Фосфорные удобрения — относятся к минеральным органическим удобрениям.

Для изготовления употребляют руды фосфора и продукты их переработки.

Главным сырьем являются апатиты и фосфориты.

Фосфорные удобрения, как и другие имеют важное значение для подкормки растений.

Значение фосфора для растений

Фосфор необходим для питания растений. Он принимает активное участие в большинстве обменных процессов — энергетических, метаболических, размножении и делении. Без него невозможно течение процессов дыхания, фотосинтеза, брожения. Помогает регулировать проницаемость клеточных оболочек.

Особенно фосфор нужен для плодов и цветов , например таких декоративно цветущих, как . Он ускоряет их образование, повышает декоративные качества растений.

Корневой системе обеспечивает хорошее ветвление и правильный рост, в результате чего растение приобретает в достаточном количестве все необходимые вещества. Увеличивает холодостойкость и придает устойчивость к полеганию.

Недостаток фосфора

Основное количество элемента содержится в молодых и репродуктивных частях растений, в них проходит активный синтез органических веществ. Из состарившихся листьев он переходит к активным областям развития.

Именно поэтому, первые признаки дефицита появляются на более зрелых листовых пластинах. Они покрываются типичными пятнами красного, голубоватого или фиолетового окраса. При сильном недостатке фосфора листья чернеют и закручиваются. Происходит угнетение роста и замедление созревания цветов.

Молодые растения больше всего страдают от нехватки этого элемента и приобретают такие признаки, которые необратимы.

Второй важный период для обязательной подкормки фосфором — это время образования репродуктивных органов растения.

Излишек фосфора

Приводит к форсированному развитию растения, пожелтению как отдельных частей, так и всего цветка. Он теряет листья, приобретает очаги некроза (омертвения).

Кроме того, переизбыток фосфора может провоцировать недостаток других необходимых элементов — магния, меди, кобальта, железа, цинка.

То есть, излишек также опасен для растения, как и его дефицит. Поэтому следует соблюдать сроки внесения удобрения и правильную дозировку, если хотите получить здоровое и красивое растение.

Растворимость удобрений

Все фосфорные удобрения подразделяются на такие группы :

• растворимые в воде;
• растворимые в лимонной кислоте;
• нерастворимые в других жидкостях.

Чаще всего используют водорастворимые удобрения из-за их легкодоступности для растений. Нерастворимые удобрения оседают в земле и создают кислую среду, которая полезна далеко не всем растениям. Удобрения, которые растворяются в кислоте, также относятся к легкодоступным для цветов.

Виды фосфорных удобрений (с фото)

По классификации фосфорные удобрения можно отнести к группе минеральных, которые могут быть простыми и сложными, что зависит от наличия других элементов в составе.

Простые удобрения

Фосфоритная мука.
Порошок бурого или серого цвета, продукт тонкого помола фосфоритов. Не растворим в воде, только в кислотах. Имеет нейтральную реакцию, применяется на кислых почвах. Фосфорной кислоты содержит 19 — 25%.

Смешивать можно со всеми удобрениями, за исключением извести. На объем в 10 сантиметров приходится 17г, на спичечный коробок — 34г, на стакан — 340г.

Суперфосфат простой.
Порошок или гранулы белого или светло-серого цвета. В составе имеет 15-20% фосфорной кислоты. Относится к водорастворимым удобрениям, не слеживается, не гигроскопичен.

Нельзя смешивать с томасшлаком, известью, цианамидом кальция. Перед применением нужно перемешать с аммиачной селитрой. В земле вскоре переходит в труднодоступный вид для растения.

Суперфосфат двойной.
Порошок и гранулы с повышенным содержанием фосфора — до 50% фосфорной кислоты. В воде хорошо растворим, не гигроскопичен. Для растворения лучше использовать теплую воду.

Томасшлак.
Порошок темно-серого цвета, не растворим в воде, только в лимонной кислоте. В состав входит 9 — 20% фосфорной кислоты. Его не смешивают с аммиачными и калийными солями. Побочный продукт мартеновского производства переработки чугунов на сталь.

Сложные удобрения

Имеют в своем составе комплекс элементов.

Гранулы, состоящие из фосфора, калия и азота.

Аммофос.
Относится к группе азотно-фосфорних удобрений. Смесь из 11% азота и 50% фосфора.

Гранулы, состоящие из 15% фосфора, 15% калия и 18% азота.

Диаммонитрофоска.
Концентрат, состоящий из калия, азота, фосфора по 18% каждого.

В настоящее время популярны комплексные удобрения , которые выпускаются в форме таблеток, жидкостей, спреев, палочек, гранул и шариков. Все они удобны и просты в использовании, содержат необходимое количество микроэлементов для растений.

Для уточнения дозировки достаточно внимательно прочитать инструкцию , прилагаемую к удобрению.

Правила внесения удобрений

Существуют правила использования, общие для всех видов подкормки.

• Лучше добавить меньше удобрения, чем передозировать.
• В конце периода отдыха плавно увеличивать дозу.
• В конце активного периода — также плавно снижать ее.
• Если вносить удобрение в сухую землю — есть риск обжечь корневые волоски, прежде нужно проводить полив растения.
• Полезнее часто давать удобрения в маленькой концентрации, чем редко, но в большой.
• Удобрения не следует вносить в период отдыха растения.
• Не подкармливать заболевший цветок.

Если нет возможности подкармливать растения в положенное время, можно использовать пролонгированные подкормки (то есть длительного срока действия).

Реферат на тему:

РОЛЬ И ЗНАЧЕНИЕ ФОСФОРА В ПИТАНИИ РАСТЕНИИ

— один из наиболее распространенных элементов на поверхности Земли; уровень его содержание в земной коре составляет 0,1 % массы. В свободном состоянии не встречается из-за своей химической активности, образует около 190 минералов, важнейшими из которых являются апатит Ca5(PO4)3F, фосфорит Ca3(PO4)2 и флюорит CaF2. Фосфор есть во всех элементах зеленых растений, еще больше его в плодах и семенах. Содержится в животных тканях, входит в состав белков и других важнейших органических соединений, является неотъемлемым элементом жизни.

Фосфору принадлежит особая роль в питания растений. Он выполняет энергетическую и конституционную функции в растениях и других организмах. Фосфор входит в состав многих жизненно важных фосфорорганических соединений, среди которых наибольшее значение имеют АТФ и нуклеиновые кислоты, участвующие практически во всех биохимических процессах энергетического обмена в клетке, передаче наследственной информации, синтезе ферментов, белков, углеводов и других веществ. Макроэргические связи АТФ являются главным акцептором энергии, образующейся при фотосинтезе и в процессе дыхания клетки, а также основным поставщиком энергии, необходимой для осуществления синтеза белков, жиров, углеводов и активного поступления элементов питания в растения. Важная роль фосфора в составе фосфатидов — образование липидных цитоплазматических мембран, контролирующих поступление питательных веществ в растения.

Поскольку фосфор «контролирует» практически все биохимические процессы жизнедеятельности растений, своевременное обеспечение их питания фосфором имеет первостепенное значение для формирования высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

Установлено, что недостаточная обеспеченность растений фосфором в первые 12-15 дней после появления всходов негативно сказывается на росте и развитии растений в течение всего периода вегетации, а следовательно, и на урожайности, даже если в дальнейшем растения были хорошо обеспечены фосфором. Первые две недели после всходов являются критическим периодом растений в отношении фосфорного питания. Фосфорное голодание в этот период приводит к нарушению обмена веществ в растениях и снижению их продуктивности.

Результаты длительных опытов показывают, что на дерново-подзолистых почвах с низким содержанием подвижных фосфатов (40— 70 мг Р205 на 1 кг почв) продуктивность севооборотов составляет менее 2,0 т з.е./га. При содержании Р,05120—140 мг/кг она увеличивается до 3,5—4,0 т з.е./га, а при высоком содержании Р,05 (250-300 мг/кг) продуктивность возрастает до 5—6 т з.е./га и выше. По мере увеличения содержания подвижных фосфатов в почве значительно уменьшается зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от неблагоприятных погодных условий.

Фосфор (от греч. phosphoros — светоносный) имеет один устойчивый нуклид 31Р (атомная масса 30,974). В агрохимических исследованиях также нашли широкое применение искусственные радиоактивные изотопы 32Р и 33Р, обладающие соответственно высокой и мягкой энергией Р-излучения с периодом полураспада 14,3 и 25,3 суток. Фосфор открыл Н. Брандт в 1669 г. Первоначально его получали из мочи животных. В 1771 г. К. Шееле предложил способ получения фосфора из костяной золы.

Среди химических элементов земной коры (литосферы) фосфор занимает 13-е место. Среднее содержание фосфора в земной коре — 0,12%. Благодаря высокой реакционной способности фосфор в свободном состоянии в природе не встречается. Все фосфорсодержащие минералы являются солями ортофосфорной кислоты. Они распространены среди магматических и осадочных пород. В метеоритах фосфор найден также в виде фосфидов железа, никеля и кобальта; поэтому можно полагать, что до появления кислорода на Земле фосфор входил в состав фосфидов металлов.

В соответствии с электронной структурой атома фосфора lS22s22p63s23p3 степень его окисления может меняться от 3"до 5+, однако в наиболее устойчивых его соединениях он проявляет валентность 5+, 3+ иЗ".

Известно большое количество минералов, имеющих в своем составе фосфор. Среди них наиболее распространены апатиты. В торфяниках и болотистых местах довольно часто локально встречается вивианит Fe3(P04)2* 8Н2O. Значительно реже почвообразуюшие породы содержат фосфорсодержащие минералы — торбернит Cu(U02)2(P04)2 * 12Н20, трифилит Li(Fe,Mn)P04, амблигонит LaAI(P04)F.

«Фосфор — "элемент жизни и мысли" — будет нужен человечеству всегда, и это необходимо иметь в виду как сегодня, так и в будущем» (Ферсман, 1983).

Стремление сторонников биологического земледелия обеспечить растения фосфором без применения фосфорных удобрений не имеет реальной основы. Фосфор не случайно назвали «ключом жизни», так как в природе нет таких жизненно важных биохимических процессов, в которых бы он не принимал непосредственного участия. По своей значимости в питании растений, повышении урожайности сельскохозяйственных культур и качества продукции растениеводства фосфор идет следом за азотом, а на торфянистых почвах и черноземах фосфору принадлежит ведущее место.

Важным показателем возрастающей значимости фосфора для человечества может служить его промышленное потребление.

С 1985 по 2005 г. было добыто и использовано 29 млрд т фосфатов, тогда как за предшествующие им 80 лет —около 24 млрд т.

Следует отметить, что в отличие от азота, содержание которого в почве в естественных условиях постоянно пополняется за счет атмосферных осадков и азотфиксируюших микроорганизмов, единственным источником фосфора в почвах являются почвообразующие горные породы. Ведущим фактором, определяющим запасы фосфора в почве, является его содержание в материнской породе.

Фосфор входит в состав минеральных, органических и органо-минеральных соединений почвы.

Условно почвенный фосфор можно разделить на четыре группы:

1) фосфор, содержащийся в почвенном растворе, — фосфат-ионы и растворимые органические фосфорсодержащие соединения;

2) фосфаты, адсорбированные на поверхности почвенных коллоидов;

4) фосфор, входящий в состав органического вещества почвы.

С поливалентными металлами фосфат-ионы образуют широкий спектр слаборастворимых и нерастворимых фосфатов, которые прочно удерживаются в почве на месте их образования и становятся слабо доступными растениям. Формами этих соединений могут быть обменно поглощенные фосфат-ионы, фосфаты, химически прочно связанные на поверхности минеральных и органических коллоидов, аморфные и кристаллические фосфаты (минералы) Са, AI, Fe, Mg, Ti, Pb и др. Непосредственным резервом для растений являются фосфаты, находящиеся в адсорбированном состоянии.

Обменная адсорбция фосфат-ионов происходит на поверхности вторичных глинистых минералов, оксидов железа и алюминия:

Восполнение равновесной концентрации фосфора в почвенном растворе (фосфатная буферность почвы) происходит постоянно за счет как минерализации органического вещества, так и перехода в раствор обменно адсорбированных фосфат-ионов и фосфорных соединений аморфных и кристаллических минералов.

Известно, что ионы H,PO-4 НРО2-4-перемещаются к корням растений в основном в результате диффузии с массовым потоком воды, расходуемой на транспирацию. При низкой влажности почвы передвижение фосфора к корням протекает особенно медленно и может лимитировать потребление его растениями. Поэтому слаборастворимые фосфорные удобрения для повышения их доступности растениям должны быть равномерно распределены во влажном слое почве.

Фосфор, содержащийся в органическом веществе почвы, может быть доступен растениям только после ферментативного гидролиза его микроорганизмами, а так как значительная часть фосфора входит в органические соединения, для его минерализации необходимо полное разложение фосфорсодержащего органического вещества. Процесс этот не специфичен и может осуществляться многими видами микроорганизмов.

Органическое вещество почвы оказывает также большое косвенное влияние на доступность фосфора растениям благодаря способности гуминовых и фульвокислот образовывать недиссоциируемые комплексы (хелаты) с катионами двух- и трехвалентных металлов:

В результате хелатирования катионов поливалентных металлов их концентрация в почвенном растворе снижается и параллельно уменьшается образование нерастворимых соединений фосфора с металлами. Кроме того, кислоты, высвобождающиеся при разложении органического вещества почвы и растительных остатков, заметно повышают растворимость фосфатов кальция. Во всех почвах без исключения с увеличением содержания органического вещества существенно возрастает доступность фосфора растениям. Поэтому, чтобы фосфор нерастворимых удобрений сделать более доступным, их вносят в почву вместе с органическими удобрениями.

ФОСФОР В РАСТЕНИЯХ

Фосфор входит в состав органических и минеральных соединений растений. Соотношение органического и неорганического фосфора в растениях зависит от биологических особенностей культур, возраста и обеспеченности растений фосфором. В молодых органах растений доля органического фосфора всегда выше (90—95%), чем в старых (60—70%). При этом с повышением уровня обеспечения растений фосфором доля нерастворимых неорганических фосфатов в старых органах растений возрастает. Важно отметить, что даже при сильном дефиците фосфора небольшая его часть в растениях остается в резерве в неорганической форме. Основной резервной формой фосфора в растениях, и прежде всего в их репродуктивных органах (семенах), является фитин — кальций-магниевая соль фитиновой кислоты. Содержание общего фосфора в основных сельскохозяйственных культурах представлено в табл. 1.

Фосфор входит также в состав различных коферментов и простатических групп. Ключевая роль в обмене веществ как хранителю и носителю энергии принадлежит аденозинтрифосфату (АТФ). Благоlаря расщеплению богатых энергией триполифосфатных макроэргических связей высвобождается энергия, необходимая для синтеза углеводов, белков, жиров и т.д., или запасается энергия фотосинтеза, освобождающаяся в процессе распада органических веществ.

Таблица 1. Содержание фосфора в растениях

ФОСФОРНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

Основным источником фосфорного питания растений являются анионы ортофосфорной кислоты Н2Р0-4 и HPO2-4, содержащиеся в почвенном растворе. Присутствие определенного количества анионов Р03-4 в слабощелочных почвах, с одной стороны, не имеет весомого значения для питания растений в силу низкой концентрации и малой подвижности Р03-4 из-за высокой плотности заряда. С другой стороны, при адсорбции Р03-4 на поверхности клеточной стенки корня, имеющей в приграничной зоне, как правило, слабокислую или нейтральную среду, фосфат-ион, присоединяя ион водорода, превращается в одновалентный дигидрофосфат-ион:

Поэтому, в какой бы форме ни находились фосфат-ионы в почвенном растворе, поступают они в клетки растений в основном в виде одновалентного аниона H2РО-4.

Наряду с анионами ортофосфорной кислоты (Н3РO4), установлена возможность поступления в растения анионов пирофосфорной (дифосфорной) кислоты (Н4Р207), однако какого-либо практического значения в фосфорном питании растений дифосфаты не имеют, поскольку анионы пирофосфорной и полифосфорных (Нn+2Рn03n+1) кислот в естественных условиях практически не существуют.

В сильнокислых растворах (при рН < 3) преобладает Н3Р04, а в сильнощелочных растворах (при рН >10) — ион Р04-3, однако их доля при рН, равном от 4 до 9, незначительна. В зависимости от реакции среды анионы фосфорной кислоты могут существовать в растворе в виде:

Растения потребляют в основном ионы фосфора из почвенного раствора, поэтому для оценки плодородия почв и состояния питания растений общее содержание фосфора в почве имеет менее важное значение, чем количество в ней лабильных фосфатов.

Следует учитывать, что поведение фосфат-ионов в почвенном растворе существенно отличается от их поведения в обычных питательных растворах. Критическая концентрация фосфора, лимитирующая скорость поглощения его растениями, в почве более высокая, чем в питательном растворе. Эти различия можно объяснить небольшим объемом и размером поперечного сечения пленочной воды на границе корня и почвы, препятствующей диффузии ионов и свободному перемещению воды в почве, что приводит к местному истощению фосфора у поверхности корней.

Можно полагать, что если бы содержание фосфора в почвенном растворе не восполнялось за счет его более значительных запасов в твердой части почвы, то растения в период интенсивного роста за 2-3 дня полностью исчерпали бы фосфор почвенного раствора. Отсюда следует, что уровень обеспеченности растений фосфором в значительной мере определяется скоростью десорбции рыхлосвя-занных фосфатов твердой фазы в почвенный раствор. Потребление фосфора растениями зависит также от скорости его диффузии в почвенном растворе к поверхности корня, транспорта Н2Р04- через мембрану клетки и интенсивности его включения в метаболические процессы.

Когда концентрация фосфат-ионов в почвенном растворе достигает равновесного состояния с твердой фазой, уменьшение его содержания в твердой фазе прекращается до тех пор, пока потребление фосфора растениями не вызовет смещение равновесия за счет снижения концентрации фосфат-ионов в растворе. Оптимальным можно считать такое состояние равновесия, когда скорость высвобождения фосфат-ионов твердой фазой почвы в почвенный раствор соответствует скорости их поглощения растениями.

Исследованиями установлено, что при оптимальной влажности почвы растения не испытывают фосфорного голодания при концентрации фосфора в почвенном растворе более 0,2 мг/л.

О скорости поглощения фосфора растениями из почвы можно судить по увеличению его содержания в биомассе растений за определенный промежуток времени. В связи с тем что содержание фосфора в почвенном растворе никогда не бывает высоким и его содержание в нем достаточно для питания растений лишь в течение 2—3 дней, в период интенсивного роста растений в большинстве случаев потребление ими фосфора количественно соответствует скорости десорбции фосфатов из твердой фазы почвы.

Большинство сельскохозяйственных культур за период вегетации потребляют из каждого гектара почвы 20—40 кг фосфора (Р205). Поэтому степень удовлетворения растений фосфором будет зависеть не от первоначального содержания его в растворе, а от способности почвы восполнять и поддерживать концентрацию фосфатов в почвенном растворе в течение всей вегетации.

Передислокация фосфора в силу диффузии и/или с массовым потоком связана с содержанием воды в почве, которая обеспечивает в тяжелой почве более эффективный перенос фосфора из твердой фазы почвы к корням растений, чем легкой почвой. Вода, поглощаемая растениями при транспирации, служит основным средством перемещения и доставки фосфора и других элементов питания к корневой системе. Вода занимает примерно 20—30% объема суглинистой почвы, 10—20% — супесчаной и полностью не покрывает активной зоны поглощения корней, которые, вследствие постоянного роста, проникают сквозь почву и, благодаря корневым волоскам, осваивают новые участки почвы с более высоким содержанием фосфат-ионов.

Следует отметить, что концентрация фосфора в растворе имеет неодинаковое значение для растений в разных почвах. Легкие почвы удерживают меньше воды, чем тяжелые; отсюда при равной доле влаги (% от НВ) и одинаковой концентрации фосфат-ионов в почвенном растворе общее количество фосфора в жидкой фазе легких песчаных почв значительно меньше, чем тяжелых. Поэтому при равной концентрации фосфора в почвенных растворах растения лучше обеспечены им в тяжелых почвах по сравнению с более легкими.

При недостатке фосфора растения плохо растут, их листья становятся мелкими, темно-зелеными с голубоватым оттенком, а прожилки листьев часто имеют красно-фиолетовую антоциановую окраску.

Признаки фосфорного голодания становятся особенно хорошо заметны в холодную погоду — сначала на старых, а затем и на молодых листьях особенно хорошо они видны на кукурузе, свекле, злаках, ягодных культурах и др. Со временем по краям листьев появляются желто-бурые, затем темно-бурые пятна. У зерновых культур при недостатке фосфора стебель становится грубым и деревянистым, листья — мелкими, расположенными почти вертикально. У капустных вдоль жилок нижних (старых) листьев появляется багрянцевая окраска. При недостатке фосфора нижние листья томата, а затем и все остальные приобретают красно-фиолетовый оттенок. Цветение и созревание у всех растений заметно задерживаются. Значительно снижается размер и количество плодов, колосков в колосе, а следовательно, и урожай.

В отличие азота, соединения которого неустойчивы в почве и легко теряются в результате денитрификации и вымывания, большая часть фосфорных соединений в почве нерастворима и практически из нее не вымывается. Слабая растворимость фосфорсодержащих минеральных и органических соединений является основной причиной шиком доступности фосфатов почвы и удобрений растениям. Поэтому одной из важнейших задач агрохимии фосфора является разработка приемов повышения доступности фосфатов почвы растениям.

ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Фосфорные удобрения являются важнейшим средством повышения урожайности сельскохозяйственных культур и качества продукции. Еще издавна древние народы в качестве фосфорного удобрения применяли измельченные кости. Во второй половине XVIII в. в Англии и Шотландии уже существовали фабрики по размолу костей животных на удобрение. Впервые промышленное производство фосфорных удобрений (суперфосфата) путем обработки костяной муки серной кислотой было начато в Англии в 1843 г. Д.Б. Лоозом (1814— 1900). Было установлено, что в результате обработки природных фосфоритов серной кислотой образуются доступный растениям водорастворимый дигидрофосфат кальция Са(Н2Р04)2 . Н,0 и гипс. Этот принцип получения простого суперфосфата используют до настоящего времени во всех странах.

Фосфорные удобрения принято подразделять на три группы: растворимые в воде; слаборастворимые в воде, но растворимые в слабых кислотах (цитратнорасторимые); растворимые лишь в сильных кислотах.
К первой группе относятся простой, двойной суперфосфат и суперфос, получаемые промышленным путем из апатита или фосфорита, в которых большая часть фосфора представлена водным и/или безводным дигидрофосфатом (однозамешенным фосфатом) кальция — Са(Н,Р04),. К цитратнорасторимым (слаборастворимым) фосфорным удобрениям относятся промышленные удобрения — преципитат, обесфторенный фосфат, термофосфаты, активированные фосфаты и отходы металлургической промышленности (шлаки). Фосфор в этих удобрениях представлен в основном двухзамещенными фосфатами кальция (CaHP04, CaNaP04). тетракальцийфосфатом Са4Р209, октакальцийфосфатом Са4Н(Р04)3 и др.

Большинство технологических процессов получения фосфорсодержащих удобрений базируются на обработке апатитового и фосфоритового концентрата серной, фосфорной или азотной кислотой (мокрый способ), которые разрушают исходную структуру природного апатита (трикальцийфосфата), переводя его в растворимый дигидрофосфат кальция Са(Н2Р04)2 . Н20. В настоящее время 75—80% фосфорных удобрений в мире получают обработкой фосфорита или апатита серной или фосфорной кислотой, 15—20% приходится на обработку азотной кислотой и примерно 5% удобрений получают путем механической (фосмука) или термической обработки фосфатного сырья.

Деление фосфорных удобрений по их растворимости не во всех случаях отражает их удобрительную ценность, а хорошая растворимость фосфорных удобрений не всегда бывает их преимуществом. В щелочных карбонатных и сильнокислых почвах часто умеренно растворимые фосфорные удобрения более эффективны, чем хорошо растворимые, так как последние довольно быстро ретроградируются в труднорастворимые фосфаты.

Изменяя размеры гранул (частиц) фосфорных удобрений, можно в определенной мере регулировать растворимость и взаимодействие фосфора с почвой. Крупные гранулы растворяются медленно, и содержащийся в них фосфор меньше фиксируется почвой. Для снижения фиксации фосфора в почве все легкорастворимые фосфорные и фосфорсодержащие комплексные удобрения гранулируют, а для повышения растворимости труднорастворимых фосфорных удобрений их переводят в порошковидное состояние и тщательно перемешивают с почвой.

Самым простым и дешевым методом получения фосфорного удобрения является измельчение предварительно отделенного от пустой породы природного фосфорита. При этом не требуется каких-либо других материальных затрат. Поэтому применение I т Р205в виде фосфоритной муки примерно в 2—3 раза дешевле, чем суперфосфата.

Фосфоритную муку можно использовать на кислых почвах при их гидролитической кислотности выше 2,5 мг-экв/100 г. На нейтральных и карбонатных почвах растения не могут усваивать фосфор фосфоритной муки.

Применение фосфоритной муки в качестве удобрения имеет давнюю историю. Во Франции и Германии в 1860-х гг. фосфориты широко применялись для улучшения кислых земель. В России фосфоритную муку в качестве удобрения впервые использовал в 1860— 80-х гг. один из крупных русских агрохимиков А.Н. Энгельгардт (1832—1893). Полевые опыты, проведенные им на кислых дерново-подзолистых почвах Смоленской губернии, показали, что внесение фосфоритной муки значительно повышает урожайность клевера, озимой ржи и многих других культур.

Большая потребность многих почв России в фосфоре и дефицит растворимых фосфорных удобрений стали важным стимулом научного поиска эффективной замены промышленных фосфорных удобрений природными фосфоритами, проведенного сотрудниками лаборатории Д. Н. Прянишникова.

Необходимо отметить, что применение фосфоритной муки в качестве удобрения после успешных опытов А.Н. Энгельгардта и Д.И. Менделеева не получило широкого распространения из-за их противоречивых результатов, так как в те годы теория кислотности почв еще не была разработана, неизученными оставались вопросы химии почв и их поглотительной способности. Все это не позволило дать правильного объяснения причин действия фосфорита и спрогнозировать эффективность его применения. В работах К.К. Гедройца было установлено существование гидролитической кислотности почв, на основании которой определяют действие фосфоритной муки.

Профессором кафедры агрохимии ТСХА Б.А. Голубевым (1893— 1952) был предложен надежный метод прогнозирования эффективности использования фосфоритной муки по величине гидролитической кислотности почвы, который широко используется в агрохимической практике и сегодня.

Фосфоритная мука довольно медленно растворяется в почве, поэтому она действует не сразу, а используется растениями постепенно. По этой причине ее не применяют при посеве или в виде подкормки сельскохозяйственных культур. Все это вызывает необходимость, несмотря на большие технологические затраты, производить универсальные растворимые фосфорсодержащие удобрения во всех странах.

В отличие от растворимых фосфорных удобрений (например суперфосфата), доступность фосфора которых после их внесения со временем значительно снижается на кислых и карбонатных почвах, использование растениями фосфора фосфоритной муки в кислых почвах может в последующие 2—3 года повышаться. В этой связи фосфоритную муку вносят обычно в относительно больших количествах (200—400 кг на 1 га) в целях повышения содержания подвижного фосфора в почве и длительных последействий.

Доминирующее положение в производстве растворимых фосфорсодержащих удобрений занимает фосфорная кислота. В 2011 г. более 60% растворимых фосфорсодержащих удобрений в мире получали обработкой фосфоритов и апатитов фосфорной кислотой. Универсальность этой кислоты при получении односторонних фосфорных удобрений (например, двойного суперфосфата) и многих комплексных удобрений способствует постоянному расширению объемов ее использования.

Экстракционную фосфорную кислоту получают при обработке тонкоизмельченного фосфорита или апатита необходимым количеством серной кислоты и последующем отделении фосфогипса.

Из промышленных растворимых фосфорных удобрений наибольшее распространение получили простой и двойной суперфосфат, а в последние годы — суперфос и др.

Суперфосфат является первым промышленным удобрением. Идея получения растворимого фосфорного удобрения связана с именем Ю. Либиха, который в 1840 г. предложил обрабатывать кости животных серной кислотой.

Двойной суперфосфат. Концентрированный (двойной) суперфосфат получают так же, как и простой суперфосфат, но вместо серной кислоты апатитовый или фосфоритовый концентрат обрабатывают фосфорной кислотой, которую производят в смежных цехах или на других химических предприятиях.

В России концентрированный суперфосфат называется двойным, в большинстве других стран — тройным.

Эффективность действия суперфосфата, как и других фосфорных удобрений, в значительной мере обусловлена направленностью процессов трансформации фосфатов в почве. При внесении суперфосфата в почву дигидрофосфат кальция растворяется и частично гидролизуется с образованием гидрофосфата кальция и фосфорной кислоты.

В результате выделения Н,Р04 в окружающую среду происходит локальное подкисление почвы, примыкающей к грануле. Степень подкисляющего действия суперфосфата на почву зависит от дозы удобрения, химического и гранулометрического состава почвы. Сильное локальное подкисление почвы вблизи расположения частиц удобрения значительно повышает растворимость гидроксидов железа и алюминия (Fc.AKOH),), которые образуют с фосфорной кислотой нерастворимые фосфаты железа и алюминия (Fe, A1P04). По мере увеличения расстояния от гранулы удобрения и нейтрализации фосфорной кислоты раствор становится менее кислым. В этих условиях преобладающими продуктами реакции гидроксидов железа и алюминия с фосфорной кислотой могут быть наиболее растворимые стренгит (Fc(OH)2H2P04) и варисцит(А1(ОН)2Н2Р04). В дальнейшем при рН >5 в почвенном растворе будут преобладать и участвовать в образовании различных фосфатов ионы Н2РО-4 и НРО2-4.

Таким образом, содержащаяся в суперфосфате фосфорная кислота в кислых почвах способствует химическому закреплению вносимого в них фосфора в форме труднорастворимых фосфатов алюминия и железа. Поэтому нейтрализация почвы путем известкования будет способствовать повышению эффективности суперфосфата. Систематическое применение суперфосфата не вызывает заметного подкисления почвы, так как фосфорная кислота быстро взаимодействует с гидроксидами железа и алюминия.

Суперфосфат — универсальное удобрение, его применяют на всех почвах в качестве основного и припосевного (припосадочного) удобрения. Внесение его поверхностно в качестве подкормки растений без глубокой заделки в почву малоэффективно, так как фосфор не перемещается в почве (кроме песчаных), ареал его диффузии не превышает 1—3 см в год, поэтому для корневой системы растений он будет пространственно недоступен. Это особенно важно для молодых растений, возделываемых на почвах, бедных фосфором, когда их корневая система еше не развита, а также в зоне недостаточного увлажнения.

Гранулирование (размер гранул 2-4 мм) суперфосфата позволяет уменьшить его контакте почвой и скорость его растворения и повысить его доступность растениям. Все суперфосфаты содержат небольшие количества микроэлементов (Zn, Mn, Си, Мо), присутствующих в фосфатных рудах.

Растворимые фосфорные удобрения более эффективны при их локальном внесении в почву (концентрированными лентами или полосами), чем при смешивании со всем объемом пахотного слоя, поскольку быстрая диффузия фосфат-ионов в среду, окружающую

Гранулы растворимых удобрений, сопровождается их последующим осаждением в менее растворимых формах. Перемешивание растворимых фосфорных удобрений с почвой значительно ускоряет процессы ретроградации фосфатов, в результате чего снижается их доступность растениям.

Цитраторастворимые фосфорные удобрения. Преципитат получают осаждением экстракционной фосфорной кислоты известковым молоком:

H3P04 + Ca(OH)2 -> СаНР04- 2Н20

В преципитате содержится до 38—42% Р2O5 в форме гидрофосфата кальция CaHPO4 * 2Н20. Он слаборастворим в воде, но растворим в органических и минеральных кислотах, поэтому фосфор из него довольно хорошо усваивается растениями. На кислых почвах преципитат переходит в растворимый дигидрофосфат:

2СаНР04+2Н2СO3 -> Са(Н2Р04)2+Са(НСO3)2

Преципитат — негигроскопичный порошок светло-серого цвета. Он практически не слеживается. При внесении преципитата до посева в качестве основного удобрения его эффективность сопоставима с эффективностью суперфосфата.

Термофосфаты. К термофосфатам относятся удобрения, получаемые при прокаливании (или плавлении) природных апатитов и фосфатов с различными твердыми веществами (содой, карбонатами и силикатами магния и кальция и др.), а также отходы металлургии, содержащие фосфор. При высокой температуре (1200-1500 °С) происходит разрушение кристаллической структуры апатита и внедрение в нее катионов из добавленных солей, в результате чего образуются более растворимые фосфорные соединения. Производство термофосфатов имеет большое значение для стран, не имсюших месторождений серы. Оно позволяет избежать применения серной кислоты при производстве фосфорных удобрений. По мере удорожания сырьевых ресурсов, используемых при производстве кислот, термофосфаты найдут широкое применение в сельском хозяйстве.

Промышленное производство термофосфатов путем сплавления апатита с сульфатом магния впервые было налажено в Германии и Польше в 1948 г. В настоящее время существует несколько способов термической переработки апатита и фосфорита в удобрения: гидротермическое обесфторивание; сплавление с кремнеземом (кварцевым песком) и содой; плавление с силикатами и/или сульфатами магния и/или калия; спекание с оксидами щелочных и/или щелочно-земельных металлов и др.

Основным отличием (недостатком) всех слаборастворимых фосфорных удобрений (термофосфатов, преципитата, металлургических шлаков и др.) от растворимых фосфорсодержащих удобрений (суперфосфата, комплексных удобрений) является довольно медленный переход их фосфатов в растворимую, доступную для растений форму непосредственно после внесения в почву. Полому применение их до посева (посадки) не может полностью обеспечить высокую потребность в фосфоре молодых, интенсивно растущих сельскохозяйственных культур на почвах с низким содержанием подвижных фосфатов.

Обесфторенный фосфат получают путем обработки расплавленного апатита или фосфорита при температуре 1400—1500 °С водяным паром и 2-5% кварцевого песка. В результате взаимодействия водяного пара и кремнезема с расплавленным фтораиатитом из нею удаляются почти весь фтор, мышьяк, ртуть, цинк, кадмий, а в расплаве в зависимости от технологического режима образуются преимущественно трикальцийфосфат, гидрофосфат и силикат кальция.

Его производят во вращающихся наклонных цилиндрических печах, используемых в цементной промышленности. После охлаждения расплава его дробят и размалывают на шнековых мельницах. Обесфторенный фосфат — серый порошок, содержащий 28—32% Р205 и 0,02—0,2% фтора. Используют его в животноводстве при приготовлении комбикормов и в растениеводстве в качестве основного удобрения.

Термофосфат щелочной получают при спекании апатита или фосфата с содой и кварцевым песком во вращающихся печах при 1200— 1300 °С. При этой температуре происходит взаимодействие апатита с содой и диоксидом кремния с образованием натрийкальцийфосфата и силиката кальция.

Щелочной термофосфат содержит 26—28% цитраторастворимого фосфора (Р205), а также небольшие количества микроэлементов. Выпускают его в виде порошка. Тонкоразмолотый фосфат трудно вносить, так как он сильно пылит и легко слеживается. Для устранения этого недостатка в последние годы разработан способ получения рыхлых гранул размером 1—2 мм. Они быстро растворяются в почве, и их фосфор используется растениями. По сравнению с порошковидным (пылящим) гранулированный щелочной фосфат (не пылящий) на нейтральных и щелочных почвах в первый год внесе ния действует несколько хуже, однако впоследствии превосходит его. На кислых почвах эффективность порошковидного и рыхлограну-лированного термофосфата примерно одинакова. Если подвижный фосфор в нейтральных и карбонатных почвах обеспечивает потребность в нем растений в начале роста, то термофосфаты дают такие же прибавки урожая, как и растворимые фосфорные удобрения, а на сильнокислых почвах благодаря содержанию активных оснований и кремниевой кислоты, образующихся при гидролизе силикатов и фосфатов, термофосфат превосходит суперфосфаты:

NaCaP04+ 2Н20 -> NaOH + СаНР04

Ca2Si04 + 2Н2O -> 2Са(ОН)2 + H4Si04

Основания Са(ОН), и NaOH локально нейтрализуют кислотность почвы и тем самым препятствуют образованию малодоступных растениям фосфатов железа и алюминия, а гелеобразная кремниевая кислота адсорбируется на поверхности глинистых минералов, аморфных оксидов железа и алюминия или химически связывает растворимые формы железа и алюминия и тем самым уменьшает фиксацию ионов фосфатов:

ЗА1(ОН)3 + 2H4Si04 -> Al3(Si04)2

3Fe(0H)3 + 2H4Si04 -> Fe3(Si04)2

Кроме того, кремниевая кислота препятствует кристаллизации свежеосажденных фосфатов и превращению их в гидроксилапатит и карбонатапатит. По этой причине термофосфаты обладают широким диапазоном действия и могут применяться на кислых, нейтральных и щелочных почвах, если они не особенно бедны фосфором.

Металлургические шлаки (томасшлак, доменные и мартеновские шлаки). Присутствие в стали фосфора и кремния значительно ухудшает ее свойства (прочность, коррозионную стойкость, ковкость и др.). Для связывания фосфора и других вредных примесей при производстве и переработке чугунов, богатых фосфором, в сталь, шихту (смесь необходимых компонентов плавки) или расплавленный при температуре 1400—1500 °С металл добавляют СаО (флюс). Получаемые побочные продукты металлургии — шлаки содержат 5—20% Р205 и 50-60% СаО и являются ценным фосфорным и известковым удобрением. Свое название шлаки получили в зависимости от металлургического процесса, в котором их получают. Различают шлаки доменные (5—10% Р205), являющиеся отходами производства чугуна, и сталеплавильные — мартеновские, бессемеровские, томасовские и др. Мартеновские шлаки (7—12% Р205) получили название по имени французского металлурга Б.Мартена, предложившего в 1864 г. печной метод переработки чугуна в сталь, томасшлаки (12—20% Р205) — по имени английского инженера С. Томаса, в 1879 г. предложившего конвертерный (ковшевый) способ. Наряду с фосфором и кальцием, шлаки содержат: MgO — 2—4%; МпО — 1—3; Si02 — 6—8; А 1,0,— 1—2%, 20—70 мг/кг бора, 10—60 мг/кг меди; 5—10 мг/кг молибдена и 2—5 мг/кг кобальта.

Металлургические шлаки представляют собой порошок темного цвета, в котором фосфор находится в форме цитраторастворимого тетрафосфата кальция Са4Р209 и силикокариотита Ca5(P04)2 Si04. Присутствие в шлаках Ca,Si04 и CaSiO, препятствует ретроградации фосфатов в почве из-за образования при гидролизе силикатов кальция H4Si04H Са(ОН),. По усвояемости растениями фосфаты шлаков близки к преципитату. Действуют они относительно медленно, поэтому необходимо вносить их заблаговременно. Особенно рационально внесение шлаков под многолетние плодовые насаждения, бобовые и злаковые травы (люцерну, клевер, люпин, кострец и др.), так как здесь требуется не быстрое начальное, а длительное действие удобрений.

Термофосфаты и шлаки оказывают многостороннее благоприятное влияние на питание растений — они действуют не только как фосфорное, но и как известковое удобрение, содержащее магний и микроэлементы. На кислых почвах они превосходят суперфосфаты а на нейтральных и щелочных почвах термофосфаты уступают суперфосфату. На почвах, хорошо обеспеченных фосфором, разница в действии значительно нивелируется.

Следует отмстить, что до настоящего времени пути трансформации термофосфатов в почве детально не изучены, однако можно полагать, что в конечном итоге образуются такие же фосфаты Са, Fe и А1 и примерно в таком же соотношении, как при внесении растворимых фосфатов, а их соотношения и формы зависят прежде всего от почвенных условий.

ВНЕСЕНИЕ ФОСФОРНЫХ УДОБРЕНИЙ

Хорошая обеспеченность растений элементами питания, и прежде всего фосфором, в начале роста позволяет молодым растениям за короткий период создать довольно мошную корневую систему, что помогает им в дальнейшем лучше использовать питательные вещества почвы и удобрений.

Дробление на части вносимой дозы фосфора (кроме припосевного) даже на легких почвах не дает какого-либо преимущества перед разовым внесением всей дозы. Сроки внесения комплексных фосфорсодержащих удобрений следует определять исходя из потребности растений в азоте.

Хозяйства с высоким уровнем химизации земледелия вместо ежегодного внесения фосфорных удобрений под отдельные культуры севооборота могут вносить суммарное их количество «в запас» — один раз в 2—3 года. Вносить удобрения в запас на более длительный период не следует в связи со снижением подвижности фосфатов в почве со временем и уменьшением доступности фосфора растениям. Поэтому через 2—3 года повторно вносят фосфорные удобрения в запас. Основное внесение фосфорных удобрений чаше всего сочетают с внесением калийных удобрений с последующей их заделкой плугом без предплужника при осенней вспашке. Внесение фосфора в запас не следует проводить лишь на песчаных почвах.

Кроме того, при внесении высоких доз фосфорных удобрений доля фиксированного фосфора снижается, вследствие чего повышается степень его использования растениями.

Внесение фосфорных удобрений в запас практически не увеличивает затраты фосфора зерновыми культурами на создание урожая по сравнению с ежегодным внесением и обеспечивает снижение затрат труда и техники. Наиболее рационально фосфорные удобрения вносить в запас под пропашные и кормовые травы.

В то же время в сложившихся экономических условиях в сельском хозяйстве России наиболее эффективным приемом применения ограниченных ресурсов фосфорных удобрений является внесение их при посеве (посадке) сельскохозяйственных культур.

Способы внесения фосфорных удобрений. Способы внесения фосфорных удобрений зависят от их формы. Оптимальные способы внесения растворимых (например, суперфосфата) и нерастворимых (например, фосфоритной муки) фосфорных удобрений различны. Растворимые фосфорные удобрения можно вносить вразброс с последующей заделкой в почву плугом с предплужником, локально — вместе с семенами при посеве (посадке), лентами, полосами, рядками вблизи семян или более глубоко в пахотный слой почвы. При локальном припосевном внесении фосфорные удобрения размещаются в непосредственной близости от слаборазвитых корней молодых растений и таким образом обеспечивают их доступным фосфором, что особенно важно в начале развития растений.

Первостепенной технологической задачей производства и применения растворимых фосфорных и фосфорсодержащих комплексных удобрений является уменьшение их взаимодействия (контакта) с твердой частью почвы в целях предотвращения интенсивного образования слаборастворимых фосфатов.

Благодаря гранулированию растворимых фосфорных удобрений и их локальному размещению в почве значительно ограничивается фиксация фосфора, вследствие чего достигается лучшее использование его растениями.

Существенное преимущество локального применения растворимых фосфорных удобрений по сравнению с разбросным их внесением наблюдается в следующих случаях:

При ограниченной обеспеченности почв фосфорными удобрениями, достаточной лишь для припосевного (прииосадочиого) внесения. В этом случае локальное размещение удобрений (10— 15 кг Р205 на 1 га) недалеко от семян способствует интенсивному начальному росту и развитию растений благодаря высокому содержанию доступного фосфора в непосредственной близости от молодых корней. При рядковом внесении фосфорные удобрения должны размещаться по возможности несколько ниже (на 2—3 см) высеянных семян;

При перемешивании небольшого количества фосфорных удобрений со всем пахотным слоем, в результате чего фосфор быстро фиксируется почвой. В то же время повышение дозы припосевного удобрения до 20 кг Р2O5 на га значительно снижает окупаемость фосфора, а при более высоких дозах фосфора эффективность его припосевного внесения ниже, чем разбросного с заделкой плугом;

На кислых слабоокультуренных дерново-подзолистых почвах и красноземах, содержащих большое количество растворимых форм железа и алюминия. В этих условиях при локальном внесении фосфорных удобрений в зоне их расположения длительное время сохраняется высокая концентрация растворимого фосфора, что обеспечивает растениям наилучшее фосфорное питание;

В степных районах, где неблагоприятные погодные условия, и прежде всего засуха, ограничивают растворимость фосфорных удобрений и диффузию фосфат-ионов к корням. Преимущество глубокой заделки фосфорных удобрений в степной зоне связано с тем, что в нижней части пахотного слоя почва дольше сохраняет влагу, в ней находится основная масса деятельных корней и даже в засушливые годы фосфор сохраняется в усвояемой растениями форме;

При выращивании культур со слаборазвитой корневой системой (например, лука) и культур с коротким периодом вегетации (редиса, зеленных культур и др.), требующих частых поливов. Неглубокое ленточное размещение фосфора в пахотном слое почвы (на глубине 12-15 см) обеспечивает лучшую доступность его растениям, чем разбросное внесение удобрений, при котором удобрения рассосредоточены в пахотном слое почвы, а в зоне роста корней в начале развития растений находится слишком малодоступного фосфора. Ленточное внесение фосфорных удобрений на нужную глубину пахотного слоя почвы достигается при заделке их специальными сошниками.

Разбросное внесение удобрений более важно для культур с хорошо развитой корневой системой (многолетние травы, подсолнечник, капуста), требующих большой площади питания.

Слабо- и труднорастворимые фосфорные удобрения (фосфоритная мука, термофосфаты, металлургические шлаки), которые лишь при взаимодействии с почвой трансформируются в более растворимые, доступные растениям соединения, для улучшения контакта с ППК необходимо хорошо перемешивать с почвой. Особенно это важно для фосфоритной муки, применение которой без тщательного перемешивания с почвой значительно снижает ее эффективность в год внесения.

Следует отметить, что растения также способны поглощать элементы питания через листья и другие надземные органы. Скорость их поглощения отдельными культурами различна и в значительной мере зависит от морфологического строения листьев и химической природы элементов питания. Поглощение фосфат-ионов растениями через листья происходит иногда быстрее, чем через корни, и завершается в среднем через 2—3 дня. Наиболее пригодны для этой цели фосфаты аммония NH4H2P04, магния MgHP04 и калия КН,Р04. Поэтому, казалось бы, чтобы избежать значительного закрепления фосфора в почве и повысить коэффициент его использования растениями, целесообразно растворимые фосфорные удобрения вносить в виде некорневых подкормок. При этом, так как высокая концентрация растворов вызывает сильное повреждение (ожоги) листьев, при некорневых подкормках могут быть использованы только разбавленные (0,1—0,2%) растворы фосфорных удобрений . Для удовлетворения потребности растений в фосфоре при такой низкой концентрации растворов в течение вегетации необходимо проводить 10—20 некорневых подкормок, что требует больших затрат, а значит, экономически не оправдано. Более того, можно проводить некорневые подкормки лишь вегетирующих растений, т.е. когда растения уже образовали достаточно развитый листовой аппарат. При этом потребность растений в фосфоре наиболее велика в начале их роста и развития. В этой связи некорневые подкормки фосфором и другими элементами питания могут являться лишь дополнительной подкормкой.

Фосфор - один из трех основных элементов питания. По объемам использования фосфорные удобрения занимают второе место после азота.

Растения усваивают фосфора значительно меньше, чем азота, но он играет крайне важную роль в их жизни. Содержание его в растениях составляет 0,5-1% сухого вещества, в частности на минеральные соединения приходится около 10-15%, на органические - 85-90%. Соотношение минеральных и органических соединений фосфора зависит от возраста растений и общего обеспечения их фосфором. В молодых растениях доля органического фосфора значительно больше, чем в старых.

Минеральные соединения фосфора в растениях представлены фосфатами кальция, магния, калия, аммония и др. Накопление их в стеблях растений является признаком высокой обеспеченности растений фосфором.

Органические соединения фосфора - это эфиры фосфорной кислоты. К ним относятся фосфатиды, фосфопротеиды, фитин, цукрофосфаты, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, макроэргические и другие соединения.

Максимальное количество фосфора содержится в репродуктивных органах, где его в 3-6 раз больше содержится чем в вегетативных и молодых частях растений, способствует интенсивному течению процессов синтеза органических веществ. В семенные должен быть достаточный запас фосфора для формирования корневой системы, которая начнет поглощать его из почвы. Фосфор способствует также быстрому образованию корневой системы растений. При этом растения лучше усваивают воду и питательные вещества из почвы, скорее формируют надземную массу. Основную часть фосфора растения используют в первые фазы роста и развития, создавая соответствующие его запасы. Затем фосфор легко перемещается из старых тканей у молодежи, то есть происходит его реутилизацию.

Фосфорное голодание растений в ранний период роста оказывает настолько депрессивный эффект, который невозможно устранить следующим оптимальным фосфорным питанием.

В случае подкормки растений раствором солей фосфора через листья перемещения его в другие органы происходит довольно медленно и в небольшом количестве. Оптимальный синтез фосфорорганических соединений в растении происходит лишь при условии усвоения соединений фосфора через корневую систему. Если же раствором фосфорных удобрений обрабатывают вегетативные органы, то даже при безвредных (безопикових) концентраций растения начинают отставать в росте от растений с корневым питанием фосфором. Листья отмирают раньше и содержат много фосфора, тогда как за корневого питания его содержание незначительный: он перемещается в другие органы, преимущественно в генеративные. Поэтому фосфорное питание растений должно обеспечиваться через корневую систему. Этим и объясняется необходимость внесения в строки 10-15 кг / га д. Г.. Легкорастворимых фосфорных удобрений. Негативное воздействие недостатка фосфора в ранний период сказывается на всем дальнейшем развитии растений. Они остаются низкорослыми, подавленными, позже цветут, позже созревают плоды. Это связано с тем, что вследствие недостатка фосфора или других элементов питания не происходит деление клеток для образования дополнительного ядра. Итак, в отличие от растений, которые испытывают недостаток азота и имеют поэтому сокращенный цикл развития, растения при недостатке фосфора физиологически моложе. Фосфор улучшает их водный режим и значительно смягчает воздействие на них засухи в результате накопления в узлах кущения большего количества сахаров, способствует перезимовки озимых культур и многолетних трав, повышает устойчивость растений к болезням, уравновешивает действие азотных удобрений.

Оптимальное фосфорное питание растений стимулирует все процессы, связанные с оплодотворением цветков, завязыванием, формированием и созреванием плодов. Чрезмерная обеспеченность фосфором приводит к преждевременному развитию и отмирания листового аппарата, раннего созревания плодов, вследствие чего растения не успевают сформировать надлежащий урожай.

Недостаток фосфора проявляется в задержании роста и развития растений - образуются мелкие листья, опаздывают цветения и созревания плодов. Нижние листья приобретают тьмьяно-серого или темно-зеленого оттенка. Со временем они скручиваются и преждевременно отмирают. Это связано с тем, что листья растут при недостатке хлорофилла. Однако при избытке азота листья растений также имеют темно-зеленую окраску вследствие высокого содержания хлорофилла. Кроме того, при недостатке фосфора вследствие образования антоциана нередко оказываются красные и фиолетовые оттенки, прежде всего на основных стеблях, в пазухах листьев, на черешках. Четкие признаки недостатка фосфора наблюдаются на старых и нижних листьях. Однако следует помнить, что антоцианове окраска листьев является наследственным признаком, например у некоторых сортов и гибридов кукурузы. К тому же подобный окрас, например у капусты, появляется после холодной и затяжной весны, которое со временем исчезает.

В условиях значительного фосфорного дефицита часто наблюдаются признаки азотного голодания, что объясняется уменьшением использования азота для синтеза органических соединений вследствие недостатка фосфора. Поэтому признаки азотного и фосфорного голодания достаточно часто совпадают.

Основным источником питания растений фосфором является анионы ортофосфорной кислоты - Н2РО4-, НРО4 ", РО43-, однако растения могут частично усваивать поли- и метафосфаты и некоторые органические соединения фосфора. Лучше они усваивают анионы Н2РО4-, хуже - анионы НРО42-. Для растений анионы РО4- малодоступны, их используют только бобовые, гречка и некоторые другие культуры. Уровень усвоения растениями фосфора зависит не только от содержания его в почве, но и от обеспеченности другими элементами питания. Так, при недостатке цинка снижается поступление и использование растениями фосфора, а за высокого обеспечения медью, наоборот, потребность в нем снижается.

Фосфор ослабляет вредное воздействие на растения на кислых почвах алюминия вследствие связывания его подвижных форм, фиксирует его в корневой системе, тем самым улучшает углеводный и азотный обмены в растениях.

Существует тесная связь между азотным и фосфорным питанием. Фосфор играет роль спутника азота и белковых соединений. В растениях его в 2-3 раза меньше, чем азота. При недостатке фосфора замедляется синтез белков и накапливается больше нитратов. Поэтому нормы азотных и фосфорных удобрений должны быть сбалансированы, в частности при внесении высоких норм азота.

Фосфор, поступающий в корне растений вследствие гликолиза и преобразования в цикле Кребса переносится на АДФ с образованием АТФ. Это основной процесс аккумуляции энергии в клетке. Затем макроэргические фосфатные остатки используют АТФ для замещения атомов водорода в молекуле неорганических и органических соединений - процесс фосфорилирования. По этой схеме образуются необходимые для живого организма фосфорсодержащие соединения.

Поступление фосфора в растения зависит от их биологических особенностей, фаз роста и развития, уровня фосфорного питания и тому подобное. Больше всего фосфор нужен для растений в первые фазы развития. Большинство культур (свекла, картофель, капуста и др.) Использует фосфор равномерно в течение всей вегетации. Лен всего усваивает фосфора в период цветения, зерновые колосовые - в фазы выхода в трубку и колошения. Для всех культур характерно интенсивное перемещение фосфора из вегетативных к генеративных органов, особенно в период их созревания. Фосфор нужен для полного усвоения из почвы азота. При дефиците фосфора корневые системы развиваются хуже, что подчеркивает значение оптимального обеспечения растений фосфором для корневого питания. Имеющийся в почве фосфор способствует росту корней в направлении его размещения, а также экономному использованию влаги, приобретает большое значение в засушливых условиях. При оптимальном фосфорного питания повышается устойчивость растений к некоторым грибным болезням, прежде всего мучнистой росы и корневых гнилей.

Фосфор положительно влияет на повышение урожайности сельскохозяйственных культур. Кроме того, он способствует формированию высоких пищевых и технологических качеств продукции. Оптимальное фосфорное питание растений увеличивает долю товарной продукции в биологическом урожае (зерна относительно соломы в зерновых, корнеплодов относительно ботвы в свекле и т.п.). Одновременно повышается содержание крахмала в картофеле, сахаров в корнеплодах, овощах и фруктах, масла - в масличных культурах. В прядильных культур увеличивается выход длинного волокна, растет его прочность. Однако избыток фосфора также неблагоприятный для развития растений. Так, они содержат много минеральных фосфатов, в частности в вегетативных органах, ускоряется их вегетация, не успевает сформироваться высокий урожай. При избытке фосфора ухудшается питание растений цинком, что приводит к заболеванию плодовых на розетковисть. При использовании цинковых удобрений также следует учитывать его антагонизм с фосфором, так как через них усвоение растениями фосфора ограничивается. Определенные антагонистические взаимодействия возникают между фосфором и медью. Например, за высокого содержания меди в почве усвоения растениями фосфора снижается, в результате чего внесения фосфора удобрений становится эффективным.

Большое значение фосфор имеет в жизни людей и животных. Он входит в состав костей и не может быть заменен при обмене веществ, способствует процессу размножения, участвует в жизненно важных функциях. При недостатке фосфора развиваются болезни костей. Суточная потребность человека в фосфоре составляет 1,5 г.

Продуктивность животных в значительной степени зависит от содержания фосфора в кормах, его дефицит нельзя полностью компенсировать введением в рацион кормовых фосфатов. Фосфор должно содержаться в достаточном количестве (0,35-0,50% на сухое вещество) в натуральных кормах, следовательно, и в почве под посевами кормовых культур.

Фосфор в растениях

Фосфор играет исключительно важную роль в жизни растений. Большинство процессов обмена веществ осуществляется только при его участии. Он практически всегда находится во втором минимуме (после азота).

Физиологическая роль фосфора (С 3). Он входит в состав важнейших органических соединений, активно участвующих в метаболизме растений: нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеопротеидов, фосфопротеидов, фосфатидов (фосфолипидов), макроэргических соединений (АТФ и др.), сахарофосфатов, фитина, витаминов и др. Содержание фосфора (Р2О5) в растениях и вынос урожаями сельскохозяйственных культур Содержание в среднем составляет 0,5 % сухого вещества, изменяясь от 0,1 до 1,5 %, и зависит от биологических особенностей культур, возраста растений и их органов, условий фосфорного питания и т.д. Так, в зерне зернобобовых культур содержится 1-1,5 % Р2О5, злаковых – 0,8-1 %. Солома тех и других культур содержит меньше фосфора по сравнению с семенами – 0,2-0,4 %.

Фосфор в растениях распределяется аналогично азоту, является его спутником. В среднем содержание фосфора в органах растений составляет 30 % от количества азота (С 17). Больше фосфора содержится в молодых и жизнедеятельных органах, листья содержат больше фосфора, чем стебли.

Вынос фосфора урожаями в среднем составляет 15-50 кг/га, изменяясь в зависимости от биологических особенностей культур и уровня урожайности.

Источники фосфора для растений. Основными источниками являются соли ортофосфорной кислоты (С 19), которая, являясь трёхосновной, способна образовывать три вида анионов – Н2РО4–, НРО42–, РО43– (С 20) и, следовательно, три вида солей – одно-, дву- и трёхзамещённые фосфаты, растворимость которых и доступность для растений изменяется в зависимости от катионов.

Источниками фосфора могут также быть соли метафосфорной и полифосфорных (пиро-, триполифосфорной и т.д.) кислот, непосредственно растениями не усваивающиеся, но гидролизующиеся в почве до ортофосфатов (С 21-24).

Кроме того, корни некоторых растений (горох, бобы, кукуруза и др.) выделяют фермент фосфатазу, который отщепляет анион фосфорной кислоты от простых органических соединений. Как следствие, источником фосфора для названных растений могут служить его органические соединения.

Превращения фосфора в растениях. Поступивший в растения фосфор очень быстро переходит в состав органических соединений. Тем не менее, фосфор находится в них непосредственно в виде остатка фосфорной кислоты. Таким образом, 85-95 % фосфора находится в органической форме (С 26). Минеральных фосфатов – фосфатов кальция, калия, магния и аммония – значительно меньше (5-15 %), но они имеют большое значение, являясь запасной и транспортной формами фосфора. Например, фосфор органических соединений корней может передвигаться в надземную часть только после трансформации в минеральные фосфаты.

Динамика потребления фосфора во время вегетации. Критический период по отношению к фосфору у всех культур отмечается в фазу всходов. Недостаток фосфора в этот период резко снижает урожайность, независимо от дальнейшей обеспеченности растений. Вместе с тем, корневая система в начальные фазы роста развита слабо и часто не может в достаточных количествах усваивать фосфор почвы и внесённых до посева удобрений. Поэтому широко рекомендуется припосевное внесение фосфора.

Периоды максимального потребления фосфора различными культурами не совпадают. Например, яровая пшеница потребляет весь необходимый ей фосфор к концу фазы колошения, в то время как лён даже к периоду полного цветения поглощает лишь 58 %, а хлопчатник в фазу полного цветения усваивает только 10 % от максимального содержания фосфора в растениях Таким образом, период максимального поглощения фосфора у пшеницы наблюдается в фазы выхода в трубку и колошения, у льна – в фазы цветения и созревания, у хлопчатника – в период формирования волокна.

Признаки недостатка фосфора для растений. Замедляется рост и развитие растений, уменьшается размер листьев, задерживается цветение и созревание урожая (С 31-33). Фосфор реутилизируется, поэтому его недостаток сначала проявляется на нижних листьях, которые становятся тёмно-зелёными, грязно-зелёными, а затем красно-фиолетовыми, пурпурными или лиловыми

Фосфор в почвах.Содержание и запасы фосфора в почвах. Общее содержание варьирует от 0,01 до 0,3 % и зависит, прежде всего, от минералогического состава материнских пород. Кроме того, больше фосфора содержат богатые гумусом почвы (в гумусе 1-2 % Р2О5). Таким образом, минимальное содержание фосфора в дерново-подзолистых песчаных, максимальное – в чернозёмных почвах. Жизнедеятельность растений вызывает биологическую аккумуляцию фосфора в верхних горизонтах почв

Общий запас фосфора в пахотном слое на 1 га варьирует от 0,3 т в лёгких дерново-подзолистых почвах до 9 т в чернозёмах

Формы фосфора в почвах и его превращения Фосфор в почвах находится в органической и минеральной формах Органического фосфора меньше, он входит в состав неспецифической части гумуса, а также неразложившихся остатков растений и микроорганизмов.

Преобладает минеральный фосфор, которого в дерново-подзолистых, каштановых почвах и серозёмах 70-90 % общего содержания, а в почвах с высоким содержанием гумуса (следовательно, органического фосфора) – серых лесных почвах и чернозёмах – 55-65 % (С 44). Минеральный фосфор в основном находится в форме первичных минералов и, прежде всего, фторапатита [Са3(РО4)2]3·CaF2 и гидроксилапатита [Са3(РО4)2]3·Ca(ОН)2.

Фосфор органических соединений и первичных минералов растениями непосредственно не усваивается. В результате выветривания первичных минералов образуются вторичные, представляющие собой разнообразные соли ортофосфорной кислоты. Фосфаты образуются и при минерализации органического фосфора под влиянием фосфоробактерий.

Соли фосфорной кислоты характеризуются различной растворимостью и, следовательно, доступностью для растений.

Водорастворимыми являются фосфаты одновалентных катионов [КН2РО4, (NH4)2НРО4, Na3РО4], а также однозамещённые соли двухвалентных катионов [Са(Н2РО4)2, Mg(Н2РО4)2]. Они хорошо доступны для растений.

Кислоторастворимыми называют двузамещённые фосфаты кальция и магния (СаНРО4, MgНРО4) и свежеосаждённые, находящиеся в аморфном состоянии трёхзамещённые фосфаты [Са3(РО4)2, Mg3(РО4)2], которые нерастворимы в воде, но растворяются в слабых кислотах (органических, угольной). Эти соединения под действием кислых корневых выделений, а также органических и минеральных кислот, продуцируемых микробами, постепенно растворяются и становятся доступными для растений.

Не растворяются в воде и слабых кислотах, как следствие, практически недоступны растениям кристаллические формы трёхзамещённых фосфатов кальция и магния. Но некоторые растения – люпин, гречиха, горчица, в меньшей степени горох, донник, эспарцет и конопля – обладают способностью усваивать фосфор из трёхзамещённых фосфатов. Наименее доступны растениям фосфаты железа и алюминия (AlPO4, FePO4) Важную роль в формировании условий фосфорного питания играет химическое поглощение водорастворимых фосфатов (ретроградация фосфора), протекающее в почвах при любой реакции среды.

В нейтральных, насыщенных основаниями почвах (чернозёмах, каштановых) образуются дву- и трёхзамещённые фосфаты кальция и магния:

Са(Н2РО4)2 + Са(НСО3)2 → 2СаНРО4↓ + 2Н2СО3;

ППК)Са2+ + Са(Н2РО4)2 → ППК)2Н+ + Са3(РО4)2↓.

В кислых почвах, характеризующихся повышенным содержанием алюминия и железа (дерново-подзолистых, краснозёмах), выпадают в осадок фосфаты этих элементов:

Са(Н2РО4)2 + 2Fe3+ → 2FePO4↓ + Са2+ + 4Н+;

ППК)Al3+ + К3РО4 → ППК)3К+ + AlPO4↓.

Вследствие ретроградации водорастворимые фосфаты содержатся в почвах в незначительных количествах (как правило, не более 1 мг/кг почвы).

Анионы фосфорной кислоты в почве могут обменно поглощаться, закрепляясь на поверхности положительно заряженных коллоидных частиц гидроксидов алюминия и железа В большей степени обменное поглощение фосфатов выражено при кислой реакции среды. Процесс обменного поглощения обратим, то есть фосфат-ионы способны и вытесняться из ППК в раствор другими анионами. Как следствие, обменно-поглощённые анионы фосфорной кислоты хорошо доступны для растений.

Растворимые соли фосфора потребляются не только растениями, но и микроорганизмами, превращаясь в органические фосфорсодержащие соединения. После отмирания микробов основное количество биологически поглощенного фосфора вновь становится доступным растениям за исключением небольшой части, перешедшей в состав гумуса.

Для дерново-подзолистых и серых лесных почв стандартизирован метод Кирсанова: вытяжка производится 0,2 н. HCl, в раствор при этом переходят водорастворимые и кислоторастворимые соли фосфорной кислоты.

В некарбонатных чернозёмах содержание подвижного фосфора определяется по Чирикову: почва обрабатывается 0,5 н. СН3СООН.

На карбонатных почвах кислоты не применяют, так как слабокислотные вытяжки расходуются на разложение карбонатов, а более концентрированные могут растворять недоступные для растений фосфаты. Поэтому содержание подвижного фосфора в карбонатных чернозёмах определяют по Мачигину с помощью 1 % (NH4)2CO3, имеющего щелочную реакцию.

Абсолютные результаты, полученные любым методом, неинформативны, так как постоянное воздействие корней растений на почву в течение вегетации далеко не равнозначно растворяющей способности какого-либо реактива. Например, при взаимодействии раствора с почвой устанавливается равновесие, а в присутствии растений, потребляющих фосфор, его концентрация в жидкой фазе почвы постоянно уменьшается, стимулируя переход в раствор новых количеств фосфатов.

Однако, сравнивая урожайность культур в полевых опытах, проводимых на почвах с разным содержанием подвижного фосфора, можно сделать заключение о том, насколько хорошо обеспечена та или иная почва фосфором, и выразить полученную закономерность в виде группировки, имеющей практическое значение.

Для растения – источник энергии.

Исключительно важную роль в процессах обмена энергии фосфор играет и в растительных организмах .

Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений – нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), нуклеотидов (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеидов, витаминов и многих других, которые играют центральную роль в обмене веществ. Фосфолипиды являются компонентами биологических мембран, причем именно присутствие фосфата в их структуре обеспечивает гидрофильность, остальная часть молекулы липофильная. Многие витамины и их производные, содержащие фосфор, являются коферментами и принимают непосредственное участие в каталитических реакциях, которые ускоряют ход важнейших процессов обмена (фотосинтез, дыхание и т.д.). Фосфор содержится в составе такого органического соединения как фитин (Са–Mg соль инозитфосфорной кислоты), являющийся основной запасной формой фосфора в растении. Особенно много фитина в семенах (до 1–2% сухой массы).
Энергия солнечного света в процессе фотосинтеза и энергия, которая выделяется при окислении ранее синтезированных органических соединений в процессе дыхания, аккумулируется в растениях в виде энергии фосфатных связей в так называемых макроэргических соединениях, важнейшим из которых является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Накопленная в АТФ при фотосинтетическом и окислительном фосфорилировании энергия используется для всех жизненных процессов роста и развития растения, для поглощения питательных веществ из почвы, для синтеза органических соединений и их транспорта. При недостаточности фосфора нарушается обмен энергии и веществ в растениях.

Фосфор попадает в корневую систему и функционирует в растениях в виде окисленных соединений, главным образом, остатков ортофосфорной кислоты (Н 2 РО 4 – , HPО 4 2– , РО 4 3–). При всех преобразованиях в растительном организме фосфор сохраняет степень окисления, при этом все преобразования сводятся либо к присоединению, либо к переносу остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование и трансфосфорилирование).

Фосфорилирование – это присоединение остатка фосфорной кислоты к органическому соединению с образованием эфирной связи, например, взаимодействие фосфорной кислоты с карбонильной, карбоксильной или спиртовой группой. Фосфорилирование белков осуществляется ферментами протеинкиназами и контролирует ход обменных реакций в организме, включая синтез белка и РНК, регуляцию активности ферментов, и лежит в основе работы сигнальных цепей. Фосфорилировать могут и другие соединения. Например, при фосфорилировании сахаров образуются сахарофосфаты – эфиры сахаров и фосфорной кислоты. Эти соединения более лабильны и реакционноспособны, чем свободные сахара, играют существенную роль при дыхании, во взаимных превращениях углеводов, в их синтезе.
Трансфосфорилирование – это процесс, при котором остаток фосфорной кислоты, включенный в состав одного органического вещества, переносится на другое органическое вещество. Ряд важнейших в биологическом отношении фосфорных соединений содержит несколько остатков фосфорной кислоты. Для фосфора характерна способность к образованию связей с высоким энергетическим потенциалом (макроэргические связи). Такие связи нестабильны, это облегчает их обмен и позволяет использовать энергию на сами биохимические и физиологические процессы. Важным соединением, содержащем макроэргические фосфорные связи, является АТФ. Фосфорная кислота, попадая в живые клетки корня растения, быстро включается в состав нуклеотидов, образуя АМФ и АДФ. Далее в процессе субстратного и окислительного фосфорилирования (анаэробная и аэробная фазы дыхания) образуется АТФ.

Особенно резко у всех растений дефицит фосфора сказывается на образовании репродуктивных органов. Его недостаточность тормозит развитие и задерживает созревание семян, вызывает снижение урожая и ухудшение его качества. Растения при недостаточности фосфора резко замедляют рост, листья их приобретают (сначала по краям, а затем по всей поверхности) серо–зеленый, пурпурный или красно–фиолетовый цвет. У зерновых злаков дефицит фосфора снижает кущение и образование плодоносящих стеблей. Признаки фосфорного голодания обычно проявляются уже на начальных стадиях развития растений, когда они имеют слаборазвитую корневую систему и не способны усваивать сложнорастворимые фосфаты почвы.

Усиленное обеспечение растений фосфором ускоряет их развитие и позволяет получать более ранний урожай, одновременно улучшается и его качество.

Лекарственные растения, содержащие фосфор :
виды полыни Artemisia L., Asteraceae (трава, содержание – 1,2–1,3%);
копеечник Гмелина Hedysarum gmelinii Ledeb., Fabaceae (трава, содержание – 1,03%);
ковыль перистый Stipa pennata L., Poaceae (трава, содержание – 0,88%);
зопник клубненосный Phlomis tuberosa L., Lamiaceae (клубни, трава, содержание – 0,85%);
тимьян ползучий Thymus serpyllum L., Lamiaceae (трава, содержание – 0,67%);
костер безостый Bromopsis inermis (Leys). Holub, Poaceae (трава, содержание – 0,65%);
лапчатка кустарниковая Pentaphylloides fruticosa (L.) O. Schwarz., Rosaceae (трава, содержание – 0,13–0,5%);
клевер луговой Trifolium pratense L., Fabaceae (листья, соцветия);
рябина обыкновенная Sorbus aucuparia L., Rosaceae (плоды – 1% *);
виды боярышника Crataegus L., Rosaceae (плоды – 1% *).

_____________________

* Особенно много фосфора содержится в семенах.