномерность распределения удобрения по ширине захвата агрегата. В случае внесения такими разбрасывателями удобрения с неоднородным гранулометрическим составом наблюдается процесс сепарации — т. е. разбрасывания частиц удобрения различных размеров и массы на разное расстояние от туковысевающего агрегата. Более крупные тяжелые частицы отлетают на большее расстояние, а мелкие — на меньшее, что создает сильную неравномерность распределения удобрения по площади поля.

Сохранность гранулометрического состава удобрений при хранении, транспортировке и внесении в почву в значительной мере зависит от прочности гранул. Характеризуется этот показатель механической прочностью на раздавливание (в кгс/см³) и истирание (в %), которые определяются на специальных приборах. Прочность гранул зависит от влажности, размера и формы частиц, наличия и качества гидрофобных добавок, плотности упаковки удобрений, длительности их хранения.

В прямой зависимости от гранулометрического состава, прочности гранул, их влажности и гигроскопичности находится и такой важный физико-механический показатель удобрений, как рассеиваемость, или сыпучесть, — подвижность гранулометрических частиц удобрений при их внесении туковыми сеялками. Оценку рассеиваемости проводят по 12-балльной системе (чем лучше рассеиваемость удобрений, тем выше балл ее оценки). Этот показатель имеет существенное значение для равномерного распределения удобрений по площади поля.

При транспортировке удобрений, расчетах необходимых размеров складских помещений необходимо учитывать и плотность удобрений — объем единицы их массы (1 т в м³) и массу единицы их объема. Наиболее легкими из твердых минеральных удобрений являются хлорид аммония и мочевина (0,58—0,65 т/м³), наиболее тяжелыми — томасшлак, известняковая и фосфоритная мука (2,01 —1,62 т/м³).

Некоторые удобрения, обладающие хорошими физико-механическими свойствами (сульфат аммония, сульфат калия), можно транспортировать и хранить бестарным способом — насыпью. При хранении этих удобрений учитывают такой показатель, как угол естественного откоса (покоя), который образуется горизонтальной плоскостью с линией откоса кучи удобрения.