Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство обороны Российской Федерации

РЕСУРСЫ, ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕСТНЫХ УДОБРЕНИЙ И МЕЛИОРАНТОВ (НА ПРИМЕРЕ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)

А.В. Лайко, С.А. Манжина, В.В. Денисов

Новочеркасск

2009

В монографии рассмотрены проблемы обеспечения сельского хозяйства Ростовской области азотно-серным удобрением сульфатом аммония, а также улучшения плодородия солонцовых почв содового засоления путем проведения сернокислотной мелиорации. Показано, что в ближайшей и среднесрочной перспективе, учитывая ценовую недоступность многих агрохимикатов централизованного производства, целесообразно сделать упор на развитии индустрии местных удобрений и мелиорантов. В обосновании данного предложения рассмотрены состояние и перспективы обеспечения области минеральными макро- и микроудобрениями, определена ресурсная база для производства сульфата аммония - эффективного азотного удобрения на орошаемых землях, микроудобрений и серной кислоты из крупнотоннажных промышленных отходов; с эколого-экономических позиций показана перспективность применения углистых колчеданов - отходов углеобогащения для решения указанных вопросов.

Книга рассчитана на специалистов в области охраны окружающей среды и рационального использования ресурсов, в том числе и военных экологов. Она может быть полезна преподавателям учебных дисциплин “Экология”, “Природообустройство”, “Безопасность жизнедеятельности”, студентам и курсантам, а также широкому кругу читателей, интересующихся проблемами экологически устойчивого развития и обеспечения продовольственной безопасности страны.

сельский хозяйство плодородие колчедан

СОДЕРЖАНИЕ

• Введение
• Глава 1. Состояние и перспективы обеспечения сельского хозяйства Ростовской области минеральными макро- и микроудобрениями
• 1.1 Оценка почв Ростовской области по аграрным показателям
• 1.2 Особенности поддержания плодородия почв в условиях интенсивного орошения
• 1.3 Недостаток азотного питания - лимитирующий фактор стабильных урожаев сельскохозяйственных культур
• 1.3.1 Приоритетность азота в ряду питательных веществ растений
• 1.3.2 Обострение дефицита серы в почвах Ростовской области: причины и последствия
• 1.3.3 Сульфат аммония как комплексное азотно-серное удобрение
• 1.4 Микроудобрения: проблема сохранения баланса микроэлементов в почвах
• 1.4.1 Цинк
• 1.4.2 Марганец
• 1.4.3 Медь
• 1.4.4 Железо
• литература
• Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РесурснОЙ базЫ для производства сульфата аммония НА ТЕРРИТОРИИ Ростовской области
• 2.1. Расчет потребности сельского хозяйства области в сульфате аммония
• 2.2 Обоснование метода получения сульфата аммония применительно к условиям Ростовской области
• 2.3 Выбор источника серы для получения серной кислоты
• 2.3.1 Гипс и глиногипс
• 2.3.2 Фосфогипс
• 2.3.3 Железный купорос и травильные растворы
• 2.3.4 Сернокислотные отходы
• 2.3.4.1 Характеристики отходов
• 2.3.4.2 Проблема органических примесей в ОСК нефтехимических производств
• 2.3.5 Дымовые газы НчГРЭС
• 2.3.6 Углистые колчеданы - отходы углеобогащения
• ЛИТЕРАТУРА
• Глава 3. Ресурсы местных микроудобрений природного и техногенного характера
• 3.1. Источники цинка
• 3.2 Источники марганца
• 3.3 Источники меди
• 3.3.1 Основные виды медьсодержащих отходов
• 3.3.2 Сырье и способы производства медного купороса
• 3.3.3 Получение медного купороса из медного лома
• 3.3.3.1 Растворение меди в концентрированной серной кислоте
• 3.3.3.2 Растворение меди в разбавленных растворах H₂SO₄ в присутствии окислителей и катализаторов
• 3.3.4 Получение купороса электролизом
• 3.4 Бытовой металлолом как перспективный источник микроэлементов почвенного плодородия
• 3.5 Эффективность применения микроудобрений и проблема их фитотоксичности
• ЛИТЕРАТУРА
• Глава 4. Особенности обжига углистых колчеданов и их смеси с одноводным сульфатом железа и утилизация огарков
• 4.1 Влияние состава шихты на выход продукции6
• 4.2 Влияние восстановителей-ингредиентов углистого колчедана на скорость выгорания серы в шихте
• 4.3 Особенности энергетики процесса обжига шихты с различным соотношением углистого колчедана и одноводного сульфата железа
• 4.4 Огарки углистых колчеданов и сульфата железа как источники микроэлементов плодородия
• 4.5 Возможные пути использования отходов углеобогащения и огарков обжига углистых колчеданов
• ЛИТЕРАТУРА
• Глава 5. Сернокислотный катализатор на базе промышленных отходов и его утилизация
• 5.1 Экологичный катализатор: возможность сочетания двух функций
• 5.2 Методика исследования активности катализаторов
• 5.3 Каталитическая активность огарков различного состава
• 5.4 Исследование активности катализаторов, содержащих микроудобрения8
• 5.5 Подбор кинетического уравнения для окисления SО₂ в SО₃ на разработанном катализаторе
• 5.6 Технологическая схема получения катализатора с утилизацией прокалочных серосодержащих газов
• 5.7 Энергосбережение при эксплуатации катализаторов различной природы
• ЛИТЕРАТУРА
• Глава 6. Полевые испытания и эколого-экономическая эффективность применения продуктов переработки углистых колчеданов
• 6.1 Объекты и методика исследований
• 6.2 Эффективность сернокислотного мелиоранта для низкопродуктивных солонцовых почв
• 6.2.1 Изменение биологической активности почв
• 6.2.2 Влияние кислования на содержание питательных веществ в почве
• 6.2.3 Влияние сернокислотного мелиоранта на развитие и урожайность некоторых культур
• 6.3 Оценка экономической результативности применения сернокислотного мелиоранта и азотного удобрения
• 6.3.1 Структура и оценка предотвращенного эколого-экономического ущерба при реализации разработанных технологий
• 6.3.2 Снижение размера экологических платежей за выбросы диоксида серы
• 6.3.3 Доходы предприятия от реализации продукции
• 6.3.4 Оценка эффективности применения мелиоранта и удобрения в сельском хозяйстве Ростовской области
• ЛИТЕРАТУРА
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Введение

Надежность продовольственной безопасности государства обуславливается целым рядом показателей, наиболее важными из которых являются: уровень сельскохозяйственного производства страны, степень самообеспеченности продовольствием, наличие переходящих запасов, уровень потребления критически важных продуктов и степень доступности продовольствия для наиболее бедной части населения и размер этой группы.

Что касается уровня сельскохозяйственного производства страны, то снижение среднедушевого производства зерна ниже 600 кг в год с учетом сократившегося поголовья скота и птицы можно считать общим предельным показателем продовольственной безопасности государства. Данную ситуацию можно стабилизировать за счет импорта необходимых продуктов питания, однако, в современной ситуации Россия уже не обладает достаточными финансовыми возможностями для закупки необходимого количества зерна, а снижение зернового импорта восполняется увеличением размера закупок готовых продуктов питания.

Вторым важным показателем, определяющим понятие “продовольственной безопасности”, является величина переходящих запасов зерна. Безопасным считается уровень переходящих запасов, соответствующий 60-дневному потреблению (или 17 % от годичного производства). При падении производства ниже 60-дневного лимита наблюдается резкий рост стоимости зерновой продукции.

Наряду с производством зерна и поддержанием его стратегических запасов (как на случай неурожая, так и для других чрезвычайных обстоятельств), гарантом национальной продовольственной безопасности традиционно служит развитие животноводства (прежде всего крупного рогатого скота). Однако в результате реформ ситуация в животноводстве оказалась гораздо хуже, чем в растениеводстве. Поголовье крупного рогатого скота в России снизилось почти в 2 раза. Отечественное животноводство обеспечивает не выше 50% потребности населения страны в молоке и мясе.

В настоящее время по уровню питания населения наша страна передвинулась с седьмого места в мире почти на сороковое. Количество продуктов питания на душу населения в год составляет около 700 кг, в то время как в развитых зарубежных странах 900--1000 кг. Это не могло не отразиться на состоянии и показателях здоровья населения и в значительной мере определило негативные тенденции в области демографии. По оценкам специалистов департамента пищевой и перерабатывающей промышленности Минсельхоза РФ, сейчас примерно 40% населения страны испытывает белково-калорийную недостаточность. В России в настоящее время уровень потребления калорий в день составляет менее 2500 калорий, что на 15--20% ниже рекомендованного показателя энергетического содержания пищи. Резко возросла витаминная недостаточность, в пище не хватает микроэлементов, кальция. Уменьшилось потребление углеводов в виде овощей и фруктов.

Подготовленный Комитетом по безопасности Государственной Думы РФ законопроект “О продовольственной безопасности Российской Федерации” имеет своей целью защитить граждан РФ от факторов, связанных с недостаточным потреблением или низким качеством пищевых продуктов. Законопроектом установлен критический уровень импорта продовольствия в Российскую Федерацию в размере 30--35%. Оптимальным признан уровень импорта 25% при условии соблюдения экспортно-импортного паритета [1].

Основными потребителями импортного продовольствия являются крупные города. Отдельные регионы и мегаполисы, в т.ч. и г. Москва до 50 % своей потребности в продовольствии удовлетворяют за счет импортных поставок. Это ставит Россию в стратегически зависимое положение от других стран [2, 3].

Вместе с тем импорт продовольствия часто сопровождается закупкой некачественных и даже опасных для здоровья продуктов. В 1995 г. Госторгинспекция обраковала от 35 до 70% образцов продовольственных товаров вследствие низких потребительских и санитарных характеристик продукции, многие продукты при завозе имели уже истекший срок хранении.

Авторы проекта закона “О продовольственной безопасности Российской Федерации” утверждают, что продовольственная безопасность является необходимым условием не только сохранения государственности, но и физического выживании населения, и делают вывод о том, что продовольственную безопасность России можно обеспечить лишь ускоренным восстановлением и укреплением аграрного сектора.

Развитие АПК сильно влияет на уровень народного благосостояния, поскольку его продукция составляет 80% товаров торговли. В составе агропромышленного комплекса выделяют три основных звена, каждое из которых выполняет определенную функцию:

- производство средств производства для сельского хозяйства и промышленности, перерабатывающей его продукцию;

- собственно сельскохозяйственное производство;

- транспортировку, заготовку, хранение, переработку и доведение сельскохозяйственной продукции, вплоть до потребителя (торговли и общественного питания).

Первая сфера состоит из отраслей, которые обеспечивают агропромышленный комплекс средствами производства, а также отрасли, занятые производственно-техническим обслуживанием сельского хозяйства. В данную сферу отрасли и производства: тракторное и сельскохозяйственное машиностроение, продовольственное машиностроение, производство минеральных удобрений и химических средств защиты растений.

На долю первой сферы агропромышленного комплекса приходится почти 15% общего объема производственной промышленности, 13% производственных фондов и 22% численности рабочих.

Основным предметом труда и в то же время средством производства в сельском хозяйстве служит один и тот же объект - земля.

С этой особенностью тесно перекликаемся и другая - невозможность расширенного воспроизводства почв как основного средства производства “привычным способом”: такое воспроизводство обычно ассоциируется с повышением их плодородия. Российское земледелие всегда требовало гигантских затрат вследствие распространения на обширных площадях слабогумусных, переувлажнённых, засоленных и других малоплодородных почв, ещё ждущих своего окультуривания (в качестве примера можно указать достаточно бедные в своём естественном состоянии, но великолепно окультуренные земли Северной Германии).

В последние годы практически приостановлены работы по повышению плодородия почв и мелиорации земель, осушению и орошению земель, сократились показатели применения органических и минеральных удобрений, что способствовало, в свою очередь, усилению процессов деградации почв.

С 01.01.2008 г. начала выполняться Государственная программа “Развитие сельского хозяйства и регулирование рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008 - 2012 гг.” Она определила цели на ближайшие 5 лет [1]:

- устойчивое развитие сельских территорий, повышение занятости и уровня жизни сельского населения;

- повышение конкурентоспособности отечественной сельскохозяйственной продукции на основе финансовой устойчивости и модернизации сельского хозяйства, ускоренного развития приоритетных подотраслей с целью импортозамещения;

- сохранение и воспроизводство используемых в сельскохозяйственном производстве земельных и других природных ресурсов.

На решение указанных целей сельскому хозяйству страны выделяется 560 млрд. рублей на 5 лет, в том числе Ростовской области около 55 млрд. рублей.

Несомненно, что для выполнения указанной программы решающим является повышение плодородия почв. Оно может возрастать под влиянием роста общей культуры земледелия и более интенсивного и вместе с тем рационального и экологически оправданного применения органических и минеральных макро- и микроудобрений.

Удобрения являются быстродействующим и высокоэффективным средством роста урожайности и повышения плодородия почв: практика показывает, что не менее 40 - 50 % прироста урожаев складывается за счет удобрений в черноземных зонах страны и не менее 60 - 70 - в нечерноземных [4]. Под влиянием удобрений улучшается качество продукции, повышается производительность труда в растениеводстве.

Для обеспечения высокой урожайности в почвы вносили относительно большое количество удобрений. Так, в Краснодарском крае в 1985 г. на каждый гектар было внесено почти 200 кг питательных веществ (азота, фосфора и калия). При этом особенно высока отдача удобрений на орошаемых землях.

Ситуация резко ухудшилась в 90-е годы ушедшего века. Массовая остановка тукопроизводящих предприятий, их перепрофилирование и даже развал на фоне перманентного увеличения стоимости минеральных удобрений за рубежом, что, естественно, усиливает желание производителей сбыть продукцию именно там, привели к критическому снижению внутренних поставок удобрений. Наряду с нехваткой техники и ГСМ в последние годы это привело к тому, что урожайность зерновых в России стала зависеть от природы на 80 %, а не на 20 % как в развитых странах [5].

Ростовская область имеет чрезвычайно выгодное территориальное положение на Юге России, богатые природные ресурсы, высокую обеспеченность трудовыми ресурсами, хорошо развитую транспортную инфраструктуру. Располагая значительным земельным фондом, область занимает 4-е место в России по выращиванию зерновых, под которыми занято около половины посевных площадей. В аграрном секторе области производится 12,6 % валового регионального продукта, сосредоточено 17 % основных производственных фондов, в нем занято более 15 % работающих в отраслях экономики [6]. Однако проблема недопоставки минеральных удобрений весьма остра и для нее: произошло снижение количества вносимых туков в разы, что не могло не отразиться и на собираемых урожаях.

По нашему мнению, рассчитывать на резкое увеличение централизованных поставок удобрений в ближайшие годы весьма трудно. Это обусловлено, с одной стороны, неуклонным ростом их отпускной цены и транспортных тарифов на перевозку, а с другой, большим числом убыточных сельхозпредприятий.

В соответствии с вышеизложенным частичным выходом из сложившегося положения на ближнюю и среднесрочную перспективу может служить увеличение в интересах сельского хозяйства использования так называемых местных ресурсов, в том числе и агрохимически ценных крупнотоннажных отходов промышленности и энергетики.

Известно, что многие виды отходов содержат те или иные ценные вещества, и их рациональная утилизация создает для экономики страны дополнительные сырьевые ресурсы, снижая в то же время уровень химического загрязнения среды обитания.

Во многих случаях производственные отходы могут быть отпущены сельскому хозяйству либо бесплатно, либо за умеренную цену. Использование их на местах, в прилегающих к предприятию районах резко снижает затраты на транспортировку. Поэтому сельскохозяйственное использование промышленных отходов наряду с социальной и экологической целесообразностью может иметь и высокую экономическую эффективность.

Глава 1. Состояние и перспективы обеспечения сельского хозяйства Ростовской области минеральными макро- и микроудобрениями

Азот - один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит во все простые и сложные белки, которые являются главной составной частью протоплазмы растительных клеток. Азот находится в составе нуклеиновых кислот ДНК и РНК, играющих исключительно важную роль в обмене веществ в организме [9, 10].

Содержание азота в земной коре, по данным А.П. Виноградова, 2,310² % (масс.), при этом оно сильно различается в пределах одной и той же почвенной зоны. Например, почвы нечерноземной зоны европейской части страны имеют следующие средние количества общего азота: супесчаная - 0,05 - 0,07 %, суглинистая - 0,10 - 0,20, глинистая - 0,10 - 0,23, торфянистая - 0,6 - 1,0 %. Общий запас азота в пахотном слое одного гектара колеблется в разных почвах от 1,5 т в супесчаной дерново-подзолистой почве до 15 т в мощном черноземе. Однако обеспеченность сельскохозяйственных растений азотом зависит не столько от валового содержания его в почве, сколько от содержания усвояемых растительным организмом минеральных соединений [33, 34].

Азот доступен растениям в форме минеральных соединений. Лишь в незначительной доле они непосредственно могут усваивать растворимые в воде амиды и простейшие аминокислоты. Между тем основная масса азота в почве, находящаяся в различных органических соединениях, недоступна растениям. Только малое количество азота (около 1 % от общего) содержится в усвояемых растениями минеральных соединениях.

Прогрессивное повышение урожаев сельскохозяйственных культур возможно лишь при сочетании культуры бобовых, обеспечивающих биологический синтез азота, вместе с симбионтами (клубеньковыми бактериями) с полным использованием навоза и широким применением минеральных азотных удобрений (табл. 3).

Таблица 3

Средние прибавки урожая при внесении 1 т питательного вещества

(N, P₂O₅, К₂О) в удобрениях, т [35]

Из табл. 3 видно, что по эффекту на урожай азотные удобрения занимают приоритетное положение, поскольку прибавка урожая от азота составляет половину суммарного действия полного минерального удобрения,

Эффективность азотных удобрений, согласно [36], зависит от почвенно-экологических условий и меняется в пределах 26 - 41 % (табл. 4). В абсолютных величинах окупаемость 1 кг азота меняется от 3,9 до 5,3 кг зерновых единиц.

Таблица 4

Эффективность внесения азотных удобрений

Помимо прибавки урожая, все азотные удобрения повышают качество сельскохозяйственной продукции, например, в зерне возрастает содержание белка и клейковины, в кормах - сырого протеина и каротина.

Нормы внесения азотных удобрений - 60 - 120 кг/га (в пересчете на азот), на торфяных почвах - 70 - 240 кг/га, на мелиоративных почвах удобрения вносят под все культуры в количестве 60 - 120 кг/га [35].

Важным показателем эффективности азотных удобрений является степень усвоения растениями внесенного азота [33]. Многочисленными опытами, проведенными на Северном Кавказе, установлено, что азотные удобрения используются растениями на 40 - 60 %, при этом из минерального азота больше усваивается азот нитратов (на 56 - 81 %), чем азот аммиака (на 36 - 66 %) [26, 34].

В настоящее время промышленностью выпускаются азотные удобрения, содержащие азот в следующих формах: 1) аммиачная и нитратная (NH₄NO₃); 2) аммиачная ((NH₄)₂SО₄, NH₄Cl); 3) нитратная (NaNО₃,Ca(NО₃)₂, KNO₃); 4) амидная (CO(NH₂)₂). Каждое из них характеризуется достоинствами и недостатками, проявляет свою эффективность на определенных почвах и в определенных условиях [38].

1.3.2 Обострение дефицита серы в почвах Ростовской области: причины и последствия

Сера - составная часть 3 аминокислот, входящих в структуру белков, она имеется и в некоторых растительных маслах [9].

В твердой фазе почвы содержится около 0,08 % серы в элементарном состоянии, такое ее общее количество считается достаточным для развития растений. Однако преобладающая часть серы (до 70 - 90 %) находится в трудно усвояемой органической форме, поэтому, чем больше гумуса, тем больше общий запас серы в почве и наоборот. Сера, содержащаяся в почвенном органическом веществе или в органических удобрениях и растительных остатках, запахиваемых в почву, становится доступной для питания растений только после их разложения и минерализации. При этом серобактерии окисляют серу до , и в почве образуются различные соли серной кислоты. Таким образом, сера усваивается растениями только в окисленном состоянии.

При достаточном обеспечении растений серой не только возрастает урожай, но и повышается его качество. Вместе с тем наличие доступных форм серы в почве обеспечивает успешную деятельность многих микроорганизмов, в том числе и клубеньковых (фиксирующих атмосферный азот), улучшает окислительно-востановительные процессы, что способствует накоплению в растениях пластических веществ.

В последнее время возник дефицит этого элемента в почве, что стало ограничивать получение высоких урожаев ряда культур. С одной стороны это объясняется относительно невысокими запасами серы в почве. Согласно данным Кубанского СХИ (г. Краснодар) [39, 40], обыкновенные черноземы Кубани содержат серы 260 - 600 мг/кг почвы, слитые черноземы и серые лесные почвы - 170 - 580 и лишь в среднегумусных и тучных черноземах предгорных районов ее 1200 - 1500 мг/кг. При этом подвижные, т.е. наиболее усвояемые растениями формы серы составляют, как правило, менее 10 - 13 % от валовых. Основная часть серы (не менее 80 %) содержится в органическом веществе почвы, остальная представлена сульфатами кальция, калия, натрия. Эти соли и являются основным источником серы для растений.

С другой стороны, большое количество серы выносится из почвы в процессе сельскохозяйственного земледелия, особенно интенсивного. Так, с урожаем зерна озимой пшеницы 40 - 50 ц с 1 га ее выносится около 20 кг. Несколько больше (30 - 50 кг) потребляют серы зернобобовые и овощные культуры, сахарная свекла. Помимо выноса серы урожаем, часть ее теряется из почвы при инфильтрации осадков или оросительных вод. Потери серы этим путем достигают 40 - 60 и даже 100 кг/га, а на песчаных почвах 360 кг/га в год.

Дефицит серы объясняется также тем, что увеличение производства сложных туков сопровождалось в последние годы снижением поставок сельскому хозяйству страны таких удобрений, как сульфат аммония и простой суперфосфат, содержащих в своем составе серы 20 % и более. Так, с каждым центнером, например, сульфата аммония, в почву вносится около 24 кг серы или 72 кг в расчете на , т.е. окисленной , наиболее усвояемой ее формы [9].

Агрохимическое обследование почв Ростовской области, проведенное в 2001 - 2005 гг., выявило, что подавляющая часть их (78 - 85 %) характеризуется низким содержанием серы (табл. 7 Приложения А) [8].

Вышеизложенное указывает на необходимость устранения дефицита серы в тех почвах, где он возник, путем внесения в них т.н. серных удобрений, прежде всего сульфата аммония.

Серные удобрения, согласно [15], эффективны для многих сельскохозяйственных культур, особенно для крестоцветных, бобовых, подсолнечника (при недостатке серы замедляется рост растений, листья теряют зеленую окраску), положительно действуют как косвенные удобрения: частично нейтрализуют щелочность почвы, повышают усвояемость труднорастворимых фосфатов, усиливают растворимость кальция, калия, железа, магния.

1.3.3 Сульфат аммония как комплексное азотно-серное удобрение

Аммиачный азот является (как и нитраты) непосредственной, доступной формой азотного питания растений. Он, как соединение, ближе стоящее к синтезируемым в растениях веществам, имеет ряд преимуществ в сравнении с нитратным. Так, на усвоение аммиачного азота растениями меньше затрачивается энергии; эта форма азота в большей мере, чем нитратная, способствует первоначальному росту и развитию растений и в ряде случаев - лучшему накоплению белковых веществ. [9].

Сульфат аммония легко растворяется в воде. В сухом состоянии мало слеживается при хранении, хорошо рассеивается туковой сеялкой. Гигроскопичность удобрения невелика. Оно не расплывается, как аммиачная селитра NH₄NO₃, на воздухе и сохраняет рассыпчатость. Важным достоинством сульфата аммония является возможность смешивания его с большинством других удобрений (азотных, фосфорных и калийных) (Приложение Б).

Поглощенный почвой катион хорошо усваивается растениями. В то же время, находясь в поглощенном состоянии, ион аммония приобретает меньшую подвижность. Как следствие, устраняется опасность вымывания азота сульфата аммония при внесении его в сильно увлажненную почву. Благодаря этому (NH₄)₂SO₄ является особо эффективным азотным удобрением на орошаемых землях [41].

На черноземных почвах эффективность аммиачных и нитратных удобрений практически одинакова (табл. 5).

Таблица 5

Действие азотных удобрений на слабовыщелоченном суглинистом черноземе (данные Сумской опытной станции [10])

Указывается [9, 35], что эффективность сульфата аммония зависит не только от свойств почвы, но и от особенностей возделываемого растения. Культуры, менее чувствительные к кислой реакции почвы, например овес, озимая рожь, лен, картофель, будут слабее реагировать на подкисляющее действие (NH₄)₂SO₄. В полевом опыте на Долгопрудной агрохимической опытной станции средний урожай на шестой и седьмой год внесения удобрений был следующим (табл. 6).

Таблица 6

Урожай некоторых культур (ц/га) при внесении разных азотных удобрений [10]

Для усиления действия сульфата аммония на урожай сельскохозяйственных культур необходимо кислые почвы известковать. Так, для устранения физиологической кислотности 1 ц (NH₄)₂SO₄ требуется около 1,3 ц CaCO₃. Хороший эффект на ряде почв это удобрение дает в сочетании со щелочными или нейтральными формами фосфорных удобрений (томасшлак, костяная мука, фосфоритная мука).

В заключение укажем, что сульфат аммония, который одновременно содержит азот ( 20,5 %) и серу ( 24 %) является фактически комплексным минеральным удобрением. Тем самым существенно возрастает его роль в развитии сельскохозяйственных растений на почвах с недостатком указанных элементов питания, которые широко распространены на территории Ростовской области и, более того, имеют тенденцию к увеличению площадей [6 - 8].

1.4 Микроудобрения: проблема сохранения баланса микроэлементов в почвах

Микроудобрения содержат микроэлементы (B, Fe, Co, Mn, Cu, Mo, Zn и др.). Растения потребляют микроэлементы в небольших количествах, но без них невозможны нормальные рост и развитие, поскольку замедляются ферментативные реакции, что приводит к ухудшению обмена веществ, уменьшению интенсивности дыхания, фото- и биосинтеза и др. [43]. Если ферменты называют катализаторами, то микроэлементы являются “катализаторами катализаторов” [9].

Среднее содержание микроэлементов в верхней части литосферы (%): марганца 110¹, меди 4,710³, и цинка 8,310³ [9]. В почвах отрицательно заряженные коллоиды обменно поглощают катионы микроэлементов: марганца, меди и цинка. В гумусе из указанных ионов особенно накапливается медь.

По данным А.П. Виноградова [44], в почвах в воднорастворимых усвояемых формах находится лишь от 1 до 10 % общего количества микроэлементов (табл. 7).

Таблица 7

Содержание и воднорастворимая часть некоторых микроэлементов в почве

Следует подчеркнуть, что высокая эффективность микроэлементов обеспечивается только при достаточном обеспечении растений основными питательными веществами, входящими в состав азотных, калийных и фосфорных удобрений. В то же время использование микроудобрений повышает эффективность действия макроудобрений на 10 - 12 %. Поэтому наибольший эффект в повышении урожаев сельскохозяйственных культур и улучшении их потребительского качества достигается при сбалансированном применении макроудобрений и микроудобрений [45].

Ранее отмечалось [6 - 8], что Ростовская область отнесена к неблагополучным по содержанию указанных микроэлементов субъектам Российской Федерации.

1.4.1 Цинк

Подвижного, наиболее усвояемого цинка мало в нейтральных и слабощелочных почвах. Подвижность цинка резко увеличивается в кислых почвах [9, 35]. При недостатке цинка у растений развиваются различные заболевания (розеточная болезнь, мелколистность, пятнистый хлороз, желтуха). В частности, пятнистость в поздней стадии приводит к гибели листьев и, в конце концов, к гибели деревьев. Листья здоровых цитрусовых деревьев содержат 25 - 50 мг, а листья больных деревьев всего 3 - 10 мг цинка на 1 кг сухой массы. Недостаток цинка (<0,2 - 1,5 мг/кг почвы) наблюдается чаще всего на дерново-карбонатных, каштановых, сероземных почвах, на карбонатных черноземах, а также на песчаных и супесчаных почвах. Укажем при этом, что с урожаем различных культур выносится Zn от 0,075 до 2,25 кг с 1 га [9, 13]. В качестве цинковых удобрений применяются сернокислый цинк - 22 % Zn (используют для некорневой подкормки: на 1 га 150 - 200 г соли в 100 - 300 л воды; для опудривания семян: на 1 ц 35 - 80 г соли и 200 - 400 г талька); полимикроудобрение (например, ПМУ-7) - 37 % Zn и некоторое количество железа, меди, марганца (вносят в рядки при посеве в дозе 20 кг/га; семена кукурузы опудривают: на 1 ц семян 400 г ПМУ). Находили достаточно широкое применение цинкосуперфосфат, содержащий 0,1 % Zn в водорастворимой форме, и отходы промышленности, в частности шлаки медеплавильных заводов, содержащих 2 - 7 % Zn; последние чаще всего вносят в почву в дозе 0,5 - 1,5 ц на 1 га [41].

В табл. 8 приведены данные о влиянии цинковых удобрений на элементы почвенного плодородия. Эти результаты получены при внесении в почву 18 кг цинка на гектар в виде хлорцинковой грязи, содержащей до 18 % цинка [40].

Таблица 8

Влияние цинковых удобрений на элементы почвенного плодородия

Как следует из табл. 8, цинковые удобрения приводят к значительному увеличению почвенного плодородия. Так, количество подвижного азота повышается на 63 %, растворимого кальция на 33 %, растворимого гумуса на 71 % и т.д.

Применение цинковых удобрений в звеньях севооборота и в монокультуре в 1971 - 1991 гг. в дозах 5 - 10 кг/га способствовало существенному увеличению урожайности. Внесение в почву всегда было значительно более эффективным, чем другие приемы. Однако даже при учете последействия удобрений в течение 3 - 4 лет максимальное использование цинка не превышало 6 - 10 %. Поэтому важнейшим направлением повышения уровня обеспеченности сельскохозяйственных культур микроэлементами является разработка способов улучшения доступности растениям элементов питания. Таковыми являются ионы соответствующих элементов [47, 48].