БИЛЕТ 15
Обоснуйте ассортимент удобрений для различных почвенно-климатических зон.
Фосфорные удобрения
При обосновании подхода к выбору фосфорного удобрения в той или иной зоне руководствуются следующим:
Стоимость удобрений
Свойства удобрений
Свойства почвы
При внесении суперфосфата в кислую почву:
Таким образом, при внесении суперфосфата в кислый почвы происходит ретрограыация (переход в труднодоступную форму).
Т.е. взаимодействуют Н2РО4 2- с Al(OH)2+.
В щелочных почвах Н2РО4 2- не может взаимодействовать с Al(OH)2О-
При внесении суперфосфата в щелочную (карбонатную) почву
Таким образом, при внесении фосфоритной муки на кислых почвах, кальций из труднодоступной переходит в доступную для растений форму. Почва начинает разлагать фосфорит при Нг не менее 2,5 мг-экв/ 100 г почвы.
Преципитат
В качестве основного удобрения преципитат на большинстве почв так же эффективен, как суперфосфат. На кислых почвах он может даже превосходить суперфосфат по действию на урожай, потому что суперфосфат на кислых почвах подвержен ретроградации и превращается в фосфаты полуторных окислов в большей степени, чем преципитат.
Учитывая всё вышесказанное, приходим к заключению, что:
На кислых д-п почвах в качестве основного эффективна фосфоритная мука, припосевного- растворимая форма (простой, двойной суперфосфат), а также комплексные удобрения.
На чернозёмах в качестве основного удобрения можно применять фосфоритную муку, но только в том случае, если она есть в хозяйстве, поскольку эффект проявится только через несколько лет. Поэтому лучше всего использовать растворимые (простой, двойной суперфосфат) и полурастворимые (термофосфаты- преципитат).
На южных почвах в качестве основного- термофосфаты (преципитат), при посеве- растворимые формы.
АЗОТНЫЕ
Что касается азотных удобрений, то следует отметить, что нитратные формы не рекомендуется применять на почвах промывным водным режимом, поскольку NO3—ион не закрепляется и легко вымывается в нижележащие горизонты. Либо вносить дробно. Здесь лучше вносить азот в аммиачной форме.
В районах с недостаточным увлажнением (степные) можно вносить азот и в нитратной форме.
КАЛИЙНЫЕ
Один из главных моментов- содержание хлора. На почвах с промывным водным режимом можно вносить хлор- содержащие калийные удобрения (с осени). За зимний период хлор вымывается из пахотного слоя почвы и не наносит вреда растениям. В районах с недостаточным увлажнением желательно вносить удобрения, не содержащие хлор.
Обоснуйте ассортимент фосфорных удобрений для различных почвенно-климатических зон.
Все виды фос. уд., являющиеся кальциевыми солями фос. к-ты, делят на три группы: 1) раствор. в воде однозамещенные; 2) полураствор. двузамещенные (нераствор. в воде, но раствор. в сл. к-тах и поэтому доступн. раст.); 3) трехзамещенные нераствор. в воде и плохо раствор. в сл. к-тах, фосфаты которых неусвояемы для подавляющего большинства культур, если эти соединения не разлагаются под действием кислотности почвы с появлением более легкорастворимых солей.
Однозамещенные фосфаты. Простой суперфосфат. При действии серной к-той надлежащей конц. (57% и больше) на тонкоизмельченное фосфатное сырье получ. смесь монофосфата кальция и безводного сульфата кальция, фтористый водород улетучивается и улавливается: [Са3(РО4)2]3 · СаF2 + 7Н2S04 + ЗН2О = 3Са(Н2РO4)2 · Н20+ 7СаSO4 + 2НF.
На 1 т сырья расходуют около 1 т к-ты и получ. до 2 т готовой продукции. Вследствие этого содер. фосфора в уд-нии оказыв. примерно вдвое ниже, чем в исх. материале. В этом гл. причина непригодности низкопроцентных фосфоритов для переработки в суперфосфат. Из апатитового конц-та произв. суперфосфат с содержанием не менее 19 % нитратно-растворимой Р2О5. В высшем сорте ее содер. даже 19,5 %. Продукция, получ. в итоге переработки каратауского фосфорита, содержит лишь 14 % усвояемой Р2О5.
Наряду с осн-ой реак. между трехкальциевым фосфатом и серной к-той происх. и другие. Так, в местах, где из-за несовершенства перемешивания образ. некотор. изб. серной к-ты, трехкальциевый фосфат разлаг. полностью с образ. фосфорной к-ты, сульфата кальция и фтористого водорода:[Са3(РО4)2]3 · СаF2 + 10Н2S04 = 6Н3РО4 + 10CaSO4 + 2HF.
Свобод. фосфорная к-та присутствует вследствие указанной реак. в значит. количестве: 5 % — в высшем и первом сортах и до 5,5 % — в каратауском продукте. Фосфорная к-та обусловл. Повыш. Кисл-ть суперфосфата и его гигроскопичность (по стандарту содер. влаги в уд. не должно превышать 12-15 %). Для устранения кисл-ти суперфосфат нейтр., добавляя аммиак, известь или фосфорит.
В тех местах реагир. массы, где из-за неполного перемешивания получ. недостаток серной к-ты, образ. двузамещенный фосфат кальция (преципитат), котор. доступен раст., потому что он растворим в сл. к-тах:[Са3(РО4)2]3 · СаF2 + 4Н2S04 + 12Н2О = 6СаНРО4· 2Н2 О +4CaSO4 + 2HF.
В состав суперфосфата входят след. усвояемые раст. соединения: монофосфат кальция, дифосфат кальция и свободная фосфорная кислота. Монофосфат н фосфорная к-та в сумме дают от 75 до 90 % Р2О5. Следовательно, дифосфат занимает не более 25—10 % Р2О5 усвояемых фосфатов. Небол. часть трехкальциевого фосфата остается неразложившейся, а некоторое кол-во фос. к-ты связыв. железом и алюминием (1% оксида железа связывает 2%, Р2О5, а 1 % оксида алюминия — 1% Р2О5). Своб. фос. к-та в суперфосфате мешает образ. гипса (CaSO4·2Н2О), поэтому сульфат кальция остается безводным или присоединяет лишь одну молекулу воды на две молекулы CaSO4. Он составляет до 40 % массы уд.
Порошковидный суперфосфат. Это в-во темно-серого (из фосфорита) или светло-серого (из апатита) цвета, с характерным запахом фос. к-ты. При внесении в нейтр. насыщ. основаниями почвы монофосфат сравнительно быстро превращ. в дифосфат кальция:Са(Н2РО4)2+ Са(НСО3)2 = СаНРО4·2Н2 О + 2СО2.
В присутствии карбонатов превращ. частично идет дальше:Са(Н2РО4)2+ 2Са(НСО3)2 = Са3(РО4)2 + 4Н2 О + 4СО2.
При таких усл-ях возможно появл. в почве даже гидроксил-апатита и фтор-апатита. Хим. погл. фос. к-ты суперфосфата в нейтр. почвах с образованием дву- и трехзамещ. фосфатов кальция обусловливает малую подвижность уд., внесенного в почву. В то же время свежеосажденные трехзамещ. фосфаты кальция характер. значит. растворимостью в сл. к-тах и доступ. раст. В почвах кислых, богатых полуторными окислами, могут образ. слабораствор. и поэтому трудноусвояемые раст. фосфаты железа и алюминия: Са(Н2РО4)2+ 2Al(OH)3 = 2AlPO4 + Ca(OH)2 + 4Н2 О.
Во всех почвах часть анионов фос. к-ты адсорбируется положительно заряж-ми коллоидными частицами (в обмен из другие анионы, преимущественно НСО) и в этом сост. остается доступ. раст. Микроорганизмы почвы также связывают некоторое кол-во фосфатов, переводя их в состав плазмы клеток.
Для уменьшения хим. поглощения фосфатионов из порошковидного суперфосфата на кислых почвах нежелательно смешивать его с большой массой почвы. Тем самым меньше фосфатов перейдет в трудноусвояемое сост. Снижение хим. связыв. ф-ра суперфосфата за счет уменьш. площади его соприкосновения с почвой достиг-ся при гранулировании уд-ий.
Гранулированный суперфосфат. Для произ-ва его достаточно готовый порошковидный продукт несколько увлажнить и высушить во вращающемся барабане. Образ. гранулы разной величины. Пригодными считаются те, которые имеют диаметр от 1 до 4 мм.
Действие гранулир. уд-я намного превосходит эффект-ть порошковидного, особенно при внесении вблизи семян при посеве, вблизи рассады и клубней - при посадке.
При локальном внесении получ. такой же эффект, как при внесении в три раза большей нормы порошк. суперфосфата, равномерно распредел. перед вспашкой почвы или ее культивацией; в обоих случаях речь идет о равных площадях удобряемой культуры. Гранулир. суперфосфат готовят из лучшего сырья, он содержит меньше влаги (1—4 %) и отличается большим кол-вом усвояемой Р2О5 - 19,5—22 % (против 14—19,5 % в порошковидном), меньшей кисл-тью – 1 - 2,5 % (вместо 5—5,5 % в порошковидном) и лучшими физ. св-вами, что обесп. и хорошую рассеваемость уд-ия. Но вследствие нейтрал. Содер. водораств. Р2О5 уменьшается. При соблюдении ряда предосторожностей его можно вносить даже в смеси с высеваемыми семенами.
Концентрированный суперфосфат (двойной и обогащенный). Наличие 40 % сульфата кальция в простом суперфосфате делает его малотранспортабельным уд-ем.
Нельзя считать, что гипс для всех почв и культур служит только балластом. Для солонцеватых почв, улучш. гипсом, дерново-подзолистых и особенно супесчаных почв с малым содержанием сульфатов и вообще серы все уд-ния, включ. сульфат-ионы, более эффективны, чем лишенные их. Для некоторых культур, например бобовых и капустных, потребляющих много серы, гипс в суперфосфате может быть полезным. Но для большинства других почв и культур гипс почти бесполезен.
Технология произ-ва конц. суперфосфата вкл. две фазы. Сначала обраб-ют фосфорит (можно низкопроцентный) к-той для извлечения свободной фос. к-ты. Затем, отделив фильтрованием Н3РО4 от гипса, обраб-ют ею новую порцию высокопроцентного фосфатного сырья; получ. конц. суперфосфат, т. е. монофосфат кальция с небольшим кол-вом примесей, содер-ся в сырье:Са(Н2РО4)2 + 14Н3РО4+ 10Н2 О = 10 Са(Н2РО4)2·Н2 О + 2HF - это экстракционный способ.
Разработан и внедряется более совершенный способ получения фос. к-ты - возгонка фосфора из низкопроцентных фосфоритов при температуре 1400—1600 °С в электропечах или в доменных печах с коксом или антрацитом. Выделившийся элементар. фосфор собирают иод-водой, потом сжигают в присутствии воздуха и образовавшуюся пятиокись фосфора соединяют с водой: Р2О5 + ЗН2О = 3Н3РО4.
Получ. фос. к-та может быть испол. для произ-ва не только конц. суперфосфата, но и других ценных уд-ий. В двойном гранулир. суперфосфате, получ. из апатита, должно содержаться 45—49 % усвояемой Р2О5, не более 2,5 % свободной к-ты, не менее 85 % водорастворимой Р2О5.
Простой и конц. суперфосфаты, взятые в экв. дозе по фосфору, действуют на урожай примерно одинаково. Поэтому преимущество конц. уд-я закл. в уменьшении затрат на упаковку, перевозки, хранение и внесение в почву.
Для локального внесения следует применять конц. суперфосфат в гранул. виде.
При разложении апатитового концентрата смесью серной и фос. к-т получ. обогащенный суперфосфат, содер. 23,5—24,5 % усвояемой Р2О5. Его применяют так же, как и другие разновидности этого удобрения.
Суперфос. Оно получ. при неполном разложении фосфоритов фос. к-той. Фос. к-ты берется меньше, поэтому разлож. получ. лишь частичным. По своему действию на урожай суперфос не только не уступает преципитату, но и приближается к двойному суперфосфату - лучшему среди всех фос. уд-й. Общее содер. Р2О5 в суперфосе до 38 %, усвояемой - до 19.
Метафосфат кальция. Это простое уд., поскольку он содержит лишь одно дефицитное для растений в почве питательное вещество - фосфор. Са(РО4)2 в воде нерастворим, но растворяется в нейтральном лимоннокислом аммонии, а это значит, что уд. Явл. источником доступ. раст. фосфора. Реак. гидролиза метафосфата кальция в почве схематически можно показать так; Са(РО4)2 + Н2 О = СаН2Р2О7; (пирофосфат кальция);СаН2Р2О7 + Н2 О = Са(Н2РО4)2 ,
то есть, получается однозамещенный фосфат кальция (как в суперфосфате), растворимая в воде соль. Метафосфат кальция содержит около 64 % Р2О5 и явл. конц. фос. уд-ем.
Двузамещенные фосфаты. Преципитат. Выше указывалось на доступность растениям фосфора из двузамещенных фосфатов кальция и магния. Суперфосфат можно использовать и локально, и как основное уд-е, а при необходимости - даже в подкормку (с обязательной заделкой в почву на достаточную глубину), преципитат же пригоден преимущественно для основного уд. Локал. уд-е служит пищей молодым проросткам с еще слабо развившейся корн. системой, неспособной к усвоению малорастворимых солей. В кач-ве основного уд-я преципитат на большинстве почв так же эффективен, как суперфосфат. На кисл. почвах он может даже превосходить суперфосфат по действию на урожай, потому что суперфосфат на кислых почвах подвержен ретроградации и превращ. в фосфаты полуторных окислов в большей степени, чем преципитат. Получают преципитат нейтрализацией фос. к-ты известковым молоком (суспензией гидрата окиси кальция): Н3РО4 + Са(ОН)2 = СаНРО4·Н2 О.
Содер. Р2О5 в преципитате, в завис. от кач-ва исх. сырья, от 25-27 то 30-35 %. Она раствор. в лимоннокислом аммонии и доступна растениям. Вносят это уд-е в тех же нормах, что и суперфосфат. Преципитат обладает хор. физ. св-вами: не слеживается, хорошо рассевается. По внеш. виду - белый или светло-серый порошок. В преципитате определяют цитратно-растворимую, т. е. извлек. щелоч. раст-ром лимоннокислого аммония, Р2О5.
Обесфторенный фосфат. Сущность процесса сводится к прокаливанию при 1400-1450 °С апатита (с добавлением 2-3% кремнезема) или каратауского фосфорита (с прибавлением извести) в присутствии водяных паров. В этих условиях разруш. кристаллическая решетка апатита, и фтор удаляется на 90 %. Получаются различного состава фосфаты, растворимые в слабых к-тах. При переработке апатита удобрение содержит 30—32 % Р2О5, а при прокаливании фосфорита – 20 - 22 %; 70-92% этих фосфатов растворимы в 2 %-ной лимонной кислоте. Установлено, что в равных нормах по Р2О5, суперфосфат и обесфторенный фосфат при основном внесении дают близкий эффект.
Томасшлак. Это побочный продукт при переработке железных руд, богатых фосфором. Сущность процесса состоит в следующем. В конверторы, где плавится металл, добавляют обожженный известняк, с которым образ-ся при плавке фосфорный ангидрид вступает в реак. с образ. тетракальциевого фосфата 4СаО· Р2О5 (или Са4Р2О9). Шлак при этом всплывает. После отделения и охлаждения его размалывают. Получ. продукт содер. наряду с тетракальциевым фосфатом и труднораствор. фосфаты, которые не имеют значения для питания раст. В удобрении много кремнекислого кальция, есть соед-ия алюминия, железа, ванадия, магния, марганца, молибдена и других элементов, в том числе и микроэлементов. Применение этого уд-я уменьшает потреб. в микроудобрениях. Состав томасшлака подвержен большим колебаниям. Нестандартность состава томасшлака видна также из того, что содержание в нем лимоннорастворимой Р2О5 колеблется от 7-8 до 16-20 %. Томасшлак -темный тяжелый порошок, используется только как основ. уд-е. Лучше действует на кисл. почвах, так как имеет щел. Реак.
В томасшлаке, фосфатшлаке и обесфторенном фосфате опред. Р2О5, растворимую в 2 %-ной лимонной к-те; эту форму фосфатов принято называть лимонно-растворимой. В р-р переходят моно-, ди- и тетрафосфаты кальция, а также силикофосфаты, входящие в томасшлак, фосфатшлак, и другие термофосфаты (Са5Р2SiO12 или Са4Р2О9·Са SiO3).
Мартеновский фосфатшлак. При получ. стали, из чугуна, в мартеновском произ-ве также добавляют известь для связывания фосфора. Отходом является шлак. Он содер. двойную соль тетрафосфата кальция и силиката кальция, железо, марганец, магний и другие в-ва. Содер. Р2О5 от 8 до 12 %. Почти вся она растворима в лимонной кислоте. Реак. уд-я сильнощелочная. Из-за низк. содер. питат. в-ва фосфатшлак применяют вблизи от места получения; он более подходит для кисл. и слабокисл. почв. Фосфатшлак вносят только в качестве основного уд-ия. На него хорошо отзывается сахарная свекла.
Трехзамещенные фосфаты. Фосфоритная мука. Ее получ. размолом фосфорита до состояния тонкой муки. Фосфор содер. в виде гидроксил-апатита, карбонат-апатита, фтор-апатита и находится в форме Са(РО4)2 .Эти соедин. нерастворимы в воде, сл. к-тах и слабодоступны для большинства культур. Почва начинает разлагать фосфорит при потенц. кислотности не ниже 2.5 мг-экв. на 100 г почвы. Чем эта величина выше, тем сильнее действие фосфоритной муки, если содержание подвижных фосфатов в почве недостаточно для питания культур. Важна и общая величина поглот. способности почвы (Т = S + Н мг-экв. на 100 г), знание которой позволяет судить, насколько заметно проявляется не насыщенность почвы основаниями, т. е. как велика доля Н от способности данной почвы к обменному поглощению катионов. Необходимо учитывать еще и степень насыщенности почвы основаниями. Если величина ее ниже 70, вероятность эффективного действия фосфоритной муки весьма велика.
В зоне кисл. подзолистых и дерново-подзолистых почв встречаются поля и уч-ки, на которых фосфорит не дает эффекта из-за недостаточного уровня потенциальной кислотности или, но другим причинам (например, вследствие высокой степени насыщенности основаниями, содержания повышенных количеств усвояемых фосфатов).
В опытах Д. Н. Прянишникова, но изучению влияния природы и свойств фосфоритов на их применение в виде уд-я более эффективными оказались аморфные фосфориты, легче поддающиеся разложению, чем кристаллические. Еще важнее тонина размола фосфорита; чем меньше диаметр его частиц, тем больше их удельная повер-ть, а следовательно, возможность более тесного контакта с почвенными коллоидами, несущими на поверхности водородные ионы. И к-ты, котор. наход. в почвенном р-ре, скорее взаимодействуют с мельчайшими частицами фосфоритной муки и переводят ее фосфаты в раствор. формы.
Выяснили и роль сопутствующих фосфориту уд-ий в усилении его доступности растениям: физиол. кисл. уд-я (аммиачные соли и в меньшей мере - калийные, кроме золы, цементной пыли и нефелина) усилив. разложение фосфоритной муки в почве; напротив, физиол. щелочные (селитры) — несколько ослабляют этот процесс. Известкование почв перед внесением (фосфорита нежелательно, поскольку известь нейтрализует кислотность почвенного раствора и наиболее подвижную часть потенциальной кисл-ти (обменную) твердой фазы почвы. Однако после внесения фосфоритной муки, когда реак. ее с почвой уже частично произойдет, известкование кислых почв умеренной дозой не противопоказано. Разрыв между внесением фосфоритной муки и известкового материала должен составлять 2-3 года. Поэтому на сильнокислых почвах кислотность, угнетая растения, лишает их условий для усвоения фосфатов, перешедших в растворимые соединения при взаимодействии фосфоритной муки с почвой.
Хорошо разлагает фосфорит кисл. торф, установлено, что при широком соотношении верхового торфа и фосфорита (100 : 1) фосфаты последнего полностью переходят в водорастворимые соединения. Достаточно, если он превратится в двузамещенный фосфат кальция, поэтому торфофосфоритные компосты можно готовить при отношении торфа к фосфориту 95 : 5, 90 : 10.
Разные раст. неодинаково реагируют на уд-е фосфоритной мукой. Большинство культур может использ. ее только при соответствующей кислотности почвы. К таким культурам относятся злаки, лен, свекла, картофель, горох, клевер, вика. При этом озимая рожь, клевер, горох усваивают фосфоритную муку несколько лучше, чем остальные культуры. Другая группа культур может хорошо усваивать муку при слабокисл. и даже нейтр. р-ции. Это люпин, гречиха, эспарцет, горчица. Указанные культуры обладают также и повышенной способностью усваивать фосфор из почвы.
Фос-ная мука занимает первое место в мире среди фос. уд-й по длительности положительного влияния на урожай. Следовательно, нет необходимости повторять фосфоритование кислых и слабокислых почв чаще одного раза за ротацию даже самого длинного севооборота. Но вносить суперфосфат при посеве необходимо под все культуры. При таком сочетании нерастворимого и растворимого уд-й достигаются и экономия, и хорошее удовлетворение потребностей растений. Надо только заботиться о достаточном уровне питания другими элементами (азот, калий), при недостатке которых одним фосфором нельзя поправить дело. Нередки случаи, когда к тому же не хватает и некоторых микроэлементов.
В фосфоритной муке содер. общей Р2О5 должно составлять в высшем сорте 25, в первом - 22 и во втором - 19 %; влаги независимо от сорта - не> 3 %; тонина размола - остаток на сите с ячейками 0,18 мм - не >20 %.
Определить качество поливной воды с минерализацией 2,46 г/л с точки зрения опасности засоления и осолонцевания почвы при следующем ионном составе
Ионы, мг-экв на 1 литр |
|||||
НСО3- |
Сl |
SО42- |
Са2+ |
Мg2+ |
Nа+ |
6,6 |
8,2 |
22,4 |
8,9 |
12,5 |
15,8 |
Решение: т.к. минерализация больше 1, то вода не пригодна к орошению в связи с опасностью засоления
SAR=
SАR =4,83
Ответ: По таблице «Классификационная схема поливных вод» получается, что опасность засоления почвы высокая,т.к.минерализация 2,46. Опасность осолнцевания определяем по значению SAR. Получается,что она низкая.(Смотрим таблицу «Опасность засоления и осолнцевания почв оросительными водами в зависимости от их минерализации и значений натрий- адсорбционного отношения (Ричардс,1953)