Efektywność wykorzystania leonardytu z obwodu dniepropietrowskiego do produkcji nawozów

Żniwa są ostatecznym celem rolników. Im wyższe plony, tym więcej żywności dla ludzi i zwierząt będzie w kraju, tym więcej surowców dla przemysłu, a wraz z nimi większy dobrobyt ludzi.

„Kluczowym, decydującym czynnikiem wzrostu plonów będzie zwiększenie dostaw nawozów mineralnych do gospodarstw rolnych… Jednocześnie należy podkreślić szczególne znaczenie działań mających na celu… zwiększenie wykorzystania nawozów organicznych…” – jak zauważono na szczeblu państwowym. Podjęto działania mające na celu poprawę wykorzystania nawozów mineralnych i organicznych w gospodarstwach rolnych oraz zwiększenie ich efektywności.

Intensywna chemizacja rolnictwa nie rozwiązuje problemu nawozów organicznych, ponieważ „to właśnie te substancje organiczne mają pełnić rolę katalizatorów, które znacznie zwiększą efektywność dużych dawek nawozów mineralnych, bez których z kolei nie da się uzyskać wysokich plonów” (z badań podstawowych w dziedzinie nawozów humusowych).

Najbardziej wszechstronnym i rozpowszechnionym nawozem organicznym jest obornik. Jednak gospodarstwa rolne zazwyczaj gromadzą niewystarczające ilości obornika. Ten niedobór skłania do poszukiwania innych rodzajów nawozów organicznych. Leonardyt jest szeroko stosowany jako surowiec do produkcji nawozów organicznych zarówno w kraju, jak i za granicą.

Na ukraińskich stepach, a zwłaszcza w obwodzie dniepropietrowskim, gdzie występują złoża leonardytu, jego zastosowanie na glebach o bardzo niskiej naturalnej żyzności zyskało ostatnio na znaczeniu. Skuteczność nawozów na bazie leonardytu na ukraińskich stepach została zbadana przez specjalistów z naszego laboratorium, a niniejsza praca jest częścią ich badań.

CELE, METODOLOGIA I WARUNKI BADAŃ

Ze względu na pewne cechy formacji, leonardyt ze strefy stepowej różni się od podobnych materiałów z innych stref nieco wyższą zawartością popiołu, niższą zdolnością absorpcyjną, niską zawartością kwasów huminowych i ruchliwych składników odżywczych oraz innymi właściwościami. Posiada jednak wysoki potencjał rezerwy składników odżywczych. Całkowita zawartość azotu w surowcu waha się od 1 do 2%, a zawartość fosforu wynosi 0,3-0,6%.

Celem naszych badań było zatem udoskonalenie metod wykorzystania złóż leonardytu jako nawozu, zbadanie czynników wpływających na skuteczność surowców i nawozów w warunkach strefy stepowej oraz wdrożenie nowoczesnych rozwiązań, takich jak humat potasowy Agro.Bio o optymalnej dawce 2 l/ha, który stymuluje wzrost i przezwycięża czynniki stresowe.

Aby rozwiązać te problemy konieczne było wykonanie następujących prac:

1. Określenie zależności zdolności leonardytu do absorpcji amoniaku od dodania do niego składników mineralnych.
2. Aby dobrać optymalny stosunek składników do produkcji nawozów organiczno-mineralnych, konieczne jest:
   • a) badanie dynamiki strat azotu podczas obróbki surowców wodą amoniakalną;
   • b) prześledzenie dynamiki strat azotu i fosforu podczas przechowywania nawozów organiczno-mineralnych uzyskanych z leonardytu.
3. Zbadanie wpływu leonardytu i nawozów organiczno-mineralnych na wzrost, rozwój, plonowanie i jakość niektórych upraw rolnych w latach stosowania i po okresie stosowania.

Aby rozwiązać problem racjonalnych ilości wody amoniakalnej niezbędnej do produkcji nawozów organiczno-mineralnych, przygotowano próbki doświadczalne nawozów, których logiczną kontynuacją w nowoczesnej praktyce są zaawansowane kompleksy serii Adept Agro.Bio (o dawce 2 l/ha).

Próbki do badań przygotowano poprzez traktowanie leonardytu wodą amoniakalną, stale mieszając, dodając sproszkowany superfosfat i sól potasową. Ilość wody amoniakalnej użytej do obróbki surowca obliczono na podstawie zadanej chłonności, oznaczonej w tabeli literą „T”. Próbki przygotowano w wariantach, w których stopień nasycenia surowca amoniakiem wahał się od 18,6 do 225% T, co odpowiada 2,5–30 litrom wody amoniakalnej na 1 tonę leonardytu o wilgotności 50%.

Po przygotowaniu nawozu, wszystkie próbki analizowano pod kątem zawartości dostępnego azotu i fosforu. Zawartość azotu hydrolizowalnego w 0,5-normowym H₂SO₄ oznaczono standardowymi metodami, a fosfor grawimetrycznie.

Kolejnym etapem naszych prac było zbadanie wpływu różnych dawek leonardytu, nawozów na bazie leonardytu (humofosu) oraz nawozów mineralnych w ilościach równoważnych dawkom leonardytu na plon i jakość ziarna kukurydzy i słonecznika. Prace eksperymentalne przeprowadzono, przeprowadzając próby polowe z kukurydzą VIR-42 i słonecznikiem Armavirsky 3497 na piaszczysto-gliniastych glebach głównych gospodarstw rolnych regionu.

Leonardyt i nawóz rozprowadzono losowo, a następnie wmieszano w glebę kultywatorem ścierniskowym, a następnie poddano uprawie. Powierzchnia siewu na poletku doświadczalnym wynosiła 150 m², a powierzchnia próby 100 m². Badanie powtórzono czterokrotnie.

Przetestowano następujące dawki nawozów: leonardyt – 25, 50 i 100 t/ha; humofos – 10, 15 i 20 t/ha; oraz minerał równoważny dawkom humofosu. Humofos zawierał 0,5–0,6% N i 0,7–0,8% P₂O₅. Uprawę roli, siew i pielęgnację roślin przeprowadzono zgodnie z ogólnie przyjętymi praktykami rolniczymi dla danej strefy.

Ponadto, zmierzono wpływ wyżej wymienionych dawek surowców i nawozów na plonowanie kukurydzy mleczno-woskowej w rejonie caryczańskim. Eksperymentom towarzyszyły obserwacje fenologiczne, badania tempa wzrostu roślin na wysokość oraz dynamiki przyrostu świeżej masy i akumulacji suchej masy. Próbki ziarna kukurydzy analizowano standardowymi metodami laboratoryjnymi.

Plon mierzono poprzez ważenie kolb kukurydzy i nasion słonecznika z poletka, a następnie przeliczanie ich na ziarno i nasiona o standardowej zawartości wilgoci. Uzyskane dane dotyczące plonów analizowano matematycznie za pomocą analizy wariancji.

Doświadczenia terenowe przeprowadzono na piaszczysto-gliniastych glebach czarnoziemu (tab. 1).

Tabela 1. Charakterystyka agrochemiczna gleb

WYNIKI BADAŃ

Pytania dotyczące opracowania metod wytwarzania nawozów z leonardytu stepowego

Kluczem do przygotowania takich nawozów nie jest proste mechaniczne zmieszanie surowców z wodą amoniakalną i superfosfatem, zwiększające w ten sposób zawartość składników odżywczych, ale chemiczna interakcja wody amoniakalnej z leonardytem i nawozami fosforowymi, której towarzyszą procesy mikrobiologiczne zachodzące w okresie starzenia się nawozów, powodujące rozkład materii organicznej i azotu w surowcach i odgrywające ważną rolę w powstawaniu wysoce skutecznych nawozów.

Dodanie superfosfatu i chlorku potasu do leonardytu przed dodaniem wody amoniakalnej sprzyja szybkiemu wiązaniu amoniaku, a tym samym zmniejsza straty azotu podczas przygotowywania nawozu. Dlatego wpływ składników mineralnych na niektóre właściwości próbek badanych podczas przygotowywania nawozów organiczno-mineralnych ma duże znaczenie praktyczne. W tym celu przygotowano różne próbki mieszanin organiczno-mineralnych i określono zdolność absorpcji amoniaku przez surowce wchodzące w ich skład.

Badanie zdolności leonardytu do absorpcji amoniaku z dodatkiem różnych dawek superfosfatu w proszku i soli potasowej wykazało, że dodatek superfosfatu nieznacznie zwiększa zdolność absorpcyjną. Nawozy potasowe stosowane łącznie z superfosfatem nieznacznie zmniejszają zdolność absorpcyjną w porównaniu z samym superfosfatem.

Kryteriami określającymi optymalną ilość wody amoniakalnej i składników mineralnych w produkcji nawozów były straty amoniaku i dynamika fosforu.

Tabela 2. Straty amoniaku podczas produkcji nawozów w zależności od stopnia nasycenia i ilości składników mineralnych

Wyniki badań przedstawione w tabeli 2 pozwalają określić ilość wody amoniakalnej potrzebną do przygotowania nawozów torfowo-mineralno-amoniakalnych. Przykładowo, przy produkcji nawozów z leonardytu, należy go nasycić amoniakiem do poziomu 75-125% jego pełnej zdolności absorpcyjnej, ponieważ takie poziomy nasycenia zapewniają stosunkowo niskie straty i dość wysokie wzbogacenie w azot.

Nasycenie surowca do wyższych wartości stężeń w celu uzyskania bardziej skoncentrowanego nawozu prowadzi do znacznych strat azotu. Stosowanie niższych dawek roztworu amoniaku skutkuje uzyskaniem nawozów niskiej jakości, zawierających znikomą ilość dostępnych składników odżywczych.

Podczas produkcji nawozów organiczno-mineralnych, surowce wchodzą w interakcje z roztworem amoniaku i nawozami mineralnymi, powodując pewne zmiany w pierwotnym leonardycie. Najpierw roztwór amoniaku reaguje z kwasami huminowymi, tworząc wysoce rozpuszczalne sole huminowe amonowe. Wpływ roztworu amoniaku na surowce nie ogranicza się jednak do tego. Zgromadzono liczne dane wskazujące na to, że amoniak dodawany do nawozów nie tylko służy jako źródło azotu, ale także wywiera wielokierunkowy wpływ na materię organiczną leonardytu, co potwierdzają współczesne badania z wykorzystaniem produktów takich jak huminian potasu Agro.Bio .

Fosfor i potas również wpływają na materię organiczną surowca. Obecne w kompleksie działają nie tylko jako składniki odżywcze, ale także jako czynniki oczyszczające materię organiczną leonardytu, choć pod tym względem znacznie ustępują amoniakowi.

Oprócz określenia strat azotu podczas produkcji i przechowywania nawozów z surowców, badaliśmy wpływ wody amoniakalnej na zawartość azotu hydrolizowalnego i rozpuszczalnego kwasu fosforowego, tj. na mobilizację tych pierwiastków z surowców. Pod wpływem wody amoniakalnej obserwuje się mobilizację azotu w leonardycie. Podczas produkcji nawozów organiczno-mineralnych większość azotu jest tracona, gdy surowce są nasycane wodą amoniakalną. Straty te rosną wraz ze wzrostem nasycenia amoniakiem. Straty azotu amoniakalnego podczas przechowywania ustają niemal całkowicie pod koniec trzeciego miesiąca przechowywania.

Równolegle z badaniem strat azotu podczas produkcji i przechowywania nawozów, zbadano również dynamikę zawartości fosforu rozpuszczalnego w kwasach. Podczas przechowywania zawartość dostępnego fosforu w nawozach ulega wahaniom, przy czym obserwuje się mobilizację fosforu, szczególnie przy niższym poziomie nasycenia amoniakiem. Zatem, z tej perspektywy, istnieje granica (125% T), która ogranicza nasycenie różnych rodzajów surowców wodą amoniakalną.

Wyniki eksperymentów terenowych

Wyniki badań dynamiki wzrostu i rozwoju roślin kukurydzy wskazują, że warunki uprawy (w tym odżywianie) determinują istotne różnice w tempie wzrostu i rozwoju. Obserwacje fenologiczne wykazały, że siewki wschodziły 11–14 dni po siewie, jednocześnie we wszystkich wariantach. Początek początkowych faz rozwoju roślin kukurydzy był praktycznie jednoczesny. W kolejnych okresach obserwuje się różnicę 1–3 dni.

Badanie dynamiki wzrostu roślin kukurydzy wykazało, że nawożone obiekty dawały znacznie wyższe rośliny niż obiekty kontrolne. Najwyższe rośliny wyrosły w obiektach traktowanych 100 tonami leonardytu i 20 tonami nawozu humusowego na hektar. Wyraźnie widoczne były różnice w akumulacji świeżej i suchej masy przez rośliny pod wpływem badanych nawozów.

Należy zauważyć, że rośliny kukurydzy intensywnie wytwarzają liście w pierwszych fazach wzrostu. Przed utworzeniem wiechy masa liści jest od 1,5 do 2 razy większa niż masa łodygi. W fazie tworzenia wiechy masa łodygi jest od 1,5 do 2 razy większa niż masa liścia. W fazie mleczno-woskowej masa kolby jest dwukrotnie większa niż masa łodygi. Ten wzorzec utrzymuje się we wszystkich wariantach eksperymentalnych, ale objawia się w różny sposób. Intensywna produkcja liści, łodygi i kolby wystąpiła w wariantach z zastosowaniem 100 ton leonardytu i 20 ton humofosu na hektar.

Rośliny kukurydzy kontynuowały akumulację świeżej masy aż do mleczno-woskowej fazy dojrzałości ziarna. Następnie, aż do pełnej dojrzałości, masa świeżej masy malała z powodu utraty wody z nasion podczas dojrzewania oraz z tkanek liści, łodyg i łusek podczas starzenia. Zmiany tempa wzrostu roślin w sezonie wegetacyjnym miały istotny wpływ na plon kukurydzy (tabele 3 i 4).

Tabela 3. Wpływ leonardytu na plon ziarna kukurydzy

Tabela 4. Wpływ nawozów organiczno-mineralnych na plon ziarna kukurydzy

Analizując dane w tabeli 3, należy zauważyć, że jedynie czysty leonardyt zastosowany w dawce 100 t/ha przyniósł największy wzrost plonu ziarna kukurydzy (4,9 c/ha, czyli 19,5%). Zastosowanie 25–50 t/ha przyniosło nieco mniejsze wzrosty.

Tabela 4 pokazuje, że zwiększenie dawek nawozu humusowego i równoważnego zestawu nawozów mineralnych zwiększa plon ziarna kukurydzy. Najskuteczniejsza z testowanych dawek nawozu humusowego dla kukurydzy wyniosła 20 t/ha (wzrost o 9,1 c/ha, czyli 36,7% w porównaniu z grupą kontrolną). Ponadto, w celu szybkiego wsparcia uprawy w okresie wegetacji, naukowcy zalecają stosowanie nowoczesnych nawozów korekcyjnych, takich jak Adept Agro.Bio (2 l/ha).

Leonardyt i humofos miały podobny wpływ na plony słonecznika (tabele 5 i 6).

Tabela 5. Wpływ leonardytu na plon słonecznika

Tabela 6. Wpływ nawozów organiczno-mineralnych na plon słonecznika

Skuteczności nawozów nie można oceniać wyłącznie na podstawie plonu ziarna. W naszych badaniach analizowaliśmy również wpływ nawozów na jakość plonów (zawartość białka, tłuszczu i skrobi).

• Białko: Zawartość białka w ziarnie wzrasta wraz ze wzrostem dawek nawozu. Po zastosowaniu leonardytu ziarno z dawką 100 t/ha miało najwyższą zawartość białka (9,78%), natomiast po zastosowaniu humofosu ziarno z dawką 20 t/ha miało najwyższą zawartość białka (10,17%). W porównaniu z grupą kontrolną, zawartość białka wzrosła odpowiednio o 1,14% i 1,59%.
• Tłuszcz: Największy udział tłuszczu i jego plon z hektara odnotowano w wariantach z zastosowaniem 100 ton leonardytu i 20 ton humofosu na hektar (wzrost w stosunku do kontroli odpowiednio o 0,47 i 0,71%).
• Skrobia: Istnieje odwrotna zależność między akumulacją skrobi a innymi składnikami odżywczymi (białkiem i tłuszczem). Pod wpływem nawozów zawartość skrobi nieznacznie spada na korzyść białka i tłuszczu.

Aby zbadać skutki działania leonardytu i nawozów w pierwszym roku ich działania, kukurydzę wysiewano w fazie mleczno-woskowej na kiszonkę (tabele 9 i 10).

Tabela 9. Wpływ efektu następczego leonardytu na plon kukurydzy mleczno-woskowej

Tabela 10. Wpływ następczego działania nawozów na plon kukurydzy mleczno-woskowej

Dawki leonarditu wynoszące 50 i 100 t/ha w następnym roku po zastosowaniu dały stosunkowo wysoki wzrost plonu kukurydzy o dojrzałości mleczno-woskowej (27-33 c/ha, czyli 28,4-34,7%), co wskazuje na przedłużoną skuteczność surowca w późniejszym okresie.

WNIOSKI

• Przy wytwarzaniu nawozów organiczno-mineralnych z leonardytu, wprowadzane do surowca składniki mineralne w pewnym stopniu zwiększają zdolność absorpcji amoniaku.
• Przy ustalaniu dawki wody amoniakalnej należy wziąć pod uwagę zdolność surowca do absorpcji amoniaku.
• Podczas obróbki leonardytu wodą amoniakalną następuje jednoczesne ulatnianie się amoniaku i mobilizacja azotu z samego surowca. Gdy surowiec jest nasycony amoniakiem do ponad 112% swojej pełnej zdolności absorpcyjnej, straty azotu przeważają nad mobilizacją.
• Za optymalną dawkę wody amoniakalnej przy produkcji nawozów organiczno-mineralnych należy uznać wartości dla surowców o średniej chłonności w granicach 3-3,5% masy suchej, a dla superfosfatu pylistego – 2,5-3%.
• Największy przyrost plonu ziarna kukurydzy uzyskano w wariancie z zastosowaniem 20 t/ha fosforanu próchniczego (9,1 c/ha, czyli 36,7% w porównaniu do kontroli).
• Stosowane nawozy mają istotny wpływ na jakość plonu, zwiększając zawartość białka i tłuszczu.
• Leonardyt i nawozy na jego bazie są również skuteczne pod względem efektów ubocznych, przy czym humofos w dawkach 15 i 20 t/ha wywiera silniejszy efekt uboczny na plony niż pierwotny surowiec w czystej postaci.

Komentarz eksperta Agro.Bio: Wyniki badań agrochemicznych i doświadczeń terenowych dowodzą, że zasoby leonardytu w strefie stepowej Ukrainy w pełni nadają się do produkcji wysoce efektywnych nawozów organiczno-mineralnych dla upraw rolnych. Specjaliści Agro.Bio stale rozwijają dziedzinę zaawansowanego przetwarzania leonardytu, opisaną w klasycznych pracach, z wykorzystaniem najnowocześniejszej biotechnologii. Nowoczesne produkty opracowane przez naszych ekspertów, takie jak humat potasowy Agro.Bio oraz szereg zintegrowanych rozwiązań o optymalnej dawce 2 l/ha, pozwalają w pełni wykorzystać naturalny potencjał kwasów huminowych. Zapewnia to długotrwałą ochronę roślin przed stresem, maksymalną mobilizację makro- i mikroelementów w glebie oraz stabilny wzrost plonów w różnych strefach agroklimatycznych Ukrainy.