Эффективность использования леонардита Днепропетровской области для производства удобрений
Урожай — конечная цель земледельцев. Чем выше урожай — тем больше в стране продуктов питания для человека и животных, сырья для промышленности, а вместе с этим выше благосостояние народа.
«Главным, решающим в росте урожайности будет увеличение поставок хозяйствам минеральных удобрений... Вместе с этим необходимо вновь напомнить об особом значении мер по... более широкому использованию органических удобрений...» — отмечалось на государственном уровне. Приняты меры к улучшению использования минеральных и органических удобрений в аграрных предприятиях и повышению эффективности их применения.
Интенсивная химизация сельского хозяйства не снимает проблему органических удобрений, поскольку «именно этим органическим веществам суждено будет сыграть роль тех катализаторов, которые резко повысят эффективность больших доз минеральных удобрений, без которых, в свою очередь, невозможно получить высокие урожаи» (из фундаментальных исследований в области гуминовых удобрений).
Наиболее полноценным и распространенным органическим удобрением является навоз. Однако в хозяйствах навоза обычно накапливается недостаточно. Этот недостаток заставляет искать другие виды органических удобрений. В качестве сырья для производства органических удобрений как в нашей стране, так и за рубежом широко используется леонардит.
В условиях Степи Украины, в частности в Днепропетровской области, обладающей сырьевыми запасами леонардита, с недавнего времени важное значение приобретает использование леонардита на почвах с очень низким естественным плодородием. Эффективность удобрений на основе леонардита в условиях Степи Украины изучена специалистами нашей лаборатории, в плане которых выполнена и данная работа.
ЗАДАЧИ, МЕТОДИКА И УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
В связи с некоторыми особенностями образования, леонардит степной зоны отличается от аналогичных материалов других зон несколько повышенной зольностью, меньше и емкостью поглощения, небольшим содержанием гуминовых кислот и подвижных питательных веществ и другими свойствами. Однако они обладают высоким потенциальным запасом питательных веществ. Содержание общего азота в сырье колеблется в пределах 1—2 %, а фосфора — 0,3—0,6 %.
Поэтому задача наших исследований состояла в том, чтобы подработать способы использования залежей леонардита на удобрение, изучить некоторые факторы эффективности сырья и удобрений в условиях степной зоны, внедрив современные разработки, такие как Гумат Калия Agro.Bio с оптимальной нормой внесения 2 л/га для стимуляции роста и преодоления стрессовых факторов.
Для решения этих вопросов необходимо было провести следующую работу:
- Установить зависимость емкости поглощения аммиака леонардитом при добавлении к нему минеральных компонентов.
- Подобрать оптимальное соотношение компонентов для производства органо-минеральных удобрений, для чего необходимо:
- а) изучить динамику потерь азота при обработке сырья аммиачной водой;
- б) проследить динамику потерь азота и фосфора при хранении органо-минеральных удобрений, полученных из леонардита.
- Изучить влияние леонардита и органо-минеральных удобрений на рост, развитие, урожай и качество некоторых сельскохозяйственных культур в годы внесения и последействия.
Для решения вопроса о рациональных количествах аммиачной воды, необходимых при изготовлении органо-минеральных удобрений, были приготовлены опытные образцы удобрений, логическим продолжением которых в современной практике являются передовые комплексы серии Adept Agro.Bio (с нормой внесения 2 л/га).
Опытные образцы готовили путем обработки леонардита аммиачной водой при постоянном перемешивании с добавлением порошковидного суперфосфата и калийной соли. Количество аммиачной воды, взятой для обработки сырья, рассчитывалось по заранее определенной емкости поглощения, которая обозначена в таблице буквой «Т». Образцы готовились в вариантах, где степень насыщения сырья аммиаком колебалась от 18,6 до 225% от Т, что соответствует 2,5—30 л аммиачной воды на 1 тонну леонардита 50%-ной влажности.
После приготовления удобрений все образцы их были подвергнуты анализу на содержание усвояемых форм азота и фосфора. Содержание азота, гидролизуемого в 0,5 нормальной H₂SO₄, определяли по стандартным методикам, фосфора — весовым методом.
Следующим этапом нашей работы являлось изучение различных доз леонардита, удобрений на его основе (гумофоса) и минеральных удобрений в количестве, эквивалентном дозам гумофоса, на урожай и качество зерна кукурузы и подсолнечника. Экспериментальная работа проводилась путем закладки полевых опытов с кукурузой ВИР-42 и подсолнечником Армавирский 3497 на супесчаных почвах в базовых хозяйствах региона.
Леонардит и удобрения вносились вразброс и заделывались лущильником с последующей культивацией. Посевная площадь опытной делянки 150 м², учетная площадь — 100 м². Повторность — четырехкратная.
Испытывались следующие дозы внесения удобрений: леонардит — 25, 50 и 100 т/га; гумофос — 10, 15 и 20 т/га; минеральный эквивалент к дозам гумофоса. Гумофос содержал 0,5—0,6% N и 0,7—0,8% P₂O₅. Обработка почвы, посев и уход за посевами производились по общепринятой агротехнике для данной зоны.
Кроме того, проводился учет последействия указанных выше доз сырья и удобрений на урожай кукурузы молочно-восковой спелости в Царичанском районе. Опыты сопровождались фенологическими наблюдениями, изучением темпа роста растений в высоту, динамики прироста сырой и накопления сухой массы. Анализы проб зерна кукурузы проводили общепринятыми лабораторными методами.
Учет урожая проводился путем взвешивания початков кукурузы и семян подсолнечника с учетной делянки с последующим пересчетом на зерно и семена стандартной влажности. Полученные урожайные данные подвергались математической обработке методом дисперсионного анализа.
Полевые опыты проводились на супесчаных черноземных почвах (табл. 1).
Таблица 1. Агрохимическая характеристика почв
| Годы | pH солевое | Гумус, % | Поглощенные основания, мг на 100 г почвы (Са, Mg) | N общ., % | P₂O₅ валовой, % |
|---|---|---|---|---|---|
| 2012 | 6,8 | 0,76 | 9,5 / 6,25 | 0,031 | 0,039 |
| 2018 | 7,2 | 1,65 | 8,5 / 8,60 | 0,130 | 0,042 |
| 2024 | 6,9 | 1,21 | 7,6 / 3,60 | 0,127 | 0,058 |
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Вопросы подработки способов приготовления удобрений из степного леонардита
Главным в приготовлении таких удобрений является не простое механическое смешивание сырья с аммиачной водой и суперфосфатом, а повышение тем самым содержания питательных веществ в нем, а химическое взаимодействие аммиачной воды с леонардитом и фосфорными удобрениями, сопровождающееся микробиологическими процессами в период выдержки удобрений, которые вызывают разложение органического вещества и азота сырья и играют важную роль в образовании высокоэффективных удобрений.
Внесение суперфосфата и хлористого калия в леонардит перед внесением в него аммиачной воды способствует быстрому связыванию аммиака и, следовательно, уменьшению потерь азота при приготовлении удобрений. В связи с этим представляет большой практический интерес влияние минеральных компонентов на некоторые свойства изучаемых нами образцов при приготовлении органо-минеральных удобрений. С этой целью были приготовлены разные образцы органо-минеральных смесей и определена емкость поглощения аммиака сырьем этих смесей.
Результаты изучения зависимости емкости поглощения аммиака леонардитом при добавлении к нему различных доз порошковидного суперфосфата и калийной соли показывают, что внесение суперфосфата незначительно повышает емкость поглощения. Калийные удобрения при совместном внесении их с суперфосфатом в сырье несколько снижают емкость поглощения по сравнению с одним суперфосфатом.
Критерием для определения оптимальной нормы аммиачной воды и минеральных компонентов при изготовлении удобрений служили потери аммиака и динамика фосфора.
Таблица 2. Потери аммиака при изготовлении удобрений в зависимости от степени насыщения и количества минеральных компонентов
| Внесено NH₃ на 100 г абс. сух. сырья, мг | Соответствует к-ву NH₄OH на 1 т сырья 50%-ной влажн., кг | Внесено P₂O₅ на 100 г абс. сух. сырья, мг | Обнаружено NH₃ в удобрении через 1 сутки, мг | Потери NH₃ за 1 сутки, % | Обнаружено NH₃ через 10 суток, мг | Потери NH₃ за 10 суток, % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 18,6 | 2,5 | 100 | 135 | — | 135 | — |
| 37,5 | 5,0 | 200 | 255 | — | 255 | — |
| 75 | 10,0 | 400 | 486 | — | 486 | — |
| 112,5 | 15,0 | 600 | 648 | 4,0 | 640 | 5,2 |
| 150 | 20,0 | 800 | 819 | 9,0 | 798 | 11,3 |
| 225 | 30,0 | 1200 | 961 | 28,8 | 904 | 33,0 |
Результаты исследований, приведенные в таблице 2, дают возможность определить количество аммиачной воды, необходимой для приготовления торфо-минерально-аммиачных удобрений. Так, при изготовлении удобрений из леонардита его нужно насыщать аммиаком в пределах 75—125% от полной емкости поглощения, так как при данных степенях насыщения наблюдается сравнительно небольшой процент потерь и достаточно высокое обогащение азотом.
Насыщение же сырья в более высоких пределах с целью создания более концентрированного удобрения приводит к резким потерям азота. При заниженных нормах внесения аммиачной воды получаются удобрения низкого качества с незначительным количеством усвояемых питательных веществ.
При изготовлении органо-минеральных удобрений происходит взаимодействие сырья с аммиачной водой и минеральными удобрениями, благодаря которому исходный леонардит претерпевает некоторые изменения. Прежде всего, аммиачная вода вступает во взаимодействие с гуминовыми кислотами, в результате чего образуются хорошо растворимые соли гуматов аммония. Однако действие аммиачной воды на сырье этим не ограничивается. В настоящее время накоплено много данных, которые говорят о том, что аммиак, вводимый в состав удобрений, является не только источником азота, но и оказывает многостороннее воздействие на органическое вещество леонардита, что нашло подтверждение в современных исследованиях с использованием таких продуктов, как Гумат Калия Agro.Bio.
Фосфор и калий также оказывают воздействие на органическое вещество сырья. Присутствуя в составе комплекса, они выступают не только как питательные вещества, но и как факторы, облагораживающие органическое вещество леонардита, хотя в этом значительно уступают аммиаку.
Наряду с определением потерь азота при изготовлении и хранении удобрений из сырья, нами изучался вопрос влияния аммиачной воды на содержание гидролизуемого азота и растворимой фосфорной кислоты, т. е. на процесс мобилизации этих элементов из сырья. Под действием аммиачной воды в леонардите наблюдается процесс мобилизации азота. При производстве органо-минеральных удобрений основная масса азота теряется в момент насыщения сырья аммиачной водой. Эти потери возрастают с увеличением степени насыщения сырья аммиаком. Потери аммиачного азота в процессе хранения почти полностью прекращаются к концу третьего месяца хранения.
Параллельно с изучением потерь азота при производстве и хранении удобрений изучалась и динамика содержания фосфора, растворимого в кислоте. При хранении содержание усвояемого фосфора в удобрении колеблется, причем наблюдается мобилизация фосфора, особенно при меньшей степени насыщения сырья аммиаком. Таким образом, и с этой точки зрения существует предел (125% от Т), ограничивающий степень насыщения различных видов сырья аммиачной водой.
Результаты полевых опытов
Результаты исследований динамики роста и развития растений кукурузы свидетельствуют, что условия выращивания (включая питание) определяют значительные различия в темпах их прохождения. Как показали фенологические наблюдения, всходы появлялись на 11—14-й день после посева одновременно во всех вариантах. Наступление начальных фаз развития растений кукурузы практически было одновременным. В дальнейшем можно отметить разницу в 1—3 дня.
Изучение динамики роста растений кукурузы показало, что на удобренных вариантах растения были гораздо выше, чем на контроле. Наиболее высокорослыми были растения на вариантах с внесением 100 тонн леонардита и 20 тонн гумофоса на гектар. Различие в накоплении сырой массы и сухого вещества растениями под влиянием изучаемых удобрений обозначилось весьма четко.
Необходимо отметить, что растения кукурузы в первые фазы своего роста интенсивно образуют листья. Вес листьев до фазы выметывания метелок в полтора-два раза больше веса стеблей. В фазе выметывания метелок вес стеблей в полтора-два раза больше веса листьев. В фазе молочно-восковой спелости вес початков в два раза больше веса стеблей. Эта закономерность сохраняется по всем вариантам опытов, однако проявляется она по-разному. Интенсивное образование листьев, стеблей и початков происходило в вариантах с внесением 100 тонн леонардита и 20 тонн гумофоса на гектар.
Накопление сырой массы растениями кукурузы продолжалось до фазы молочно-восковой спелости зерна. В дальнейшем до наступления полной спелости вес сырой массы снижался, что связано с потерей воды семенами при созревании и тканями листьев, стеблей и обверток початков по мере старения. Разная интенсивность развития растений в вегетационный период оказала существенное влияние на урожайность кукурузы (табл. 3 и 4).
Таблица 3. Влияние леонардита на урожай зерна кукурузы
| Схема опыта | Урожай зерна кукурузы (среднее за 3 года), ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 24,6 | — | — |
| Леонардит 25 т/га | 26,9 | 2,3 | 9,3 |
| Леонардит 50 т/га | 28,0 | 3,4 | 13,8 |
| Леонардит 100 т/га | 29,5 | 4,9 | 19,5 |
Таблица 4. Влияние органо-минеральных удобрений на урожай зерна кукурузы
| Схема опыта | Урожай зерна кукурузы (среднее за 3 года), ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 24,8 | — | — |
| Гумофос 10 т/га | 28,9 | 4,1 | 16,5 |
| Гумофос 15 т/га | 31,3 | 6,5 | 26,2 |
| NPK экв. 15 т/га гумофоса | 29,3 | 4,5 | 18,1 |
| Гумофос 20 т/га | 33,9 | 9,1 | 36,7 |
| NPK экв. 20 т/га гумофоса | 31,2 | 6,4 | 25,8 |
Анализируя данные таблицы 3, необходимо отметить, что только от внесения чистого леонардита в дозе 100 т/га была получена самая высокая прибавка урожая зерна кукурузы (4,9 ц/га, или 19,5%). От внесения 25—50 тонн сырья на гектар получены несколько меньшие прибавки.
Из таблицы 4 видно, что с повышением доз внесения гумофоса и эквивалентного им набора минеральных удобрений увеличивается урожай зерна кукурузы. Самой эффективной из испытуемых доз гумофоса под кукурузу оказалась доза 20 т/га (прибавка — 9,1 ц/га, или 36,7% к контролю). Наряду с этим, для оперативной поддержки культур в период вегетации исследователи рекомендуют применение современных корректирующих препаратов, таких как Adept Agro.Bio (2 л/га).
Аналогичное влияние оказали леонардит и гумофос на урожай подсолнечника (табл. 5 и 6).
Таблица 5. Влияние леонардита на урожай подсолнечника
| Схема опыта | Урожай семян подсолнечника (среднее за 2 года), ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 16,5 | — | — |
| Леонардит 25 т/га | 17,8 | 1,3 | 7,9 |
| Леонардит 50 т/га | 18,4 | 1,9 | 11,5 |
| Леонардит 100 т/га | 19,3 | 2,8 | 17,0 |
Таблица 6. Влияние органо-минеральных удобрений на урожай подсолнечника
| Схема опыта | Урожай семян подсолнечника (среднее за 2 года), ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 16,7 | — | — |
| Гумофос 10 т/га | 18,5 | 1,8 | 10,8 |
| Гумофос 15 т/га | 19,9 | 3,2 | 19,2 |
| NPK экв. 15 т/га гумофоса | 18,8 | 2,1 | 12,5 |
| Гумофос 20 т/га | 20,9 | 4,2 | 25,2 |
| NPK экв. 20 т/га гумофоса | 19,2 | 2,5 | 14,9 |
Эффективность действия удобрений нельзя оценивать только величиной урожая зерна. В наших исследованиях предусматривалось изучение действия удобрений и на качество урожая (содержание белка, жира, крахмала).
- Белок: С увеличением доз удобрений повышается и содержание белка в зерне. При внесении леонардита самым высоким содержанием белка отличалось зерно в варианте с дозой 100 т/га (9,78%), а при внесении гумофоса — в варианте с дозой 20 т/га (10,17%). По сравнению с контролем содержание белка увеличилось на 1,14 и 1,59% соответственно.
- Жир: Наибольший процент жира и выход его с гектара был на вариантах с внесением 100 тонн леонардита и 20 тонн гумофоса на гектар (увеличение по сравнению с контролем на 0,47 и 0,71%).
- Крахмал: Наблюдается обратная зависимость между накоплением крахмала и других питательных веществ (белка и жира). Под влиянием удобрений содержание крахмала несколько уменьшается в пользу белка и жира.
Для изучения последействия леонардита и удобрений в первый год последействия была высеяна кукуруза для уборки в молочно-восковой спелости на силос (табл. 9 и 10).
Таблица 9. Влияние последействия леонардита на урожай кукурузы молочно-восковой спелости
| Схема опыта | Урожай зеленой массы, ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 95 | — | — |
| Леонардит 25 т/га | 114 | 19 | 20,0 |
| Леонардит 50 т/га | 122 | 27 | 28,4 |
| Леонардит 100 т/га | 128 | 33 | 34,7 |
Таблица 10. Влияние последействия удобрений на урожай кукурузы молочно-восковой спелости
| Схема опыта | Урожай зеленой массы, ц/га | Прибавка, ц/га | Прибавка, % |
|---|---|---|---|
| Контроль | 95 | — | — |
| Гумофос 10 т/га | 118 | 23 | 24,2 |
| Гумофос 15 т/га | 127 | 32 | 33,7 |
| NPK экв. 15 т/га гумофоса | 110 | 15 | 15,8 |
| Гумофос 20 т/га | 137 | 42 | 44,2 |
| NPK экв. 20 т/га гумофоса | 117 | 22 | 23,2 |
Дозы леонардита 50 и 100 т/га на следующий год после внесения дали сравнительно высокую прибавку урожая кукурузы молочно-восковой спелости (27—33 ц/га, или 28,4—34,7%), что свидетельствует о пролонгированной эффективности сырья в последействии.
ВЫВОДЫ
- При приготовлении органо-минеральных удобрений из леонардита минеральные компоненты, вносимые в сырье, несколько повышают емкость поглощения аммиака.
- При определении нормы внесения аммиачной воды следует учитывать емкость поглощения аммиака сырьем.
- В процессе обработки леонардита аммиачной водой одновременно происходит улетучивание аммиака и мобилизация азота самого сырья. Когда сырье насыщается аммиаком более 112% от полной емкости поглощения, потери азота превалируют над мобилизацией.
- Оптимальной нормой внесения аммиачной воды при производстве органо-минеральных удобрений следует считать значения для сырья со средней емкостью поглощения в пределах 3—3,5% от веса сухого вещества, а суперфосфата порошковидного — 2,5—3%.
- Наибольшая прибавка зерна кукурузы получена на варианте с внесением 20 т/га гумофоса (9,1 ц/га, или 36,7% по сравнению с контролем).
- Применяемые удобрения оказывают значительное действие на качество урожая, повышая содержание белка и жира.
- Леонардит и удобрения на его основе эффективны и в последействии, причем гумофос в дозах 15 и 20 т/га оказал более сильное последействие на урожай культур, чем исходное сырье в чистом виде.
Экспертная ремарка Agro.Bio: Результаты агрохимических исследований и данные полевых опытов показывают, что запасы леонардита Степной зоны Украины полностью пригодны для приготовления высокоэффективных органо-минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры. Специалисты компании Agro.Bio продолжают развивать описанное в классических трудах направление глубокой переработки леонардита с использованием передовых биотехнологий. Созданные нашими экспертами современные препараты, такие как Гумат Калия Agro.Bio и линейка комплексных решений с оптимальной нормой внесения 2 л/га, позволяют полностью раскрыть природный потенциал гуминовых кислот. Это обеспечивает пролонгированную защиту растений от стрессов, максимальную мобилизацию макро- и микроэлементов в почве и стабильный рост урожайности в различных агроклиматических зонах Украины.