научная статья по теме УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УСВОЕНИЕ ФОСФОРА ИЗ УДОБРЕНИЙ С ПОНИЖЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ ФОСФАТНОГО КОМПОНЕНТА Сельское и лесное хозяйство

Текст научной статьи на тему «УРОЖАЙНОСТЬ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР И УСВОЕНИЕ ФОСФОРА ИЗ УДОБРЕНИЙ С ПОНИЖЕННОЙ РАСТВОРИМОСТЬЮ ФОСФАТНОГО КОМПОНЕНТА»

АГРОХИМИЯ, 2007, № 8, с. 28-34

УДК 631.85

урожайность сельскохозяйственных культур и усвоение фосфора из удобрений с пониженной растворимостью фосфатного компонента

© 2007 г. А. Н. Кулшкин*, Н. Е. Самсонова**, Н. А. Зыков**

*Российский государственный аграрный университет - Московская сельскохозяйственная

академия им. К.А. Тимирязева 127550 Москва, ул. Тимирязевская, 49, Россия E-mail: info@timacad.ru **Смоленская государственная сельскохозяйственная академия 214000 Смоленск, ул. Б. Советская, 10/2, Россия E-mail: sshi@sci.smolensk.ru Поступила в редакцию 19.01.2007 г.

Показана возможность получения простых и сложных удобрений с пониженной растворимостью фосфатного компонента по энерго- и ресурсосберегающим схемам (неполное кислотное разложение аморфных фосфоритов и смешивание фосфоритов с суперфосфатом). На слабо кислых и нейтральных дерново-подзолистых почвах эти продукты по эффективности не уступали или были близки к двойному суперфосфату.

ВВЕДЕНИЕ

Ограниченность высококонцентрированного фосфатного сырья, острая нехватка фосфорных удобрений и наличие огромных площадей бедных фосфором почв вызывают необходимость разработки новых технологий производства фосфорных удобрений, в которые были бы вовлечены широко распространенные на территории России аморфные фосфориты. Этот вопрос в числе других был предметом обсуждения на I Московском Международном химическом саммите в 2004 г. [1].

Различные, в том числе нетрадиционные способы переработки фосфоритов, являющихся основным перспективным источником фосфора в России, представлены в аналитическом обзоре Парфенова [2]. К таким способам можно отнести получение удобрений на основе неполного кислотного разложения конкреционных фосфоритов, идея получения которых была предложена в первой половине XX века Буткевичем [3, 4] и относится к ряду энерго- и ресурсосберегающих схем переработки фосфатного сырья.

Результаты опытов, проведенных на разных почвах с различными культурами [5-10], свидетельствуют о высокой эффективности продуктов неполного кислотного разложения аморфных фосфоритов, нередко эквивалентной или близкой к двойному суперфосфату. Она определяется рядом факторов, среди которых - природа фосфорита, степень его разложения, свойства почв, особенности возделываемых культур, погодные условия и другие.

В 164 опытах, проведенных в странах бывшего СЭВ, по действию на урожай и использованию фосфора сельскохозяйственными культурами эти удобрения были практически равноценны двойному суперфосфату (в среднем 99.6% от урожая по Рсд и 97.4% от выноса фосфора в вариантах с Рсд). В то же время они значительно (в 1.6-1.7 раза) уступали ему по уровню расхода кислоты при их получении [8].

По принципу неполного кислотного разложения фосфоритов можно получать не только простые, но и сложные удобрения с пониженной растворимостью фосфатного компонента.

К ряду энергосберегающих технологий относится и приготовление суперфосфатно-фосфоритных смесей, предложенное Рождественским в 1932 г. [11] и развитое в работах других ученых [12-16].

Теоретической основой эффективности продуктов неполного кислотного разложения фосфоритов является наличие известного и, по-видимому, достаточного количества легкоусвояемого фосфора, необходимого в ранние фазы развития растений, а также то обстоятельство, что при гидролизе дигидрофосфата кальция образуется фосфорная кислота, создающая в его зоне очень кислую реакцию среды (рН 1.5-3.5) [17]. Под действием этой кислоты возможно дополнительное разложение фосфорита в указанных удобрениях.

Химически это взаимодействие можно выразить следующими уравнениями:

Са(Н2РО4)2 ■ Н2О + Н2О = СаНРО4 ■ 2Н2О + Н3РО4(1)

Са3(Р04)2 + 4Н3Р04 = 3Са(Н2Р04)2. (2)

В суперфосфатно-фосфоритных смесях гидролизная фосфорная кислота в первую очередь взаимодействует с карбонатами фосфорита, обеспечивая его "вскрытие".

Настоящее сообщение посвящено эффективности простых и сложных фосфорсодержащих удобрений, полученных на основе неполного кислотного разложения местных фосфоритов, а также суперфосфатно-фосфоритных смесей, как вариантов технологических решений переработки низкокачественного фосфатного сырья в удобрения с улучшенными свойствами.

Следует отметить, что получение таких удобрений сопряжено со снижением объемов твердых (фосфогипс), жидких (некондиционные фторсо-держащие растворы) и газообразных (выхлопные газы) отходов производства по сравнению с традиционными технологиями переработки фосфатного сырья в удобрения.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектами исследований были фосфориты Сожского (Смоленская обл.), Егорьевского (Московская обл.), Полпинского (Брянская обл.) месторождений. В лабораторных условиях были получены удобрения путем 50%-ного разложения фосфоритов фосфорной кислотой (частично разложенные фосфориты - ЧРФ), смешивания фосфоритов с суперфосфатом в отношении Рсд : Рф = = 70 : 30 (суперфосфатно-фосфоритные смеси -СФС) и сложные азотно-фосфорные удобрения (частичный нитрофос - ЧНФ) на основе 25%-но-го разложения фосфорита азотной кислотой (ЧНФ-25) и 50%-ного - азотной и фосфорной кислотами (ЧНФ-50) при отношении N : Р205 в продуктах 1 : 1. Удобрения гранулировали с отбором гранул размером 1-3 мм.

Методической основой решения поставленных задач служили полевые, вегетационные опыты и лабораторные исследования.

Полевые исследования проводили на дерново-подзолистой легкосуглинистой почве опытного поля Смоленской ГСХА. Почва имела рНКС1 - 5.25.5, Нг - 1.9-2.1 мг-экв/100 г, сумму поглощенных оснований 7.6-8.9 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями - 78-82%, степень подвижности фосфатов по Карпинскому-Замятиной - 0.110.12 мг/л, содержание подвижных форм по Кирсанову фосфора - 75-84 мг/кг, калия - 71-95 мг/кг, содержание гумуса - 1.9-2.3 %.

В опыте 1 (2001-2004 гг.) изучали эффективность ЧРФ и СФС при последовательном выращивании горчицы белой Заря на зеленую массу, ячменя Гонар, яровой пшеницы Приокская, многолетних трав (клевер красный, овсяница полевая, тимофеевка луговая). Площадь опытной де-

лянки - 2 м2, учетной - 1 м2. Фосфорные удобрения вносили первые три года, на четвертый -изучали их последействие.

В опыте 2 (2002-2004 гг.) проводили агрохимическое испытание сложных азотно-фосфорных удобрений ЧНФ-25 и ЧНФ-50, полученных на основе неполного кислотного разложения сожского фосфорита при последовательном выращивании тех же, что и в опыте 1, сортов ячменя, яровой пшеницы (прямое действие удобрений), многолетних трав (последействие фосфорсодержащих удобрений). Площадь опытной делянки 5 м2, учетной - 2.5 м2.

В опыте 3 (2005-2006 гг.) выяснялась эффективность образцов ЧНФ-50, полученных из сожского и полпинского фосфоритов, при выращивании ячменя Гонар и овса сорта Привет. Площадь опытной делянки 3 м2, учетной - 1.5 м2.

Во всех опытах испытывали дозу удобрений, соответствующую 90 кг/га Р205, которую определяли по содержанию в них общего фосфора, на фоне №0К90 (аммиачная селитра и хлористый калий). При использовании сложных удобрений азот не вносили.

Технология выращивания опытных культур -принятая для зоны. Повторность опытов - 4-кратная, размещение вариантов - рендомизированное, учет урожая проводили сплошным методом.

Вегетационный опыт был проведен на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве Лесной опытной станции МСХА (рНКС1 4.2, Нг 6.2 мг-экв/100 г, степень насыщенности основаниями 24%, содержание гумуса 2.2%, подвижных форм фосфора и калия по Кирсанову - 22 и 60 мг/кг соответственно). После предварительного известкования почва имела рНКС1 6.5, гидролитическую кислотность 1.9 мг-экв/100 г.

0пыт проводили в 2002 - 2005 гг. в сосудах типа Митчерлиха емкостью 5 кг сухой почвы при последовательном выращивании кукурузы Днепровский 247МВ, райграса, вико-овсяной смеси (вика -Белорозовая, овес - Скакун), кукурузы Днепровский 247МВ. Изучали эффективность сложных удобрений, полученных на основе неполного кислотного разложения сожского и егорьевского фосфоритов - ЧНФ-25 и ЧНФ-50. Первые два года дозы удобрений соответствовали азота 1.2 г/сосуд (аммиачная селитра) с учетом содержащегося в сложных удобрениях, 0.9 - Р205 и К20 1.3 г/сосуд (хлористый калий). В последующие годы изучали последействие фосфора при дополнительном внесении под вико-овсяную смесь N и К20 по 0.5 г/сосуд, под кукурузу N - 1.2 г/сосуд и 1.3 - К20 (сульфат калия).

Результаты учета урожаев обработаны методом дисперсионного анализа [18]. В растительных образцах после ускоренного мокрого озоления проведено определение содержания азота колори-

Таблица 1. Средний химический состав фосфоритов (первичный концентрат), %

Месторождение Р2О5 СаО Мg0 Fe2Oз Я203 F МяО Р2О5 Ре2 О3 Р2О5

Егорьевское (Моск. обл.) 22 34 1.3 5.8 10.1 2.5 0.06 0.26

Сожское (Смол. обл.) 17 22 1.2 2.8 4.0 1.1 0.07 0.16

Полпинский (Брянская обл.) 21 32 1.4 1.9 3.3 2.5 0.07 0.09

метрически по Чмелевой-Тютереву [19], фосфора по Мерфи-Райли, калия - на пламенном фотометре [20]. Агрохимический анализ почвы проведен по соответствующим методикам, изложенным в [21].

Содержание фосфора в полученных удобрениях определено дифференциальным фотометрическим методом [20].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Технологические показатели кислотной переработки сырья определяются его составом, тониной помола и соотношением между примесными компонентами и Р205.

Как установлено обстоятельными исследованиями Шапкина с сотрудниками [22], из испытанных ими фосфоритов (Кингисеппского, Маардус-ского, Егорьевского и Полпинского месторождений) тонина помола имела значение только для первых двух, относящихся к оболовым (ракушечным) фосфоритам. Такие фосфориты должны иметь более тонкий помол, чем предусматривает стандарт. При использовании желваковых фосфоритов, имеющих высокую пористость, развитую поверхность и, в связи с этим, большую реакционную способность, степень измельчения их может быть стандартной (остаток на сите с сеткой № 0071К - 45-55%, на сите с сеткой № 018К -не более 10%). К такому же выводу пришел Останин [8].

Концентрация в сырье растворимых в кислотах примесей - соединений кальция и магния (кальцита, доломита, силикатных минерало

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком