Рідкі добрива ч.2 (поліфосфатні рідкі добрива)

Вивчення ефективності використання поліфосфатів як фосфорного добрива в світі почалося в 60-і роки, коли була розроблена технологія їх отримання. У колишньому СРСР також було виконано багато дослідженнь з вивчення порівняльної ефективності застосування рідкого і твердого поліфосфату амонію та інших фосфорних добрив. Результатами численних досліджень було доведено більша ефективність рідких поліфосфатів, ніж твердих гранульованих добрив, особливо на карбонатних і важких ґрунтах за рахунок більшої рухливості фосфору.

Поліфосфати амонію — рідкі комплексні добрива (РКД), які використовуються в сільському господарстві рядом країн (найбільш широко — в США і Австралії). Вихідними сполуками при отриманні рідких поліфосфатів амонію служать фосфорна кислота та аміак. Поліфосфати об’єднують всі сполуки, в яких присутні два і більше залишку ортофосфорної кислоти (пірофосфати, трифосфати, тетрафосфат, пентафосфати, гексафосфати і т.д.).

У ґрунті полімерні ланцюги поліфосфатів руйнуються до простих молекул ортофосфатів під впливом ферментів, які продукуються мікроорганізмами ґрунту і корінням рослин (пірофосфатази). Деякі поліфосфати можуть руйнуватися і в результаті неферментативних реакцій.

Ензиматична активність ґрунту тим вище, чим кращі умови для життєдіяльності мікрофлори: вологість, температура. У більшості випадків половина поліфосфатів перетворюється в ортофосфати протягом 1-2 тижнів, але в умовах холодного і сухого ґрунту цей процес може зайняти більше часу.

Поліфосфати пропонуються у вигляді двох основних марок: 10-34-0 і 11-37-0. Ці дві марки відрізняються тільки за густиною (1,396 і 1,426 г / см3), температурою кристалізації (-17,8 і 0оС) і вмістом води. Обидва добрива містять 65-75% фосфору у вигляді поліфосфатів та мають рН 5,8-6,2.

Переваги і недоліки

До практичних переваг поліфосфатів можна віднести наступне:

• Поліфосфати є базисним добривом для отримання потрійних РКД різного складу. Проводять їх методом холодного змішування, додаючи карбамід, аміачну селітру або калій хлористий. При змішуванні необхідно керуватися таблицями змішування, а також попередньо краще провести тест на змішуваність, оскільки можлива кристалізація та випадіння осаду.
• Перевагою поліфосфатів є можливість приготування добрив з високим вмістом елементів живлення в прозорій рідині, стабільній в широкому діапазоні температур з можливістю тривалого зберігання.
• Поліфосфати утворюють з внесеними спільно з мікроелементами комплексні сполуки, таким чином, утримуючи їх в більш доступній для рослин формі. Однак, розчинність сульфатів цинку, марганцю і міді в поліфосфати амонію не висока. Сульфат цинку може бути доданий в кількості, що не перевищує 2% розчину, оскільки грань між рідким розчином і осадом дуже невелика; марганець в 10 разів менше розчинний в поліфосфаті амонію. Тоді як хелати цинку і марганцю з ЕДТА можуть бути розчинені в ньому в достатніх концентраціях. Однак в грунті поліфосфат амонію здатний переводити зазначені мікроелементи в більш доступну форму і вивільняти їх з нерозчинних сполук. Безумовно, хелатовані форми мікроелементів мають більш високу ціну в порівнянні з неорганічними формами. Але при виборі потрібно мати на увазі і більш високу ефективність хелатів. Однак в будь-якому випадку присутність мікроелементів в ЖКП підвищує ефективність всіх компонентів добрива.
• Оскільки поліфосфорниє добрива містять комбінацію з орто- і поліфосфатів, то рослини здатні використовувати фосфор більш ефективно. Поліфосфати можуть розглядатися як фосфорні добрива пролонгованої дії. Безпосередньо після внесення рослини можуть використовувати присутні в їх складі ортофосфати, поліфосфати ж стають доступними після їх розкладання в грунті. Більшість поліфосфатних добрив містять від 40 до 60% фосфору у вигляді ортофосфатов, яких достатньо для забезпечення швидкої відповіді рослин на внесення.
• ЖКП на основі поліфосфатів можуть бути змішані з мікробними препаратами при внесенні як стартера.

Проте, польові досліди рідко демонструють будь-які переваги внесення поліфосфатів. Більшість дослідів в порівнянні ефективності орто- і поліфосфатів свідчить, що внесені в однаковій нормі, вони дають однакову прибавку врожайності культур. Пов’язано це з наступним:

1) поліфосфати стають доступними рослинам тільки після перетворення в фосфатну (ортофосфорну) форму, на що треба кілька днів при нормальній ґрунтовій температурі і вологості;

2) тільки 10-20% фосфору добрив (будь-яких) використовується рослинами в перший рік після їх внесення. Хоча деякі досліди свідчать про більш високому коефіцієнті поглинання фосфору з поліфосфатів в порівнянні з ортофосфатами, це мало відбивалося на врожайності культур;

3) фосфорні добрива на основі полі фосфатів, які використовуються, зазвичай містять до 50% фосфору у вигляді ортофосфатів;

4) у випадках сильного дефіциту фосфору в ґрунті поліфосфати не здатні в достатній мірі вивільняти недоступні для рослин ґрунтові запаси мікроелементів;

5) без внесення цинку поліфосфати підсилюють його дефіцит для рослин більшою мірою, ніж ортофосфати, а в разі його внесення збільшення врожайності культур на тлі поліфосфатів та ортофосфатів однаково;

6) мобільність поліфосфатів в ґрунті нітрохи не вище, ніж ортофосфатов.

Оскільки поліфосфати амонію часто виробляють з фосфорної кислоти, отриманої мокрим шляхом, то в них присутні різні сторонні домішки, зокрема Fe, Ca, Mg, Al, F, C та ін. Ці домішки можуть істотно впливати на властивості добрива. Наприклад, присутність вуглецю і деяких металів впливає на колір і прозорість кінцевого продукту (хоча ці характеристики і не погіршують якість самого добрива). Інші домішки, наприклад, магній, з часом можуть призводити до випадання осаду.

Взаємодія з ґрунтом

У РКД на основі поліфосфорної кислоті половина фосфору знаходиться в формі поліфосфатів. Ефективність таких добрив визначається наявністю ортофосфатов, темпами гідролізу поліфосфатів в ортофосфати і властивостями сполук, які утворюються при внесенні в ґрунт.

На дерново-підзолистих ґрунтах рідкі поліфосфати амонію створюють фосфатний режим такий же, як і ортофосфати, однаково впливають на урожай, як в прямій дії, так і післядії. Вапнування ґрунтів не впливає на цю закономірність. На сильно кислому, бідному фосфором червоноземі дія рідких поліфосфатів дещо гірша, ніж гранульованих ортофосфатів.

На типовому і вилуженому чорноземах дія рідких поліфосфатів на зернових культурах рівноцінно дії рідких і гранульованих ортофосфатів.

На карбонатних чорноземах поліфосфатні РКД виявляють кращу дію на урожай сільськогосподарських культур, в порівнянні з гранульованими добривами. Це пояснюється тим, що при внесенні поліфосфатів в ґрунті більш тривалий час зберігається більша кількість доступних ортофосфатів, формується запас розчинних фосфатів, ніж на фоні ортофосфорних добрив. На карбонатних ґрунтах поліфосфати сприяють забезпеченню рослин цинком.

На сероземах рідкі поліфосфати амонію засвоюються краще, ніж ортофосфати. Дія на урожай рівноцінна ортофосфатам або перевершує їх. В післядії поліфосфати є найкращим джерелом фосфору, ніж ортофосфати.

Ефективно діють поліфосфати, збагачені мікроелементами.

Поліфосфати досить ефективні на карбонатних ґрунтах. При вирощуванні с / г культур на карбонатних ґрунтах аналіз рослин показує часто низьку забезпеченість фосфором, хоча при цьому ґрунтовий аналіз може вказувати на достатній рівень забезпеченості. При цьому, незважаючи на високий вміст загального фосфору в карбонатних ґрунтах, вони проявляють дуже високу поглинальну здатність щодо внесеного фосфору з добрив. Таким чином, карбонатні ґрунти є особливо критичними по відношенню до фосфору.

Ортофосфати, внесені в ґрунт, досить швидко вступають у взаємодію з компонентами ґрунтового розчину, перетворюючись в малодоступні для рослин сполуки. Особливо це актуально для ґрунтів з високим рН, на карбонатних і кислих ґрунтах, що мають високу здатність до ретроградації фосфору. Поліфосфати не вступають в такі реакції в силу своєї полімерної структури, яка і надає їм характер добрива пролонгованої дії.

Лужні ґрунти досить поширені на планеті, на них припадає основна частина сільськогосподарських земель. Проблемою цих ґрунтів є високий ступінь фіксації фосфору. Гранульовані фосфорні добрива швидко ретроградують (переходять з легкозасвоюваних в важкозасвоювані сполуки) в лужних карбонатних ґрунтах. Оскільки в зоні поблизу гранули створюється висока концентрація фосфору, він швидко вступає у взаємодію з іммобілізуючими його катіонами.

На відміну від гранульованих фосфорних добрив, які міцно фіксуються ґрунтом, поліфосфати амонію не так сильно ретроградують і навіть здатні мобілізувати ґрунтовий фосфор в доступніші для рослин форми. На карбонатних ґрунтах рідкі фосфоровмісні добрива проявили себе краще, ніж аналогічні гранульовані.

Способи внесення

Питання про терміни і способи внесення поліфосфатів має вирішуватися виходячи з тих же критеріїв, що і використання всіх фосфорних добрив. У зв’язку з високою здатністю фосфору взаємодіяти з компонентами ґрунтового розчину і переходити в малодоступну для рослин форму, добрива слід вносити з найбільшою доступністю для коренів і якомога ближче за строками до періоду найбільшого споживання рослинами.

Поліфосфорні добрива вносять на всіх видах ґрунтів під всі культури восени або навесні під оранку, в передпосівну культивацію, при посіві в рядки, в кореневе і позакореневе підживлення, а також з поливною водою при зрошенні.

Найбільш часто поліфосфати амонію вносять як стартове добриво і в раннє підживлення рослин, оскільки добриво має ідеальне для багатьох культур співвідношення азоту і фосфору.

Позакореневе підживлення рекомендуються на озимих культурах в фазу кущіння, виходу в трубку, особливо на полях, які не отримали з осені достатньої кількості фосфорних добрив. Застосовують добриво в дозах 25-50 л / га, попередньо розбавивши його водою.

Весняне внесення РКД доцільніше в зонах достатнього зволоження, де поширені ґрунти легкого механічного складу, наприклад, на Поліссі. У зонах Лісостепу і Степу весняне внесення РКД доцільно тільки в роки, коли фосфорні добрива не були внесені восени, а також за достатнього забезпечення ґрунту вологою або на зрошенні. Кращим способом внесення РКД в ґрунт є локальний.

Локально вносять РКД штанговими обприскувачами з крупнокрапельними розпилювачами на поверхню поля, смугами перед оранкою з подальшим закладенням плугами і культиваторами або дисковими боронами в грунт. Є ще так званий аерозольний спосіб внесення РКД, або локально-об’ємний спосіб, при якому добрива вносять в ґрунт за допомогою спеціальних пристроїв у вигляді крапельно-повітряної суміші. При такому внесенні РКД роздроблюються повітряним потоком на краплі і розміщуються по площі руху лап агрегату, створюючи мікроосередки поживних речовин в зоні активної діяльності кореневої системи, завдяки чому в 1,5 рази збільшується коефіцієнт використання азоту і фосфору рослинами. Також не спостерігається строкатість і невирівняність посівів.

Локально можна вносити РКД одночасно з посівом, але слід пам’ятати, що добрива краще розміщувати на 2-7 см глибше розміщених в ряд насіння кукурудзи, соняшнику, буряка. У разі застосування відносно високих доз РКД бажано вносити їх двома смугами по обидва боки ряду на однакових відстанях. Крім того, відстань між добривами і висіяним насінням потрібно збільшувати до 7-8 см, щоб не відбулося зростання сольового індексу і збільшення осмотичного тиску ґрунтового розчину навколо проростаючого насіння.

Оптимальна глибина загортання РКД при внесенні під зернові культури суцільного способу посіву на суглинних ґрунтах становить 8-10 см, а на легких — 10-12 см. В умовах посушливого клімату степової зони глибина закладення збільшується до 12-15 см, а під просапні культури — до 15-20 см. у зонах достатнього зволоження і при зрошенні РКД можна вносити і в разі підживлення, поєднуючи її з міжрядним обробітком ґрунту просапних культур, а також при вирощуванні культур суцільного способу посіву. Озиму пшеницю, наприклад, можна підживити, вносячи баковий розчин обприскувачами по поверхні посіву навесні, і пізніше, в фазах кущіння, за допомогою штангових обприскувачів, на штанзі яких замість розпилювачів встановлені гумові трубки з крапельними насадками, які досягають поверхні ґрунту. РКД можна вносити і з поливної водою, якщо вона подається на поля дощувальними агрегатами, забезпеченими пристроями, які дозують добрива.

Норми внесення

Завдяки рідкій формі і одночасному вмісту орто- і поліфосфатів РКД можна використовувати на будь-якому етапі живлення рослин.

У передпосівний обробіток РКД можна вносити як у рядки, так і суцільно поверхнево з наступним закладенням в ґрунт. Норма внесення становить 50-300 кг / га.

Разом з посівом РКД можна застосовувати як стартові добрива з внесенням безпосередньо в рядок. Норма внесення — 20-40 кг / га. При цьому бажано уникати контакту добрива і насінням, оскільки добриво може викликати опіки.

Кращим методом внесення РКД з посівом є використання технології 5 х 5 см, коли рідке добриво вносять на 5 см глибше, або глибше і в бік від насіннєвого ложа. Норма внесення становить 50-150 кг / га.

При поверхневострічковому або внутрішньоґрунтовому підживленню норма внесення РКД становить 30-100 кг / га.

Виробництво

Виробництво поліфосфатів амонію базується на реакції суперфосфорної кислоти, виробленої переважно з екстракційної Н₃РО₄, з безводним аміаком при температурі 310-370 ° C, при цьому вміст поліфосфатів в розчині досягає 70-75%. Після цього плав швидко охолоджується, розчиняється водою і далі нейтралізується аміаком для підтримки високого вмісту поліфосфатів в добриві.

Транспортування

РКД не містять вільного аміаку, тому їх можна зберігати і перевозити в негерметичних ємностях. Продукт не запалюється, не вибухонебезпечний, не отруйний. Практично не піддає корозії чорні метали завдяки утворенню на їх поверхні фосфатної плівки. Транспортується в цистернах відповідно до правил перевезення вантажів, що діють на даному виді транспорту.

Зберігання

У господарствах РКД можна зберігати в ємностях, як протягом осінньо-зимового, так і літнього періодів. При цьому слід пам’ятати, що розчини цих добрив кристалізуються при температурі -18-20 ° С. Тому там, де температура самої холодної декади зимового місяця не опускається нижче 20 ° С, РКД можна зберігати взимку в відкритих сховищах, покривши труби і вентилі теплоізоляційними матеріалами.

При температурі -30 ° С РКД здатні переохолоджуватися з утворенням осаду, який з підвищенням температури до 20 ° С розчиняється. При цьому хімічний склад цих добрив не змінюється. Тривале зберігання розчинів РКД при температурі вище 20 ° С призводить до зміни їх хімічного складу, викликаного значним гідролізом поліфосфатів з виділенням кристалічного осаду. Якщо розчин РКД при таких умовах зберігання не перемішувати, то утворений осад твердне і стає зовсім нерозчинним. При утворенні осаду погіршується якість РКД — змінюється співвідношення між азотом і фосфором. Уникнути такого негативного явища можна, якщо зберігати РКД в осінньо-зимовий період не більше шести, а в літній період — трьох місяців. До складу РКД можна додавати мікродобрива в хелатній формі, виготовлені на основі базового розчину. РКД і врівноважені по азоту і фосфору рідкі добрива з додаванням мікродобрив можна зберігати тільки протягом 2-3 тижнів. Влітку ємності потрібно вкривати ізоляційним матеріалом і світлоповертальним покриттям, а їхні горловини повинні бути щільно закритими.

Літературні джерела:

• Носов В. В. Эффективность использования жидких комплексных удобрений, содержащих полифосфаты аммония [Электронный ресурс] / В. Носов —
• Логинова И. Жидкие комплексные удобрения [Электронный ресурс] / Ирина Логинова // Агроном. — 2016.
• Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) [Электронный ресурс]
• Крамарев С. Сравнительная оценка твердых и жидких удобрений [Электронный ресурс] / С. Крамарев, Л. Бандура, А. Крамарев // Предложение. — 2019.
• Второй шанс жидкого фосфора [Электронный ресурс] // Агроном. — 2020.
• Жидкое комплексное удобрение (ЖКУ) марка 10:34 [Электронный ресурс]