Фосфорні добрива

Фосфорні добрива — це продукти переробки природних мінералів – фосфоритів і апатитів, а також деякі відходи металургійної промисловості.

Основною сировиною для виробництва фосфорних добрив є апатити, фосфорити, відходи металургії (томасшлак та мартенівський фосфатшлак) і м’ясопереробної промисловості (кісткове борошно). У фосфоритах і апатитах фосфор міститься здебільшого у формі трикальцієвого фосфату.

За ступенем розчинності та доступністю для рослин їх поділяють на групи:

• водорозчинні– розчинні у воді, легкодоступні для рослин (гранульовані суперфосфати простий, подвійний і потрійний, амонізований, з мікорелементами) – вносяться перед посівом або одночасно з посівом;
• розчинні у слабких кислотах– не розчинні у воді, але розчинні у слабких кислотах (наприклад, лимонна кислота) і також доступні для рослин (преципітат, фосфатшлак, томасшлак);
• важкорозчинні– не розчинні у воді й погано розчинні в слабких кислотах, можуть використовуватися рослинами після взаємодії з кислими грунтами (фосфоритне й кісткове борошно) – використовуються на кислих дерново-підзолистих грунтах, вносяться під основний обробіток грунту, щоб на час посіву в грунтовому розчині утворилося більше доступного для рослин фосфору

Суперфосфат простий [Са(Н2РО4)2] випускають у вигляді темно- і світло-сірого порошку й гранул розміром до 1-4 мм. Вміст фосфору не менше 10 %. Швидко переходить у важкорозчинні форми.

Гранульований суперфосфат має такий же хімічний склад, але випускається у вигляді гранул. Не злежується. Містить трохи більше фосфору (19,5-22 %). Ефективніший, ніж простий суперфосфат. Одна норма гранульованого суперфосфату може зумовити такий же ефект, як у три рази більша норма порошкоподібного. Його застосовують як основне (допосівне) добриво з наступним приорюванням, при сівбі в рядки, а також для підживлення.

Подвійний суперфосфат. Це концентроване фосфорне добриво, яке містить 38-54 % фосфору. Одержують його розкладанням розмелених природних фосфатів (апатитів або кісткового борошна) за допомогою концентрованої фосфорної кислоти. Норми внесення подвійного суперфосфату в два рази нижчі, тому зменшують затрати на його транспортування, зберігання і внесення.

Преципітат. Порошкоподібне добриво білого або світло-сірого кольору, вміст фосфору в якому коливається від 27 до 46 %. Добриво не гігроскопічне, не злежується, добре розсівається. Фосфор у преципітаті розчинний у лимонній кислоті. На кислих грунтах це добриво ефективніше, ніж суперфосфат. Використовують як основне добриво.

Фосфоритне борошно містить фосфор у формі Са3(РО4)2. Це порошок сірого, темно-сірого або коричневого кольору, негігроскопічний, не злежується, добре розсівається. Одержують фосфоритне борошно розмелюванням фосфоритів. Його можна змішувати з усіма видами органічних і мінеральних добрив. Залежно від якості вихідної сировини вміст фосфору у фосфоритному борошні вищого сорту становить не менше 30 %, першого сорту 25 %, другого – 22 %, третього – 19 %, четвертого – 16-18 %, pH фосфоритного борошна – 7,2- 8,1.

Надлишок фосфору призводить до передчасного розвитку, відмирання листкового апарата і раннього достигання, внаслідок чого рослини не встигають сформувати достатній урожай.

За нестачі фосфору в тканині рослин нагромаджується нітратний азот і сповільнюється синтез білків. Особливо чутливі рослини до нестачі фосфору в молодому віці, коли коренева система їх слаборозвинута і має низьку поглинальну здатність. При дефіциті фосфору уповільнюється розвиток рослин, особливо репродуктивних органів, різко послаблюється ріст пагонів і коренів, зменшується стійкість до ураження хворобами і морозостійкість. Листки набувають сіро-зеленого, червоного або червоно-фіолетового забарвлення внаслідок посилення синтезу антоціану.

Особливості застосування фосфорних добрив

Ефективність фосфорних добрив залежить від їхніх властивостей, способів внесення, зональних особливостей ґрунтів та встановлених оптимальних норм. Майже на всіх типах ґрунтів України фосфорні добрива дають значні прирости врожаю сільськогосподарських культур, але найефективніші вони на дерново- підзолистих ґрунтах і чорноземах (табл. 5.5).

Таблиця 5.5. Окупність помірних норм фосфорних добрив за збалансованого азотно-калійного живлення рослин (дані польових дослідів агрохімслужби України)

Окупність 1 кг Р20

добрив приростом урожаю, кг

Полісся, Карпати

Чорноземи опідзолені й темно-сірі лісові

У разі використання фосфорних добрив спостерігається така залежність: що вищий вміст рухомих сполук фосфору в ґрунті, то нижча їх ефективність. Проте така закономірність виявляється лише до певної межі. Так, у результаті узагальнення даних численних дослідів з удобренням пшениці озимої в Україні було встановлено, що її продуктивність після внесення фосфору понад 120 кг/га не зростала навіть тоді, коли норми азотних і калійних добрив підвищували в 1,2- 2 рази. Після внесення фосфорних добрив можна додатково отримати або втратити без їх внесення до 7 ц/га пшениці озимої і 80 ц/га буряку цукрового.

Норми фосфорних добрив встановлюють з урахуванням рівня запланованої врожайності, біологічних особливостей сільськогосподарських культур, типу, гранулометричного складу й агрохімічних властивостей ґрунту, попередників, наявності інших видів добрив. В основне удобрення зазвичай вносять від 40 до 120 кг/га Р2O5. Вищі норми застосовують під плодові, овочеві й технічні культури, зокрема на малородючих ґрунтах, середні – під картоплю, кормові та інші культури.

Якщо довести вміст рухомих фосфатів у ґрунті до оптимального рівня (див. табл. 5.3), то в подальшому фосфорні добрива можна вносити лише для компенсації фосфору, вилученого рослинами та втраченого внаслідок ерозії, й отримувати стабільні врожаї сільськогосподарських культур. Пересичення ґрунтів фосфором неефективне та економічно невиправдане.

Проте навіть за досить високих запасів рухомих сполук фосфору в ґрунті концентрація фосфат-іонів у ґрунтовому розчині для повного забезпечення на перших етапах росту й розвитку молодих рослин може бути недостатньою. Тому обов’язковим агротехнологічним заходом на всіх типах ґрунтів є стартове (рядкове) внесення фосфорних добрив у дозі 7–20 кг Р2O5/га. Проте насіння деяких культур (кукурудза, соняшник) дуже пригнічується від контактування з добривами. Тому між ними має бути прошарок ґрунту, а доза добрив – мінімальною (Р10). Під час сівби можна вносити різні форми фосфорних добрив: суперфосфати, суперфос, амофос, амофосфат тощо.

Нині мало уваги приділяють рядковому способу внесення фосфорних добрив. Певною мірою це можна пояснити посиланням на досвід країн Західної Європи й на те, що значно простіше виробляти сівалки для висівання лише насіння. Проте слід зазначити, що більшість ґрунтів України в природному стані містить доступні форми фосфору в недостатній для оптимального живлення рослин кількості. Крім того, нині різко скоротилося застосування фосфорних добрив у сільському господарстві України. Це також важливий чинник, оскільки лише за регулярного внесення фосфорних добрив у великих кількостях не спостерігається реакція рослин на їх рядкове внесення.

Перші наукові дослідження цієї проблеми провів А. Є. Зайкевич (1888). Він довів переваги рядкового внесення суперфосфату під буряк цукровий порівняно з розкидним, які пов’язані з теоретичними положеннями, наведеними нижче. Висока чутливість до нестачі фосфору насамперед виявляється на ювенільних стадіях розвитку рослин і надалі значно впливає на формування врожаю. На етапі проростання насіння до появи та до початку діяльності асиміляційного апарату в проростках переважають процеси розщеплення запасних органічних речовин. У цей період також закладається коренева система. Тому чим повніше будуть використані пластичні речовини насіння на проростання, тим інтенсивніше росте і розвивається рослина. В агрохімії важливим є також питання поглинання фосфатів добрив ґрунтом і міцності їх зв’язування, від якого залежить доступність фосфору для рослин. За локального застосування добрив фосфор із ґрунтом взаємодіє лише на периферії стрічки внесених добрив, тому рослини краще його засвоюють.

На початку розвитку рослини створюють резерв фосфору, який потім перерозподіляється між органами залежно від потреби їх у цьому елементі живлення для синтезу органічних речовин. Так, у фізіологічних дослідженнях з ячменем навіть повне вилучення фосфору зі складу поживного розчину після п’ятитижневого періоду росту не впливало на врожай і якість зерна (Петербурзький О. В., 1989).

На початку росту рослини живляться фосфором переважно за рахунок поживних речовин насіння. Коренева система молодих рослин слабко засвоює важкорозчинні сполуки фосфору з ґрунту, тому на початку вегетації потрібно мати резерв добре розчинних сполук цього елемента. Якщо врахувати масу орного шару ґрунту (3 тис. τ/ra) і прийняти його вологість за 25 % (хоча ці запаси і не всі доступні для рослин), то за концентрації 0,05 мг P2O5/л ґрунтового розчину загальна його кількість становитиме лише 0,4 кг/га. У статистичних умовах міграція іонів Н2РО4- майже відсутня. За даними Б. С. Носка (2004), переміщення фосфору від гранули добрива становить не більш як 1 см. Тому за низької розчинності добрив і значних відстанях між їх гранулами в ґрунті виникає ймовірність позиційної недоступності засвоєння фосфору рослинами, оскільки цей процес відбувається лише внаслідок дифузії у невеликій зоні навколо кореня. Збільшення розміру гранул і вмісту фосфору в добриві може також негативно впливати на його ефективність. За локального внесення добрив зменшується площа їх контакту з ґрунтом, що ускладнює перехід фосфору у важкодоступний стан і сприяє його повнішому засвоєнню рослинами.

Отже, поняття доступності фосфору добрив на початку вегетації рослин потрібно більше розглядати в просторовому, а не в хімічному аспекті. Це свідчить про те, що доступність фосфору для рослин переважно залежить від їх індивідуальних особливостей, типу та інтенсивності утворення кореневої системи, що є спадковими ознаками. Потреба внесення фосфорних добрив у рядки значно зростає в разі збільшення товщини шару удобрюваного ґрунту. Горох і кукурудза після внесення під них суперфосфату гранульованого в рекомендованих нормах рядкового удобрення фосфором не потребують, тоді як у пшениці озимої та ячменю ярого ця потреба зростає зі збільшенням глибини обробітку ґрунту в разі внесення невисоких норм фосфорних добрив. Особливу увагу цьому агрозаходу треба приділяти під час вирощування буряку цукрового. Навіть після внесення під нього 4 ц/га суперфосфату гранульованого в шар ґрунту 0–10 см виникає потреба в рядковому внесенні фосфору, а під оранку на глибину 30 см недостатнім є внесення навіть 13 ц/га суперфосфату гранульованого.

Внесення 1 ц/га суперфосфату гранульованого в рядки забезпечує підвищення врожайності зернових на 5–6 ц/га, тоді як за розкидного – на 1–2 ц/га (А. М. Артюшин, Л. М. Державін, 1984).

В умовах нестійкого і недостатнього зволоження ефективність добрив значно залежить від глибини загортання їх у вологий ґрунт. Фосфор із добрив найліпше засвоюється тоді, коли вони зароблені в шар ґрунту 10–20 см. У зв’язку з малою рухливістю фосфатів у ґрунті перенесення частини фосфору з основного удобрення для підживлення або заміна ним основного удобрення недоцільна навіть тоді, коли використовують його легкодоступні форми. Так, після внесення суперфосфату на глибину 0–8 і 16-24 см фосфору з верхнього шару ґрунту в початкові фази росту рослин засвоювалося в 10 разів більше, ніж із нижнього; наприкінці вегетації спостерігалися переваги глибокого внесення добрив. В умовах зрошення і достатнього зволоження значних відмін у використанні фосфору із суперфосфату за глибокого і мілкого внесення не виявлено (О. В. Сдобникова, 1985). Отже, рядкове удобрення використовують для поліпшення умов живлення рослин фосфором на початку вегетації, а основне – для забезпечення їх цим елементом упродовж усього вегетаційного періоду.

Ступінь розчинності фосфорних добрив не завжди збігається з їх удобрювальною цінністю.

Напіврозчинні та нерозчинні фосфорні добрива використовують насамперед під такі культури, як люпин, гречка, жито, горох, гірчиця, що засвоюють фосфор краще, ніж інші культури. Ефективність фосфорних добрив підвищується за внесення їх на фоні гною та інших органічних добрив. При цьому залізо й алюміній зв’язуються органічними речовинами, що зменшує осадження нерозчинних фосфатів і підвищує їх розчинність.

Ефективність фосфорних добрив пов’язана також з реакцією ґрунтового розчину. На дерново-підзолистих ґрунтах позитивна дія фосфорних добрив, внесених під пшеницю озиму, посилюється зі зменшенням кислотності ґрунту до pH 5,6, а на більш лужних ґрунтах вона ослаблюється. Тому вапнування кислих ґрунтів є одним із заходів підвищення ефективності фосфорних добрив. На слабкокислих і лужних ґрунтах ефективність малорозчинних фосфорних добрив порівняно із суперфосфатом знижується. Тому фосфорні добрива насамперед потрібно вносити на кислих ґрунтах, щоб використати кислотність ґрунтового середовища для підвищення їх розчинності. Суперфосфати на кислих ґрунтах доцільно вносити локально до сівби або під час сівби сільськогосподарських культур, оскільки вони швидко переходять у важкорозчинні форми. Рядкове удобрення забезпечує розміщення добрив біля насіння рослин і скорочує тривалість їх взаємодії з ґрунтом до періоду активного засвоєння. Позитивний вплив локалізації добрив пояснюють зниженням фіксації фосфору внаслідок взаємодії добрива з меншим об’ємом ґрунту, створення поблизу коренів рослин зон із підвищеним вмістом рухомих фосфатів. У дослідженнях з 32Р встановлено (Б. С. Носко, 1987), що за рівномірного перемішування фосфорних добрив з ґрунтом близько половини фосфору поглинається впродовж перших 2 год, а решта – впродовж кількох діб. Отже, рослини використовують фосфор уже зі сполук, що утворюються в результаті взаємодії фосфорних добрив з ґрунтом та притаманних такому типу ґрунтів. Тільки цим можна пояснити однакову ефективність суперфосфату, внесеного за рік до сівби й перед сівбою сільськогосподарських культур. На швидкість поглинання фосфору ґрунтом можна впливати двома способами: насиченням ґрунтових колоїдів фосфатами та локалізацією фосфорних добрив. За розкидного внесення фосфорних добрив для повного насичення ґрунтових колоїдів потрібні дуже високі норми фосфорних добрив. За локального внесення фосфати поглинаються тільки по периферії стрічки добрив, усередині ж осередку вони залишаються в легкодоступній для рослин формі. Це сприяє ліпшому забезпеченню рослин фосфором упродовж вегетації, причому зростають і врожай, і коефіцієнт використання фосфору добрив. Локальне внесення фосфорних добрив під зернові, картоплю та інші культури на 20–25 % підвищує їх ефективність. На ґрунтах, достатньо забезпечених рухомими формами фосфору, а також при вирощуванні культур, які інтенсивно його засвоюють (люпин, горох, гречка та ін.), різна розчинність форм мінеральних добрив не має великого значення. Проте на ґрунтах слабкокислих або близьких до нейтральних, із низьким вмістом рухомих фосфатів, зокрема при вирощуванні культур, які потребують багато фосфору на початку росту, перевагу потрібно віддавати легкорозчинним формам фосфорних добрив.

Для зменшення взаємодії фосфорних добрив з ґрунтом і подовження періоду активного засвоєння рослинами їх обробляють спеціальними полімерами. Полімер утворює навколо фосфат-іонів негативно заряджену оболонку, яка захищає від утворення важкорозчинних сполук з іонами інших речовин у ґрунті. Полімер контактує з позитивно зарядженими іонами ґрунту, внаслідок чого фосфор залишається вільним і може засвоюватися рослинами впродовж вегетаційного періоду.

Для ліквідації дефіциту фосфору в землеробстві слід більше застосовувати фосфоритне борошно. На значних площах ґрунтів фосфоритне борошно може бути доволі ефективним, що підтверджено численними дослідами наукових установ і виробничою практикою. Його також застосовують для фосфоритування ґрунтів (до 300 кг Р2O5/га) під найчутливіші до добрив культури (плодові, ягідні, підпокривні багаторічні трави, буряк цукровий, картоплю та ін.). Наступні культури використовують його післядію, що дає змогу швидше створювати оптимальний рівень забезпеченості ґрунтів фосфором. Фосфоритування має деякі організаційно-господарські переваги порівняно зі щорічним внесенням фосфорних добрив. Забезпечення рослин фосфором унаслідок фосфоритування за ефективністю рівноцінне з іншими прийомами внесення фосфорних добрив.

Підживлення фосфорними добривами, що містять водорозчинні сполуки фосфору, за міжрядного обробітку просапних культур дає позитивний результат лише тоді, коли з певних причин вони були в недостатній кількості внесені в основне удобрення. Перенесення частини фосфору в підживлення недоцільне.

Позакореневі підживлення фосфорними добривами економічно невиправдані, оскільки доводиться застосовувати низькоконцентровані розчини, щоб не спекти

листки, і їх майже не використовують у виробничих умовах, за винятком сумісного внесення з іншими агрохімікатами і пестицидами.

Нині фіксується значний дефіцит фосфору в землеробстві України, тому внесення основних норм фосфорних добрив потрібно сконцентрувати на орних ґрунтах з недостатнім вмістом рухомих сполук фосфору (менш як 100 мг/кг ґрунту). На ґрунтах із підвищеним вмістом рухомих фосфатів (100-150 мг/кг) потрібно передбачати рядкове внесення фосфорних добрив під найцінніші культури – пшеницю озиму, кукурудзу, зернобобові, ріпак, буряк цукровий, льон. На ґрунтах із високим їх вмістом (150 мг/кг і більше) фосфорні добрива тимчасово (впродовж кількох років) можна не застосовувати. Такий підхід дає змогу отримати найвищу окупність цих дорогих туків у господарстві.

Засвоєння фосфору рослинами, ефективність добрив і залишкових фосфатів у ґрунті збільшується за достатнього забезпечення рослин іншими елементами живлення, зокрема мікроелементами. У свою чергу, за оптимального вмісту фосфору в ґрунті підвищується ефективність інших видів добрив.