Условия эффективного применения физиологически кислых удобрений
Обновлено: 04.07.2024
Физиологическая или биологическая кислотность сульфата аммония, хлористого аммония, нитрата аммония и других .кислых форм азотных удобрений отрицательно сказывается на их эффективности в условиях применения на ненасыщенных основаниями кислых почвах.
Наиболее резко сказывается отрицательное влияние физиологической кислотности этих форм азотных удобрений при их длительном систематическом применении, в особенности на легких слабобуферных почвах. Результаты длительных полевых опытов, проведенных на Долгопрудном и Люберецком опытных полях НИУИФ [1], равно как и имеющиеся иностранные данные [2, 3 и др.], показывают, что физиологически кислые формы азотных удобрений при ежегодном их применении на одном и том же участке через несколько лет после их непрерывного применения теряют свою эффективность. При этом на более связных почвах понижение эффективности аммиачных удобрений начинается позже, на более же легких малобуферных почвах падение эффективности аммиачных удобрений начинается значительно быстрее.
Нейтрализация кислотности почвы путем внесения соответствующего количества известковых материалов устраняет отрицательное влияние физиологической кислотности аммиачных удобрений, и эффективность их на известкованной почве в большинстве случаев приближается к эффективности нитратных форм азота. Таким образом, известкование, помимо важ
ной роли его как фактора коренной мелиорации кислых почв, является также мероприятием, обеспечивающим нормальную эффективность физиологически кислых аммиачных удобрений на почвах, не насыщенных основаниями.
Однако при известковании почв обычно приходится вносить сравнительно большое количество известняка — от 3 до 8 т/га и даже более, в зависимости от свойств почвы, поэтому известкование всех почв Союза, нуждающихся в извести, вследствие затруднений, связанных со снабжением и доставкой на поле необходимого количества известняка, может быть осуществлено только в течение ряда лет.
Основная масса азотных удобрений, потребляемых в сельском хозяйстве СССР, представлена в настоящее время физиологически (и биологически) кислыми формами. В условиях почв, насыщенных основаниями (обыкновенные и мощные черноземы, среднеазиатские сероземы и т. п.), обладающих высокой нейтрализующей способностью, подкисляющее действие физиологически кислых форм азота практически не сказывается на их эффективности, поэтому такие удобрения, как сульфат аммония и нитрат аммония, могут быть использованы здесь не менее эффективно, чем кальциевая селитра (физиологически щелочное удобрение).
В условиях кислых, не'насыщенных основаниями почв физиологически и биологически кислые формы азотных удобрений, особенно при их систематическом применении, по своей эффективности значительно уступают физиологически щелочным формам азота — кальциевой и натриевой селитрам. Однако производство последних обходится дороже по сравнению с производством сульфата и нитрата аммония. Это побуждает искать новые пути рационального и эффективного использования более дешевых физиологически кислых форм азота. За границей выпускается смесь или сплав нитрата аммония с мелом. Образующаяся в почве из нитрата аммония кислота в момент ее возникновения нейтрализуется за счет мела, поэтому смесь является физиологически нейтральной [4, 5]. В США введено в широкую практику применение тукосмесей, содержащих в своем составе известняк или доломит. Известняк или доломит вводятся в удобрительные смеси как для улучшения их физических свойств, так и для нейтрализации потенциальной кислотности входящих в состав тукосмесей кислых форм азотных удобрений. Нейтрализация физиологически кислых форм азота путем введения в их состав мела заметно повышает их эффективность на кислых почвах. Вегетационные опыты, проведенные в нашей лаборатории на легкой оподзоленной супеси Люберецкого опытного поля еще в 1934 г., показали, что действие физиологически кислых аммиачных удобрений резко повышается при внесении их в смеси с эквивалентным количеством СаСОз [6].
Нейтрализованный мелом сульфат аммония действовал в этих опытах даже несколько сильнее кальциевой селитры, в то время как обычный, ненейтрализованный сульфат аммония по своему действию на урожай ячменя сильно отставал от кальциевой селитры.
В вегетационных опытах 1937 г. изучалось влияние известкования различных физиологически кислых форм азота на двух почвах — на легкой оподзоленной супеси Люберецкого опытного поля и на подзолистом суглинке Долгопрудного опытного поля. Особенно интересные данные были получены в опыте, проведенном со льном на оподзоленном суглинке Долгопрудного опытного поля, данные которого привадятся в таблице 1.
Формы азотных удобрений различаются между собой по следующим признакам:
а) физиологическая реакция (потенциальная кислотность или щелочность), б) форма соединения азота (нитратная, аммиачная, амидная) и в) дополнительные компоненты (Cl, SO4, Na, Ca).
Значение каждого из указанных здесь признаков будет различным в зависимости от почвенно-климатических условий, биологических особенностей возделываемых растений и приемов использования удобрений.
По физиологической реакции азотные удобрения могут быть разделены на следующие группы:
1) физиологически и биологически кислые удобрения — сульфат аммония, хлористый аммоний, сульфонитрат аммония (лейна- и монтан-селитра), аммиачная селитра, мочевина, бикарбонат аммония, жидкий или водный аммиак;
2) физиологически щелочные удобрения — кальциевая селитра, натриевая селитра, калийная селитра, цианамид кальция;
3) нейтральные удобрения — известково-аммиачная селитра.
На насыщенных основаниями почвах, обладающих высокой нейтрализующей способностью, как например, серозем, обыкновенный и мощный чернозем, каштановые почвы, практически не происходит сколько-нибудь заметного смещения реакции почвы в кислую сторону, даже в том случае, когда эти удобрения будут вноситься в высоких дозах и в течение длительного времени. В многолетних опытах на мощном черноземе Грановского опытного поля НИУИФ наиболее кислое из всех удобрений — сульфат аммония при длительном, систематическом его внесении, даже под наиболее чувствительные к кислотности культуры, оказался не менее эффективен, чем натриевая селитра — удобрение физиологически щелочное.
В опытах Географической сети НИУИФ, проводившихся на сероземе Центральной станции удобрений СоюзНИХИ под Ташкентом в среднем за 6 лет (1946—1951 гг.) были получены такие прибавки урожая хлопка-сырца от внесения различных форм азотных удобрений в дозах 100—120 кг N на 1 га (в ц с 1 га):
В этих опытах физиологически кислые формы удобрений — сульфат аммония и аммиачная селитра — дали даже несколько более высокие прибавки урожая хлопка, чем щелочное удобрение — натриевая селитра.
Иначе обстоит дело на дерново-подзолистых кислых почвах нечерноземной зоны.
В длительных опытах Долгопрудной агрохимической опытной станции НИУИФ после четырнадцатилетнего систематического применения сульфата аммония (доза азота в среднем 45 кг на 1 га ежегодно) произошли следующие изменения в составе поглощенных оснований и в кислотности подзолистой суглинистой почвы.
При внесении аммиачной селитры повышение кислотности почвы происходит в меньшей степени, чем при удобрении сульфатом аммония, так как последний по величине потенциальной кислотности примерно в 2 раза превосходит аммиачную селитру. Накопление в подзолистой почве активных форм алюминия и марганца сильно ухудшает условия роста растений. Многие культурные растения отличаются повышенной чувствительностью к содержанию в почве активного алюминия и марганца.
Одни растения чувствительны к почвенной кислотности: клевер, люцерна, свекла, яровая пшеница, ячмень, многие овощные культуры. Другие же, как овес, рожь, картофель, гречиха, могут сравнительно безболезненно переносить значительно большие концентрации алюминия и марганца, поэтому эти растения легче мирятся с повышенной кислотностью почвы и, следовательно, с физиологической кислотностью удобрений.
В многолетних полевых опытах с азотными удобрениями на подзолистой суглинистой почве Долгопруднсй агрохимической опытной станции НИУИФ физиологически кислые фермы азотных удобрений, как сульфат аммония, хлористый аммоний, аммиачная селитра, уже с первых лет их применения были менее эффективными для чувствительных к кислотности культур, чем щелочные фермы — натриевая селитра и цианамид кальция.
При длительном применении физиологически кислых форм азотных удобрений, эффективность их под чувствительные к кислотности культуры все более снижалась, в то время как щелочные фермы азотных удобрений неизменно давали высокий эффект.
В этих же опытах кислые формы азотных удобрений, несмотря на относительно большую длительность их систематического внесения, на более устойчивых к кислотности культурах, как овес, рожь, картофель, продолжали оказывать положительное действие.
При достаточной заправке почвы навозом, когда буферность почвы значительно возрастает, отрицательное влияние физиологической кислотности удобрений становится не столь резким, как это имеет место на неунавоженных кислых почвах. Поэтому применение навоза и других органических удобрений, помимо непосредственного влияния на плодородие почвы, вместе с тем имеет существенное значение н для более эффективного использования минеральных удобрений, в частности такого распространенного в нашей стране удобрения, как аммиачная селитра.
Вредное влияние кислотности удобрений может быть полностью устранено также путем добавки к физиологически кислым азотным удобрениям таких количеств известняка, мела или доломита, которые были бы достаточны для нейтрализации потенциальной кислотности этих удобрений. Степень подкисляющего действия кислых форм азотных удобрений достаточно точно может быть выражена в количественных величинах. Как показали исследования, проведенные на Долгопрудной агрохимической опытной станции, наиболее кислое из всех форм азотных удобрений — сульфат аммония развивает в почве кислотность, равную примерно 110—120 г*экв. на 1 кг азота этого удобрения. Менее кислая аммиачная селитра развивает кислотность, эквивалентную 50— 60 г*экв. на 1 кг азота. Отсюда следует, что для нейтрализации потенциальной кислотности сульфата аммония на 1 кг его азота потребуется 5,5—6,0 кг CaCO3 (г*экв. CaCO3 = 50), а на 1 кг азота аммиачной селитры 2,5—3,0 кг CaCO3.
Нейтрализацию кислотности азотных удобрений целесообразно производить непосредственно перед внесением их в почву путем тщательного смешивания этих удобрений с известняком, мелом или доломитом. На 1 ц аммиачной селитры следует брать для этого 1 ц известняка, мела или доломита, на 1 ц сульфата аммония — 1,2 ц известняка или других указанных здесь нейтрализаторов.
Приведенные здесь величины потенциальной кислотности для сульфата аммония и хлористого аммония практически совпадают с коэффициентами Пьерра. Потенциальная кислотность 1 т аммиачной селитры по Пьерру эквивалентна 0,63 т CaCO3. Проведенные на Долгопрудной агрохимической опытной станции исследования почв с опытных делянок, на которых производилось систематическое, длительное применение аммиачной селитры, показали, что коэффициент Пьерра для этого удобрения является сильно пониженным и не соответствует действительной кислотности аммиачной селитры. В соответствии с материалами, полученными в этих исследованиях, потенциальная кислотность аммиачной селитры выражается величиной в 50—60 г*экв. на 1 кг азота этого удобрения, что в пересчете на 1 т аммиачной селитры составляет примерно 1 т CaCO3; эта величина и приведена в настоящей таблице.
Форма соединения азота и наличие тех или иных дополнительных компонентов в составе азотных удобрений могут иметь существенное значение для их использования. Так, отношение отдельных растений к форме соединения азота (нитратной или аммиачной) не всегда одинаково. Усиленное поступление аммиачного азота в неокрепшие растения на первых стадиях их развития может оказать отрицательное влияние вследствие токсического действия избытка аммиака на растения. По этой причине такие удобрения, как сульфат аммония, хлористый аммоний, цианамид кальция, мочевина, малопригодны для внесения в рядки или в гнезда, когда в непосредственной близости от семян создаются очаги повышенной концентрации удобрений. В практических условиях случаи токсического действия аммиачного азота наблюдались на ростках сахарной свеклы при внесении сульфата аммония в рядки с семенами.
Аммиачные и нитратные соединения азота обладают различной подвижностью в почвенных условиях. NH4 — катион, вступая в обменные реакции с катионами почвенного поглощающего комплекса, локализуется в очагах его внесения в почве. Поэтому передвижение аммиачных удобрений в почве происходит в ограниченных масштабах.
NO3— анион, не взаимодействует с поглощающим комплексом почвы и быстро перемещается в направлении преобладающего тока влаги. Высокая подвижность нитратов в почве является положительным фактором в тех случаях, когда нужно усилить проникновение удобрения с поверхности почвы в ее корнеобитаемый слой, как например, при поверхностном внесении удобрений в подкормку. Поэтому для весенней подкормки озимых хлебов нитратные формы азотных удобрений и аммиачная селитра имеют преимущество перед сульфатом аммония. Ho эта же подвижность нитратных удобрений становится отрицательным фактором как в условиях избыточного увлажнения, когда нитраты могут легко вымываться за пределы распространения корневой системы растений (во влажных субтропических районах Закавказья, на легких водопроницаемых песчаных и супесчаных почвах западных районов), так и в условиях сухих районов, когда нитраты выносятся с восходящим током влаги в иссушенные поверхностные слои почвы. Последнее имеет место в Средней Азии, в южных районах Украины и других южных районах, где поэтому такое удобрение, как натриевая селитра, может оказаться менее эффективным, чем сульфат аммония и нитрат аммония. Процессы нитрификации в почве, в результате которых аммиачный азот постепенно окисляется в нитратный, с течением времени сглаживают различия в подвижности отдельных форм азотных удобрений. Однако в первое время после внесения удобрений эти различия все же достаточно резко выражены, и это может иметь существенное значение для использования растениями тех или иных форм азотных удобрений.
Скорость нитрификации аммиачного азота в почве зависит от ряда условий: кислотности почвы, ее влажности и температуры. Повышенная кислотность, недостаток влаги и низкая температура задерживают нитрификацию.
Данные, характеризующие зависимость интенсивности нитрификации аммиачного азота от температуры и реакции почвы, приведены в таблице 57.
На скорость нитрификации аммиачных удобрений значительное влияние оказывает природа аниона аммонийной соли. С наибольшей скоростью нитрифицируются жидкий или водный аммиак, карбонаты аммония, а также мочевина, превращающаяся быстро в почве в карбонат аммония. Сульфат аммония нитрифицируется значительно медленнее, и еще медленнее хлористый аммоний.
На песчаных почвах Полесья при внесении обычной дозы сульфата аммония (60 кг N на 1 га) даже через 2 месяца в почве все еще остается значительное количество ненитрифицировавшегося сульфата аммония, что и обусловливает сравнительно незначительную вымываемость его при избыточном увлажнении или при искусственном орошении.
Наличие дополнительных компонентов у отдельных видов азотных удобрений является важным моментом в их действии на растения. Многие растения отличаются повышенной чувствительностью к иону хлора. К таким растениям относятся картофель, табак, лен, конопля, хлопчатник, виноград, плодово-ягодные культуры, цитрусовые, многие овощные культуры, подсолнечник, клевер, горчица, гречиха, люпин. Внесение избытка хлоридов под эти культуры отрицательно сказывается или на величине урожая, или на его качестве. Поэтому хлористый аммоний, в котором на единицу азота приходится примерно 2,5 единицы хлора, является нежелательной формой азотного удобрения для этих культур. Это удобрение может быть использовано только под нечувствительные к хлору культуры, как сахарная свекла, зерновые злаки, кормовые корнеплоды, на почвах, не насыщенных основаниями. Натрий, являющийся компонентом натриевой селитры, играет важную роль в физиологии питания таких растений, как сахарная свекла и кормовые корнеплоды. Поэтому натриевая селитра для этих культур является наиболее эффективной и наиболее желательной формой азотного удобрения.
Растения усваивают разные катионы и анионы из почвы в определенном количестве, что обусловлено их неодинаковым значением для синтеза органических соединений. Итак, выборочную впитывающим способность растений нужно учитывать при применении удобрений. Например, если в почвенном растворе содержится (NH4) 2SO4, что является источником азота и серы для растений, то усвоение анионов и катионов может быть неодинаковым. Растениям в большем количестве нужен азот, поэтому катионы усваиваются корневой системой (в обмен на ионы водорода) интенсивнее, чем анионы . При взаимодействии корней растений с этой солью в почвенном растворе накапливаются свободные катионы , которые взаимодействуют с анионами и образуют серную кислоту, подкисляют почвенный раствор. Аналогично растения усваивают катионы и из растворов солей NH4C1, (NH4) 2CO3, K2SO4, KCl и др. Поэтому удобрения, содержащие эти соли, в процессе питания растений могут пидкислювати почвенный раствор.
Если источником азота является NaN03, растения активно усваивают анионы , чем катионы Na +. В почвенном растворе находятся угольная кислота и вода, которые диссоциируют на ионы Н +, ОН, . Катионы Na +, что в значительном количестве остаются в растворе, образуют с анионами ОН и щелочные соединения - NaOH и NaHC03, которые подщелачивают почвенный раствор.
Итак, выборочная впитывающим способность растений приводит физиологическую реакцию солей и минеральных удобрений. Физиологическая реакция солей проявляется при взаимодействии минеральных удобрений с растениями в процессе питания.
Физиологически кислыми называют удобрения, из которых растения в основном усваивают катионы, а анионы, которые остаются в растворе, подкисляют почвенный среду. Типичными физиологически кислыми удобрениями является NH4C1 и (NH4) 2SO4. Физиологическая кислотность калийных удобрений KCl, K2SO4 и других ниже, чем аммонийных. В почве физиологическая кислотность всего проявляется в зоне деятельности молодых корешков.
Физиологически щелочными называют удобрения, из которых растения усваивают преимущественно анионы, а катионы, остаются в растворе, подщелачивают грунтовую среду. К ним относятся NaNO3, Ca (NO3) 2 и др.
Физиологически нейтральными называют удобрения, из которых растения в одинаковом количестве усваивают и катионы, и анионы, они значительно не изменяют реакцию почвенного раствора, например KNO3.
Биологически кислыми является аммонийные и амидные удобрения, частично окисляются в почве нитрификувальнимы бактериями, в результате чего образуются азотная и серная кислоты:
Биологическое подкисление почвы происходит в случае внесения аммиака водного, карбамида, несколько меньше - сульфата аммония, еще меньше - хлористого аммония, поскольку анионы двух последних удобрений подавляют жизнедеятельность нитрификувальних бактерий.
Реакцию удобрений нужно учитывать при удобрения культур, в частности на малобуферних почвах. Так, физиологически кислые удобрения следует применять на почвах с нейтральной или щелочной реакцией, а физиологически щелочные - на кислых почвах.
Буферность почвенного раствора оказывается в его способности сохранять значение pH после внесения в почву кислых или щелочных соединений. Это свойство очень важно, поскольку позволяет в определенной степени использовать как удобрения кислые и щелочные соли.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ КИСЛЫЕ УДОБРЕНИЯ, удобрения подкисляющие реакцию питательной среды.
К ним относятся аммиачные удобрения, хлористый калий и др. Физиологическая кислотность этих удобрений связана с преимущественным использованием растениями катионов (NHlj , К+ и др.) из состава соответствующих солей; сопутствующие анионы (S04 —, С1_ и др.) остаются в почве и, постепенно накапливаясь, подкисляют ее. Увеличение почвенной кислотности особенно сильно проявляется на малобуферных низконасыщенных основаниями с невысоким содержанием гумуса почвах (подзолистые и серые лесные). На насыщенных основаниями почвах, обладающих высокой нейтрализующей способ ностью (черноземы, сероземы, каштановые), не происходит заметного подкисления почвы даже в случае длительного внесения больших доз Ф. к. у. Более того, возникшая кислотность способствует частичному переходу труднорастворимых фосфатов этих почв в легкоусвояемые для растений формы. В связи с этим применение на таких почвах Ф. к. у., особенно азотных, под любые культуры, в т. ч. виноград, дает положительный эффект. Нежелательными для винограда являются хлорсодержащие Ф. к. у. Отрицательное действие Ф. к. у. устраняется известкованием, применением органич и щелочных удобрений.
Читайте также: