Меню
Головна Статті Управління фосфором - різні шляхи, різні результати.

Управління фосфором – різні шляхи, різні результати.

Управління фосфором – різні шляхи, різні результати.

Фосфор є одним з важливих елементів в харчуванні рослин. Після органічної речовини і азоту, фосфор часто буває найдефіцитнішим елементом при зростанні сільськогосподарських культур.

Органічна речовина містить велику кількість азоту та інших поживних речовин для рослин. Значна частина доступного фосфору грунту присутній в органічній речовині. Коли органічна речовина вичерпується при інтенсивній обробці грунту, ерозії, а також з виносом врожаю – фосфорний дефіцит стає актуальною проблемою. Фосфорсодержащие добрива на практиці допомагають задовольнити потребу рослин у фосфорі. Зараз, коли ми прагнемо до нульового обробітку грунту, можливо, необхідно збільшити кількість фосфорних добрив для задоволення потреб більш інтенсивного сівозміни та відновлення органічної речовини.

Дослідження показали поступове поліпшення ефективності методів оцінки стану фосфору в грунті і ефективності застосування фосфорних добрив. Дана стаття дозволить пояснити поведінку фосфору в грунті.

Динаміка фосфору в ґрунті

Коріння рослин поглинають фосфор в двох формах. Монофосфат-іон (PO43-), який є переважаючим типом фосфатів в грунтовому розчині при рН грунту нижче 7. При рН вище 7, переважною формою є дифосфат-іон (P2O74-). Обидві форми також називаються ортофосфати ( `орто-` відноситься до 4 атомів кисню). Фосфорсодержащие аніони (негативно заряджені іони) притягують катіони (позитивно заряджені іони) кальцію в лужних грунтах, а так само залізо, марганець і алюміній в кислих грунтах. Фосфат-іони входять у зв’язку з іншими іонами і формують більш стійкі сполуки, які не можуть розчинитися в грунтової середовищі. Наявність цих фосфат-зв’язуючих іонів (Ca, Fe, Mn, Al) залежить в першу чергу від величини рН. Концентрація цих катіонів визначатиме наявність фосфору в рослині.

Наявність рухомого фосфору в ґрунті безпосередньо пов’язано з розчинністю (здатність розчинятися в грунтовому розчині) характерних для різних типів фосфоровмісних молекул. Рослина переносить фосфат-іони з грунтового розчину до своїх клітин, кількість надходження фосфору залежить від коефіцієнта розчинності його в грунтовому розчині. Швидкість поповнення запасів фосфору в ґрунтовому розчині залежить від розчинності фосфатів.

У лужних грунтах розчинність фосфору залежить від кількості кальцію, що знаходиться в ній. Кальцій є основним елементом в лужних грунтах і реагує з HPO42- в формі кальцій-фосфату (CaP2O7). Кальцій-фосфат в лужному середовищі має низьку розчинність, таким чином, цього недостатньо для формування врожаю. Культури поглинають HPO42- з ґрунтового розчину, інша частина HPO42- переходить в кальцій-фосфат. Після проведення аналізу ґрунтового розчину можна ефективно оцінити наявність доступного фосфору в лужних грунтах.

У кислих грунтах одним з розчинних з’єднань фосфатів кальцію, найбільш доступним є монофосфат кальцію. Однак в кислих грунтах також розчиняються іони заліза, алюмінію і марганцю. Коли залізо і алюміній розчиняються, вони з’єднуються з фосфат іонами, роблячи їх недоступними; цей процес відбувається, при рН грунту менше 5.5 і ще більш збільшується при рН грунту нижче 5.0. Тому ідеальний рН для наявності фосфору становить від 5.6 до 7.2.

Хоча розчинність фосфору і знижується в лужних грунтах, він все одно залишається доступним для культур, але в меншій кількості. Внаслідок чого, загальна сума фосфору, що міститься в лужних грунтах повинна бути більше, ніж в кислому ґрунті. Однак обидва типи мають однаковий фосфорний потенціал.Фосфор визначають у всіх типах грунтів: в лужних, нейтральних і кислих грунтах, хоча методи екстракції і калібрування будуть відрізнятися. Норму фосфорних добрив рекомендується обгрунтувати, спочатку зробивши аналіз на фосфор в грунті, в залежності від її кислотності. Наявність фосфору можна визначити за методом екстракції з використанням оціночних таблиць.

Як відомо, нульова система обробки підвищує популяції мікроорганізмів грунту, включаючи мікоризні гриби. Мікоризні гриби можуть утворювати симбіоз з корінням багатьох видів рослин і часто є важливими для транспортування фосфору в корені. Також поряд з грибковим міцелієм вони здатні поглинати фосфор з некорневой поверхні. У деяких випадках, міцеальние нитки можуть проникати крізь обсяг грунту, яка в десять разів більше, ніж самі корені. Мікоризні популяції можуть підвищувати наявність фосфору для деяких культур, коли рівень фосфору грунту перебувати на низькому рівні (менше 10-15 мг / кг за методами BrayP-1, Mehlich P-3 і Olsen).

Вміст фосфору в ґрунті

Грунтовий фосфор, як правило, розділений на чотири категорії, до яких відносяться:

доступний фосфор;
`Поверхностний` або адсорбований фосфор;
органічний фосфор, який знаходиться в органічній речовині;
`Неподвіжний` або кристалічний фосфор.
Нерухомий фосфор міцно пов’язаний з деякими елементами грунту (як говорилося раніше) і є недоступним для рослин. Нерухомий фосфор слід шукати `внутрі`крісталлов. Поверхневий (адсорбований) фосфор перебувати на поверхні частинок грунту і кристалів. Поверхневий фосфор легко переходить з поверхні кристала в грунтовий розчин. Поверхневий фосфор називається також активним фосфором.

Органічний фосфор минерализуется мікроорганізмами і ферментами в фосфат-іон, який можуть використовувати культури.Некоторие органічні речовини легко минерализуются, а деякі досить стійкі. Фосфор, мінералізований з органічної речовини стає частиною адсорбованого фосфору. Органічний фосфор, який стійкий до мінералізації, є частиною недоступного фосфору.

Запас адсорбованого (активного) фосфору визначає врожайність. Текстура (механічний склад) грунту впливає на кількість запасів адсорбованого фосфору. Глина – хімічно активна частина грунту. Глина містить алюміній і залізо, які реагують з фосфором. У лужних грунтах вапно є джерелом кальцію, який також взаємодіє з фосфором. Глинисті грунти будуть утримувати на своїй поверхні фосфор набагато краще, ніж піщані ґрунти, тому мають кращий фосфорний потенціал.

Методи аналізу грунту на фосфор були розроблені для оцінки наявності доступного фосфора.Аналіз кількості доступного фосфору враховує поверхневий фосфор. Загальний фосфор грунту аналізують методами BrayP-1, Mehlich P-3 і Olsen. Метод BrayP-1 добре підходить для некарбонатних грунтів, але марний для грунтів з підвищеною кислотністю, оскільки кислота реагує з кальцієм замість молекул, що містять фосфор. Метод Olsenхорошо підходить для карбонатних грунтів. Метод Mehlich P-3 – це новий, найбільш часто використовуваний метод аналізу фосфору для всіх типів грунтів.

Дані по фосфору для різних методів аналізу

Управління фосфором - різні шляхи, різні результати.

Фосфорні добрива

Виробництво фосфатних добрив в більшості випадків починається з виробництва фосфорної кислоти з гірських фосфоровмісних порід. У цих породах фосфор знаходяться в вигляді трикальций-фосфату (Ca3PO4), нерозчинного мінералу, який також називають аппатіто. Фосфати розчиняють в сірчаної кислоти. Коли додається сірчана кислота, кальцій з фосфатів і сульфат з сірчаної кислоти об’єднуються, утворюючи гіпс.Гіпс потім відділяється від рідкої фосфорної кислоти. Фосфорна кислота виходить шляхом `мокрого способа` – 54% P2O5.

Рідка фосфорна кислота має деякі домішки, тому фосфорні добрива можуть мати зелений або чорний колір. В даних домішках в дуже малих кількостях містяться кальцій, залізо, алюміній, магній, сірка і фтор, які не шкідливі для грунту. У високотемпературних печах проводиться прожарювання фосфатів для отримання чистої фосфорної кислоти білого кольору. Аналіз чистого білого кислоти дає співвідношення по фосфору 0-56-0. Ця кислота використовується в харчовій та хімічній промисловості або в спеціальних добривах.

Пірофосфорна кислота (Н4Р2О7) проводиться нагріванням рідкої фосфорної кислоти з випаровуванням (отщеплением) молекули води:

HPO3 -> H3PO4 -> H4P2O7

Пірофосфорна кислота, як правило, має концентрацію P2O5 від 72% до 76%. Після випаровування води, ортофосфат-іон втрачає атом кисню, потім два ортофосфат-іона приєднуються один до одного, утворюючи змінної довжини ланцюга (- Р – О – Р -), як P2O7, P3O10, і P4O13. Такі сполуки називаються поліфосфати. Таким чином, збільшується концентрація фосфору в фосфорної кислоти. Також збільшується кількість фосфору, яке може перейти в грунтовий розчин.

Ще однімпреімуществом поліфосфатів є здатність утримувати мікроелементи в розчині. Поліфосфати можуть поглинати цинк і марганець, залишаючись в розчині до певної концентрації. Поліфосфати утримують 454 г заліза або марганцю на кожні 14 кг P2O5.

Фосфат амонію (NH4) 3PO4, рідке фосфорне добриво, 10-34-0, проводиться з фосфорної кислоти і аміаку безводного. Як писалося раніше, ортофосфат використовується рослинами в формі P2O74- або PO43-. Добриво виду 10-34-0 являє собою суміш 30-40% ортофосфатов і 60-70% поліфосфатів. Коли поліфосфати вносяться в грунт, відбувається реакція поліфосфатів з грунтовими водами (гідроліз), що призводить до розриву ланцюгів і освітою H3PO4 або HPO3. Ця реакція протікає протягом від декількох днів до декількох тижнів, в залежності від природи ґрунту. На кінетику реакції впливають мікроорганізми грунту, тому реакція відбувається більш швидкими темпами при нульового обробітку грунту.

Деякі рідкі фосфатні добрива виготовляються, використовуючи замість поліфосфатів білу фосфорну кислоту (100% ортофосфат). Низька концентрація P2O5, в білій фосфорної кислоти дає менше значення фосфору. Біла фосфорна кислота може реагувати з гідроксидом калію, даючи фосфат калію К3РО4 (9-18-9) і ряд інших сумішей.

Є таке поняття для добрив: `індекс солі` – воно відноситься до загальної суми поживних речовин в удобреніі.Чем вище концентрація поживних речовин в добриві, тим вище` індекс солі` добрива.

Сухі добрива виду 11-52-0 і 18-46-0 виготовляються з фосфорної кислоти і аміаку безводного, потім їх висушують і грануліруют.Поскольку ці сухі добрива містять тільки ортофосфати, а не поліфосфати, весь фосфор добрива при додаванні в грунт безпосередньо реагує з грунтовим розчином.

Фосфор тварин залишків

Фосфор гною і компосту – це дуже хороший джерело фосфору. Різні типи гною містять різну кількість фосфору. Коров’ячий гній буде поставляти в грунт від 2 кг до 2.5 кг P2O5 на тонну гною протягом першого року. Свинячий гній зазвичай застосовується у вигляді рідкого добрива.

Поверхневе внесення гною або гною – це актуальне питання. Велика кількість опадів вимиває фосфор в стічні води, хоча це залежить від тривалості часу опадів, кількості опадів і т.д. У разі опадів, вода вимиває не тільки фосфор, а й інші поживні речовини в грунт через макропори грунту.

Деякі люди є прихильниками закладення гною або гною в грунт. Однак якщо пройде велика кількість опадів, то вимивання буде залежати не тільки від типів грунтів, але і від порушення її структури. Вимиваються як розчинені живильні речовини, так і частки грунту, збагачені поживними речовинами. Якщо закладення гною будуть призводити до порушення структури грунту, то ця процедура повинна бути зведена до мінімуму.

Скільки фосфорних добрив слід застосовувати?

Кількість застосовуваних фосфорних добрив залежить від багатьох факторів. Найбільш важливими з них є:

1 – кількість фосфору винесеного урожаєм,

2 – наявність фосфору в грунті.

Культури різняться по їх здатності реагувати на фосфорсодержащие добрива (і наявність фосфору в грунті), це видно після збирання врожаю з виносу фосфору. Наприклад, якщо ви зібрали 7 т / га пшениці, ви винесли разом із зерном від 13 кг до 15 кг фосфору в P2O5.

В кінцевому підсумку, це кількість фосфору необхідно внести, в залежності від результатів аналізів. Наприклад, якщо кількість фосфору в грунті дуже високо, ймовірність збільшення врожайності з додаванням добрив низька, тому необхідність застосовувати фосфорні добрива мінімальна. Однак на грунті з низькою концентрацією фосфору для поліпшення значень фосфору це необхідно.

Кукурудза краще реагує на внесення фосфору, коли температура грунту низька, ніж висока (температура має велике значення для проникнення фосфору в розчин, а також для мікорізного діяльності, яка знижується, коли температура грунту нижче 160С). Різні види рослин мають специфічні властивості, які викликають зміни в зростанні при реакції з фосфором (існують спеціальні селекційні програми для рослин, більш чутливо реагують на фосфор).

Методи визначення фосфору

Сотні досліджень було зроблено, щоб краще зрозуміти ефективність застосування фосфору. Наприклад, були застосовані чотири різних методи оранки на поле, що було переведено на нульову обробку, після одного року досліджень. Суть методу: 1 – комбіноване внесення; 2 – Некомбіновані внесення; 3 – стрічкове внесення; 4 – звичайне внесення. Стрічкове внесення проходило на глибині 8 см і 30 см один від одного. Методи 1, 2 і 3 застосовувалися раз, в той час як при звичайному внесення фосфор застосовувався в обсязі 1/4, але щороку протягом чотирьох врожаїв (сезонів). Аналіз грунту показав низькі значення фосфору (10 мг / кг фосфору, метод – Olsen), рН грунту – 7.8, органічна речовина – 2.4%.

Отримані результати підтвердили необхідність внесення фосфорних добрив. Для оптимізації врожайності озимої пшениці дане дослідження показало необхідність більш високого рівня фосфорних добрив, ніж передбачалося. Іншими словами, для пшениці вигідно застосовувати більше фосфорних добрив, ніж рекомендується виходячи з результатів аналізу грунту навіть при високих концентраціях фосфору в грунті (понад 50 мг / кг – методи Bray P-1 і Mehlich P-3 або 32 мг / кг – Olsen) . Дослідження показало, що поверхневе внесення фосфоровмісних добрив ефективно впливає на підвищення врожайності при нульового обробітку. Щорічне застосування фосфорних добрив при звичайному посіві в обсязі 1/4 ефективно впливає на підвищення врожайності пшениці, хоча сумарний обсяг після 4 посівів пшениці менше, ніж при одноразовому внесенні, причому не грає ролі, комбіноване це внесення чи ні. Це означає, що якщо високочутливі культури, такі як пшениця, ростуть в певній ротації, а рівень фосфору в межах середніх або низьких значень, то для створення сприятливого рівня фосфору важливо використовувати поверхневе внесення.

Це дослідження підтверджує, що врожайність пшениці підвищується від додатково внесених фосфорних добрив. Крім того, залишковий фосфор добрив, що залишився після 4 річного врожаю, буде впливати на подальшу врожайність протягом багатьох років, як було показано в інших дослідженнях. Тривалість і величина цих відгуків залежать від кількості внесених добрив і кількості фосфору винесеного з урожаєм. Землекористувач, що працює за нульовою системі, повинен буде визначити, коли і в якій кількості застосовувати добрива, грунтуючись на ротації культур, чуйності культури, обладнанні, ціною на добрива і т.д., а також значення концентрації фосфору в грунті. Зрозуміло, що при низькому значенні фосфору в грунті необхідно внесення високих доз фосфорних добрив, необхідних для отримання врожайності певного рівня.

Багато виробників, люблять застосовувати фосфорсодержащие добрива в борозни при посіві насіння ( `стартовое`), оскільки на початку росту рослин, відгук культур на добрива досить високий. Недавнє дослідження Університету штату Айова виявило, що, незважаючи на хорошу реакцію ранньої кукурудзи на фосфорні та калійні добрива, збільшення зростання не є надійним показником врожайності зернових. Дослідники порівнювали кількість фосфору і калію внесене з насінням і кількість фосфору і калію, яке було винесено урожаєм. Добрива, внесені разом з насінням, не давали великої різниці в збільшенні врожаю, ніж добрива, що вносяться врозкид. Однак, добрива, що вносяться разом з насінням, бралися в співвідношенні 1 до 8 (в 8 разів менше) ніж добрива вносяться врозкид. Добрива, що вносяться врозкид, збільшували вміст фосфору і калію в грунті, в той час як, що вносяться з насінням – не змінювали концентрацію. П’ять з шістнадцяти ділянок були під нульовий обробкою. Необхідно застосовувати стартове добриво при нульового обробітку для енергійного початку розвитку рослини з кількох причин. Розкид фосфору в даному випадку працює успішно, але без створення ефекту раннього зростання.

Переваги застосування методів внесення фосфору грунтуються на типі сільськогосподарської культури. Пшениця або інші озимі зернові дуже добре відгукуються на внесення фосфору разом з насінням. Ці культури розвиваються швидше, і зрілість до них приходить раніше, ніж до НЕ удобреним культурам; це важливо для різних кліматичних зон і умов. Кукурудза дуже добре і оперативно реагує на “стартове” фосфорне добриво (5-8 см від насіння). На початку росту це іноді може призводити до підвищення врожайності, в залежності від погоди, впливати на запилення і наповнення зерна. Крім того, на початку росту це швидше очищає грунт, зменшує кількість потенційних бур’янів і сніжет випаровування вологи з ґрунту.

Тому найкращий метод внесення фосфорних добрив – внесення фосфору поблизу насіння на початку росту. Внесення врозкид дасть збільшення врожайності при нестачі в грунті фосфору, хоча на початку росту ефективність такого внесення не буде такою ж, як від стартового добрива. Деякі землекористувачі воліють вносити добрива разом з насінням, тоді як інші вважають за краще застосовувати їх виключно окремо. Зрозуміло, всі комбінації цих методів можуть бути використані.

Існують деякі заходи при внесенні добрив в борозни. Через взаємодії фосфору в ґрунті, фосфати добрив мають низький `індекс солі` (ефект плазмолізу, що є показником шкоди для насіння або саджанців). Інші добрива (поживні речовини) не реагують з грунтом настільки активно і, отже, можуть завдати більшої шкоди, тому важливо вносити мінімальні дози добрив. Нітрати (NO3-), амоній (NH4 +) і калій (K2O) справляють істотний вплив на проростання насіння і поява проростків, це ті поживні речовини, які повинні бути обмежені при внесенні. Мікроелементи застосовуються в невеликих кількостях і, як правило, безпечні для борозни. Однак, амоній тіосульфат (12-0-0-26) і тіосульфат калію є високотоксичними для насіння, тому не рекомендуються до застосування в безпосередній близькості насіння.

Так звані стартові добрива, як правило, вносяться на відстані 5.1 см в сторону від насіння посіву. При високих дозах азоту, які будуть вноситися на даній ділянці, стартові добрива вносяться на відстані від 8 см до 12 см в сторону від насіння. Традиційно, це високі дози фосфору з невеликими кількостями азоту, калію, сірки і мікроелементів. Деякі землекористувачі, які займаються нульовий обробкою люблять вносити відразу всю дозу азоту або її більшу частину. Оптимальною дозою є: до 21 кг азоту, калію і сірки не менше 5.1 см в сторону від насіння. Якщо стартове добриво вноситься на відстані від 8 см до 10 см від насіння, тоді слід вносити до 41 кг азоту, калію і сірки. На початку сезону зростання стартове добриво необхідно, так як коріння рослин воно не буде доступно протягом деякого часу (для кукурудзи, до стадії 4 листа). Інша частина поживних речовин, може бути застосована і в інший час.

Наприклад, в ротації після пшениці слід кукурудза або сорго, це добре для застосування фосфорних добрив для всіх культур. Як зазначалося, пшениця дуже добре реагує на фосфорсодержащие добрива. Тому економічно вигідно застосування додаткових фосфорних добрив на пшениці, з подальшим використанням залишку добрив на кукурудзі і сорго.

Розкидані фосфорні добрива працюють досить добре через пожнивних залишків, яке виконує роль покриття і утримує вологу, і дозволяє коріння рослин, що ростуть поблизу від поверхні, отримувати доступ до живильних речовин. У всіх кліматичних зонах крім посушливого клімату, розкидані фосфорні добрива швидко перейдуть в грунт і будуть доступні для майбутнього врожаю. Глибина внесення фосфорних добрив для достатнього забезпечення фосфором ґрунту і хорошого доступу до коріння рослин за часів посухи, як правило, досягає глибини від 13 см до 26 см. Зрозуміло, це потребує значних впливів на грунт і порушить її структуру. Потреба рослин у воді і поживних речовинах приблизно однакова – вона зростає до кінця вегетативного періоду. Тому, якщо грунт вже суха від випарів на 5 см глибині, відповідно, дуже скоро вона буде сухою і на 13 см або 25 см глибині (протягом декількох днів). З іншого боку, невеликий дощ може принести воду на глибину 2.5 см або 5 см, де вода вже буде доступна коріння, а коріння зможуть споживати поживні речовини; в більш глибокої зоні грунт залишиться сухою.

В ідеалі, деякі поживні речовини будуть доступні на всій глибині корнеобразования. Однак не слід витрачати багато зусиль і грошей на механічне внесення фосфорних добрив на значну глибину. Найчастіше перерозподіл фосфору в ґрунті відбувається природним шляхом, при просуванні вниз з вологою на глибину від 1 см до 2.5 см в рік.

Підсумок

Який же найкращий спосіб застосування фосфоровмісних добрив? Це залежить від деяких обставин. Є кілька шляхів їх ефективного застосування. Все залежить від самих землекористувачів, від стану їх земель, а також обладнання і т.д. Фосфор необхідно застосовувати тоді, коли він доступний для засвоєння і потрібен рослинам. Як правило, відгук на застосування фосфору набагато менший під час посадки або до посадки в разі описаних явищ. Фосфорсодержащие добрива, необхідні для збільшення і зростання кількості органічної речовини протягом перших кількох десятиліть нульового обробітку, і для забезпечення зростання зерна в період інтенсивної ротації. Втрати фосфору при змиві і ерозії грунтів в значній мірі усунені, тому, при нульовій системі обробки фосфорні добрива ефективніше накопичуються в грунті і переходять в зерно при нульовій системі обробки.