Распределение питательных веществ в гуминовых удобрениях в связи с их фракционным составом
Состав и соотношение минеральных веществ могут определять степень пригодности гуминовых удобрений для применения под ту или иную культуру. Следует, однако, заметить, что характеристика различных форм гуминовых удобрений, о которых шла речь, давалась на основании анализа средних проб.
Вместе с тем известно, что леонардит, из которого готовятся эти удобрения в настоящее время, по механическому составу не является однородным, а представляет органическую массу, состоящую из частиц торфа различного диаметра.
Фракционный состав леонардита
Таблица 20. Фракционный состав леонардита
| Показатель качества леонардита по фракциям | Размер частиц, мм | Средняя проба леонардита | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 10–7 | 7–6 | 5–3 | 3–2 | 2–1 | 1–0,5 | <0,5 | ||
| Состав фракций, % | 3,9 | 7,3 | 17,6 | 26,7 | 23,5 | 11,3 | 9,7 | 100,0 |
| Емкость поглощения по метиленовой сини, % | 1,8 | 1,8 | 2,5 | 3,5 | 3,9 | 5,3 | 5,9 | 3,8 |
| Зола, % | 19,9 | 20,7 | 20,2 | 20,6 | 19,9 | 20,5 | 32,9 | 21,5 |
Поскольку применяемые машины для внесения аммиачной воды и сыпучих минеральных компонентов не производят дополнительного существенного дробления исходного сырья, готовое гуминовое удобрение по фракционному составу не будет отличаться от первоначального состояния.
Вместе с тем, как видно из таблицы 20, фракционный состав должен оказать существенное влияние на качество удобрения, так как в зависимости от большего или меньшего содержания частиц с высокой катионной емкостью поглощения будет изменяться распределение минеральных веществ в готовом удобрении. Поэтому нами была поставлена задача выяснить характер распределения минеральных компонентов по массе леонардита в процессе его обработки химикатами.
Кроме того, поскольку в результате такой обработки предполагалось получить качественно отличные фракции, необходимо было определить оптимальные размеры гранул как по содержанию питательных веществ, так и по их воздействию на растение.
Приготовление и анализ гумат калия
Для решения этих вопросов были приготовлены два вида гумат калия:
- Первый вид: леонардит обрабатывался аммиачной водой, затем избыток аммиака нейтрализовался суперфосфатом до pH 7,2.
- Второй вид: вместо суперфосфата избыток аммиака нейтрализовался ортофосфорной кислотой, предварительно разбавленной в воде для более полного смачивания массы.
Таким образом, применение суперфосфата и ортофосфорной кислоты давало возможность сравнить эффективность обработки леонардита фосфором в жидком виде.
После приготовления удобрения разделялись на фракции и средние образцы шли в анализ. Азот и фосфор определялись в вытяжке 0,5 н H₂SO₄. Гуминовые и фульвовые кислоты извлекались на холоде.
Таблица 21. Содержание питательных веществ в гумате калия по фракциям (в %)
| Наименование анализа | Гумат калия, нейтрализованный суперфосфатом | Гумат калия, нейтрализованный P₂O₅ | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Средняя проба | Фракции, мм | Средняя проба | Фракции, мм | ||||||||||||||
| 7–10 | 5–7 | 3–5 | 2–3 | 1–2 | 0,5–1 | <0,5 | 7–10 | 5–7 | 3–5 | 2–3 | 1–2 | 0,5–1 | <0,5 | ||||
| N | 1,23 | 0,87 | 1,13 | 1,27 | 1,40 | 1,42 | 1,24 | 1,06 | 1,54 | 1,10 | 1,38 | 1,47 | 1,60 | 1,56 | 1,72 | 1,86 | |
| P₂O₅ | 3,27 | 1,25 | 1,68 | 2,21 | 3,04 | 3,91 | 5,36 | 5,15 | 2,94 | 1,50 | 2,03 | 2,74 | 3,23 | 3,19 | 3,09 | 3,58 | |
| Соотношение P₂O₅:N | 2,6 | 1,4 | 1,5 | 1,7 | 2,2 | 2,7 | 4,3 | 4,8 | 1,9 | 1,4 | 1,5 | 1,8 | 2,0 | 2,0 | 1,8 | 1,9 | |
| Гуминовая кислота, растворимая в 0,01 н KOH | 0,37 | 0,27 | 0,32 | 0,22 | 0,21 | 0,10 | 0,04 | 1,38 | 0,62 | 0,89 | 1,16 | 1,41 | 1,59 | 1,96 | 1,87 | ||
| Гуминовая кислота, растворимая в 0,1 н KOH | 7,45 | 7,76 | 8,86 | 7,51 | 7,32 | 4,60 | 0,78 | 16,02 | 15,37 | 14,74 | 18,10 | 16,72 | 16,59 | 16,70 | 12,96 | ||
| Влажность | 22,1 | 37,4 | 41,9 | 44,8 | 46,7 | 45,6 | 38,3 | 44,0 | 18,4 | 25,6 | 44,4 | 47,5 | 48,7 | 40,6 | 25,9 | ||
| pH водной вытяжки | 6,5 | 6,7 | 6,9 | 7,0 | 7,1 | 7,2 | 7,0 | 7,0 | 6,6 | 6,7 | 6,8 | 6,9 | 7,1 | 7,2 | 7,4 | ||
Как показывает анализ, качественный состав фракций леонардита неоднороден, причем независимо от способа нейтрализации большая часть вносимых азота и фосфора аккумулируется более мелкими гранулами торфа от 5 мм и ниже.
Выбор фосфорного компонента оказывает существенное влияние лишь на подвижность гуминовых, фульвовых и ульминовых кислот в удобрении. Так, обработка суперфосфатом в целом снижает выход щелочнорастворимых гуминовых кислот, причем тем больше, чем меньший размер гранул во фракции. Падение содержания гуминовых кислот от более крупной к более мелкой фракции происходит параллельно нарастанию содержания в них фосфорной кислоты и объясняется большим обогащением мелких фракций порошковидным суперфосфатом.
В противоположность суперфосфату, применение ортофосфорной кислоты не дает снижения выхода гуминовых кислот. Даже наоборот, в этом случае наблюдается увеличение содержания гуминовых кислот по фракциям параллельно нарастанию в них азота и фосфора.
Микровегетационный опыт
Фракции указанных видов гумата калия испытывались в микровегетационном опыте с целью определения их эффективности как источников минерального питания для растений. Опыт поставлен в чашках Коха в песчаной культуре. Навеска песка в сосуде — 400 г. На сосуд давалось 1,5 мл удобрения, и высевалось 50 семян ячменя. Через 10 дней после появления всходов ячмень убирался, и в нем определялось содержание азота и фосфора, а затем рассчитывался вынос.
Таблица 22. Эффективность фракций гумата калия в качестве источников питания (нейтрализация суперфосфатом) (Микровегетационный опыт 2016 г., ячмень)
| Фракция гумата калия, мм | Сухой вес 50 растений, г | Содержание, % | Общий вынос из сосуда, мг | Взято из удобрений на сосуд, мг | Внесено на сосуд, мг | Использовано от внесенного, % | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | ||
| Средняя проба | 0,52 | 4,15 | 0,643 | 21,6 | 3,33 | 9,4 | 2,16 | 18,4 | 49,1 | 50,8 | 4,4 |
| 10–7 | 0,55 | 3,51 | 0,441 | 19,3 | 2,42 | 7,1 | 1,25 | 13,1 | 18,7 | 54,2 | 6,7 |
| 7–5 | 0,54 | 4,48 | 0,536 | 24,2 | 2,91 | 12,0 | 1,74 | 16,9 | 25,2 | 71,0 | 6,9 |
| 5–3 | 0,57 | 5,31 | нет | 30,3 | нет | 18,1 | нет | 19,1 | 33,1 | 94,7 | нет |
| 3–2 | 0,57 | 4,15 | 0,466 | 23,6 | 2,68 | 11,4 | 1,51 | 21,0 | 45,6 | 54,0 | 3,3 |
| 2–1 | 0,56 | 4,15 | 0,625 | 23,2 | 3,47 | 11,0 | 2,30 | 21,3 | 58,6 | 51,6 | 3,9 |
| 1–0,5 | 0,54 | 4,06 | 0,536 | 21,9 | 2,91 | 9,7 | 1,74 | 18,6 | 80,4 | 52,1 | 2,2 |
| <0,5 | 0,54 | 2,03 | 0,682 | 11,0 | 3,67 | 1,2 | 2,50 | 15,9 | 77,2 | нет | 3,2 |
| Без удобрений | 0,45 | 2,71 | 0,264 | 12,2 | 1,17 | нет | нет | нет | нет | нет | нет |
Примечание: Отсутствие данных для P₂O₅ в фракции 5–3 связано с их отсутствием в оригинале.
Таблица 23. Эффективность фракций гумата в качестве источников питания (нейтрализация ортофосфорной кислотой) (Микровегетационный опыт 2016 г., ячмень)
| Фракция гумата, мм | Сухой вес 50 растений, г | Содержание, % | Общий вынос из сосуда, мг | Взято из удобрений на сосуд, мг | Внесено на сосуд, мг | Использовано от внесенного, % | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | N | P₂O₅ | ||
| Средняя проба | 0,54 | 3,90 | 0,776 | 21,1 | 4,21 | 8,9 | 3,04 | 23,1 | 44,1 | 38,6 | 6,9 |
| 10–7 | 0,55 | 3,17 | 0,549 | 17,4 | 3,02 | 5,2 | 1,85 | 16,5 | 22,5 | 31,5 | 8,2 |
| 7–5 | 0,55 | 3,61 | 0,682 | 19,8 | 3,74 | 7,6 | 2,57 | 20,7 | 30,4 | 36,7 | 8,4 |
| 5–3 | 0,56 | 3,82 | 0,703 | 21,4 | 3,92 | 9,2 | 2,75 | 22,1 | 41,1 | 41,6 | 6,7 |
| 3–2 | 0,52 | 4,48 | 0,703 | 23,3 | 3,64 | 11,1 | 2,47 | 24,0 | 48,4 | 45,8 | 5,1 |
| 2–1 | 0,56 | 4,13 | 0,608 | 23,1 | 3,42 | 10,9 | 2,25 | 23,4 | 47,8 | 46,6 | 4,7 |
| 1–0,5 | 0,59 | 3,71 | 0,776 | 21,9 | 4,60 | 9,7 | 3,43 | 25,8 | 46,3 | 37,6 | 7,4 |
| <0,5 | 0,54 | 3,71 | 0,682 | 20,0 | 3,67 | 7,8 | 2,50 | 27,9 | 53,7 | 27,9 | 4,6 |
| Без удобрений | 0,45 | 2,71 | 0,264 | 12,2 | 1,17 | нет | нет | нет | нет | нет | нет |
Анализ результатов
Полученные в этом опыте данные позволяют сделать вывод, что наиболее ценной составной частью гумата являются средние фракции. Гранулы с размерами более 7 мм в диаметре служат плохим источником как азотного, так и фосфорного питания для растений, поэтому при производстве удобрений они, безусловно, должны быть отброшены.
По-видимому, будет целесообразно таким же образом поступить и с пылеватой фракцией <0,5 мм, в которую входят главным образом слабо гумифицированные частицы леонардита и минеральная примесь.
Что касается оптимальных размеров гранул, то, судя по выносу азота, их эффективность зависит от формы фосфорного компонента. Так, при употреблении суперфосфата предпочтение надо отдать гранулам 3–5 мм, тогда как при приготовлении удобрений с ортофосфорной кислотой оптимальная величина частиц находится в пределах 1–3 мм.
Выводы
- Проведенные исследования показали, что эффективность гуминовых удобрений может быть повышена путем подбора для каждой культуры и группы культур оптимального состава и соотношения минеральных компонентов, а также соответствующего размера гранул и реакции удобрения.
- Насыщение гуминового удобрения (для внесения при посеве) минеральными компонентами до определенного предела повышает их эффективность. Эта предельная насыщенность определяется суммарным содержанием азота, фосфора и калия в 11%. Эффективность более концентрированных гуминовых удобрений приближается к действию минеральных солей.
- Добавление калия к гумату с целью получения из него гуминового удобрения полного минерального состава, как правило, должно сопровождаться дополнительным обогащением тука аммиачной водой.
- Из исследованных типов препаратов наиболее эффективными были такие, в которых на одну часть азота приходится 1,5–2 части фосфора и 1,5–3 части калия.
- Содержание водоподвижных гуминовых кислот, растворимых в воде без подогревания, в таких удобрениях должно быть в пределах 0,17–0,19 процента.
- В процессе обработки леонардита химикатами при производстве гуминовых удобрений распределение минеральных веществ по фракциям леонардита оказывается неравномерным. Азот из аммиачной воды и суперфосфат поглощаются главным образом фракциями от 5 мм и ниже.
- Вегетационный опыт показал, что наиболее ценной составной частью гуматов являются средние фракции — 1–5 мм. Гранулы более 7 мм в диаметре служат плохим источником как азотного, так и фосфорного питания для растений, а с размером <0,5 мм — плохим источником азотного питания.