Зберігання гумінових добрив з леонардиту та зміна їхнього хімічного складу
До недавнього часу при використанні леонардиту на добриво його заготівля та приготування компостів або сумішей здійснювалися виключно силами споживачів. Однак такі форми виробництва не могли повністю задовольнити зрослих потреб сільського господарства, у зв'язку з чим виникла необхідність організації промислового виробництва гумінових добрив.
Наразі перед агроринком стоїть завдання масового виготовлення органно-мінеральних гумінових добрив, що викликає необхідність вирішити низку організаційних питань і, перш за все, час виробництва добрив та тривалість їхнього зберігання.
Завданням наших досліджень було вивчити зміну хімічного складу гумінових добрив під час їхнього зберігання протягом тривалого періоду.
Досліди проводилися в Чернігівській області та Житомирській області на різних підприємствах.
Проби для дослідження відбирали зондом по гребеню штабелів перпендикулярно площині дна та по схилу перпендикулярно його площині через кожні півметра за горизонтами. Для відбору однієї проби проводили три буріння в одному місці, але в трьох точках, поступово поглиблюючи кожну точку. Таким чином, проби з трьох човників зонда, відібрані на однаковій глибині, становили середню пробу. Відбір проб проводили через певні терміни зберігання.
Динаміка температур, зольності та вологості
Спостереження за температурою, вологістю та зольністю проводилися в Замглайському районі Чернігівської області. Через 20 днів після закладання температура по всьому його профілю відповідала температурі зовнішнього середовища. Після 70-денного зберігання в літній період зафіксовано різке підвищення температури до 50-57°, яка трималася в цих межах 35 днів, після чого почалося її зниження.
Зміна температури спостерігалася і за профілем штабеля: максимальної величини вона досягала на глибині 1-2 м, а потім поступово падала. Подальші спостереження за температурою в штабелях з добривами показали, що навіть на одному підприємстві їхнє нагрівання відбувається неодночасно, що, мабуть, залежить від вологості та зольності сировини.
Необхідно відзначити, що порівняно висока вологість леонардиту (50-60%), яка є необхідною умовою при виготовленні добрив, гальмує підвищення температури в штабелі до вищих меж, завдяки чому підтримуються оптимальні умови для життєдіяльності мікроорганізмів.
Зольність за термінами зберігання майже не змінювалася. Наявні коливання слід швидше віднести за рахунок нерівномірного вмісту золи у вихідному продукті, ніж за рахунок втрат органічної речовини.
Динаміка загального азоту та його форм
Вміст загального азоту, як показали спостереження в Замглайському районі, під час зберігання не залишається стабільним, він змінюється. Очевидно, у міру зберігання відбувається перерозподіл загальних запасів азоту. На момент завершення закладання дослідних штабелів вміст у леонардиті + NPK аміачного азоту значно перевищував нітратний. У період зберігання спостерігалося збільшення рухомих форм азоту. Максимальна кількість була зафіксована на четвертому та шостому місяці, у цей період вміст аміачного азоту перевищував нітратний. До річного терміну зберігання кількість рухомих форм азоту в леонардиті + NPK значно впала, проте вона була більшою за початкову. До цього часу аміачний азот майже повністю перейшов у нітратний.
Як приклад у таблиці 1 наведено деякі дані на одному з підприємств Чернігівської області.
| Терміни зберігання, місяці | Форми азоту | Вміст | ||
|---|---|---|---|---|
| 3 місяць | 6 місяць | 12 місяць | ||
| Вміст на метровій глибині | Гідролізований | 0,344 | 0,354 | 0,292 |
| у тому числі аміачний | 0,242 | 0,125 | 0,092 | |
| нітратний | 0,102 | 0,229 | 0,200 | |
| Вміст на двометровій глибині | Гідролізований | 0,346 | 0,497 | 0,307 |
| у тому числі аміачний | 0,159 | 0,063 | 0,071 | |
| нітратний | 0,187 | 0,434 | 0,236 | |
| Середнє по штабелю | Гідролізований | 0,330 | 0,388 | 0,341 |
| у тому числі аміачний | 0,212 | 0,175 | 0,094 | |
| нітратний | 0,118 | 0,213 | 0,246 | |
Вміст рухомих форм азоту збільшується з глибиною відбору до двох метрів, а потім спостерігається його поступове зменшення.
На різних підприємствах накопичення рухомих форм азоту коливається в дослідних штабелях за місяцями. Так, на підприємстві в Житомирській області максимальна кількість рухомого азоту в дослідному штабелі зафіксована на початку третього місяця після закладання на зберігання, у Замглайському — у другій декаді п'ятого місяця, на третьому підприємстві — лише на сьомому місяці зберігання добрив. Не маючи експериментальних даних для об'єктивної оцінки виявленого явища, можемо лише сказати, що режими зберігання штабелів неідентичні. Мабуть, вирішальну роль у цьому відіграє здатність леонардиту до самонагрівання.
Перерозподіл азоту в товщі штабеля та зміна його форм у процесі зберігання, очевидно, потребують пояснення мікробіологічними процесами, які відбуваються у масі гумінових добрив, оскільки там створюються для цього всі необхідні умови. Можливо, у товщі штабеля йде ферментативне розщеплення органічних речовин леонардиту з виділенням аміаку. Цей аміак, залишаючись у дифузному стані, переміщається разом із водяними парами до верхніх меж штабеля. Частина аміаку може нітрифікуватися. Азотна кислота, у свою чергу, вступаючи в сполуку з аміаком, утворює аміачну селітру.
Пояснюючи переміщення азоту в штабелі гумінових добрив під час зберігання та надаючи велике значення мікробіологічним процесам, не можна не висловити думку про те, що на весь хід цих перетворень вплинув і температурний режим. Однак, враховуючи те, що температура в штабелі з добривом нижча, ніж температура в штабелі з леонардитом, можна припустити, що роль власне термічного фактора при зберіганні гумінових добрив менша, ніж при зберіганні леонардиту.
Зміна рухомості фосфору
Проведені аналізи показали (табл. 2), що кількість фосфорних сполук, розчинних у 0,5 н. H₂SO₄, у добривах зростає в міру зберігання. Змінюється вона також і за профілем штабеля.
| Назви родовищ | Терміни зберігання, місяці | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 11 | |
| Замглайський район (Чернігівська область) | 0,192 | - | 0,313 | 0,337 | - | 0,421 |
| Велике (Київська область) | 0,394 | - | 0,391 | - | - | 0,703 |
| Примітка: «-» — не визначали. | ||||||
До 140-денного терміну зберігання максимальна розчинність спостерігається на глибині 1,5-2,5 м, потім кількість рухомих форм фосфорної кислоти значно збільшується і розподіляється більш рівномірно по всьому профілю штабеля, досягаючи максимуму на 340-й день. Що стосується водорозчинного фосфору, то тут також спостерігається тенденція до підвищення розчинності до кінця зберігання.
Загальну закономірність — збільшення рухомих форм фосфору під час зберігання добрив, — мабуть, слід пояснити мобілізацією фосфору важкорозчинних фосфатів за наявності утвореної азотної кислоти. Не виключена можливість утворення рухомих фосфорорганічних сполук, оскільки відомо, що фосфорна кислота може утворювати комплексні сполуки з гуміновою кислотою. Однак експериментальні дані з цього питання нами ще не отримані.
Рухомість гумінових кислот та зміна рH
Як показали аналізи, при зберіганні гумінових добрив у дослідному штабелі в Замглайському районі, рН водної витяжки змінюється в лужний бік до 90-120-денного терміну, потім із збільшенням терміну зберігання лужність реакції знижується і часом доходить до кислої. Зміна реакції спостерігається і за профілем штабеля. Максимальної лужності добрива досягають на глибині 2-2,5 м, а потім лужність починає падати, кисла реакція спостерігається у поверхневих шарах штабеля.
Цікаво відзначити, що підвищення рН йде паралельно накопиченню аміачного азоту, а падіння відповідає збільшенню нітратного азоту. Описані вище явища спостерігалися і в дослідних штабелях с. Великого Київської області.
У період зберігання гумінових добрив кількість водорозчинних форм гумінових кислот зростає до певного періоду. Максимальне накопичення водорозчинних форм гумінових кислот відбувається на п'ятому-шостому місяці їхнього зберігання. У цей період у леонардиті + NPK накопичується і максимальна кількість рухомих форм азоту. Вміст гумінових кислот змінюється також і за профілем штабеля. Якщо зіставити графіки, що характеризують кількість водорозчинних гумінових кислот і кількість аміачного азоту, то неважко помітити паралелізм, а це означає, що аміак, що виділився у процесі розкладання органічної речовини леонардиту, уловлюється гуміновими кислотами і при цьому утворюються розчинні солі — гумати амонію. Надалі в міру подовження термінів зберігання вміст водорозчинних гумінових кислот падає, особливо у поверхневих шарах штабеля. Потрібно відзначити, що падіння розчинності гумінової кислоти в цих шарах майже паралельно накопиченню нітратного азоту. Отже, азотна кислота викликає коагуляцію гумінових кислот, тому накопичення такої форми азоту, з цієї точки зору, не є бажаним.
Підсумовуючи все вищевикладене, можна сказати, що у процесі річного зберігання гумінових добрив відбувається абсолютно незначне падіння вмісту водорозчинних гумінових кислот і підкислення самого добрива. Аміачний азот за цей термін майже повністю переходить у нітратний. Такі добрива вже не можна називати торфо-мінерально-аміачно-гуміновими, оскільки вони в цей період не містять водорозчинних гумінових кислот і аміачного азоту. Мабуть, їх краще називати в цей період органно-мінерально-нітратними.
У тих випадках, коли відбувається падіння вмісту водорозчинних форм гумінових кислот, можна рекомендувати додаткову обробку таких добрив аміачною водою, розрахувавши її дозу за вільною ємністю поглинання. Накопичена азотна кислота нейтралізується аміаком, добрива з кислою реакцією стануть слаболужними, а гумінові кислоти знову перейдуть у водорозчинний стан.
На завершення необхідно сказати, що оптимальною висотою штабеля при закладанні гумінових добрив на зберігання слід вважати 3,5-4 м. Закладання вищих штабелів недоцільне, оскільки у глибоких шарах накопичення поживних речовин відбувається незначно.
Результати мікровегетаційних та польових дослідів
Для вивчення добривних якостей гумінових добрив, які піддавалися зберіганню, були поставлені мікровегетаційні та польові досліди з томатами, капустою, кукурудзою, картоплею, цукровим буряком і льоном.
У лабораторних умовах був закладений мікровегетаційний дослід у піщаній культурі з томатами, завданням якого було встановити зміну добривних якостей гумінових добрив залежно від місця розташування в штабелі під час зберігання. Вага піску в посудині — 1 кг, кількість рослин — 15, повторність — чотириразова. Для досліду були взяті зразки леонардит + NPK у Київській області після 6-місячного зберігання, відібрані з штабеля на глибині 0,5; 1,5; 2 та 3 м. Наважки добрив із розрахунку по 20 г абсолютно сухої речовини вносили в посудину замість азоту та фосфору в суміші Прянишникова. Дослід був закладений 15 лютого 2020 р. і завершений через три тижні. Враховано абсолютно суху вагу паростків, винос азоту та фосфору на посудину (табл. 3).
| Схема досліду, показники | Повна суміш Прянишникова (контроль) | леонардит + NPK, відібраний на глибині, м | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 0,5 | 1,5 | 2 | 3 | ||
| Вага зеленої маси 10 рослин, мг | 3550 | 3920 | 5250 | 5130 | 5610 |
| Вага абсолютно сухої речовини 10 рослин, мг | 208 | 304 | 326 | 438 | 417 |
| Внесено рухомого азоту на посудину, мг | 77,5 | 80,0 | 77,0 | 80,0 | 98,0 |
| Винос азоту на посудину, мг | 8,6 | 7,3 | 8,8 | 12,4 | 12,7 |
| Коефіцієнт використання азоту | 11,09 | 9,12 | 11,42 | 17,47 | 12,96 |
| Внесено рухомого P₂O₅ на посудину, мг | 82,0 | 48,0 | 58,0 | 46,0 | 50,0 |
| Винос P₂O₅ на посудину, мг | 4,80 | 4,80 | 4,00 | 4,80 | 5,93 |
| Коефіцієнт використання P₂O₅ | 5,85 | 10,0 | 6,70 | 10,43 | 11,87 |
Результати досліду наочно показують, що коефіцієнт використання різних поживних речовин леонардиту + NPK вищий, ніж у суміші Прянишникова, причому з глибиною відбору проб він підвищується, а це означає, що леонардит + NPK після шестимісячного терміну зберігання своїх добривних якостей дещо не втратив.
30 березня 2020 р. був закладений другий мікровегетаційний дослід у піщаній культурі з томатами. У завдання досліду входило порівняти добривні якості гумінових добрив, отриманих з різних торфопідприємств, після 7-місячного терміну зберігання. Для цієї мети були відібрані ідентичні за місцем розташування проби з штабелів Замглайського району Чернігівської області, а також на підприємствах Житомирської області та Київської області. Наважки леонардиту + NPK по 10 г на посудину в перерахунку на абсолютно суху вагу дані замість мінерального азоту та фосфору в суміші Прянишникова. 24 квітня дослід був завершений. У таблиці 4 наводяться дані цього досліду.
| Схема досліду, показники | Повна суміш Прянишникова (контроль) | Назви районів розміщення підприємств | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Замглайський | Киселівський | Бучманський | Кодранський | ||
| Вага зеленої маси 100 рослин, г | 58,467 | 48,797 | 56,205 | 60,00 | 62,115 |
| Вага абсолютно сухої речовини 100 рослин, г | 5,029 | 4,489 | 3,721 | 4,454 | 4,550 |
| Внесено рухомого азоту на посудину, мг | 77,5 | 39,0 | 56,0 | 28,6 | 58,4 |
| Винос азоту на посудину, мг | 23,2 | 22,2 | 15,0 | 21,7 | 23,5 |
| Коефіцієнт використання азоту | 29,9 | 56,9 | 26,7 | 75,8 | 40,2 |
| Внесено рухомого P₂O₅ на посудину, мг | 82,0 | 24,6 | 14,4 | 19,2 | 29,0 |
| Винос P₂O₅ на посудину, мг | 4,1 | 3,5 | 5,4 | 3,3 | 4,9 |
| Коефіцієнт використання P₂O₅ | 5,0 | 14,2 | 37,5 | 17,1 | 16,9 |
| Примітка: У таблиці вказано результати досліду на пробах, відібраних з штабелів на глибині 1 м по схилу. | |||||
У цьому досліді коефіцієнт використання азоту та фосфору рослинами, удобреними леонардитом + NPK, як правило, також значно більший, ніж за сумішшю Прянишникова. Необхідно відзначити, що дослідні рослини, удобрені гуміновими добривами, у мікровегетаційних дослідах у всіх випадках були більш розвиненими, ніж рослини на контролі. Це дає право думати, що рослини використовують не лише рухомий азот і фосфор, а й його більш стабільні форми.
Ця думка і всі висловлені вище положення знайшли своє підтвердження і в результатах польових дослідів, у яких порівнювалася ефективність леонардиту + NPK свіжоприготованого і після зимового зберігання. Як приклад наведемо результати дослідів (табл. 5), у Репкинському районі Чернігівської області в 2020 р. Досліди були закладені у трьох повтореннях на темно-сірих опідзолених ґрунтах.
| Схема досліду | Кукурудза | Цукровий буряк | Льон | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Всього зеленої маси, ц/га | У тому числі качанів | Прибавка ц/га | До контролю, % | Урожай, ц/га | Прибавка ц/га | Урожай | Прибавка | |
| Контроль (без добрив) | 146,3 | 64,8 | - | - | 343,6 | - | 493,0 | - |
| Adept, 2л/га (3 рази) | 275,0 | 141,7 | 128,9/76,9 | > 87.7 | 463,6 | 120,9 | 536,0 | 43,0 |
| леонардит + NPK минулого року, 10 т/га | 350,3 | 158,8 | 204,0/90,0 | > 138,9 | 459,0 | 115,6 | 700,0 | 207,0 |
| леонардит + NPK у кількості, еквівалентній 2л/га Adept, (3 рази) | 256,3 | 133,7 | 110,0/68,9 | > 74,8 | 424,6 | 81,0 | 583,0 | 90,0 |
| Примітка: У чисельнику показано прибавку урожаю качанів, у знаменнику — зеленої маси. | ||||||||
З таблиці видно, що еквівалентний набір суміші мінеральних добрив поступається леонардиту + NPK, і особливо після зимового зберігання.
У 2023-2024 рр. леонардит + NPK Бучманського підприємства, який піддався перезимуванню в штабелі, випробовувався на плодоносних виноградниках Закарпатської області у двох різних мікроприродно-кліматичних районах. У таблиці 6 наведено результати дослідів з добривами на дослідному полі з виноградом.
| Схема досліду | 2023 р. | 2024 р. |
|---|---|---|
| Контроль | Середній урожай, ц/га: 85,98 Прибавка, %: - |
Середній урожай, ц/га: 18,4 Прибавка, %: - |
| леонардит + NPK, 3 кг під кущ | Середній урожай, ц/га: 112,00 Прибавка, %: 26,02 |
Середній урожай, ц/га: 19,9 Прибавка, %: 3,0 |
| NPK (еквівалент 3 кг леонардиту + NPK) | Середній урожай, ц/га: 105,60 Прибавка, %: 19,62 |
Середній урожай, ц/га: 18,8 Прибавка, %: 2,2 |
Крім того, необхідно відзначити, що за удобреними варіантами збільшується у ягодах вміст цукру. Особливо помітно в цьому відношенні дія гумінових добрив.
Висновки
- У процесі осінньо-зимового зберігання в гумінових добривах (леонардит + NPK) відбуваються зміни у хімічному складі, а саме:
- а) внаслідок розкладання органічних речовин леонардиту збільшується кількість легкорухомих форм азоту. Максимальна мобілізація азоту в штабелі спостерігається на глибині 1,5-2,5 м;
- б) важкорозчинні фосфорні сполуки переходять у більш рухомий стан;
- в) динаміка рН і рухомість гумінових кислот загалом паралельні змінам вмісту аміачного та нітратного азоту. Збільшення кількості аміачного азоту в гумінових добривах супроводжується підвищенням рН і розчинності гумінових кислот, збільшення ж нітратного азоту тягне за собою зниження рН і розчинності гумінових кислот.
- Постановкою вегетаційних дослідів встановлена висока доступність поживних речовин гумінових добрив, які піддавалися зберіганню протягом тривалого терміну.
- Урожайність сільськогосподарських культур при внесенні гумінових добрив після осінньо-зимового зберігання вища, ніж при удобренні леонардитом + NPK і еквівалентним набором мінеральних добрив.
- Зберігання гумінових добрив протягом осінньо-зимового періоду не знижує їхніх добривних якостей, але оптимальний термін зберігання, з цієї точки зору, коливається залежно від властивостей леонардиту і в більшості випадків дорівнює 4-6 місяцям. На якість добрив впливає розмір штабеля. Оптимальна висота штабеля при закладанні його на зберігання — 3,5-4 м.