NPK: Как сделать выбор?

Выбор NPK удобрения традиционно вызывал массу сомнений и вопросов, поскольку набор поставщиков и ассортимент марок с каждым годом увеличивались, а составы становились все более отличными от исторически популярных. Ситуация, которая сложилась в последние месяцы в связи с уходом с рынка ряда крупных поставщиков, закрывавших ранее более половины потребности, вызвала еще большую неразбериху.

При этих обстоятельствах маркетинг и цена обретают еще большую актуальность, часто в ущерб научному обоснованию эффективного использования удобрений. Потому, на наш взгляд, сегодня как никогда острым становится понимание агрохимических особенностей удобрений.
Прежде чем перейти к вопросу составов и качеств удобрений, хочется сказать, что выбор конкретного производителя и марки, а также цена играют, безусловно, очень важную роль в успехе всей системы применения удобрений. Но само удобрение – это только часть успеха, пока оно не на поле. Для проявления обещанной высокой эффективности любого удобрения немаловажны и другие факторы, как то: условия транспортировки и хранения удобрения, сроки и способы его внесения, используемая техника и обслуживающий ее персонал, почвенные и погодные условия, сочетание ряда других обстоятельств, не исключая интуиции и опыта агронома.

«Недействующее» вещество
Уже традиционным стало оценивание разных удобрений по значимости д. в. Что же означает понятие «действующее вещество удобрения»? Это некий эквивалент, на который пересчитывается содержание различных соединений определенного элемента. Сделано это для того, чтоб можно было сравнить содержание элемента в различных удобрениях, почвах, растениях. Такое сравнение без учета д. в. невозможно, так как один и тот же элемент, как правило, входит в состав целого ряда химических соединений. Например, фосфор в растениях представлен нуклеиновыми кислотами, фосфолипидами, фосфопротеидами и др.; в удобрениях – орто- и полифосфатами, солями с разными катионами (кальцийфосфатами, аммонийфосфатами и др.), а в почве – гораздо большим количеством химических формул.

Поэтому в агрохимической практике азот принято выражать в пересчете на N, при этом ясно, что азот в таком атомарном виде не может присутствовать ни в почве, ни в растении, ни в удобрении. Пересчет проводится чисто математическим путем. При этом в удобрениях принято указывать, о каком именно азоте идет речь: N-NO3- – нитраты в пересчете на азот, N-NH4+ – аммонийный, N-NH2 – амидный.
Фосфор в удобрениях чаще всего принято выражать в пересчете на Р2О5 (хотя есть страны, где пересчет проводят на Р). Такого соединения в удобрениях нет (равно как нет его ни в растениях, ни в почве) – это просто эквивалент, на который проводят пересчет фосфора еще со времен Юстуса фон Либиха.
То же касается и калия, содержание которого принято выражать в пересчете на К2О, при том даже в удобрениях, в основной формуле которых кислорода нет и в помине (например, KCl).
Но если для фосфора и калия на нашем рынке принята единая форма у всех производителей (содержание приводится в пересчете на оксиды), то с другими макроэлементами часто возникает путаница, используемая иногда как маркетинговый ход. Так, чаще всего возникает неразбериха с серой, содержание которой ряд производителей приводят в пересчете на S, другие – в пересчете на SO3, и разница составляет 2,5 раза. То же самое можно сказать о магнии и кальции. Далее приводится таблица, помогающая сделать пересчет.


Для микроэлементов чаще всего ситуация более прозрачная, поскольку преимущественное большинство производителей делают пересчет на элемент. Однако и тут есть исключения, например, для бора, пересчет которого иногда делают на В2О3.
Поэтому при выборе удобрения обязательно следует уяснить для себя, за какие цифры вас просят заплатить.
Марка удобрения обычно представляет собой цифры, разделенные дефисом (или двоеточием, как было принято в советской практике и сейчас унаследовано некоторыми компаниями): N-P2O5-K2O / N:P2O5:K2O, выражающие процентное массовое содержание элементов. Иногда после этих цифр могут приводиться содержания других элементов, например, серы, магния, кальция, микроэлементов. Серу принято приводить на четвертом месте (например, 15-15-15(10)), для других элементов, как правило, нет единого принятого места, поэтому после цифры часто следует обозначение элемента.
Кроме абсолютного процентного содержания элементов в удобрении, немаловажным является такой показатель, как соотношение элементов в удобрении. Например, для марок 24-8-16, 9-3-6 и 12-4-8 соотношение между азотом, фосфором и калием будет составлять 3:1:2 (в этом случае только двоеточие). В этом контексте необходимое соотношение между элементами будет зависеть в первую очередь от требований выращиваемой культуры и особенностей конкретной почвы.

Форма соединения элемента в удобрении

Несмотря на то, что концентрация элементов в удобрении играет первоочередную роль при выборе NPK удобрения, важно понимать, что растворимость удобрения напрямую зависит от растворимости компонентов. И если азот и калий в удобрении представлены в основном хорошо растворимыми соединениями, то для проявления эффективности фосфора растворимость его соединений играет важную роль.
Поскольку описать формулами все возможные фосфорсодержащие соединения в удобрениях представляется достаточно громоздким заданием, в удобрениях принято выделять три группы соединений фосфора в соответствии с их растворимостью в разных растворителях:
1) общий (валовый) фосфор – это весь фосфор, входящий в состав удобрения, независимо от химического соединения, определяемый путем растворения удобрения в сильной кислоте. В результате практически все фосфорсодержащие соединения переходят в вытяжку. Этот показатель редко декларируется на этикетке, однако такая традиция еще сохраняется на некоторых постсоветских производствах. Общий фосфор для NPK удобрений является малоинформативным показателем, поскольку важно, какую часть этого фосфора растения могут поглотить;
2) доступный (усвояемый) фосфор – это фактически та часть общего фосфора, которая может быть усвоена растениями на протяжении периода вегетации. Наиболее часто доступный фосфор определяют путем растворения удоб­рения в нейтральном цитрате аммония (соль лимонной кислоты); поэтому этот фосфор еще имеет название цитраторастворимый. Именно он чаще всего декларируется на этикетке.
Нужно заметить, что существуют и другие методики извлечения доступного фосфора из удобрений, например, с помощью лимонной кислоты (более агрессивной по сравнению с цитра­том аммония, извлекающей лимонно­растворимые соединения фосфора), а также других, более или менее агрессивных экстрагентов.


В цифру доступного фосфора входит какая-­то часть водорастворимого, и эта часть может варьировать от 0 до 100%, что необходимо обязательно учитывать;
3) водорастворимый фосфор – это соединения фосфора, которые извлекаются водой. Этот показатель является наиболее актуальным при выращивании растений с коротким вегетационным периодом, для культур интенсивного роста, с ограниченной корневой системой, при внесении удобрения в качестве стартера, а также когда нормы внесения Р ниже оптимальных на почвах, слабо обеспеченных подвижным фосфором.
По сути водорастворимый фосфор – это та часть фосфора, которую растения могут непосредственно усваивать «уже сейчас». Но в то же время это и тот фосфор, у которого наибольшие шансы быть связанным почвой и почвенной микрофлорой, что также нужно понимать при выборе удобрения под конкретный срок
внесения.
Например, при внесении удобрения с высоким содержанием водорастворимого фосфора на кислых почвах задолго до посева, значительная часть фосфора может связаться почвой и перейти уже в малодоступную форму. Но в этих же условиях при внесении перед и при посеве необходимо отдавать предпочтение удобрениям с высоким содержанием водорастворимого фосфора.
Хотелось бы обратить внимание, что растворимость гранулы не совсем корректно отождествлять с водорастворимостью компонентов. Растворимость гранулы в воде в значительной мере зависит от способа грануляции, примесей, технологии производства. При этом количество водорастворимого фосфора может оставаться высоким даже при длительном растворении гранулы. Более того, быстрая растворимость (или распадание?) гранулы означает быстрое высвобождение всего фосфора, следовательно, и быструю его фиксацию почвой. Тут также нужно понимать, что такая динамика высвобождения фосфора пойдет на пользу при внесении удобрения при посеве, но никак не будет эффективной при внесении задолго до посева на почвах, склонных к сильной его фиксации.
Что касается компонентного состава фосфорсодержащих удобрений, то в NPK удобрениях фосфор представлен преимущественно двумя группами соединений: фосфатами кальция (моно-, ди- и трикальцийфосфатами) и фосфатами аммония (моно- и диаммонийфосфатами). Удобрения на основе аммонийфосфатов чаще имеют лучшую растворимость и физические характеристики гранул, поэтому они значительно преобладают над кальцийфосфатами на мировом рынке.


Азот в NPK удобрениях может быть представлен тремя соединениями: нитратами, солями аммония и мочевиной. Форма азота в удобрении оказывает влияние не только на его поглощение растениями, но также и на эффективность самого удобрения, обусловливая наиболее благоприятные сроки и способы внесения.
Все соединения азота в комплексных удобрениях полностью водорастворимы, а разница между удобрениями заключается только в соотношении указанных форм. Для того чтобы сделать правильный вывод, необходимо понимать поведение и превращение разных форм азота в почве и предпочтения растений к источнику азотного питания.
Мы не будем останавливаться на этом вопросе, поскольку он достаточно широко освещен в литературе. Заметим только, что основной недостаток нитратов – их способность к вымыванию и газообразным потерям, и это необходимо обязательно учитывать при внесении таких удобрений задолго до посева. А ввиду сложности прогнозирования условий увлажнения, использование нитратсодержащих удобрений характеризуется бóльшей непредсказуемостью результата, чем аммонийсодержащих удобрений.
При этом присутствие части азота в удобрении в виде нитратов будет благоприятным при внесении его перед и при посеве, поскольку поглощение растениями нитратного азота происходит более интенсивно.
Аммонийный азот удобрений способен поглощаться почвой в обменном и необменном состоянии, что придает таким удобрениям характер пролонгированного действия. Азот аммонийсодержащих удобрений слабо склонен к непродуктивным потерям при внесении задолго до посева. Однако при внесении перед посевом, и в особенности при посеве, условия для прохождения нитрификации в почве могут затормозиться низкими температурами, что может негативно отразиться на азотном питании растений.
Также присутствие части азота в удобрении в виде нитрата будет иметь преимущество при проведении подкормок.
Кроме того, при внесении удобрения в сочетании с семенами токсическое влияние на проростки из двух форм азота оказывает именно аммонийный, нитратный же может накапливаться в растении в достаточно высоких концентрациях без негативного влияния на сами растения. В особенности это актуально для мелкосемянных культур с небольшим запасом органических веществ (например, свеклы), а также для культур, чувствительных к концентрации почвенного раствора в начале вегетации (например, кукурузы). Ситуация усугубляется при внесении высоких доз аммонийного азота на почвах с низкой катионообменной способностью.
Также должны быть учтены не только форма азота, но и косвенное влияние удобрений на растения, в частности влияние спровоцированного ими изменения рН на доступность других элементов (марганца, молибдена, бора, железа и др.).
Нитратсодержащие и аммонийсодержащие удобрения разнятся по своему влиянию на рН почвы. Так, удобрения, содержащие азот в виде NH4+, способны подкислять почвенный раствор вблизи гранулы в результате выделения корнями ионов Н+ для сохранения электрического баланса, а также в результате прохождения процессов нитрификации.
При поглощении растениями NO3- рН ризосферы повышается, поскольку восстановление нитратов внутри растений до аммония приводит к образованию ОН- ионов, и растения для сохранения собственного рН баланса либо выделяют в ризосферу анионы (OH- или HCO3-), либо поглощают больше катионов (например, K+, Na+, Mg2+, Ca2+).
Изменения рН почвы будут остро ощущаться преимущественно при использовании технологий нулевой и минимальной обработок почвы, так как азот в этом случае вносится в высоких нормах и концентрируется в верхнем слое почвы.


Амидный азот достаточно редко присутствует в NPK удобрениях, а его введение в составы диктуется в первую очередь технологическими потребностями производства. Для него характерны потери при поверхностном внесении и превращения в почве по цепочке: амидный азот → аммонийный азот → нитратный азот.
Калий в NPK удобрениях представлен преимущественно двумя соединениями: хлоридом калия и сульфатом калия. Оба соединения достаточно хорошо растворимы в воде, тогда как цена удобрения может значительно разниться.
Удобрения на основе сульфата калия, как правило, относятся к «премиум-сегменту» и используются на культурах, чувствительных к присутствию хлора (например, овощных культурах, пряно-ароматических, бобовых и др.).
Также в NPK удобрениях часто присутствует ряд других макро- и микроэлементов: S, Ca, Mg, Na, Zn, B, Cu, Fe, Mn, Mo и другие.
Сера может быть представлена двумя формами: сульфатами и элементарной серой. Преимущественное большинство NPK удобрений содержит серу в виде сульфатов, легкодоступных для растений. Удобрения с элементарной серой слабо представлены на нашем рынке.
Магний чаще всего вводят в состав удобрений в виде либо сульфата магния, либо карбоната магния. Первое соединение характеризуется большей растворимостью, но в зависимости от технологии производства удобрения часть магния неизбежно будет связываться компонентами смеси, в первую очередь фосфатами. Поэтому наряду с формой магния, которая была введена в состав удобрения, необходимо также обращать внимание на содержание водорастворимого магния.
То же следует сказать и о других элементах. Согласно законодательству ЕС, в комплексных удобрениях регламентируется определенный порог содержания элемента в водорастворимой форме, которая позволяет декларировать его на этикетке.

Способ производства и физико-механические характеристики удобрения
Гранулирование удобрений в первую очередь имеет технологическое значение: гранулы не пылят при внесении, что дает возможность снизить потери при транспортировке, хранении и внесении в почву; имеют повышенную рассыпчатость; меньше склонны к слеживанию при хранении; выровненный гранулометрический состав и низкое содержание мелкодисперсной фракции (размером менее 1 мм) позволяет их транспортировку и хранение навалом, а также улучшает распределение по поверхности поля при внесении разбрасывателями. Для фосфора гранулирование имеет также агрохимическое значение: уменьшение ретроградации фосфора в почве.
Процесс грануляции является одной из ключевых операций в технологии производства удобрения, напрямую влияющих не только на качество продукта, но и на его поведение в почве и эффективность.
Среди методов грануляции основными являются: химическая грануляция методом окатывания и приллирования, паровая грануляция, компактирование, «балк блендинг» (механическое смешивание, то есть приготовление туко­смесей).


От выбранного способа грануляции, а также условий кондиционирования зависят форма гранулы (а отсюда – ее аэродинамика), удельная поверхность, прочность, склонность к слеживаемости, скорость разложения в почве.
Указанные характеристики напрямую оказывают влияние на агрономическую эффективность удобрения. Эти моменты также должны учитываться при выборе удобрения наряду со всегда доступной информацией о его составе и цене действующего вещества.
Гранулометрический состав также является важной характеристикой удобрения, которая как важна с агрономической точки зрения, так и определяет условия для хранения и внесения удобрения. Единого стандарта для этого показателя нет, поэтому разные страны и производители придерживаются своих
регламентов.
Размер гранул удобрения и их гранулометрический состав напрямую влияют на ширину разбрасывания и его равномерность. Во-первых, большие частицы удобрения разбрасываются дальше, нежели мелкие. Таким образом, чем больше гранулы, тем большая ширина захвата разбрасывателя может быть достигнута. Во-вторых, чем менее выравненный гранулометрический состав удобрения, тем больше риск неравномерного внесения или сегрегации при транспортировке и хранении.
Нужно помнить, что на гранулометрический состав удобрения также влияют условия транспортировки и хранения.
Форма гранулы также влияет на поведение удобрения при транспортировке и внесении. Гранулы неправильной формы больше склонны к разрушению и сегрегации, а также иначе ведут себя на лопастях разбрасывателя, нежели сферические гранулы. Форма гранулы влияет и на ее аэродинамику, а значит, на ширину и равномерность разбрасывания, особенно при внесении тукосмесей.
Очень важной характеристикой является прочность гранулы. Она напрямую зависит от способа производства и определяет условия транспортировки и хранения удобрения, а также влияет на его распределение по полю. Более прочные гранулы могут разбрасываться по полю с большей скоростью, увеличивая таким образом ширину захвата. В литературе приводится простой «палечный тест», позволяющий определить прочность гранулы, а на основании этого и скорость вращения диска, прямо в поле: (1) если гранулу можно разрушить между большим и указательным пальцем, такая гранула считается «мягкой», и скорость диска обычно составляет менее 700 оборотов в минуту; (2) если гранула разрушается между указательным пальцем и твердой поверхностью, это «среднепрочная гранула», скорость обычно составляет 700–800 оборотов; (3) если гранула не разрушается при сдавливании между указательным пальцем и твердой поверхностью – «прочная» гранула, скорость обычно более 800 оборотов (John Fulton, Kaylee Port, 2016).
Указанные выше параметры приобретают еще большую актуальность, если удобрение вносится локально, в особенности при посеве культуры.
Выделяют и другие параметры, определяющие нормальное хранение, транспортировку и внесение удобрений, например, граничную влагоемкость, сыпучесть, слеживаемость, насыпную плотность, состав кондиционирующих покрытий и другие, которые также следует учитывать при выборе удобрения и настройке техники для их внесения.
Таким образом, кроме явных и широко декларируемых характеристик удобрений, существует целый набор параметров, определяющих эффективность всего мероприятия. При этом все же нужно обязательно помнить, что свойства самих удобрений – это только треть успеха, наряду с характеристиками техники и опытом механизатора.

Ирина Логинова кандидат сельскохозяйственных наук

Статья опубликована в журнале «Агроиндустрия» в сентябре 2018 года