§ 40. Важнейшие минеральные удобрения

Удобрения — вещества, вносимые в почву или другую питательную среду для выращивания растений. Они обеспечивают полноценное питание растений, а значит, улучшают их рост, развитие, плодоношение и повышают урожайность сельскохозяйственных культур.

Удобрения содержат химические элементы, которые необходимы для питания растений, но присутствуют в среде их обитания в недостаточных количествах. Чаще всего растения испытывают недостаток таких биологически значимых элементов, как азот, калий и фосфор. По числу питательных элементов среди удобрений выделяют простые и комплексные. Простые удобрения — азотные, фосфорные, калийные — содержат один питательный элемент. В составе комплексных удобрений их несколько, например калийная селитра KNO₃ содержит и азот, и калий.

Наблюдения показывают, что даже при оптимальном количестве и соотношении азота, фосфора и калия не всегда обеспечивается нормальное развитие растений. Оказывается, что важно также наличие в достаточной мере веществ, содержащих магний, марганец, железо, молибден, медь, бор, серу, селен и другие. Их недостаток восполняется внесением микроудобрений, содержащих перечисленные элементы (рис. 97).

Плодородие почв увеличивают не только перечисленные выше «прямые» удобрения. Так, плодородие кислых почв (рН < 5,5) повышают, снижая кислотность внесением извести Са(ОН)₂ (известкованием), мела СаСО₃ или доломитовой муки СаMg(CO₃)₂. Попытайтесь объяснить, почему при этом кислотность уменьшается.

В процессе изучения элементов VA-группы мы постоянно обращали внимание на применение многих их соединений в качестве удобрений. Систематизируем сведения об удобрениях и дополним краткими сведениями из курса биологии.

Азотные удобрения

Первый признак дефицита азота — цвет листьев от бледно-зелёного до жёлтого, что объясняется недостатком хлорофилла. Растения сильно отстают в росте и развитии.

К азотным удобрениям относятся: аммиачная вода, нитрат аммония (аммиачная селитра) NH₄NO₃, нитрат калия (калийная селитра) KNO₃, нитрат натрия (натриевая, или чилийская, селитра) NaNO₃, нитрат кальция (кальциевая селитра) Ca(NO₃)₂, сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, мочевина (карбамид) (NH₂)₂CO.

Также широко используются органические азотные удобрения: навоз, птичий помёт, компост, торф, содержащие кроме азота множество других важных для растений компонентов.

Азотные удобрения вносят в первой половине вегетационного периода.

Растения способны накапливать нитраты. Их чрезмерное накопление провоцируется не только избытком внесённых азотных удобрений, но и несбалансированностью с фосфором и калием.

Избыток нитратов в продуктах питания отрицательно сказывается на здоровье: нитраты как в продуктах питания, так и в организме человека превращаются в токсичные нитриты и нитрозамины.

Производителем азотных удобрений в Республике Беларусь является ОАО «Гродно Азот». В качестве удобрений объединение выпускает мочевину, сульфат аммония и жидкие азотные удобрения. Большинство твёрдых азотных удобрений выпускаются в гранулированном виде, что препятствует слёживаемости благодаря уменьшению поверхности, которая поглощает атмосферную влагу.

Фосфорные удобрения

При недостатке фосфора листья становятся тёмными, с сине-фиолетовыми оттенками, замедляется цветение и развитие плодов. Растения могут усваивать питательные элементы лишь в растворимой форме. Именно поэтому природные минералы, содержащие фосфат кальция, перерабатывают в более растворимую кислую соль — дигидрофосфат кальция. Он является основой простого и двойного суперфосфатов.

Тем не менее и средняя соль — фосфат кальция в составе фосфоритной муки всё же находит применение в качестве удобрения. Её вносят на кислых почвах либо «под зиму», либо ранней весной до посева. Фосфоритная мука не гигроскопична, не слёживается, хорошо удерживается в почве, и поэтому её можно вносить раз в несколько лет. Привлекательной стороной является также относительно невысокая цена, поскольку в производстве не используются химические превращения. Добытый в карьерах минерал подвергают лишь обогащению (удалению части примесей) и тонко измельчают.

К важнейшим фосфорным удобрениям относятся: фосфоритная мука — основной компонент Ca₃(PO₄)₂, двойной суперфосфат Ca(H₂PO₄)₂ · Н₂О, простой суперфосфат Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄ · H₂O, преципитат CaHPO₄ · 2H₂O.

Комплексными удобрениями, содержащими фосфор, являются: аммофос — смесь двух солей NH₄H₂PO₄ и (NH₄)₂HPO₄, содержащая азот и фосфор; аммофоска — смесь аммофоса с хлоридом калия — NH₄H₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, KCl, содержащая азот, фосфор и калий.

Фосфорные удобрения в Республике Беларусь производит ОАО «Гомельский химический завод» на основе импортируемых фосфатов.

Калийные удобрения

При недостатке калия листья тусклые и голубовато-зелёные, по кончикам и краям становятся бурыми и отмирают («краевой ожог листьев»).

Калий стимулирует процессы фотосинтеза, усиливает отток углеводов из листьев в другие части растения, например способствует накоплению крахмала в клубнях картофеля, сахарозы в корнеплодах свёклы.  Все калийные удобрения хорошо растворимы. Подкормка калийными удобрениями важна в период формирования завязей и корнеплодов. Важнейшие калийные удобрения: хлорид калия KCl, сульфат калия K₂SO₄, зола растений (в виде карбоната калия — поташ K₂CO₃).

Нитрат калия (калийная селитра) КNО₃ является комплексным удобрением, поскольку содержит два питательных элемента — калий и азот.

Беларусь является крупнейшим производителем калийных удобрений.

Каждая шестая тонна калийных удобрений в мире выпускается РУП ПО «Беларуськалий», работающем на базе Старобинского месторождения сильвинита, месторождения калийной и каменной солей.

Питательная ценность минеральных удобрений

На товарных упаковках фасованных удобрений в обязательном порядке указывается питательная ценность удобрений. Что же это такое?

Питательная ценность определяется массовой долей питательных элементов в них. Условно принято выражать питательную ценность азотных удобрений как массовую долю в них химического элемента азота N, фосфорных — как массовую долю оксида фосфора(V) Р₂О₅, калийных — через массовую долю оксида калия К₂О. Решим простую задачу.

Следует отметить, что питательная ценность определяется в каждой конкретной товарной партии удобрений с учётом примесей. Это означает, что найденное нами в примере теоретическое значение выше, чем у реального удобрения. Так, для товарного преципитата питательная ценность не должна быть ниже 27 % (сравните с рассчитанной теоретически).

Аналогичные (или другие) схемы и теоретические расчёты можно использовать для калийных и азотных удобрений, например:

Удобрения с высоким содержанием питательного элемента называются концентрированными. Применение всех видов удобрений позволяет значительно увеличить урожаи сельскохозяйственных культур, поэтому производство минеральных удобрений — важнейшая задача химической промышленности. При этом использование удобрений должно быть грамотным и рациональным.

Вопросы, задания, задачи

1. Запишите химические формулы и названия важнейших фосфорных, калийных и азотных удобрений.

2. Перечислите предприятия по выпуску удобрений в Республике Беларусь, их местонахождение и виды выпускаемых удобрений.

3. Назовите признаки, свидетельствующие о недостатке в питании растений:

• а) азота;
• б) фосфора;
• в) калия.

4. Огурцы и помидоры плохо переносят избыток хлора в почве. Назовите удобрения, пригодные для подкормки этих культур калием.

5. Сравните питательную ценность двух удобрений:

• а) аммиачной селитры и мочевины;
• б) хлорида калия и поташа.

6. Рассчитайте питательную ценность одного из компонентов комплексного удобрения аммофоса — дигидрофосфата аммония.

7. Клубеньковые бактерии, живущие в земле в симбиозе с бобовыми растениями, за год накапливают в почве до 400 кг/га связанного азота. Рассчитайте массу аммиачной селитры, которую может компенсировать накопившийся таким образом азот на площади 1 га за один год

8. Фосфорные удобрения получают переработкой фосфоритов. Наиболее распространёнными примесями в них являются фторид и карбонат кальция, оксиды алюминия и железа(III). Составьте уравнения возможных реакций, которые могут протекать при обработке такого фосфорита серной кислотой.

9. Один из способов получения кальциевой селитры заключается в обработке известняка азотной кислотой. Рассчитайте массу нитрата кальция, полученного при обработке азотной кислотой известняка массой 50 кг с массовой долей примесей 6 %.

10. Определите химическую формулу удобрения, в котором массовая доля кальция — 23,256 %, фосфора — 18,023 %, кислорода — 55,814 %.

^*Проведите заседание дискуссионного клуба «За и против»

• 1. Экологические проблемы производства минеральных удобрений.
• 2. Применение минеральных удобрений: плюсы и минусы.

*Самоконтроль

1. В качестве калийных удобрений используют:

• а) K₂CO₃;
• б) СаСО₃;
• в) KCl;
• г) K₂SO₄.

2. Комплексными удобрениями являются:

• а) калийная селитра;
• б) аммофос;
• в) двойной суперфосфат;
• г) поташ.

3. ОАО «Гродно Азот» в качестве удобрений выпускает:

• а) NH₄NO₃;
• б) HNO₃;
• в) KCl;
• г) (NH₂)₂CO.

4. Кислотность почвы понижают внесением:

• а) хлорида калия;
• б) аммиачной селитры;
• в) мела;
• г) доломита.

5. Массовая доля азота как питательного элемента в карбамиде равна (%):

• а) 21;
• б) 23;
• в) 46;
• г) 47.