При недостатке фосфора замедляется синтез белка и сахаров, листья растений приобретают синеватый и бронзовый оттенки, вырастают мелкими и узкими, края их загибаются кверху. Рост растений замедляется, задерживается созревание урожая. При избытке фосфора он накапливается в минеральной форме, особенно в вегетативных органах растений. В этом случае возможно преждевременное созревание и снижение величины урожая.
Фосфаты особенно интенсивно поглощаются растениями в начальные периоды роста. Оптимальное фосфорное питание растений в начальные фазы создает резерв фосфатов, который может распределяться между органами растений в последующие периоды роста. Поэтому снижение уровня питания фосфатами в последующие периоды не снижает урожай и его качество. Если же недостаток фосфатов бывает в начале роста растений, то улучшение питания фосфором в последующие фазы не исправляет это отрицательное влияние, происходит снижение урожая и его качества. Фосфорное голодание растений в начале их роста обусловливает слабое использование азота и зольных элементов, которое не улучшается даже при оптимальном последующем питании.
Ежегодно фосфор выносится из почвы с урожаями сельскохозяйственных культур, почва обедняется фосфатами, вследствие чего снижаются продуктивность и качество урожая. Вынос фосфора из почвы с урожаем сельскохозяйственных культур выражают в килограммах пятиокиси Р205 на 100 кг товарной продукции с соответствующим количеством побочной. Примерные Цифры выноса фосфора с урожаями приведены в табл. 22.
При урожайности зерна яровой пшеницы 2 т/га вынос фосфора из почвы составит 24 кг/га. Для того чтобы урожайность последующих культур не только не снижалась, но и повышалась, необходимо в почву вносить фосфаты в виде удобрений. Поддержание фосфатного питания растений на оптимальном уровне 11 - 7126 Евтефеев
необходимо и для повышения качества продукции, устойчивости культур к вредителям и болезням.
| Таблица 22. Содержание фосфора в урожае | ||
|---|---|---|
| Культура | Вид товарной продукции | Вынос Р205 на 100 кг товарного урожая с соответствующим количеством нетоварной части, кг |
| Озимая рожь, овес, ячмень | Зерно | 1,0 |
| Яровая пшеница | Зерно | 1,0—1,2 |
| Кукуруза | Зерно | 0,7—0,9 |
| Горох | Зерно | 1,5 |
| Подсолнечник | Семена | 2,6 ] |
| Лен-долгунец | Волокно | До 2,6 |
| Конопля | Волокно | До 6,2 |
| Томаты | Плоды | До 0,11 |
| Сахарная свекла | Корнеплоды | До 0,18 |
| Картофель | Клубни | До 0,15 |
| Клевер луговой | Сено | До 0,55 |
Наибольшее распространение получила первая группа фос- % форных удобрений. Сырьем для производства фосфорных удоб- '■> рений служат изверженный минерал — апатит — Ca5(P04)3F % и осадочные фосфориты. При переработке апатита и фосфоритов фосфаты переводятся в однозамещенные, доступные для растений.
Однозамещенные фосфаты
1. Простой суперфосфат порошковидный — Са(Н2Р04)2 • Н20. Из апатита получают простой суперфосфат — порошок светло-серого цвета с содержанием цитратно-растворимой пятиоки-си фосфора Р205 не менее 19 %. В простом суперфосфате присутствует свободная фосфорная кислота 5—5,5 %, которая обусловливает его повышенную кислотность и гигроскопичность. Для снижения кислотности в суперфосфат добавляют известь или фосфоритную муку. В массе удобрения содержится до 40 % сульфата кальция (CaS04).
При внесении в почву монофосфат превращается в двузаме-щенные и трехзамещенные фосфаты кальция:
Са(Н2Р04)2 + Са(НС03)2 = 2СаНР04 • 2Н20 + 2СО, Са(Н2Р04)2 + 2Са(НС03)2 = Са3(Р04)2 + 4Н20 + 4С02
Образование дву- и трехзамещенного фосфата кальция в нейтральных, насыщенных основаниями почвах обусловливает химическое поглощение фосфорной кислоты суперфосфата, ограничивает его перемещение в почве и вымывание в грунтовые воды. Свежеосажденные дву- и трехзамещеные фосфаты кальция растворяются в слабых кислотах почвенного раствора и поглощаются растениями.
В кислых почвах, содержащих полуторные окислы, образуются труднодоступные для растений фосфаты железа и алюминия:
Са(Н2Р04)2 + 2А1(ОН)3 = 2А1Р04 + Са(ОН)2 + 4Н20
Значительное количество аниона фосфорной кислоты (Н2Р04) поглощается ППК в обменной форме не только в нейтральных, но и в кислых почвах. Это имеет большое значение для питания растений, так как обменно-поглощенные ионы фосфорной кислоты по доступности приравниваются к водорастворимым фосфатам. Фосфатные анионы, адсорбированные твердой фазой почвы, хорошо вытесняются анионами бикарбоната (НС03), лимонной, муравьиной, щавелевой и других кислот. Растения при дыхании выделяют через корни углекислый газ, который в почвенном растворе образует угольную кислоту, диссорциирующую на ионы Н* и HCOJ. Последний обменивается с ППК на анион Н2РС>4. Органические и минеральные кислоты образуются в почве и при разложении органических веществ микроорганизмами, так что анионов десорбции фосфатов в почве достаточно, что обеспечивает хорошую доступность обменно-поглощенной фосфорной кислоты для растений. Однако обменно-адсорбированные фосфат-ионы, обмениваясь с почвенным раствором, постепенно превращаются в химически осажденные, снижается их растворимость и доступность для растений.
Для уменьшения химического поглощения фосфат-ионов из порошковидного суперфосфата нужно его вносить локально (в рядки при посеве, в лунки при посадке и т. д.). Уменьшение контакта суперфосфата с почвой достигается при его гранулировании.
2. Гранулированный суперфосфат производят из порошковидного путем формирования гранул диаметром от 1 до 4 мм. Его готовят из лучшего апатита, он содержит меньше влаги (1—4 %) и до 22 % усвояемой Р205. Свободной фосфорной кислоты в нем меньше (до 2,5 %). Меньше слеживается, легко рассеивается при внесении в почву, его можно смешивать с семенами только непосредственно перед посевом для внесения в рядки в небольших дозах (10—12 кг Р205 на 1 га). По действию гранулированный суперфосфат намного эффективнее порошковидного. Наиболее рациональным является локальное внесение этого удобрения.
3. Концентрированный (двойной) суперфосфат содержит до 40 % Р205. Содержание в простом суперфосфате сульфата кальция (до 40 %) увеличивает расходы на упаковку, перевозку и внесение. Содержащийся в удобрении гипс полезен только на солонцеватых почвах и на бедных сульфатами дерново-подзолистых почвах для бобовых и капустных культур, потребляющих больше серы. На большинство других культур гипс не оказывает положительного влияния и поэтому является балластом в простом суперфосфате.
Для повышения процента действующего вещества в суперфосфате фосфориты сначала обрабатывают избыточным количеством серной кислоты. Серная кислота разлагает трехкальциевый фосфат с образованием фосфорной кислоты, сульфата кальция и фтористого водорода. Образующуюся фосфорную кислоту отфильтровывают от гипса и используют ее для обработки новой порции высокопроцентного сырья, получая концентрированный суперфосфат с небольшим количеством примесей:
[Са3(Р04)2]3 • CaF2 + 14Н3Р04 + ЮН20 =
= ЮСа(Н2Р04)2 • Н20 + 2HF
Такой суперфосфат называют двойным. Этот экстракционный способ получения фосфорной кислоты намного дороже, поэтому двойного суперфосфата выпускается мало. Действие двойного суперфосфата на урожай одинаково с простым, но при его использовании сокращаются расходы на перевозку и внесение. Нго целесообразно применять для локального внесения, это лучшее фосфорное удобрение.
4. Суперфос — фосфорное удобрение, получаемое при неполном разложении фосфоритов фосфорной кислотой, содержит до 38 % Р205, из них 19 % —легкодоступных фосфатов. По эффективности он уступает двойному суперфосфату.
Двузамещенные фосфаты
1. Преципитат — двузамещенный фосфат кальция (СаНР04 • 2Н20) — порошок белого или светло-серого цвета, содержит от 25 до 35 % Р205 в зависимости от качества фосфатного сырья, малогигроскопичен, не слеживается, хорошо рассеивается при внесении, растворяется в лимоннокислом аммонии, доступен для растений.
Получают преципитат нейтрализацией фосфорной кислоты известковым молоком:
Н3Р04 + Са(ОН)2 = СаНР04 • 2Н20
Вносят в почву как основное удобрение, заделывая на глубину вспашки. Растения начинают поглощать фосфор преципитата только при наличии хорошо развитой корневой системы. Молодые проростки и всходы не могут усваивать нерастворимый в воде двузамещенный фосфат кальция. Преципитат целесообразнее вносить в кислые почвы, в которых он может превосходить Действие суперфосфата.
2. Обесфторенный фосфат — фосфорное удобрение, получаемое путем прокаливания фосфатного сырья при температуре 1400—1450 °С в присутствии водяных паров. При такой переработке из апатита и фосфоритов удаляется фтор. Из апатита получают обесфторенный фосфат, содержащий 30—32 % Р