РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ УДОБРЕНИЙ ПРОЛОНГИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР, МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И КАРТОФЕЛЯ

  • А.Ф. СМЕТАННИКОВ Горный институт УрО РАН
  • Д.В. ОНОСОВ Горный институт УрО РАН
  • Е.Ф. ОНОСОВА Горный институт УрО РАН

Аннотация

Плодородие почв связано с наличием комплекса питательных компонен- тов: азот, фосфор и калий (N, P, K), компонентов-мелиорантов (доломит, ангид- рит) и микроэлементов (в основном халькофильных). От необходимого и доста- точного наличия всех упомянутых компонентов зависит плодородие почв и их возможность произвести полноценный урожай. Данные свойства обусловлены природным плодородием почв, либо восстановлением плодородия почв путем внесения недостающих компонентов и, в первую очередь, удобрений (питатель- ных компонентов). Необходимость внесения упомянутых компонентов диктует- ся особенностями агрохимических свойств почв конкретных регионов. Острая необходимость, внесения всего комплекса существует для почв Пермского края и других северных регионов России, где более 70% почв являются кислыми дерново-подзолистыми. Ранее ГИ УрО РАН была предложена программа по утилизации гли- нисто-солевых отходов ( шламов) после переработки K-Mg руд с целью из- влечения благородных металлов и использования в качестве удобрений про- лонгированного действия. Была разработана технология переработки шла- мов [1,2]. Из состава шламов следует, что в них присутствует весь комплекс компо- нентов - удобряющих (K, Ca), мелиорирующих (доломит, гипс, ангидрит) и микроудобрения. Определенный диссонанс вносит отсутствие двух компонен- тов из триады питательных - фосфор (P) и азот (N). Компонентами шламов, препятствующими использованию их непосредственно в качестве удобрений, является наличие остаточных технологических реагентов и хлоридов калия и натрия. Разработанная технология способствует преобразованию шламов в экологи- чески инертные материалы, сохраняющие весь комплекс описанных выше компо- нентов. Основной способ переработки - высокотемпературный обжиг. При обжиге происходит твердофазное преобразование минеральной массы и на основе хлори- дов, сульфатов, доломитов формируется новообразованные минералы - пироксен, сингенит, афтиталит, мелилит, включающие K и Na из состава разрушенных хло- ридов, доломита, гипса. При этом хлор уходит в возгоны. Т.е. в обожженном мате- риале практически не остается хлоридов, как минералов, и хлора, как элемента, а также части других исходных минералов. В таблице 1 показан общий процесс пре- образования шлама в «огарок», используемый в качестве комплексных удобрений пролонгированного действия. 64 ----------------------- Page 65----------------------- Таблица 1 Состав шламов и продуктов их переработки, масс.% (по данным РКФА) Обезвоженный шлам ангидрит кварц КПШ доломит галит сильвин пирит хлорит 22 16 18 14 11 16 2 1 Гранулят (продукт обогащения) ангидрит кварц КПШ доломит галит сильвин пирит хлорит 25 16 22 18 3 8 4 3 Огарок (продукт обжига гранулята) ангидрит кварц КПШ пироксен галит сильвин мелилит - 2 12 22 46 1 8 8 Были применены разные температуры обжига для выявления оптимальных параметров, соответствующих прогнозируемым свойствам продуктов переработки шламов (огарков), как удобрений. В таблице 2 показан состав огарка при разных температурах обжига. Наиболее оптимальный режим обжига 9000С. При этой тем- пературе происходит формирование максимального количества сингенита - водно- го сульфата калия и кальция. Базой для формирования сингенита являются силь- вин, галит и ангидрит. Т.е. минеральный материал обожженного гранулята харак- теризуется «уходом» хлора и формированием новых калиевых и кальциевых мине- ралов. Растворимость последних в почвах больше, чем КПШ, но несравнимо меньше, чем хлоридов калия. Немаловажным является то обстоятельство, что поступление калия в почву, учи- тывая низкую растворимость этих двух минералов низкая (соответственно КПШ наи- более труднорастворим, сингенит менее), Следовательно, низкие дозы огарка неэффек- тивны, но при внесении оптимальных доз, можно прогнозировать действие одного вне- сения на 4-8 лет. В этом явлении заключается смысл понятия «удобрения пролонгиро- ванного действия». Таблица 2 Состав огарка при разных температурах обжига, масс.% (по данным РКФА) Минеральный состав (прибл. вес. %) 0 t С доло- силь- анги- гема- пиро- *син- кварц КПШ галит слюда мит вин дрит тит ксен генит 600 10 18 8 5 4 44 2 13 1 800 9 15 5 3 4 40 2 19 2 1 900 8 13 2 1 2 18 2 43 8 *Сингенит - K Ca(SO ) ·H O 2 4 2 2 В качестве конечного продукта получен огарок (рис.1). Огарок можно использовать: 1) в качестве мелиоранта для нейтрализации кислотности почв и улучшения агрофизических свойств; 2) в качестве калиевых и кальциевых удобрений пролонгированного действия; 3) как микроудобрения, содержащие добавки халькофильных элементов (Cu, Zn). В силу указанных свойств их можно использовать как комплексные удобрения пролонгированного действия. Удобрения могут быть использованы для кислых дерново-подзолистых почв Пермского края и севера России под картофель, под зерновые культуры и многолетние 65 ----------------------- Page 66----------------------- травы. Кроме того, эти удобрения могут быть использованы в районах с аридным кли- матом и вулканическими почвами, также как удобрения пролонгированого действия под многолетние культуры. 0 Рис. 1. Огарок обожженный при температуре 900 С Испытания удобрений проводились в несколько стадий: - анализ в Пермском НИИ сельского хозяйства; - лабораторные испытания в растильнях на проростках ячменя; - в качестве укрывных материалов для солеотвалов; - микроделяночные испытания на зерновых культурах (пшеница, ячмень); - микроделяночные испытания на картофеле по Госзаданию № 007-015-44-17-05 от 07.12.2017 г. Агрохимический анализ был проведен в Пермском НИИ сельского хозяйст- ва, который показал, что продукт переработки отходов - огарок содержит в своем составе питательные компоненты (калиевый полевой шпат), мелиорирующие ком- поненты (доломит, ангидрит) и микроудобрения в качестве халькофильных эле- ментов. Лабораторные испытания проводились в растильнях на слое почвы: 1. 0 (без удобрений); 2. NPK; 3. NP+1 г. огарка; 4. NP+2 г. огарка. Испытания показали, что исследуемые продукты имеют щелочной характер (7,6), растворимость 11,06 г/г (за месяц). Всходы появились на 5 день после посева. В вариантах с огарком они были бо- лее дружные, чем на контроле. Важным показателем влияния почвенной среды, применения химикатов являет- ся длина проростков корней. Этот показатель был выше по сравнению с контролем на 15-18%. Сравнительная оценка огарка с традиционными удобрениями (ам. селит- ра, суперфосфат простой, хлористый калий) показала, что они по эффективно- сти не уступают, т.е. появление и количество всходов, длина корней, прирост сухого вещества были одинаковыми с вариантом NPK (разница в пределах ошибки опыта). 66 ----------------------- Page 67----------------------- Для использования в качестве укрывного материала огарки необходимо смешивать с почвой, поскольку продукты выветривания солеотвалов не могут быть использованы как среда для проращивания многолетних трав и зерновых культур в силу того, что хлоридная составляющая составляет до 50% в верхней части солеотвала. Смешивание продуктов переработки шламов (огарков) со стандартной почвой способствует прорастанию семян многолетних трав и ячменя в пропорции 50х50%, но слой нанесения толщиной 10 см не является эффективным т.к. корневая система, как трав, так и ячменя развивается на глубину 10 см и, достигая поверхности отвала, угне- тается. Главным выводом испытания является зависимость сочетания смеси огарка и стандартной почвы в пропорции 50х50% и толщиной продуктивного слоя не менее 20 см. В этом случае корневая система трав и зерновых культур развивается свободно, и данный состав может быть использован в качестве укрывных мате- риалов для солеотвалов и среды для выращивания многолетних трав с целью рекультивации солеотвалов. На рис.2 показаны результаты проращивания мно- голетних трав на грунте (контроль) и на слое огарка с подложкой из материала солеотвала. а) б) Рис. 2. Лабораторные исследования огарка а) контроль грунт; б) в подложке поверхностный слой солеотвала, на нем слой композита (огарок + почва) Стандартное калийное удобрение (хлористый калий) в рекомендуемой дозе для зерновых культур 60 кг/г повысило урожайность более чем в 2 раза по сравнению с контролем, с фоном на 15 и 17% соответственно. Применение отходов калийной про- мышленности способствовало формированию урожайности зерновых культур на уров- не стандартного удобрения КСl. Прибавка урожая яровой пшеницы по сравнению с контролем составила 1,42-1,78 т/га, с фоном 0,23-0,28 т/га, ячменя - 1,30-2,02 и 0,34- 0,47 т/га соответственно. Внесение низких доз калийных удобрений было неэффективным, так как содер- жание обменного (доступного) для растений калия в почве было высоким. 67 ----------------------- Page 68----------------------- Таким образом, применение отходов калийной промышленности в рекомендуе- мой дозе под зерновые культуры в качестве удобрения является эффективным прие- мом, так как повышается урожайность зерновых и решается экологическая проблема утилизации отходов [3]. В таблице 3 приведены результаты испытаний. Таблица 3 Результаты испытаний огарков в качестве удобрений пролонгированного действия Яровая пшеница Ячмень прибавка прибавка Варианты урожай- урожай- к контролю к фону к контролю к фону ность ность т/га % т/га % т/га % т/га % Без удобрений- 1,68 - - - - 2,04 - - - - контроль N60 P60 - фон 3,18 1,50 89 - - 3,59 1,55 76 - - N60 P60 KKCl 30 3,30 1,62 96 0,12 4 3,83 1,79 88 0,24 7 N60 P60 KKCl 60 3,65 1,97 117 0,47 15 4,21 2,17 106 0,62 17 N60P60+УЛТП-1 30 3,18 1,50 89 - - 3,34 1,30 64 - - N60P60+УЛТП-3 30 3,10 1,42 84 - - 3,38 1,34 66 - - N60P60+УЛТП-1 60 3,46 1,78 106 0,28 9 4,06 2,02 99 0,47 13 N60P60+УЛТП-3 60 3,41 1,73 103 0,23 7 3,93 1,89 93 0,34 9 НСР 05 0,21 0,38 В 2017 году проводились микроделяночные испытания огарков в качестве удоб- рений пролонгированного действия для картофеля на полях ПНИИСХ, по следующей схеме: 1. б/у; 2. np+фон (без Калия); 3. npk (90 кг); 4. np+ог.1 (60 кг/га); 5. np+ог.1 (90 кг/га); 6. np+ог.1 (120 кг/га); 7. np+фон (без Kалия); 8. np+ог.2 (60кг/га); 9. np+ог.2 (90 кг/га); 10. np+ог.2 (120 кг/га); 11. np+фон (без Kалия); 12. np+ог.3(60кг/га); 13. np+ог.3 (90 кг/га); 14. np+ог.3 (120 кг/га); 2 Три гнезда - 1,75 м . Таких гнезд 14 в одной линейке умножаем на три = 42 гнезда в одном варианте. Всего таких вариантов - 6 повторений. Общая площадь опыт- 2 ного участка получается 42х6=250 м . Испытания показали, что картофель без удобрений развивается значительно ху- же, чем с внесением удобрений в комплексе азот-фосфор-огарок (K) и азот-фосфор- калий (традиционный комплекс). Последние два выглядят одинаково, но это показыва- ет, по крайней мере, одинаковое воздействие. Результаты оценивались после сбора урожая путем сравнения веса клубней, качества и анализа высушенных клубней (агро- химический анализ) и продуктов озоления клубней и ботвы с последующим анализом состава примесей. На рис.3 показаны микроделянки посадок. Общая площадь испыта- 2 ний 250 м . 68 ----------------------- Page 69----------------------- Рис. 3. Посадки картофеля с использованием удобрений пролонгированного действия 1. б/у; 2. np-фон; 3. npk; 4. np+ог.1(60кг/га); 5. np+ог.2 (90 кг/га); 6. np+ог.2 (120 кг/га) Выводы: Испытания огарков в качестве удобрения пролонгированного действия, про- веденные в рамках настоящих исследований, дало в целом положительный резуль- тат, поэтому их можно применять наряду с удобрениями стандартного типа. До- полнительным достоинством огарков, как удобрений, является наличие в них большого количества микроэлементов необходимых для растений. В то время как в стандартных удобрениях эти микроэлементы отсутствуют. Кроме того, к уни- кальным свойствам огарков можно отнести наличие минералов мелиорантов, что в условиях кислых дерново-подзолистых почв Пермского края и севера России в це- лом имеет огромное значение.

Литература

  1. Способ получения коллективного концентрата: пат. 2530923 Рос. Федерация: МПК C 22 B11/00 (2006.01) / Сметанников А.Ф., Оносов Д.В., Синегрибов В.А., Новиков П.Ю., Семенов А.А.; патентообладатель ГИ УрО РАН. - № 2013121966/02. заявл. 13.05.2013; опубл. 20.10.2014. - Бюл. № 29.
  2. Способ переработки отходов калийного производства: пат. 2497961 Рос. Федерация: МПК C 22 B 11/00 (2006.01), C 22 B 7/00 (2006.01) / Сметанников А.Ф., Оносов Д.В., Синегрибов В.А., Косолапова А.И., Новиков П.Ю., Семенов А.А.; патентообладатель ГИ УрО РАН. - № 2012142039/02. заявл. 02.10.2012; опубл. 10.11.2013.
  3. Результаты испытаний отходов переработки калийно-магниевых руд в качестве удобрений пролонгированного действия / А.Ф. Сметанников, А.И. Косолапова, Е.М. Митрофанова, Б.А. Бачурин, Д.В. Оносов, Д.С. Фомин, В.Р. Ямалтдинова, Д.Г. Шишков, Е.Ф. Оносова // Вестн. Перм. науч. центра. - 2017. - № 4. - С. 58-63.
Опубликован
2018-10-01
Выпуск
Раздел
Статьи