К минеральным удобрениям относят вещества минерального происхождения, вносимые в почву для обеспечения растений питательными элементами, улучшения ее физико-химических свойств и получения высоких и устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур. Их делят на простые и комплексные. Простые, или односторонние, удобрения содержат один основной элемент питания. К ним относятся азотные, фосфорные, калийные удобрения и микроудобрения. Комплексные, или многосторонние, удобрения содержат два и более основных элемента питания.
Азотные удобрения. Производство азотных удобрений базируется на синтезе аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают из воздуха, а водород из природного газа, нефтяных и коксовых газов. Азотные удобрения представляют собой белый или желтоватый кристаллический порошок (кроме цианамида калия и жидких удобрений), хорошо растворимы в воде, не поглощаются или слабо поглощаются почвой. Поэтому азотные удобрения легко вымываются, что ограничивает их применение осенью в качестве основного удобрения. Большинство из них обладает высокой гигроскопичностью и требует особой упаковки и хранения. В таблице 6 приведены данные о составе и свойствах основных азотных удобрений.
По выпуску и использованию в сельском хозяйстве главнейшие из этой группы - аммиачная селитра и мочевина, составляющие около 60% всех азотных удобрений.
Азотные удобрения используют под все сельскохозяйственные культуры. Особое положение занимают бобовые растения, которые благодаря клубеньковым бактериям на своих корнях пользуются азотом, усвоенным из воздуха. Однако и они в начале роста, когда клубеньки еще недостаточно развились, нуждаются в подкормке азотом в небольших количествах (20- 30 кг/га), особенно при выращивании на бедных почвах.
Под зерновые культуры вносят 60-120 кг действующего вещества (д. в.) азотных удобрений на 1 га. Азот способствует развитию вегетативных органов, повышению энергии кущения и содержания белка в зерне. Важное значение имеет весенняя подкормка озимых из расчета 20-30 кг азота на 1 га. Примерно в таких же дозах рекомендуется применение азота под озимые, выращиваемые по интенсивной технологии. Подкормки проводят в фазы колошения и налива зерна.
Осенью азот в качестве предпосевного удобрения под озимые культуры обычно не применяют, так как он может задержать подготовку растений к зимовке и вызвать их перерастание. Однако на бедных почвах, а также при посеве озимых после плохих предшественников азот (20-30 кг/га) можно использовать как предпосевное удобрение.
Исключительное значение имеют азотные удобрения для хлопчатника, особенно в период от конца бутонизации до раскрытия коробочек. Прибавка урожая хлопка от подкормки азотом составляет 0,9-1,2 т/га. Дозы внесения азота в качестве основного удобрения и подкормки 120-180 кг д. в. на 1 га.
Для льна критический период в питании - фаза елочки. В это время растениям более всего необходимо азотное питание. Основное удобрение вносят под предшествующую культуру, чтобы не вызвать пестроты стеблестоя, а часть азота дают в подкормку. Доза внесения аммиачной селитры в зависимости от плодородия почвы и предшественника - 45-60 кг д. в. на 1 га.
Сахарная свекла в начальный период развития не требует большого количества азота, однако после создания ассимиляционного аппарата необходимость в этом элементе сильно возрастает. Дозы азота под сахарную свеклу колеблются от 90 до 150 кг на 1 га. Азот применяют в основном в виде аммиачной селитры, хотя для сахарной свеклы наилучшая форма удобрения - натриевая селитра, так как натрий положительно влияет на накопление Сахаров. Хорошие результаты дает подкормка в первой половине вегетации, но в дальнейшем избыточное снабжение растений азотом может привести к увеличению в корнеплоде сахара в коллоидной форме, не поддающегося кристаллизации.
При подкормках свеклы применяют азот из расчета 20-30 кг д. в. на 1 га.
Картофелю необходим азот в первые фазы развития и после цветения, когда начинают расти и формироваться клубни. Наиболее подходящая форма удобрений для картофеля - сульфат аммония. Дозы его под эту культуру колеблются от 30 до 90 кг д. в. на 1 га.
Хорошие результаты получают при использовании азотных удобрений под табак, махорку, чайный куст, овощные, плодовые и ягодные культуры.
Фосфорные удобрения. Фосфор - один из важнейших элементов питания растений, так как входит в состав белков. Если азот в почве может пополняться путем фиксации его из воздуха, то фосфаты - только внесением в почву в виде удобрений. Главные источники фосфора - фосфориты, апатиты, вивианит и отходы металлургической промышленности - томасшлак, фосфатшлак. Все фосфорные удобрения - аморфные вещества, беловато-серого или желтоватого цвета. Основные из них - суперфосфат и фосфоритная мука. Характеристика фосфорных удобрений приведена в таблице 7.
Фосфорная кислота простого и двойного суперфосфата хорошо растворяется в воде и легко усваивается растениями. Суперфосфат эффективно действует на разных почвах и на все культуры. Его можно применять как основное и рядковое удобрение, а также в качестве подкормки. Большое значение имеет гранулированный суперфосфат (суперфосфат, выпускаемый промышленностью в виде шариков - гранул размером 1-4 мм). Он меньше вступает в контакт с почвой, не слеживается, хорошо рассевается. Применение гранулированного суперфосфата резко повышает эффективность использования фосфорной кислоты. По данным Соликамской опытной станции, на супесчаных почвах внесение 200 кг суперфосфата порошковидного до посева повысило урожай яровой пшеницы на 0,31, а гранулированного - на 0,74 т/га.
По растворимости фосфорные удобрения можно разделить на две группы: 1) растворимые в воде, лимоннокислом аммонии и слабых кислотах и хорошо усвояемые растениями - суперфосфат простой и двойной, преципитат, мартеновский фосфатшлак, обесфторенный фосфат; 2) труднорастворимые - фосфоритная мука. Их в зависимости от этих свойств используют по-разному.
Удобрения первой группы применяют на всех почвах и под все культуры, используя любой способ внесения; второй - можно применять также под все культуры, но воздействие их неодинаковое. Труднорастворимые удобрения лучше вносить на кислых почвах осенью (основное удобрение), чтобы они успели разложиться. Многочисленные исследования и производственное применение показывают, что в южной степной зоне европейской части нашей страны на типичных, обыкновенных и южных карбонатных черноземах фосфор фосфоритной муки оказывается малодейственным, на остальных почвах его действие равноценно фосфору суперфосфата.
Фосфорная кислота почти не передвигается в почве, поэтому удобрения нужно вносить в тот слой, где будет находиться основная масса корней растений (послойное внесение).
Лучше всего усваивают фосфорные удобрения люпин, горох и гречиха, несколько хуже - зерновые. Фосфорные удобрения положительно влияют на зимостойкость озимых, повышают сахаристость свеклы, увеличивают содержание крахмала в картофеле и в зерновых культурах, а также выход волокна у прядильных растений.
Под ведущие культуры севооборота (озимые, кукуруза, картофель, сахарная свекла) рекомендуют следующие дозы фосфора: при основном внесении 40-60 кг, перед посевом 10-20 и в подкормках - 20 кг/га. Гранулированный суперфосфат эффективно вносить при посеве вместе с семенами - 8-10 кг, под сахарную свеклу - до 30 кг д. в. на 1 га. При использовании этого удобрения в рядки под озимые культуры средняя прибавка урожая составляет 0,3 т/га.
Фосфоритная мука - тонко размолотый природный фосфорит, соединения которого труднодоступны растениям. Это удобрение применяют на кислых подзолистых, торфяных, серых лесных почвах, а также на деградированных и выщелоченных черноземах и красноземах. Под воздействием кислотности почвы фосфориты переходят в доступные для растений соединения, поэтому чем тоньше помол фосфоритной муки, тем выше ее эффективность. Хорошие результаты дает компостирование этого удобрения с верховым торфом. Фосфоритную муку надо вносить заблаговременно под зябь - 60-100 кг д. в. на 1 га.
Калийные удобрения. Калий - необходимый элемент для растений. В основном он находится в молодых растущих органах, клеточном соке растений и способствует быстрому накоплению углеводов. Некоторым культурам (корнеклубнеплоды и травы) калий необходим в больших количествах. При внесении калийных удобрений зерновые культуры приобретают устойчивость к полеганию и низким температурам, а у льна и конопли повышается прочность волокна.
Многие калийные удобрения представляют собой природные калийные соли, используемые в сельском хозяйстве в размолотом виде. Большие разработки их находятся в Соликамске, на Западной Украине, в Туркмении. Открыты залежи калийных руд в Казахстане, Сибири.
Значительное количество хлора во многих калийных удобрениях отрицательно влияет на рост и развитие растений, а содержание натрия (в калийной соли и сильвините) ухудшает физико-химические свойства многих почв, особенно черноземных, каштановых и солонцовых.
На бедных калием легких почвах и торфяниках все без исключения сельскохозяйственные культуры нуждаются в калийных удобрениях. Недостаток калия в почве восполняется главным образом внесением навоза. Калий не применяют на солонцах и солонцеватых почвах, так как он ухудшает их свойства. Калий легко растворяется в воде и при внесении поглощается коллоидами почвы, поэтому он малоподвижен, однако на легких почвах легко вымывается.
Калийные удобрения вносят главным образом под зяблевую обработку почвы и в пару задолго до посева культур для снижения вредного действия хлора на растения. Небольшие дозы удобрений, содержащих низкий процент хлора, можно вносить при посеве и подкормке растений, но с заделкой на глубину не менее 8-10 см. Высокий эффект получают при совместном использовании калия, азота и фосфора.
Сахарная свекла нуждается в калийном питании в течение всего периода вегетации, но особенно когда идет интенсивное накопление сахара. Под эту культуру калий вносят осенью под зябь - 45-60 кг/га. Хорошие результаты в дополнение к основному удобрению дает применение калия перед посевом - 10-15 кг и подкормка из расчета 15-20 кг/га.
Картофель потребляет много калия, но он чувствителен к хлору, который снижает крахмалистость клубней и может вызвать заболевание растений. Поэтому удобрения, содержащие хлор, необходимо вносить осенью. Хлор в течение осенне-весеннего периода вымывается из почвы, и растения не страдают от него. Дозы калийных удобрений под картофель составляют 60-90 кг К2О, а при внесении навоза - 30-45 кг/га. Наиболее эффективны сернокислый калий и печная зола.
Озимые зерновые меньше нуждаются в калии по сравнению с картофелем, и под них удобрения вносят преимущественно осенью из расчета 30-60 кг, а под яровые зерновые - 20-60 кг д. в. на 1 га.
Под хлопчатник применяют до 60-120 кг К2О на 1 га при выращивании на поливных землях, однако на солонцеватых почвах калий не используют.
Подсолнечник занимает одно из первых мест по содержанию калия (в золе стеблей до 40% К2О). Под него вносят до 60-75 кг калия на 1 га.
Лен-долгунец отзывчив на внесение калия, значительно повышающего гибкость и прочность волокна. Калийные удобрения запахивают осенью под зябь - 45-90 кг д. в. на 1 га.
Конопля - требовательное к калию растение. Доза на безнавозном фоне в зависимости от типа почв 60-120 кг, а при внесении органических удобрений - 30-45 кг калия на 1 га.
Комплексные удобрения. Их подразделяют по составу: двойные (азотно-фосфорные, азотно-калийные, фосфорно-калийные) и тройные (азотно-фосфорно-калийные); по способу производства: сложные, сложно-смешанные (комбинированные) и смешанные удобрения. Сложные удобрения (аммофос, диаммофос и др.) получают при химическом взаимодействии исходных компонентов, сложно-смешанные (нитрофос, нитрофоска, нитроаммофос, нитроаммофоска, фосфорно-калийные, жидкие комплексные и др.) -в едином технологическом процессе из простых или сложных удобрений. Смешанные удобрения получают путем смешивания простых.
Сложные и сложно-смешанные удобрения характеризуются высокой концентрацией питательных веществ, поэтому применение таких удобрений обеспечивает значительное сокращение расходов хозяйства на их транспортировку, смешивание, хранение и внесение.
К числу недостатков комплексных удобрений относится то, что пропорции в содержании NPK в них варьируют в нешироких пределах. Поэтому при внесении, например, необходимого количества азота, других питательных элементов вносится меньше или больше, чем требуется.
В небольшом количестве применяют и многофункциональные удобрения, содержащие, кроме основных питательных элементов, микроэлементы и биостимуляторы, оказывающие специфическое влияние на почву и растения.
Микроудобрения. К этому виду относятся удобрения, содержащие в своем составе такие микроэлементы, как бор, марганец, медь, молибден, цинк, необходимые растениям в минимальных дозах. В почвах разных зон содержится неодинаковое количество этих микроэлементов, что влияет на урожаи сельскохозяйственных культур.
В дерново-подзолистых почвах очень мало бора и меди, а в болотных - меди и молибдена; черноземы отличаются недостатком легкорастворимого марганца, на карбонатных почвах очень мало цинка.
Борные удобрения. При недостатке бора в почве резко снижается урожай культур, и в первую очередь семян. Внесение борных удобрений в большинстве случаев повышает сбор семян на 20-40%. Наиболее требовательны к бору лен, сахарная свекла, гречиха, подсолнечник, бобовые. Лен при недостатке бора образует короткое волокно, почти не завязывает семян и поражается бактериозом. Из-за малого содержания бора в почве корнеплоды сахарной свеклы часто поражаются гнилью сердечка, в результате чего значительно снижается урожай этой культуры.
В большинстве случаев бора не хватает в известковых, супесчаных и болотных почвах, несколько больше его в каштановых почвах и сероземах.
В качестве удобрений используют борный суперфосфат, содержащий 0,2-0,4% бора, борную кислоту - 17% бора, буру - 11% бора, борнодатолитовые удобрения - 1,5-1,6% бора и бормагниевые отходы промышленности - 1-2% бора. Эти вещества можно вносить в почву вместе с другими удобрениями, а также при предпосевном намачивании семян и в подкормку. Дозы бора могут колебаться от 0,5 до 2 кг/га. Применение бора значительно повышает урожаи культур и улучшает их качество.
Марганцевые удобрения. Марганец играет важную роль в жизни растений, поскольку он необходим для образования хлорофилла.
При недостатке этого микроэлемента на листьях растений появляются пятна из-за поражения их пятнистой желтухой, а у зерновых наблюдается белоколосица. Марганец вносят в почву в виде марганцевого шлама (15-18% Мп), сернокислого марганца (до 25% Мп) и марганизированного гранулированного суперфосфата. Марганцевые удобрения можно применять при посеве вместе с семенами или в смеси с другими удобрениями - 2-10 кг/га. Использование марганцевых удобрений дает значительное повышение урожая.
Медные удобрения. При малом количестве в почве меди у зерновых культур появляются щуплость зерна, побеление и высыхание колосьев, образуется большое количество соломы, снижаются урожаи. Особенно часто растения страдают от недостатка меди на торфяных и подзолистых песчаных почвах. В качестве удобрений широко используют: медный купорос (CuS04-5Н20), содержащий около 26% меди, и пиритные огарки (0,3-1,3% меди). В почву вносят от 1,5 до 6 кг меди на 1 га, которой хватает не менее чем на 8-10 лет.
При этом у зерновых, льна, картофеля и некоторых других культур значительно повышаются урожаи и улучшается их качество.
Молибденовые удобрения. Молибден входит в состав ферментов растений и участвует в синтезе белков и аминокислот. Особенно большое значение имеет молибден для бобовых культур, накапливающих много белка. Для удобрения применяют легкорастворимые соли молибдена - молибденовокислый аммоний (NH4)2Mo04, содержащий около 50% Мо, молибдат натрия и другие соли. Обычно молибден используют для обработки семян бобовых культур и некорневых подкормок. На 1 га посева при обработке семян расходуют от 10 до 50 г соли, растворенной в воде. При обработке семян клевера количество соли увеличивают до 75-150 г.
В настоящее время выпускают суперфосфат и некоторые сложные удобрения с добавлением молибдена, которые можно вносить в рядки при посеве, под предпосевную обработку почвы и в подкормку.