Применение простых минеральных удобрений в сельском хозяйстве

Содержание

Введение

1. Виды минеральных удобрений

1.1 Фосфатные удобрения

1.2 Азотные удобрения

1.3 Калийные удобрения

2. Особенности применения и усвояемость растениями простых минеральных удобрений

Заключение

Список литературы

Введение

Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет внесение в почву элементов, необходимых для роста и развития растений. Эти элементы вносятся в почву в виде органических (навоз, торф и др.) и минеральных (продукты химической переработки минерального сырья) удобрений. Растения должны получать различные элементы питания: азот, фосфор, магний, и микроэлементы. Минеральные удобрения делятся на простые и комплексные. Простые содержат только один питательный элемент-азот, или фосфор, или калий, а комплексные имеют два или три элемента питания. В соответствии с требованиями окружающей среды и роста планы по внесению удобрений должны основываться на исследованиях почвы и вноситься должны за несколько приемов. Чтобы извлечь питательные вещества из удобрений и получить более высокий урожай и снизить риск потери питательных веществ рекомендуется разделить, внесение удобрений на определенные сроки. Производство минеральных удобрений является одной из важнейших отраслей химической промышленности, тесно связанной с производством серной кислоты и связанного азота.

1. Виды минеральных удобрений

Минеральные удобрения - источник питательных различных элементов для растений и свойств почвы, в первую очередь азота, фосфора и калия, а затем кальция, магния, серы, железа. Все эти элементы относятся к группе макроэлементов, так как они поглощаются растениями в значительных количествах. Кроме того, растениям необходимы другие элементы, хотя и в очень небольших количествах. Их называют микроэлементами («Микрос» - по-гречески маленький).

К микроэлементам относятся марганец, бор, медь, цинк, молибден, йод, кобальт и некоторые другие. Все элементы в равной степени необходимы растениям. При полном отсутствии любого элемента в почве растение не может расти и развиваться нормально. Все минеральные элементы участвуют в сложных преобразованиях органических веществ, образующихся в процессе фотосинтеза. Растения для образования своих органов стеблей, листьев, цветков, плодов, клубней используют питательные минеральные элементы в разных соотношениях.

В почвах обычно имеются все необходимые растению питательные элементы. Но часто отдельных элементов бывает недостаточно для удовлетворительного роста растений. При помощи минеральных удобрений можно использовать даже самые бедные, так называемые бросовые земли. Всем живым организмам необходимы вещества, регулирующие скорость биохимических реакций.

Вырабатываемые химической промышленностью минеральные удобрения подразделяются на:

а) фосфорные (главным образом простой и двойной суперфосфаты и преципитат);

б) азотные (сульфат аммония, аммиачная селитра, кальциевая и натриевая селитры);

в) калийные (хлористый калий и смешанные калийные соли); г) борные, магниевые и марганцевые (соединения и соли, содержащие эти элементы).

1.1 Фосфатные удобрения

Природные соединения фосфора фосфориты и апатиты содержат фосфор в виде нерастворимого третичного фосфата Ca3(PO4)2, который плохо усваивается растениями. Для получения легко усваиваемых удобрений фосфориты подвергают химической переработке, заключающейся в превращении нормальной соли в кислую. Таким путем приготовляют наиболее важные фосфорные удобрения суперфосфат, двойной суперфосфат и прециринат.

Для получения суперфосфата мелко размолотый природный фосфорит смешивают с таким количеством серной кислоты, чтобы на одну молекулу третичного фосфата кальция приходилось две молекулы серной кислоты. Смесь энергично перемешивают и загружают в особые непрерывно действующие камеры, где реакция заканчивается:

Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+Ca(H2PO4)2

В результате реакции получается смесь гипса с первичным фосфатом Ca(H2PO4)2, сравнительно легко растворимым в воде. Эта смесь в измельченном или гранулированном виде и называется суперфосфатом. Простой суперфосфат удобрение со сравнительно невысоким содержанием питательных веществ (14-20% усвояемой P2O5). Более эффективным и транспортабельным является двойной суперфосфат, представляющий собой продукт разложения природного фосфата не серной, а фосфорной кислотой. Количество усвояемой P2O5 в двойном суперфосфате составляет 40 50%. Преципитат представляет собой фосфорное удобрение, в состав которого входит вторичный фосфат кальция Ca2(HPO4)3 или CaHPO4, нерастворимый в воде, но растворяющийся в кислотах находящихся в почве. Для приготовления преципитата с начало выделяют из фосфорита свободную фосфорную кислоту, действуя на фосфорит серной кислотой в количестве большем, чем это надо для получения суперфосфата: Затем раствор фосфорной кислоты сливают с осадка, содержащего гипс и другие нерастворимые примеси, и прибавляют к нему известкового молока, т.е. извести, разболтанной в воде, в таком количестве, чтобы образовался вторичный фосфат

H3PO4+Ca(OH)2=CaHPO4-H2O+H2O

Кристаллический осадок отделяют от жидкости и осторожно, чтобы не удалить входящую в состав кристаллов воду, высушивают. Полученная соль, если она не потеряла кристаллизационной воды, хорошо усваивается растениями.

Описанные выше фосфорные удобрения называются простыми, так как содержат только один из необходимых растению элементов.

1.2 Азотные удобрения

Аммиачные и аммонийные удобрения: жидкий NH3, аммиачная вода, сульфаты аммония и аммония-натрия и др. Превращается в почве в малоподвижную форму, которая под действием присутствующих в почве нитрифицирующих бактерий постепенно переходит в более подвижную форму, хорошо усваиваемую растениями. Эти удобрения пригодны для всех сельскохозяйственных культур и применяются на кислых и некислых почвах при их известковании. Нитратные удобрения: натриевая и кальциевая селитры. Длительное применение нитратных удобрений может иногда приводить к подщелачиванию почвы. Их используют на всех почвах для предпосевного внесения и подкормки всех видов растений в период вегетации. Аммонийно-нитратные удобрения: аммиачная селитра и аммиакаты на ее основе, известково-аммиачная селитра-смесь CaCo3 и NH4NO3.

Эти удобрения можно использовать в различных климатических зонах под разные почвы и все виды культур. Амидные удобрения: различают хорошо растворимые и плохо растворимые. К хорошо растворимым относится карбамид, к плохо растворимым: уреформ и изобутиленкарбамид, получаемый конденсацией изомасляного альдегида с карбамидом. Области применения и масштабы производства медленно действующих удобрений из-за их высокой стоимости пока ограничены. Аммонийно-нитратно-амидные удобрения: концентрированные водные растворы карбамида и нитрата аммония и растворы их в аммиачной воде, - эффективны, как для внесения в почву, так и для подкормки растений.

1.3 Калийные удобрения

Калиевые удобрения минеральные вещества, содержащие калий; применяются в качестве источника калийного питания с/х. растений для повышения урожайности.

В качестве калийных удобрений используются сырые калийные соли (сильвинит каинит) представляющие собой раздроблённые и размолотые соли; концентрированные удобрения (хлористый калий сернокислый калий) получаемые химической переработкой сырых калийных солей; смешанные (30%-ные и 40%-ные калийные соли) представляющие механическую смесь хлористого калия сильвинитом или каинитом; сульфат калия-магния или кали-магнезия; древесная торфяная и другая зола. Сильвинит (mKCL, nNACL) содержат в среднем 14% K2O (принято пересчитывать содержание калия в калийных удобрениях на окись калия K2O даже в том случае если удобрение не заключает в себе кислорода); обладает значительной гигроскопичностью, при хранении слёживается. Каинит, употребляемый на удобрение, не всегда отвечает формуле минерала каинита MgSO4, KCL,3HO а может представлять собой или соль близкую по составу к сильвиниту или механическую смесь KCL, MgSO4, NaCL, каинита, карналлита и других солей. В каините из прикарпатских месторождений СССР около 10% K2O, 20% Na2O, 3-4% MgO, 40% CL.

Сырые калийные соли составляют небольшую долю в общей продукции калийных удобрений. Общие недостатки сырых калийных солей низкий процент калия и большое количество балластных компонентов не всегда безвредных для растений. Зерновые злаки (пшеница рожь овёс ячмень) сахарная свёкла и другие корнеплоды не чувствительны к избытку хлора в сырых калийных солях и хорошо их используют. Особенно эффективно внесение сильвинита под свёклу, которая положительно реагирует на примесь натрия. Для многих культур (табак виноград чай цитрусовые, плодово-ягодные культуры, картофель, лён, гречиха) избыток хлора вреден он снижает урожай и ухудшает его качество. Поэтому под указанные культуры сырые калийные соли не применяют.

Хлористый калий KCL основной вид калийных удобрений в России. Получается из сильвинита, который для этого растворяют в горячей воде до состояния насыщения и затем охлаждают раствор; при этом осаждается главным образом KCL, а NaCL остаётся в растворе. Химически чистый хлористый калий содержит 632% K2O, а сорта, идущие на удобрение, - от 50 до 60% K2O. Это белый мелкокристаллический продукт слабо гигроскопичный при хранении слёживается.

Вносится почти под все культуры, в том числе и под некоторые с/х. растения, чувствительные к хлору (в хлористом калии на единицу действующего вещества приходится в пять раз меньше хлора, чем в сильвините или в каините).

Сернокислый калий сульфат калия K2SO4 получают обменным разложением KCL и MgSO4, а также разложением KCL серной кислотой. Чистая соль содержит 541% K2O. В технических сортах соли идущих на удобрение 48 52% K2O. Это мелкокристаллический порошок сероватого цвета негигроскопичен и не слёживается. Сернокислый калий - хорошее калийное удобрение для всех культур и лучшее для растений чувствительных к хлору.

Внесение сульфата калия под табак, виноград, чай, цитрусовые, плодово-ягодные, даёт большой прирост урожая и улучшает его качество. Смешанные 30%-ые и 40%-ые калийные соли по своей удобрительной ценности занимают промежуточное положение между хлористым калием и сильвинитом. Особенно эффективны при внесении под сахарную и кормовую свёклу.

Все применяемые на удобрения калийные соли растворимы в воде. В почве калий, взаимодействуя с почвенным поглощающим комплексом, переходит в поглощенную обменную форму. Доступность калия для растений при этом не теряется но способность к передвижению в почве (а следовательно, к вымыванию из неё) крайне ограничена. Поэтому калийные удобрения целесообразно заделывать на глубину пахотного слоя.

Содержащие хлор сырые калийные соли вносят с осени под зяблевую вспашку. При этом значительная часть хлора вымывается из верхних слоёв почвы, а калий остаётся в пахотном слое

В России потребность в калийных удобрениях проявляется на большей части почв. Но в них особенно нуждаются с/х. культуры при возделывании на деградированных и выщелоченных чернозёмах и на подзолистых дерновых почвах, на лёгких песчаных и супесчаных почвах, на торфянисто болотных и луговых. Для большинства культур калийные удобрения вносят из расчёта около 45 60 кг. K2O на 1га. Для культур повышенной потребностью в калии (свёкла картофель табак и др.) дозы калийных удобрений увеличивают до 90 100кг. K2O на 1га. Отличным калийным удобрением является зола особенно на кислых почвах где она кроме того нейтрализует вредную почвенную кислотность. Навоз также служит источником калия для растений т. к. содержит в среднем около 06% K2O. Сульфат калия можно получить взаимодействием хлорида калия и сульфата магния

2KCL + 2MgSO4 = K2SO4 MgSO4 + MgCL2 K2SO4 MgSO4 + 2KCL = 2K2SO4 + MgCL2

Борные, магниевые и марганцевые удобрения.

2. Особенности применения и усвояемость растениями простых минеральных удобрений

Применение минеральных удобрений один из основных приемов интенсивного земледелия. При высоком уровне агротехники и применении удобрений можно управлять урожайностью, повысить ее в несколько раз такую задачу решают наши химики и сельскохозяйственные работники в настоящее время, с тем, чтобы в достатке обеспечить потребности страны в продуктах питания и промышленности в сырье. Как же осуществляется питание растений содержащимися в почве элементами? Обратимся к теории электролитической диссоциации. Растения избирательно извлекают необходимые элементы из водного почвенного раствора в виде ионов (катионов NH4, К, Mg, Ca, H, анионов NO3, H2PO4, SO4 и другие). По мере извлечения питательных веществ растениями почвенный раствор должен пополняться ими.

Как это происходит? Азот почвы почти целиком входит в недоступные растениям органические соединения. Основная масса фосфора входит в состав нерастворимых в воде неорганических соединений (фосфаты алюминия, железа и другие) и органических соединений. В почвах содержится много соединений серы, калия, магния, микроэлементов. Но лишь малая часть их находится в доступных усвоению растениями формах. Под влиянием разнообразных химических реакций и при участии микроорганизмов происходит постепенный переход питательных элементов из неусвояемого состояния в ионное. Но эти ионы были бы вымыты водой, если бы они не удерживались почвенными ионитами. Удерживаемые ионитами ионы составляют основную массу содержащихся в почве питательных материалов в доступной для растений форме. Между ионитами и растворенными веществами протекают обменные реакции, в результате органических веществ, и прежде всего углеводов. Значит, растению, прежде всего, необходимы фосфорные удобрения. Содержание питательных веществ в удобрении выражают в процентах P2O5, N и K2O.

Азотные удобрения производят на заводах, связывая азот воздуха с водородом. В результате образуется аммиак, который затем окисляется до азотной кислоты. Соединяя аммиак с азотной кислотой, получают наиболее распространенное азотное удобрение - аммиачную селитру, которая содержит около 34% азота.

Применяют как удобрение водный раствор аммиака, содержащий около 20% азота. Его производство обходится значительно дешевле, чем производство аммиачной селитры. Но перевозить жидкий аммиак и вносить его в почву сложнее: нужны специальные цистерны и особые культиваторы - растение питатели. Для того, чтобы аммиак не улетучивался из почвы, его необходимо заделывать, по меньшей мере, на глубину 10-15 см.

Из других азотных удобрений применяются сернокислый аммоний, содержащий до 20% азота, натриевая селитра (16% азота), калийная селитра (13,5% азота и 46,5% окиси калия) и мочевина - наиболее богатое азотом соединение (до 46% азота).

Сырьем для изготовления фосфорных удобрений служат минералы апатит и фосфорит. Тонко размолотый апатит или фосфорит обрабатывают серной кислотой и получают суперфосфат - основное фосфорное удобрение. Почти вся фосфорная кислота, находящаяся в суперфосфате, растворяется в воде и хорошо усваивается растениями. Большая часть суперфосфата выпускается заводами в гранулированном виде. Фосфорная кислота из суперфосфата, внесенного в почву в виде порошка, быстро переходит в соединения, малодоступные для растений. В гранулах же фосфорная кислота значительно дольше остается в том состоянии, в котором она легко усваивается растениями.

Хорошее фосфорное удобрение - это масшлак, особенно для кислых почв. Его получают из отходов переработки железной руды, содержащей фосфор. Изготовляются также термофосфаты. Их получают, сплавляя минералы, содержащие фосфор, с содой и щелочами.

Применяют как удобрение и фосфористую муку, т.е. тонко размолотые, но не обработанные химические фосфориты. Фосфор в таком удобрении все же малодоступен растению. Хорошие результаты фосфоритная мука дает только на почвах со значительной кислотностью - на подзолистых и на северных черноземах. Но некоторые растения, например гречиха и люпин, отличаются высокой способностью использовать фосфоритную муку даже на мало кислых почвах.

Наиболее распространенное калийное удобрение - 40% калийная соль. Ее получают из хлористого калия, добавляя к нему соответствующее количество сильвинита или каинита. С ними в калийную соль попадает немного натрия, который хорошо действует на некоторые культуры, особенно заметно повышается урожай сахарной свеклы и увеличивается сахаристость плодов томатов. Внесение калийной соли в почвы, бедные калием, например, в торфяные или болотные, может давать значительную прибавку урожая.

Все больше выпускают удобрений, содержащих 2 или 3 питательных элемента. По 2 питательных элемента в калийной селитре и аммофосе, 3 элемента в нитрофосках и аммофосах. В таких комбинированных удобрениях меньше балласта - ненужных для растений соединений.

Для разных культур необходимы разные количества и соотношения удобрений. Точные дозы удобрений устанавливаются агрохимическими лабораториями на основе анализов почв каждого поля.

Заключение

Самым крупным потребителем солей и минеральных удобрений является сельское хозяйство. Связано это с тем, что современное интенсивное сельскохозяйственное производство невозможно без внесения в почву научно обоснованного количества различных минеральных удобрений, содержащих элементы, которых недостаточно в почве для нормального роста растений в частности зерна.

Основной проблемой российской агрохимической промышленности является неплатежеспособный внутренний рынок. Причиной этого является отсутствие хорошо обоснованной долговременной государственной политики, предусматривающей постепенный переход к рыночным условиям хозяйствования, государственную поддержку хозяйств любых форм собственности, удобное льготное кредитование, обеспечение конкретных мер по повышению эффективности сельскохозяйственного производства. Перспективы развития промышленности минеральных удобрений, прежде всего, связаны с развитием платежеспособного внутреннего рынка. Для дальнейшего успешного функционирования промышленности минеральных удобрений необходимо:

Разработать и реализовать меры, направленные на усиление бюджетной поддержки сельского хозяйства, с целью создания цивилизованного внутреннего рынка удобрений, развивать инфраструктуру действующих и создавать новые морские терминалы для доставки аммиака и минеральных удобрений на экспорт, противодействовать антидемпинговым процедурам в отношении экспорта минеральных удобрений; расширять кредитование производителей минеральных удобрений под контракты на поставку продукции; устранять проявления монополизма и недобросовестной конкуренции со стороны поставщиков топливно-энергетических ресурсов и других сырьевых монополистов и др.

Список литературы

1. Интернет: clio@mail.ru «Мультимедиа-учебник»

2. Лекции по предмету: «Земледелие с основами почвоведения и агрохимии»

3. Михайлова В.В. Производство калийных удобрений. М.2005.

4. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений, М. 2007

5. Сущенко А.К. Применение простых минеральных удобрений, Минск 2004

6. Харченко Б.К. Микроудобрения и их значение. М. 2005