ПРИМЕНЕНИЕ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ

Фосфорные удобрения различаются по химическому составу, содержанию в них фосфорной кислоты, растворимости и доступности их растениям. Эффективность их зависит от свойств удобрений, зональных особенностей почв, а также от агрохимических методов оптимизации применения фосфорных удобрений.

Особенности применения фосфорных удобрений с учетом растворимости фосфорного соединения заключаются в следующем: 1) фосфаты, растворимые в воде, можно применять на всех почвах, под все культуры и в разных приемах; 2) эффективность фосфатов, растворимых в слабых кислотах, зависит от почв - на кислых почвах действие их может быть сильнее (томасшлак, термофосфаты), чем суперфосфатов; 3) труднорастворимые удобрения эффективны на кислых почвах Нечерноземной зоны и на северных черноземах (выщелоченных, деградированных). Однако на всех почвах более устойчивое положительное действие на урожай растений оказывают суперфосфат и преципитат.

Эффективность разных фосфорных удобрений зависит от свойств почвы. В одних почвах фосфаты поглощаются и закрепляются, в других - растворяются и переходят в доступное для растений состояние. В связи с этим труднорастворимые фосфаты лучше вносить под зябь, чтобы удобрения смешивались с большим объемом почвы, а легкорастворимые должны иметь меньший контакт с почвенными частицами в целях меньшего поглощения и закрепления фосфорной кислоты удобрения почвой (т.е. последнее лучше вносить в рядки, лунки, борозды). Эффект действия фосфорных удобрений обусловливается способностью отдельных растений усваивать фосфорную кислоту труднорастворимых соединений.

Растения нуждаются в фосфоре с начального периода своей жизни. Фосфорные удобрения не только увеличивают урожай, но и улучшают его качество (сахаристость свеклы, крахмалистость картофеля и т.д.), повышают зимостойкость озимых культур, ускоряют созревание. Действие фосфатов на урожай сельскохозяйственных культур зависит от способа их внесения.

При внесении удобрений в основном приеме важна достаточная глубина их заделки, именно в тот слой почвы, где будет размещаться основная масса корней культуры, под которую вносятся удобрения. Это объясняется тем, что фосфорная кислота слабо мигрирует по профилю почвы (на 3-5 см). Верхние же слои почвы быстро пересыхают, и при мелкой заделке удобрения фосфор будет недостаточно использоваться корнями растений. Поэтому до посева фосфорные удобрения вносятся на глубину основной обработки почвы (вспашки) под данную культуру.

Высокоэффективное действие водорастворимых фосфорных удобрений отмечается при внесении их при посеве культуры (в лунки, гнезда и т.д.). В этом приеме применяется гранулированный суперфосфат. Удобрение вносится комбинированной сеялкой. В этом случае Р2О5 меньше поглощается почвой и приближается к корням растений, что очень важно, особенно в начальный период роста растений. Под сахарную свеклу, картофель и некоторые другие культуры суперфосфат вносится комбинированными сеялками вместе с азотными или азотными и калийными удобрениями. По многочисленным опытам, проведенным в нашей стране, 0,5 ц гранулированного суперфосфата (10 кг Р2О5) на 1 га дает прибавки 2,5-3 ц/га зерна. При дефиците фосфорных удобрений внесение суперфосфата под зерновые культуры при посеве весьма целесообразно.

Подкормки суперфосфатом сельскохозяйственных культур могут дать эффект при внесении недостаточных доз фосфорных удобрений в основном приеме, под зяблевую вспашку; в районах достаточного увлажнения или при орошении; а также на почвах, где имеет место сильное химическое поглощение при длительном соприкосновении суперфосфата с почвой, особенно на кислых с высоким содержанием полуторных окислов. В большинстве же случаев подкормки суперфосфатом менее эффективны, чем внесение аналогичных доз фосфора до посева или в рядки.

С учетом свойств удобрения и почвы эффективность формы фосфорных удобрений будет неодинаковой. Так, суперфосфаты могут применяться во всех зонах, под все культуры и любым приемом. Фосфорная кислота суперфосфата при взаимодействии с почвой может переходить в труднодоступную форму. На черноземных почвах с нейтральной и щелочной реакцией с содержанием карбоната кальция или кальция в поглощенном состоянии монокальцийфосфат может переходить в дикальций- и трикальцийфосфат. В почвах же кислых, не насыщенных основаниями, фосфорная кислота растворимых фосфатов осаждается преимущественно в виде малорастворимых в слабокислой среде и труднодоступных для растений фосфатов железа и алюминия:

Бе (ОН)3 + Н3РО4 = Ре Р04 + 3 Н20.

Кроме этого, в кислых почвах интенсивно протекают процессы фиксации растворимых фосфатов на поверхности почвенных коллоидов, богатых полуторными окислами. Интенсивность химического и коллоидно-химического поглощения почвой фосфорной кислоты удобрения находится в прямой зависимости от содержания в почве подвижных форм полуторных окислов. Фосфорная кислота в результате биологического поглощения может также закрепляться в почве, в теле микроорганизмов, населяющих почву. По энергии поглощения фосфорной кислоты растворимых удобрений почвы располагаются в такой последовательности: красноземы gt; подзолистые почвы gt; черноземы gt;сероземы.

Преципитат по своему действию на урожай близок к суперфосфату, однако пригоден он лишь для основного внесения под вспашку. Вносят его в тех же дозах Р2О5, что и суперфосфат. На почвах, не насыщенных основаниями, действие преципитата имеет преимущество перед суперфосфатом вследствие более сильного связывания фосфорной кислоты суперфосфата. На черноземных почвах действие суперфосфата равно или несколько выше действия преципитата. На сероземах отмечено более высокое действие преципитата, что объясняется, по-видимому, также более интенсивным связыванием фосфорной кислоты суперфосфата.

Томасшлак, плавленые магниевые фосфаты, термофосфаты в ассортименте фосфорных удобрений занимают небольшой удельный вес.

Томасшлак можно применять на всех почвах, на которых фосфорные удобрения оказывают положительное действие на урожай, но эффективность его на разных почвах неодинакова. На черноземах действие его несколько слабее, чем суперфосфата, а на почвах Нечерноземной зоны, особенно кислых торфянистых и песчаных, томасшлак более эффективен, чем суперфосфат (смягчает кислотность). Нейтрализующая способность томасшлака особенно важна при сочетании фосфорных удобрений с физиологически кислыми формами азотных удобрений.

По эффективности термофосфаты близки к томасшлаку и могут применяться на всех почвах. На кислых почвах они оказывают более сильное действие на урожай, чем суперфосфат. Особенно рекомендуется применять эти удобрения в зоне подзолистых почв.

Таким образом, разложение фосфорита в кислых подзолистых почвах и северных черноземах определяется общей кислотностью почвы, т.е. при прочих равных условиях фосфоритная мука лучше будет действовать там, где кислотность больше. Однако такая простая зависимость между общей кислотностью почв и эффективностью фосфоритной муки наблюдается для почв с близкой по величине емкостью поглощения. В других случаях взаимосвязь оказывается более сложной. Почвы с гидролитической кислотностью

Почвы с малой емкостью поглощения при гидролитической кислотности 3-3,5 ммоль/100 г почвы и насыщенности основаниями 50-60% имеют обычно кислую реакцию (5,0-5,5).

7. ммоль/100 г почвы и степени насыщенности 75-85% реакция почвы близка к нейтральной (6,0-6,5). Следовательно, высокое положительное действие фосфоритной муки будет при высокой кислотности почвы и меньшей степени насыщенности почв основаниями.

Действие фосфоритной муки усиливается при наибольшем контакте удобрения с почвой, что зависит от тонины помола, которая наибольшее значение имеет на слабокислых почвах. Эффективность фосфоритной муки зависит также от геологического возраста и минералогического состава фосфорита. Фосфориты древнего происхождения с кристаллическим строением фосфатного вещества отличаются слабой доступностью для растений, особенно труднодоступен апатит. Более молодые фосфориты, в которых фосфатное вещество не имеет явно выраженного кристаллического строения, более усвояемы растениями.

Сопутствующие удобрения также влияют на эффективность фосфоритной муки. При совместном внесении ее с физиологически кислыми удобрениями ((№14)2804 и МЕЦИОз) фосфор фосфорита становится более доступным для растений. Физиологически щелочные удобрения при совместном внесении их с фосфоритной мукой действуют в противоположном направлении.

Для повышения усвояемости фосфоритную муку можно компостировать с верховым торфом или навозом. В этом случае эффект более высокий, чем от внесения только фосфоритной муки или торфа.

Эффект от применения фосфоритной муки зависит также от способности растений усваивать фосфорную кислоту из труднорастворимых фосфатов. Злаки, лен, свекла, картофель, вика могут усваивать фосфорную кислоту фосфоритной муки только при воздействии на нее кислотности почвы. Хорошо усваивают фосфор фосфорита люпин, гречиха, горох, эспарцет, горчица. Это связано с выделением корнями растений кислот, а также уменьшением концентрации кальция в растворе. Растения, поглощающие больше кальция, обладают лучшей способностью усваивать фосфор фосфоритной муки, чем растения, потребляющие меньше кальция.

Фосфоритную муку следует вносить заблаговременно. Лучшие условия разложения фосфоритной муки в почве достигаются при внесении ее под глубокую пахоту в достаточно влажный слой. При этом она перемешивается со всем пахотным слоем. Фосфоритная мука, внесенная в двойной или тройной дозах, оказывает длительное последействие, которое не ограничивается одной ротацией севооборота.

Весьма эффективны фосфорные удобрения на черноземе. Это объясняется хорошим обеспечением почвы азотом, а также хорошим развитием корневой системы растений. На удобренном фосфором фоне растения на 10-15% меньше расходуют влаги на создание единицы урожая. На серых лесных почвах действие фосфора несколько снижается вследствие худшего их обеспечения азотом и высокой подвижности в них фосфорорганических соединений. На дерново-подзолистых почвах эффективность фосфорных удобрений достаточно высокая, если они применяются в сочетании с другими видами удобрений, при выполнении необходимых агротехнических и мелиоративных мероприятий. При использовании фосфорных удобрений важно учитывать их химические и физические свойства.

Например, во избежание потерь аммиака необходимо соблюдать следующие условия.

1. Нельзя смешивать щелочные формы фосфорных удобрений (томасшлак, фосфатшлак) с аммиачными солями.
2. Сухой суперфосфат рекомендуется смешивать с аммиачной селитрой накануне внесения. Заблаговременное смешивание этих удобрений может привести к отсыреванию смеси, что затрудняет их внесение.
3. Заблаговременное смешивание суперфосфата с сульфатом аммония часто приводит к образованию гипса. В этом случае смесь затвердевает.
4. При смешивании кислого суперфосфата с нитратными удобрениями возможна потеря летучей азотной кислоты:

Н3Р04 + ИаИОз = НаН2Р04 + НЖgt;3.

5. Необходимо нейтрализовать кислотность суперфосфата, оказывающую вредное влияние на молодые растения. Для этого суперфосфат механически смешивают с фосфоритной (до 15%) и доломитовой мукой (до 10%) или с таким же количеством углекислой извести.

Труднорастворимые фосфаты, например фосфоритную муку, в севообороте вносят на несколько лет. Этот прием получил название «фосфоритование». Это один из важнейших приемов улучшения плодородия почв, повышения эффективности применения минеральных удобрений и увеличения урожайности сельскохозяйственных культур. При этом фосфоритная мука вносится высокими дозами (1-

5. т/га), что обеспечивает питание растений фосфором в течение 6-

8. лет и существенно улучшает фосфатный режим почвы, что повышает продуктивность севооборота.

Улучшение фосфатного режима почв увеличивает эффективность других удобрений. Фосфоритование является эффективным мелиоративным приемом повышения плодородия низкоплодородных кислых почв. Эффективность его зависит от степени кислотности почв и обеспеченности их подвижным фосфором. Первоочередное фосфоритование нужно проводить при pH ниже 5,5 и содержании подвижного фосфора до 5 мг/100 г почвы.

Фосфоритование в севообороте лучше проводить в пару под озимые культуры и зерновые с подсевом бобовых трав, которые, используя фосфор фосфоритной муки, больше накапливают азота в почве, способствуя повышению продуктивности последующих культур севооборота. Хорошо отзываются на фосфоритную муку гречиха, горчица, горох, люпин, корневая система которых легко усваивает фосфор из труднодоступных соединений. Фосфоритование эффективно при коренном улучшении лугов и пастбищ. Если этот прием проводят совместно с известкованием, то фосфоритную муку и известь вносят раздельно (перед вспашкой и после нее) в разные слои почвы.

Фосфоритование должно стать обязательным приемом при улучшении вновь осваиваемых низкоплодородных земель, при осушении и разработке торфяников и низкоплодородных кислых лугов на минеральных почвах. При фосфоритовании в почву вносится не менее 200 кг Р2О5, или 1 т в физическом весе муки. Для расчета дозы фосфоритной муки с целью повышения фосфатного уровня почвы можно использовать нормативы расхода питательного вещества для повышения подвижного фосфора на 1 мг/100 г почвы, разработанные во Всероссийском научно-исследовательском и проектно-технологическом институте химизации (табл. 5.9).

Пример расчета. Исходные данные: почва дерново-подзолистая супесчаная; pH 4,5; фактическое содержание подвижного фосфора 4,6, планируемое - 9 мг/100 г почвы.

Дозу фосфоритной муки определяют по формуле Д = (В-Л)С или Д = (9,0-4,6) • 60 = 264 кг Р205/га,

где Д - доза Р2О5 (кг/га); В - планируемый уровень содержания Р2О5 (мг/100 г почвы); А - фактическое содержание Р2О5 (мг/100 г почвы); С - расход Р205 для повышения его содержания на 1 мг/100 г почвы.

5.9. Расход питательного вещества для повышения содержания подвижного фосфора в почве на 1 мг/100 г

ОПТИМИЗАЦИЯ ДОЗ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ

Особое значение в агрохимии придается оптимизации фосфорного удобрения. Почвы, хорошо обеспеченные фосфором за счет систематического внесения удобрений, способны длительное время обеспечивать сельскохозяйственные культуры оптимальным фосфорным питанием. Фосфор существенно смягчает действие экстремальных погодных условий на культурные растения, высокий урожай которых может сформироваться даже в условиях засухи, низких или высоких температур. В мировом земледелии в ряде стран, особенно Европы, повышение фосфатного уровня почв в севообороте часто достигается путем периодического внесения высоких доз фосфорных удобрений. Этому благоприятствует ряд факторов: сохранение в почве фосфора в доступной для растений форме, слабая миграция его по профилю почвы и отсутствие практически потерь в окружающую среду, достаточная изученность оптимального содержания подвижного фосфора в почве для различных сельскохозяйственных культур и количества фосфорных удобрений, необходимого для достижения этого оптимального фосфатного уровня для каждого типа почвы. В отличие от азота в природе не существует естественных источников пополнения запаса фосфора в почве* Поэтому основной путь поддержания оптимального питания растений фосфором - внесение минеральных и органических удобрений. В связи с этим упрощается и изучение баланса фосфора в земледелии. Агрохимической наукой этот биогенный элемент наиболее изучен. Однако как с точки зрения агрохимии, так и экологии фосфора и фосфорных удобрений существует еще ряд нерешенных проблем.

1. Низкий коэффициент использования фосфора удобрений как отдельными культурами, так и в агроценозе.
2. Периодическое внесение высоких доз фосфорных удобрений или зафосфачивание почв нарушает баланс других биогенных элементов, что отрицательно сказывается на питании растений.
3. Наличие в фосфорных удобрениях примесей различных элементов, в том числе и тяжелых металлов, загрязняющих почву, природные водоемы и грунтовые воды. Часть их поступает в растения, снижая качество продукции и кормов для животных.
4. Иммобилизация (ретроградация) фосфора в почве в результате химического поглощения. Наиболее интенсивно эти процессы протекают на карбонатных черноземах, на красноземах, на кислых дерново-подзолистых почвах с высоким содержанием полуторных окислов алюминия и железа.
5. Мобилизация фосфатов почвы для питания культурных растений. Это имеет важное значение для тех земледельческих районов и на таких почвах, где в результате систематического внесения высоких доз фосфорных удобрений создались значительные его запасы, намного превышающие оптимальный фосфатный уровень. Существуют и другие проблемы.

Оптимизация фосфорного питания сельскохозяйственных культур определяется их выращиванием в специализированных севооборотах в конкретных почвенно-климатических условиях. При этом если трудности оптимизации питания растений азотом связаны с высокой подвижностью нитратов в почве, то создание необходимого фосфатного уровня путем внесения повышенных доз удобрений приводит к связыванию ряда биогенных элементов, например цинка, меди и других, т.е. к нарушению баланса питательных элементов в почве, к ухудшению условий питания другими элементами. В этом случае необходимо оптимизировать питание растений фосфором с учетом содержания в почве в доступной для растений форме и других элементов.

Разработка и применение оптимальных доз фосфора тесно связаны с комплексом агротехнических, химических и биологических методов мобилизации фосфора почвы, накопленного в результате систематического применения фосфорных удобрений. Например, применение физиологически кислых азотных и калийных удобрений в сочетании с микроэлементами существенно мобилизует фосфор на зафосфаченных черноземах, сероземах и каштановых почвах. В этом случае можно длительное время получать высокие урожаи сельскохозяйственных культур без применения фосфорных удобрений. Известкование кислых дерново-подзолистых почв также мобилизует фосфаты почвы, связанные полуторными окислами алюминия и железа.

Высокое содержание фосфатов в почвах в ряде хлопкосеющих, свеклосеющих и других земледельческих районов и в отдельных хозяйствах ставит перед агрохимической наукой задачу: изыскание других эффективных методов их мобилизации и вовлечение этого фосфора в круговорот веществ в земледелии.

При решении проблемы оптимизации фосфорного удобрения с учетом фосфатного режима почвы важно учитывать следующие особенности.

1. Объективная оценка эффективности фосфорных удобрений возможна не только по продуктивности отдельных культур, но и севооборота в целом.
2. Методы оценки фосфатного уровня почвы и оптимизации фосфорного удобрения различны и зависят от особенностей определения подвижного фосфора в почве.
3. Для полной оценки данной проблемы необходимо учитывать не только содержание подвижного фосфора по принятому для данной почвы методу, но и степень его подвижности в слабо солевых вытяжках.

На дерново-подзолистой легкосуглинистой почве оптимальный интервал содержания подвижного фосфора в пахотном слое 10- 15 мг/100 г почвы. На таких почвах при соблюдении соответствующей агротехники и обеспечении растений азотом и калием среднегодовая продуктивность полевого севооборота составляет 45-50 ц зерновых единиц основной продукции. При содержании подвижного фосфора в почве выше этой величины окупаемость фосфорных удобрений резко снижается.

Оптимальный фосфатный режим на серых лесных почвах близок к режиму на дерново-подзолистых почвах при использовании одного рекомендуемого метода Кирсанова. Такая же величина оптимального содержания подвижного фосфора в почве установлена и для черноземов, но при определении его по методу Чирикова. Этот уровень на карбонатных черноземах и каштановых почвах составляет от 3 до 4,5 мг/100 г почвы (по методу Мачигина). Такой же уровень определен как оптимальный и для сероземных почв.

При оптимизации фосфорного удобрения необходимо пользоваться и другими показателями, определяющими фосфатный режим почвы.

1. Балансовый коэффициент использования (коэффициент баланса, коэффициент выноса, показывающий, какую часть составляет вынос питательных веществ от внесенных с удобрениями) рассчитывают по формуле

Кб= -Д- -100,

где Кб - коэффициент баланса; В - вынос фосфора с урожаем; Д - доза внесенного фосфора.

2. Коэффициент компенсации возмещения, или интенсивность баланса (Кв), величина, обратная Кб, т.е.

Кв= 100.

Коэффициент баланса представляет меру эффективности удобрений при соответствующем содержании питательных элементов в данных почвенных условиях.

Увеличение или снижение дозы удобрений (Копт %) в соответствии с выносом растениями питательного вещества вычисляется по формуле

100

Уопт = (-{?              -1) - 100.

^-б опт

Оптимальная доза удобрений рассчитывается по формуле Допт = В0ПТ * У%.

Затем определяют степень обеспечения почв фосфором в зависимости от содержания его подвижной формы (К):

К — Допт — Вопх .

При низкой обеспеченности почв подвижным фосфором К составляет 48-55, при средней - 17-20, а при высокой будет - 3- 6 кг Р205/га.

3. Дозы фосфорных и калийных удобрений рассчитываются по формуле

Др(К) = Вп - Эо + Ср(ю, где Др(ю - доза фосфорных или калийных удобрений (кг/га, д. в.); Вп - вынос фосфора или калия планируемым урожаем (кг/га); Бо - содержание фосфора или калия в органических удобрениях (кг/га); Ср(К) - количество фосфора (или калия), увеличивающее содержание этих элементов на 10 мг/кг в почвах с очень низким содержанием и на 5 мг/кг в почвах со средним содержанием питательных веществ (кг/га).

За оптимальный уровень принимается содержание подвижного фосфора в почве, при котором может быть достигнуто не менее 90-95% от максимального урожая, а недостающие 5-10% восполняются фосфором удобрений для компенсации выноса планируемым урожаем.

Обобщение длительных опытов с удобрениями позволило разработать общие принципы дифференциации доз удобрений с учетом ряда конкретных условий (табл. 5.10).

5.10. Дифференциация доз фосфорных удобрений и вынос фосфора растениями в зависимости от обеспеченности почв подвижным фосфором

* В рядок при посеве.

** За единичную дозу (коэффициент дифференциации 1) принята доза Рбо-

Проблема определения эффективных доз фосфорных удобрений в зональном аспекте достаточно разработана. Особенно важно, что эти вопросы изучались в стационарных опытах, наиболее объективно отражающих закономерности связей фосфатного режима почв с продуктивностью не только отдельных культур, но и севооборота в целом.