Мінеральні добрива

Мінеральні добрива та їх використання в сільському господарстві

У сучасному сільському господарстві з мінеральних добрив використовуються прості азотні, фосфорні і калійні  добрива, а також комплексні та мікродобрива.

Азотні добрива. Значення цих добрив зумовлене тим, що азот входить до складу рослинних білків, амінокислот, нуклеїнових кислот та інших життєво важливих сполук.

Рослини засвоюють лише мінеральний  азот у формі іонів амонію (NH4+) та нітрат-іонів (NO3-).

За нестачі азоту спостерігається  гальмування росту рослин, послаблюється  утворення бокових пагонів і  коренів, спостерігається дрібнолистковість тощо. Основною зовнішньою ознакою дефіциту азоту є блідо-зелене забарвлення листків, поява некрозів, висихань і відмирань тканин.

Для оптимізації азотного живлення рослин у сільському господарстві широко використовуються азотні мінеральні добрива. Майже всі вони, за виключенням натрієвої і кальцієвої селітри, є фізіологічно кислими. Для нейтралізації їх кислотності встановлено норми вапна. Рідкі аміачні азотні добрива (аміачна вода, рідкий аміак) мають властивість втрачати аміак, тому їх необхідно зберігати в герметичних місткостях.

Залежно від форми сполуки азоту  азотні добрива поділяються на нітратні, амонійні, аміачні, амонійно-нітратні та амідні.

У нітратних азотних добривах азот міститься у вигляді аніону азотної кислоти. До таких добрив відносяться натрієва і кальцієва селітри. До амонійних азотних добрив належать хлористий амоній, сульфат амонію, аміачна вода, безводний аміак, аміакати, які містять азот у формі катіону амонію і аміаку. Основним амонійно-нітратним азотним добривом є аміачна селітра, яка містить азот у формі іонів амонію та нітрат-іонів. Амідні добрива містять азот в амідо- та аміносполуках. До них відносяться сечовина та ціанамід кальцію.

Окрему групу азотних добрив складають карбідо-аміачні суміші (КАС) та вуглеамонійні солі (ВАС).

Найбільш поширеними азотними добривами  в сучасному сільськогосподарському виробництві є аміачна вода, аміачна  селітра та інші.

Аміачна вода (водний аміак — NH4OH) випускається двох сортів: 1-й сорт — вміст азоту 20,5%, 2-й — 18%. Це безколірна або жовтувата рідина з різким запахом аміаку. Азот знаходиться переважно у формі аміаку, а також у вигляді амонію. Зберігають і транспортують аміачну воду в закритих резервуарах для запобігання втрат аміаку.

Перевагою всіх рідких азотних добрив є те, що їх виробництво в 1,5-2 рази, а внесення — в 2-3 рази дешевше, ніж твердих.

Аміачна селітра (нітрат амонію, або  азотнокислий амоній, — NH4NO3). Вміст діючої речовини 34%. Це біла кристалічна речовина, яка випускається, у зв'язку з високою гігроскопічністю і злежуваністю, переважно у гранульованому вигляді. За багаторазового внесення може підкислюватись ґрунт. Цінність аміачної селітри полягає в тому, що вона не має шкідливих для рослин і ґрунту баластних речовин і містить дві форми азоту — швидкодіючу — нітратну та менш рухому — амонійну. Використовують селітру практично на всіх типах ґрунтів під різні культури.

Особливостями використання азотних  добрив є те, що аміачний азот вбирається ґрунтовим вбирним комплексом, і  тому аміачні азотні добрива можна  вносити під зяблеву оранку. Нітратні іони залишаються у вільному вигляді в ґрунтовому розчині і можуть вимиватись звідти, тому нітратні азотні добрива доцільніше вносити у підживлення, під час посіву чи у припосівний обробіток ґрунту.

Рідкі аміачні добрива необхідно вносити на глибину не менше 10-12 см, а на легких ґрунтах і на 14-18 см, щоб запобігти значним втратам аміаку від випаровування. Більшість твердих азотних добрив можна вносити поверхневим розкиданням.

Фосфор, як і азот, — важливий елемент  живлення рослин, який засвоюється  ними у формі фосфат-іонів (PO43-) та ортофосфату H2PO4-. Більша ж частина сполук фосфору знаходиться у важкорозчинній формі, що обмежує їх засвоєння рослинами.

Фосфор у рослинному організмі  входить до складу білків, нуклеїнових  кислот, фосфоліпідів, фосфорних ефірів цукрів, нуклеотидів (АТФ, НАДФ), вітамінів тощо. Зовнішніми ознаками нестачі фосфору є синювато-зелене з бронзовим відтінком забарвлення листків, які стають дрібними та вузькими, гальмується ріст та дозрівання урожаю.

Джерелом отримання фосфорних  добрив є природні поклади фосфоритів і апатитів, а також багаті на фосфор відходи металургійної промисловості.

За ступенем розчинності фосфорні добрива поділяють на три групи: водорозчинні (суперфосфати); нерозчинні у воді і добре розчинні в слабких кислотах і лугах (фосфатшлак, знефторений фосфат, преципітат); нерозчинні у воді і важкорозчинні в слабких кислотах (фосфоритне та кісткове борошно).

Найбільш поширеними з цих добрив у сучасному сільському господарстві є простий суперфосфат, подвійний  суперфосфат, фосфоритне борошно тощо.

Суперфосфат (Ca (H2PO4) 2). Випускається промисловістю  простий і подвійний суперфосфати. Простий суперфосфат містить 14-20% засвоюваного фосфору, а подвійний — 42-49%. Суперфосфати виготовляються переважно у гранульованому вигляді, вони не злежуються, зберігають добру сипучість.

Фосфоритне борошно (Ca3 (PO4) 2) — дрібнозернистий розмелений порошок фосфоритів темно-сірого кольору з вмістом фосфору від 19 до 30%. Фосфор знаходиться в нерозчинній у воді формі і тому малодоступний рослинам. Більшість рослин (зернові, льон, буряки, картопля) можуть використовувати ефективно фосфор із фосфоритного борошна лише на ґрунтах з досить високою кислотністю, під дією якої фосфат кальцію борошна перетворюється в доступну рослинам сполуку — CaHPO4. На кислих ґрунтах за ефективністю фосфоритне борошно не поступається суперфосфатам. Лише деякі рослини (люпин, гречка, гірчиця, частково горох, еспарцет) можуть засвоювати фосфор фосфоритного борошна за нейтральної реакції ґрунтового розчину.

Внесення фосфорних добрив у  ґрунт пов'язане з їх розчинністю. Так, напіврозчинні і важкорозчинні  добрива слід вносити під основний обробіток ґрунту, а фофоритне борошно — бажано ще і в ґрунти з кислою реакцією. Дія фосфоритного борошна триває 5-8 років і веде до деякого зниження кислотності ґрунту. Дуже ефективно використовувати фосфоритне борошно у вигляді компостів з торфом і гноєм. Розчинні суперфосфати проявляють найвищу ефективність за умови їх внесення у передпосівний обробіток, під час сівби у рядки та підживленні.

У рослинних тканинах міститься  багато калію — 0,5-1,2% до сухої маси. Особливо його багато в молодих тканинах. Основними функціями іонів калію є стабілізація структури мітохондрій і хлоропластів, регулювання колоїдно-хімічних властивостей цитоплазми, активація багатьох ферментних систем, відіграє важливу роль у поглинанні і транспорті води тощо. Рослини засвоюють калій з ґрунту у формі іону К+.

За нестачі калію у рослин жовтіє листя, причому спочатку старе, пожовтіння розпочинається з країв, які згодом стають бурими, гальмується  розтягнення і ріст клітин, знижується апікальне домінування тощо.

У сільськогосподарському виробництві використовуються сирі калійні добрива — сильвініт, каїніт та концентровані — хлористий калій, калійна сіль, сірчанокислий калій, калімагнезія та ін.

Сильвініт (KCl + NaCl), вміст діючої речовини 12-18%. Отримують подрібненням природного мінералу — сильвініту. Добриво добре розчинне у воді, малогігроскопічне. Використовується, переважно, як джерело для виготовлення інших концентрованих калійних добрив.

Хлористий калій (KCl). Містить від 54 до 62,5% калію. Випускається у вигляді дрібно подрібненого порошку білого або рожевого кольору, який під час зберігання сильно злежується, і тому часто застосовують його гранулювання.

Калійна сіль (KCl з домішкою NaCl). Отримують  механічним змішуванням хлористого калію з сильвінітом або каїнітом. Найпоширенішою є калійна сіль з 40%-им вмістом калію. Це добриво за складом і властивостями займає проміжне положення між хлористим калієм і сильвінітом.

Калійні добрива, особливо ті, що містять  хлор, вносять під час зяблевої оранки, або на легких ґрунтах у передпосівний обробіток. Також калійні добрива вносять у рядки за сівби та підживленні. Хлорвмісні калійні добрива не рекомендується вносити під хлор-нелюбиві культури, такі як картопля, конюшина, коноплі та інші.

Комплексні добрива містять  два і більше основних елементів  живлення рослин. У цих добривах менше баластних речовин, ніж  у простих, сума діючих речовин дуже висока — від 30 до 70%. Елементи живлення знаходяться переважно у водорозчинній  легкодоступній рослинам формі.

Промисловість випускає повні комплексні добрива (містять NPK) (нітрофоска, нітроамофоска), неповні (містять два поживних елементи — переважно NP (амофос, нітрофос, нітроамофос), а також рідкі комплексні добрива, які можуть бути як повними, так і неповними та пресовані — найчастіше фосфорно-калійні.

Залежно від способу отримання  комплексні добрива бувають складними  і складнозмішаними.

Складні добрива містять кілька поживних елементів у складі однієї хімічної сполуки: амофос (NH4H2PO4), діамофос (NH4) 2HPO4, калійна селітра (KNO3) та інші.

До складнозмішаних, або комбінованих, добрив відносять комплексні добрива, які отримують в єдиному технологічному циклі і які містять два  або три основних елементи живлення в одній гранулі: нітрофос, нітрофоска, нітроамофос, нітроамофоска, пресовані  фосфорно-калійні добрива, рідкі комплексні добрива (РКД) та ін.

Часто на основі простих добрив виготовляють так звані змішані добрива, які  являють собою суміші деяких простих  добрив, що можна змішувати без  шкоди для рослин і ефективності їх дії. Для виготовлення таких добрив розроблені схеми змішувань. Перевагою змішаних добрив над складними і складнозмішаними, які мають постійний склад, є те, що під час їх виготовлення можна змінювати, залежно від потреби, вміст того чи іншого елементу живлення.

Амофос (NH4H2PO4) — складне неповне  комплексне добриво, яке містить 10-11% азоту і 47-48,5% фосфору, переважно у водорозчинній формі. Випускається у гранульованому вигляді. Завдяки присутності азоту, за ефективністю переважає суперфосфат.

Нітрофоска сульфатна Ca (H2PO4) 2×H2O, CaHPO4×2H2O, NH4NO3, NH4Cl, KCl, KNO3, CaSO4×2H2O, NH4H2PO4. Містить по 12% N, P і K. Випускається в гранульованому вигляді і має добрі фізичні властивості для внесення.

У сучасному сільському господарстві намітилась тенденція використання комплексних добрив, які збагачуються мікроелементами.

Комплексні добрива доцільніше вносити під передпосівні роботи, під час посіву та у підживлення.

Гній — основне органічне  добриво

Регулювання родючості ґрунту в  інтенсивному землеробстві спрямоване на відновлення запасів органічної речовини в ґрунті, що досягається, насамперед, внесенням органічних добрив.

Органічні добрива — це різні за складом і властивостями речовини рослинного і тваринного походження, які вносять у ґрунт для підвищення його родючості.

Застосування органічних добрив поліпшує властивості ґрунту і має свої особливості:

1) внесення органічних добрив  забезпечує рослини макро- і мікроелементами живлення;

2) ґрунт збагачується органічними  речовинами, ферментами, вітамінами та іншими біологічно активними речовинами, які стимулюють розвиток рослин і ґрунтової мікрофлори;

3) з гноєм у ґрунт вносяться корисні мікроорганізми та активується діяльність нітрифікуючих та азотфіксуючих бактерій тощо;

4) органічні добрива істотно  поліпшують властивості ґрунту  — його структуру, фізичні  властивості, водний та повітряний  режим та ін., наприклад, внесення 6 т/га соломи в темно-каштановий  ґрунт збільшує його водопроникність  у перший рік 44,8%, другий — 34,6% і третій — 22,89%, а 60 т/га напівперепрілого гною — 29,6; 25,6 і 16,2%;

5) під час розкладання органічних речовин приґрунтовий шар повітря збагачується вуглекислим газом, що посилює ефективність фотосинтезу, так, після внесення 40-60 т/га гною виділення СО2 ґрунтом зростає на 30-50% і більше;

6) внесення органічних добрив не створює загрози перенасичення ґрунту поживними речовинами, що є небезпечним для рослин, так як «віддають» їх поступово, протягом досить тривалого часу;

7) більшість органічних добрив  майже не змінює реакції ґрунтового  розчину тощо.

Основну кількість органічних добрив в Україні становить гній. Використовують широко також гноївку, сечу, пташиний послід, торф, компости тощо. Також істотними джерелами органічної речовини можуть бути осади стічних вод, зелені сидеральні добрива, солома тощо.

Гній — це тверді та рідкі екскременти тварин.

Залежно від способу утримання  тварин одержують підстилковий і безпідстилковий, або рідкий, гної.

Якість гною та інших органічних і мінеральних добрив оцінюється перш за все кількістю в них  поживних речовин, особливо основних —  азоту, фосфору і калію. Вміст NPK в гної залежить від умов зволоження і зберігання, кліматичної зони одержання тощо.

Так, у сільському господарстві України  найпоширенішим є підстилковий гній великої рогатої худоби, якому належить 70% від всіх видів органічних добрив. Хімічний склад цього гною в Україні в середньому становить: води — 65%, золи — 15% та N — 0,50%, P — 0,25% і K 0,60% на сиру масу.

Для порівняння, рідкий гній великої рогатої худоби містить до 92% води, 0,17% сухої речовини та N — 0,20%; P — 0,15%; K — 0,17% до сирої маси.

Значною мірою склад підстилкового гною залежить від підстилки. Найкращий гній, зокрема багатий на азот, виготовляють під час використання в якості підстилки торфу, який краще від інших підстилок поглинає рідкі виділення тварин і аміачний азот.

Склад гною під час зберігання істотно змінюється: зменшується кількість органічної речовини внаслідок процесів мінералізації і одночасно проходить відносне збагачення вільними елементами живлення. Проте одночасно відбувається втрата аміачного азоту.

За ступенем розкладання гній поділяють  на свіжий, напівперепрілий, перепрілий і перегній.

Розрізняють основні три типи зберігання гною: щільне або холодне, нещільне або гаряче та нещільно-щільне.