تخزين الأسمدة الدبالية المستخرجة من الليونارديت وتغير تركيبها الكيميائي
حتى وقت قريب، عند استخدام الليونارديت كسماد، كانت عملية تجهيزه وتحضير الكومبوست أو الخلطات تتم حصريًا بواسطة المستهلكين. ومع ذلك، لم تستطع هذه الأشكال من الإنتاج تلبية الاحتياجات المتزايدة للزراعة، مما أدى إلى الحاجة لتنظيم الإنتاج الصناعي للأسمدة الدبالية.
في الوقت الحالي، تواجه السوق الزراعية مهمة الإنتاج الكمي للأسمدة الدبالية العضوية المعدنية، مما يتطلب حل عدد من القضايا التنظيمية، وأهمها وقت إنتاج الأسمدة ومدة تخزينها.
كان هدف بحثنا هو دراسة التغيرات في التركيب الكيميائي للأسمدة الدبالية أثناء تخزينها لفترات طويلة.
تم إجراء التجارب في منطقتي تشيرنيهيف وجيتومير وفي مؤسسات مختلفة.
تم جمع العينات للبحث بواسطة مسبار على طول قمة الكومة بشكل عمودي على مستوى القاعدة وعلى المنحدر بشكل عمودي على مستواه كل نصف متر على المستويات الأفقية. لجمع عينة واحدة، تم إجراء ثلاث حفر في مكان واحد ولكن في ثلاث نقاط، مع تعميق كل نقطة تدريجيًا. وهكذا، تشكل العينات من ثلاث حفر للمسبار، المأخوذة على نفس العمق، عينة متوسطة. تم جمع العينات بعد فترات محددة من التخزين.
ديناميكية درجات الحرارة والرماد والرطوبة
تمت مراقبة درجة الحرارة والرطوبة ومحتوى الرماد في منطقة زامغلاي في تشيرنيهيف. بعد 20 يومًا من التخزين، كانت درجة الحرارة في جميع أنحاء الملف الشخصي تتوافق مع درجة حرارة البيئة الخارجية. بعد 70 يومًا من التخزين في فصل الصيف، تم تسجيل ارتفاع حاد في درجة الحرارة إلى 50-57 درجة، والتي استمرت في هذه الحدود لمدة 35 يومًا، ثم بدأت في الانخفاض.
لوحظ تغير في درجة الحرارة أيضًا على طول ملف تعريف الكومة: وصلت إلى الحد الأقصى عند عمق 1-2 متر، ثم انخفضت تدريجيًا. أظهرت الملاحظات الإضافية لدرجة الحرارة في أكوام الأسمدة أنه حتى في المؤسسة الواحدة، لا يتم تسخينها في نفس الوقت، وهو ما يعتمد على رطوبة ورماد المادة الخام.
من الجدير بالذكر أن الرطوبة العالية نسبيًا للليونارديت (50-60٪)، وهي شرط ضروري عند تصنيع الأسمدة، تمنع ارتفاع درجة الحرارة في الكومة إلى مستويات أعلى، مما يحافظ على الظروف المثلى لنشاط الكائنات الحية الدقيقة.
لم يتغير محتوى الرماد بشكل كبير مع فترات التخزين. التقلبات الموجودة ترجع على الأرجح إلى التوزيع غير المتكافئ للرماد في المنتج الأصلي وليس بسبب فقدان المادة العضوية.
ديناميكية النيتروجين الكلي وأشكاله
كما أظهرت الملاحظات في منطقة زامغلاي، لا يبقى محتوى النيتروجين الكلي ثابتًا أثناء التخزين، بل يتغير. من الواضح أنه مع التخزين، يتم إعادة توزيع مخزون النيتروجين الكلي. بحلول نهاية تخزين أكوام التجربة، كان محتوى النيتروجين الأمونياكي في الليونارديت + NPK يفوق بكثير النيتروجين النيتراتي. أثناء التخزين، لوحظ زيادة في أشكال النيتروجين المتحركة. تم تسجيل الحد الأقصى للكمية في الشهر الرابع والسادس، حيث كان محتوى النيتروجين الأمونياكي أعلى من النيتروجين النيتراتي. بحلول نهاية عام التخزين، انخفضت كمية أشكال النيتروجين المتحركة في الليونارديت + NPK بشكل كبير، ولكنها كانت أعلى من الكمية الأولية. بحلول ذلك الوقت، تحول النيتروجين الأمونياكي بالكامل تقريبًا إلى نيتروجين نيتراتي.
كمثال، يوضح الجدول 1 بعض البيانات من إحدى مؤسسات تشيرنيهيف.
| فترات التخزين، أشهر | أشكال النيتروجين | المحتوى | ||
|---|---|---|---|---|
| الشهر الثالث | الشهر السادس | الشهر الثاني عشر | ||
| المحتوى على عمق متر واحد | قابل للتحلل المائي | 0,344 | 0,354 | 0,292 |
| بما في ذلك الأمونياكي | 0,242 | 0,125 | 0,092 | |
| النيتراتي | 0,102 | 0,229 | 0,200 | |
| المحتوى على عمق مترين | قابل للتحلل المائي | 0,346 | 0,497 | 0,307 |
| بما في ذلك الأمونياكي | 0,159 | 0,063 | 0,071 | |
| النيتراتي | 0,187 | 0,434 | 0,236 | |
| المتوسط على الكومة | قابل للتحلل المائي | 0,330 | 0,388 | 0,341 |
| بما في ذلك الأمونياكي | 0,212 | 0,175 | 0,094 | |
| النيتراتي | 0,118 | 0,213 | 0,246 | |
يزداد محتوى أشكال النيتروجين المتحركة مع عمق العينة حتى مترين، ثم يلاحظ انخفاض تدريجي.
تختلف تراكم أشكال النيتروجين المتحركة في المؤسسات المختلفة في أكوام التجربة حسب الأشهر. على سبيل المثال، في مؤسسة في منطقة جيتومير، تم تسجيل الحد الأقصى لكمية النيتروجين المتحرك في كومة التجربة في بداية الشهر الثالث بعد التخزين، وفي زامغلاي - في العقد الثاني من الشهر الخامس، وفي المؤسسة الثالثة - فقط في الشهر السابع من تخزين الأسمدة. نظرًا لعدم وجود بيانات تجريبية لتقييم هذه الظاهرة، يمكننا فقط القول أن ظروف تخزين الأكوام غير متطابقة. على ما يبدو، تلعب قدرة الليونارديت على التسخين الذاتي دورًا حاسمًا في ذلك.
يجب تفسير إعادة توزيع النيتروجين في سمك الكومة وتغير أشكاله أثناء التخزين بالعمليات الميكروبيولوجية التي تحدث في كتلة الأسمدة الدبالية، حيث تتوفر جميع الشروط اللازمة لذلك. من المحتمل أن يحدث في سمك الكومة تحلل إنزيمي للمواد العضوية في الليونارديت مع إطلاق الأمونيا. يتحرك هذا الأمونيا، الذي يبقى في حالة منتشرة، مع بخار الماء نحو الحدود العليا للكومة. يمكن أن يتحول جزء من الأمونيا إلى نترات. بدورها، تتفاعل حمض النيتريك مع الأمونيا لتشكيل نترات الأمونيوم.
عند تفسير حركة النيتروجين في كومة الأسمدة الدبالية أثناء التخزين وإعطاء أهمية كبيرة للعمليات الميكروبيولوجية، لا يمكننا إلا أن نذكر أن نظام درجة الحرارة قد أثر أيضًا على مسار هذه التحولات. ومع ذلك، بالنظر إلى أن درجة الحرارة في كومة الأسمدة أقل منها في كومة الليونارديت، يمكن افتراض أن دور العامل الحراري نفسه أثناء تخزين الأسمدة الدبالية أقل منه أثناء تخزين الليونارديت.
تغير حركة الفوسفور
أظهرت التحليلات التي أجريت (الجدول 2) أن كمية مركبات الفوسفور القابلة للذوبان في 0.5 N H₂SO₄ في الأسمدة تزداد مع التخزين. كما أنها تتغير أيضًا على طول ملف تعريف الكومة.
| أسماء المناطق | فترات التخزين، أشهر | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 11 | |
| منطقة زامغلاي (تشيرنيهيف) | 0,192 | - | 0,313 | 0,337 | - | 0,421 |
| فيلايكي (كييف) | 0,394 | - | 0,391 | - | - | 0,703 |
| ملاحظة: "-" — لم يتم تحديده. | ||||||
حتى 140 يومًا من التخزين، لوحظت أقصى قابلية للذوبان على عمق 1.5-2.5 متر، ثم زادت كمية أشكال حمض الفوسفوريك المتحركة بشكل كبير وتم توزيعها بشكل أكثر انتظامًا على طول ملف تعريف الكومة، حيث وصلت إلى الحد الأقصى في اليوم 340. أما بالنسبة للفوسفور القابل للذوبان في الماء، فهناك أيضًا اتجاه لزيادة القابلية للذوبان بحلول نهاية التخزين.
يجب تفسير النمط العام - زيادة أشكال الفوسفور المتحركة أثناء تخزين الأسمدة - على الأرجح بتنشيط الفوسفور من الفوسفات صعبة الذوبان في وجود حمض النيتريك المتكون. لا يمكن استبعاد إمكانية تكوين مركبات فوسفورية عضوية متحركة، حيث من المعروف أن حمض الفوسفوريك يمكن أن يشكل مركبات معقدة مع حمض الهيوميك. ومع ذلك، لم يتم الحصول على بيانات تجريبية حول هذا الموضوع بعد.
حركة الأحماض الدبالية وتغير درجة الحموضة
كما أظهرت التحليلات، أثناء تخزين الأسمدة الدبالية في كومة التجربة في منطقة زامغلاي، تتغير درجة الحموضة في المستخلص المائي نحو القلوية حتى 90-120 يومًا، ثم مع زيادة مدة التخزين تنخفض القلوية وتصل أحيانًا إلى الحمضية. لوحظ تغير في التفاعل أيضًا على طول ملف تعريف الكومة. تصل الأسمدة إلى أقصى قلوية على عمق 2-2.5 متر، ثم تبدأ القلوية في الانخفاض، ويظهر التفاعل الحمضي في الطبقات السطحية للكومة.
من المثير للاهتمام ملاحظة أن ارتفاع درجة الحموضة يسير بالتوازي مع تراكم النيتروجين الأمونياكي، بينما الانخفاض يتوافق مع زيادة النيتروجين النيتراتي. لوحظت الظواهر الموصوفة أعلاه أيضًا في أكوام التجربة في فيلايكي في منطقة كييف.
خلال فترة تخزين الأسمدة الدبالية، تزداد كمية الأشكال القابلة للذوبان في الماء من الأحماض الدبالية حتى فترة معينة. يحدث الحد الأقصى لتراكم الأشكال المتحركة من الأحماض الدبالية في الشهر الخامس إلى السادس من التخزين. خلال هذه الفترة، يتراكم أيضًا الحد الأقصى من أشكال النيتروجين المتحركة في الليونارديت + NPK. يتغير محتوى الأحماض الدبالية أيضًا على طول ملف تعريف الكومة. إذا قارنا الرسوم البيانية التي تميز كمية الأحماض الدبالية القابلة للذوبان في الماء وكمية النيتروجين الأمونياكي، فمن السهل ملاحظة التوازي، مما يعني أن الأمونيا المنبعثة أثناء تحلل المادة العضوية للليونارديت يتم التقاطها بواسطة الأحماض الدبالية، مما يؤدي إلى تكوين أملاح قابلة للذوبان - هيومات الأمونيوم. في وقت لاحق، مع زيادة مدة التخزين، ينخفض محتوى الأحماض الدبالية القابلة للذوبان في الماء، خاصة في الطبقات السطحية للكومة. تجدر الإشارة إلى أن انخفاض قابلية ذوبان حمض الهيوميك في هذه الطبقات يتوازى تقريبًا مع تراكم النيتروجين النيتراتي. هذا يعني أن حمض النيتريك يسبب تخثر الأحماض الدبالية، لذلك فإن تراكم هذه الصورة من النيتروجين، من هذه الناحية، غير مرغوب فيه.
باختصار، يمكن القول أنه خلال عام من تخزين الأسمدة الدبالية، يحدث انخفاض طفيف للغاية في محتوى الأحماض الدبالية القابلة للذوبان في الماء وزيادة حموضة السماد نفسه. خلال هذه الفترة، يتحول النيتروجين الأمونياكي بالكامل تقريبًا إلى نيتروجين نيتراتي. لم يعد من الممكن تسمية هذه الأسمدة بالأسمدة الدبالية المعدنية الأمونياكية، لأنها في هذه الفترة لا تحتوي على أحماض دبالية متحركة أو نيتروجين أمونياكي. على ما يبدو، من الأفضل تسميتها خلال هذه الفترة بالأسمدة العضوية المعدنية النيتراتية.
في الحالات التي يحدث فيها انخفاض في محتوى الأشكال القابلة للذوبان في الماء من الأحماض الدبالية، يمكن التوصية بمعالجة إضافية لهذه الأسمدة بماء الأمونيا، مع حساب جرعتها حسب سعة الامتصاص الحرة. يتم تحييد حمض النيتريك المتراكم بالأمونيا، وتصبح الأسمدة ذات التفاعل الحمضي قلوية قليلاً، وتعود الأحماض الدبالية إلى حالتها القابلة للذوبان في الماء.
في الختام، يجب القول أن الارتفاع الأمثل للكومة عند تخزين الأسمدة الدبالية هو 3.5-4 متر. تخزين أكوام أعلى غير عملي، لأن تراكم العناصر الغذائية في الطبقات العميقة ضئيل.
نتائج التجارب الميكروفيتيشنية والحقلية
لدراسة الخصائص السمادية للأسمدة الدبالية التي تم تخزينها، تم إجراء تجارب ميكروفيتيشنية وحقلية على الطماطم والملفوف والذرة والبطاطس وبنجر السكر والكتان.
في ظروف المختبر، تم إجراء تجربة ميكروفيتيشنية في ثقافة رملية مع الطماطم، وكان هدفها تحديد التغيرات في الخصائص السمادية للأسمدة الدبالية اعتمادًا على موقعها في الكومة أثناء التخزين. وزن الرمل في الوعاء - 1 كجم، عدد النباتات - 15، التكرار - أربعة أضعاف. للاختبار، تم أخذ عينات من الليونارديت + NPK في منطقة كييف بعد 6 أشهر من التخزين، تم جمعها من الكومة على أعماق 0.5؛ 1.5؛ 2 و 3 متر. تمت إضافة جرعات من الأسمدة بمعدل 20 جم من المادة الجافة المطلقة في الوعاء بدلاً من النيتروجين والفوسفور في خليط بريانيشنيكوف. بدأت التجربة في 15 فبراير 2020 وانتهت بعد ثلاثة أسابيع. تم تسجيل الوزن الجاف المطلق للشتلات، وإزالة النيتروجين والفوسفور لكل وعاء (الجدول 3).
| مخطط التجربة، المؤشرات | خليط بريانيشنيكوف الكامل (التحكم) | الليونارديت + NPK، تم جمعه على عمق، م | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 | 1,5 | 2 | 3 | ||
| وزن الكتلة الخضراء لـ 10 نباتات، مجم | 3550 | 3920 | 5250 | 5130 | 5610 |
| وزن المادة الجافة المطلقة لـ 10 نباتات، مجم | 208 | 304 | 326 | 438 | 417 |
| تم إضافة النيتروجين المتحرك لكل وعاء، مجم | 77,5 | 80,0 | 77,0 | 80,0 | 98,0 |
| إزالة النيتروجين لكل وعاء، مجم | 8,6 | 7,3 | 8,8 | 12,4 | 12,7 |
| معامل استخدام النيتروجين | 11,09 | 9,12 | 11,42 | 17,47 | 12,96 |
| تم إضافة P₂O₅ المتحرك لكل وعاء، مجم | 82,0 | 48,0 | 58,0 | 46,0 | 50,0 |
| إزالة P₂O₅ لكل وعاء، مجم | 4,80 | 4,80 | 4,00 | 4,80 | 5,93 |
| معامل استخدام P₂O₅ | 5,85 | 10,0 | 6,70 | 10,43 | 11,87 |
تظهر نتائج التجربة بوضوح أن معامل استخدام العناصر الغذائية المختلفة في الليونارديت + NPK أعلى منه في خليط بريانيشنيكوف، ومع زيادة عمق أخذ العينات، يزداد المعامل، مما يعني أن الليونارديت + NPK بعد 6 أشهر من التخزين لم يفقد خصائصه السمادية إلى حد ما.
في 30 مارس 2020، تم إجراء تجربة ميكروفيتيشنية ثانية في ثقافة رملية مع الطماطم. كان هدف التجربة مقارنة الخصائص السمادية للأسمدة الدبالية التي تم الحصول عليها من مؤسسات مختلفة لاستخراج الخث بعد 7 أشهر من التخزين. لهذا الغرض، تم جمع عينات متطابقة من حيث الموقع من أكوام في منطقة زامغلاي في تشيرنيهيف، وكذلك في مؤسسات في منطقتي جيتومير وكييف. تمت إضافة جرعات من الليونارديت + NPK بمعدل 10 جم لكل وعاء بالوزن الجاف المطلق بدلاً من النيتروجين والفوسفور المعدني في خليط بريانيشنيكوف. انتهت التجربة في 24 أبريل. يوضح الجدول 4 بيانات هذه التجربة.
| مخطط التجربة، المؤشرات | خليط بريانيشنيكوف الكامل (التحكم) | أسماء المناطق التي تقع فيها المؤسسات | |||
|---|---|---|---|---|---|
| زامغلاي | كيسيليفسكي | بوتشمانسكي | كودرانسكي | ||
| وزن الكتلة الخضراء لـ 100 نبات، جم | 58,467 | 48,797 | 56,205 | 60,00 | 62,115 |
| وزن المادة الجافة المطلقة لـ 100 نبات، جم | 5,029 | 4,489 | 3,721 | 4,454 | 4,550 |
| تم إضافة النيتروجين المتحرك لكل وعاء، مجم | 77,5 | 39,0 | 56,0 | 28,6 | 58,4 |
| إزالة النيتروجين لكل وعاء، مجم | 23,2 | 22,2 | 15,0 | 21,7 | 23,5 |
| معامل استخدام النيتروجين | 29,9 | 56,9 | 26,7 | 75,8 | 40,2 |
| تم إضافة P₂O₅ المتحرك لكل وعاء، مجم | 82,0 | 24,6 | 14,4 | 19,2 | 29,0 |
| إزالة P₂O₅ لكل وعاء، مجم | 4,1 | 3,5 | 5,4 | 3,3 | 4,9 |
| معامل استخدام P₂O₅ | 5,0 | 14,2 | 37,5 | 17,1 | 16,9 |
| ملاحظة: يوضح الجدول نتائج التجربة على العينات المأخوذة من الأكوام على عمق 1 متر على المنحدر. | |||||
في هذه التجربة، كان معامل استخدام النيتروجين والفوسفور بواسطة النباتات المسمدة بالليونارديت + NPK أعلى أيضًا بشكل عام منه في خليط بريانيشنيكوف. من الجدير بالذكر أن النباتات التجريبية المسمدة بالأسمدة الدبالية في تجارب الميكروفيتيشن كانت في جميع الحالات أكثر تطورًا من النباتات في المجموعة الضابطة. هذا يعطي الحق في الاعتقاد بأن النباتات تستخدم ليس فقط النيتروجين والفوسفور المتحرك، ولكن أيضًا أشكاله الأكثر استقرارًا.
وجدت هذه الفكرة وجميع المواقف المذكورة أعلاه تأكيدًا في نتائج التجارب الحقلية، حيث تمت مقارنة فعالية الليونارديت + NPK الطازج والمخزن بعد الشتاء. كمثال، نقدم نتائج التجارب (الجدول 5)، في منطقة ريابكين في تشيرنيهيف في عام 2020. تم إجراء التجارب في ثلاث تكرارات على تربة رمادية داكنة مبيضة.
| مخطط التجربة | الذرة | بنجر السكر | الكتان | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| إجمالي الكتلة الخضراء، قنطار/هكتار | بما في ذلك الأذنين | الزيادة قنطار/هكتار | مقارنة بالتحكم، % | المحصول، قنطار/هكتار | الزيادة قنطار/هكتار | المحصول | الزيادة | |
| التحكم (بدون أسمدة) | 146,3 | 64,8 | - | - | 343,6 | - | 493,0 | - |
| Adept، 2 لتر/هكتار (3 مرات) | 275,0 | 141,7 | 128,9/76,9 | > 87.7 | 463,6 | 120,9 | 536,0 | 43,0 |
| الليونارديت + NPK من العام الماضي، 10 طن/هكتار | 350,3 | 158,8 | 204,0/90,0 | > 138,9 | 459,0 | 115,6 | 700,0 | 207,0 |
| الليونارديت + NPK بكمية تعادل 2 لتر/هكتار Adept، (3 مرات) | 256,3 | 133,7 | 110,0/68,9 | > 74,8 | 424,6 | 81,0 | 583,0 | 90,0 |
| ملاحظة: يظهر البسط زيادة محصول الأذنين، والمقام - الكتلة الخضراء. | ||||||||
يوضح الجدول أن مجموعة المعادن المكافئة أقل شأناً من الليونارديت + NPK، وخاصة بعد التخزين الشتوي.
في عامي 2023-2024، تم اختبار الليونارديت + NPK من مؤسسة بوتشمانسكي، التي خضعت للتخزين الشتوي في الكومة، في مزارع الكروم المثمرة في منطقة زاكارباتيا في منطقتين مختلفتين من المناخ الطبيعي الجزئي. يوضح الجدول 6 نتائج التجارب مع الأسمدة في الحقل التجريبي مع العنب.
| مخطط التجربة | 2023 | 2024 |
|---|---|---|
| التحكم | متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 85,98 الزيادة، %: - |
متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 18,4 الزيادة، %: - |
| الليونارديت + NPK، 3 كجم تحت الشجيرة | متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 112,00 الزيادة، %: 26,02 |
متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 19,9 الزيادة، %: 3,0 |
| NPK (ما يعادل 3 كجم من الليونارديت + NPK) | متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 105,60 الزيادة، %: 19,62 |
متوسط المحصول، قنطار/هكتار: 18,8 الزيادة، %: 2,2 |
بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن المحتوى السكري في التوت يزداد في المتغيرات المخصبة. تأثير الأسمدة الدبالية ملحوظ بشكل خاص في هذا الصدد.
الاستنتاجات
- أثناء التخزين في الخريف والشتاء، تحدث تغيرات في التركيب الكيميائي للأسمدة الدبالية (الليونارديت + NPK)، وهي:
- أ) نتيجة لتحلل المواد العضوية في الليونارديت، تزداد كمية أشكال النيتروجين سهلة الحركة. يلاحظ الحد الأقصى لتنشيط النيتروجين في الكومة على عمق 1.5-2.5 متر؛
- ب) تتحول مركبات الفوسفور صعبة الذوبان إلى حالة أكثر حركة؛
- ج) ديناميكية درجة الحموضة وحركة الأحماض الدبالية متوازية بشكل عام مع التغيرات في محتوى النيتروجين الأمونياكي والنيتراتي. تؤدي زيادة كمية النيتروجين الأمونياكي في الأسمدة الدبالية إلى زيادة درجة الحموضة وقابلية ذوبان الأحماض الدبالية، بينما تؤدي زيادة النيتروجين النيتراتي إلى انخفاض درجة الحموضة وقابلية ذوبان الأحماض الدبالية.
- أثبتت تجارب الميكروفيتيشن إمكانية الوصول العالية للعناصر الغذائية في الأسمدة الدبالية التي تم تخزينها لفترات طويلة.
- إنتاجية المحاصيل الزراعية عند استخدام الأسمدة الدبالية بعد التخزين في الخريف والشتاء أعلى منها عند استخدام الليونارديت + NPK ومجموعة مكافئة من الأسمدة المعدنية.
- لا يقلل تخزين الأسمدة الدبالية خلال فترة الخريف والشتاء من جودتها السمادية، ولكن الفترة المثلى للتخزين، من هذه الناحية، تختلف باختلاف خصائص الليونارديت وفي معظم الحالات تتراوح بين 4-6 أشهر. يؤثر حجم الكومة على جودة الأسمدة. الارتفاع الأمثل للكومة عند تخزينها هو 3.5-4 متر.