Микро плюс макро: достичь гармоничного сочетания

Рекомендованные нормы внесения микроэлементов, как правило, небольшие, что делает сложным их равномерное внесение в почву. Поэтому в почву микроудобрения вносят преимущественно в виде смеси с другими удобрениями.

На сегодня основной практикой внесения в почву микроэлементов является введение их в состав гранулированных удобрений и добавление в жидкие удобрения. Каждый из путей имеет как свои преимущества, так и недостатки.

Внесение микроудобрений с твердыми макроудобрениями включает следующие три основные процедуры: (1) простое механическое смешивание, (2) введение в состав макроудобрений в процессе производства и (3) нанесение на поверхность гранул готовых удобрений. Добавление микроэлементов в процессе производства гранулированных NPK удобрений или приготовления тукосмесей позволяет значительно снизить затраты и создавать различные сочетания.

Основной проблемой простого механического смешивания гранулированных микроудобрений с макроудобрениями является возможная сегрегация. При приготовлении тукосмесей размер гранул микроудобрений должен быть таким же, как и других компонентов смеси во избежание разделения во время смешивания, транспортировки и внесения. При этом количество гранул микроудобрений по сравнению с общим их числом очень малое, что означает значительную неравномерность при внесении. Однако этот способ является одним из самых недорогих и достаточно лабильных в подборе составов.

Добавление микроэлементов в виде спрея или порошка в процессе производства перед стадией аммонизации и грануляции позволяет равномерно распределить их в каждой грануле. При этом решается проблема сегрегации и равномерности внесения, но возникают проблемы взаимодействия микроэлементов с другими компонентами удобрения. Например, когда ZnEDTA добавляется в суперфосфат перед стадией его аммонизации, имеет место кислотное разложение молекулы хелата, что приводит к снижению доступности цинка (поэтому хелат цинка рекомендуется вводить в составе аммонизирующего раствора).

Другим существенным недостатком введения микроэлементов в состав удобрения в процессе производства является небольшой ассортимент составов, а также затраты на хранение разных марок с различным набором и содержанием микроэлементов.

Еще одним методом введения микроэлементов в состав макроудобрений является капсулирование последних: микроэлемент вместе с жидким носителем (вода, жиры, воски, полифосфат аммония, КАС) разбрызгивается на поверхность гранул макроудобрений. При этом возможен индивидуальных подход, удовлетворяющий почвенные и другие условия конкретного хозяйства, а их приготовление возможно «по запросу».

С агрономической точки зрения введение микроэлементов в состав макроудобрений и капсулирование имеют подобную эффективность. Капсулирование не влияет на доступность микроэлементов и позволяет более гибко подбирать составы по сравнению с введением их в процессе производства. Недостатком капсулирования является более высокая цена.

И все же введение микроэлементов в состав твердых удобрений всеми методами имеет один принципиальный недостаток: равномерность введения небольшого количества микроэлемента в большой объем макроудобрения. Эта проблема может быть решена путем введения микроэлементов в состав жидких удобрений.

Внесение микроэлементов с жидкими удобрениями является удобным и эффективным способом равномерно распределить малые их количества на большую площадь. К тому же возможно как почвенное, так и листовое их внесение.

Добавление микроэлементов в жидкие удобрения становится все более популярным, поскольку микроэлементы могут быть добавлены непосредственно перед внесением. Это дает возможность подбирать составы, необходимые для каждых конкретных условий, при этом нет необходимости хранить набор удобрений различных составов и ждать случая для их применения.

Но и тут есть свои «подводные камни». Введение микроэлементов в состав жидких удобрений ограничивается их растворимостью. При взаимодействии микроэлементов с компонентами жидких удобрений возможны реакции, приводящие к образованию малорастворимых соединений. Не все источники микроэлементов имеют достаточную растворимость, чтоб быть добавленными к жидким удобрениям. Поэтому часто эффективным способом является приготовление суспензий.

Бор в виде буры и молибден в виде молибдата натрия имеют достаточную растворимость как в растворах ортофосфатов, так и в полифосфатных ЖКУ. Соединения цинка, меди, железа и марганца практически нерастворимы в растворах ортофосфата аммония, таких как 8-24-0 и других ЖКУ, приготовленных на их основе. При добавлении сульфата цинка к раствору 8-24-0, цинк выпадает в осадок в виде цинк-аммоний-фосфата. Подобные осадки образуются при добавлении солей марганца, железа и меди.

Полифосфаты, приготовленные на основе суперфосфорной кислоты, имеют преимущество в отношении растворимости микроэлементов в их аммонийных растворах. Полифосфаты образуют с микроэлементами-металлами растворимые соединения, позволяя добавлять микроэлементы в достаточно большом количестве, которое зависит, в свою очередь, от концентрации полифосфатов в растворе и характеристик соединения самого микроэлемента.

В таблице приведены данные растворимости различных источников микроэлементов в наиболее распространенных базовых растворах фосфатов аммония, используемых для производства других жидких NPK удобрений. Растворимость микроэлементов в растворах, содержащих фосфор в виде полифосфатов, выше, чем в растворах ортофосфатов. При этом растворимость выше в растворах АРР 11-37-0, произведенном на основе термической суперфосфорной кислоты и содержащей больше фосфора в виде полифосфата, чем в 10-34-0, произведенного из экстракционной суперфосфорной кислоты и содержащей меньше полифосфатов.

Растворимость микроэлементов в жидких удобрениях (% мас. Zn, Cu, Fe, B, Mо)

Источник микроэлемента Базовое жидкое удобрение
11-37-0а 10-34-0b 8-24-0c
Оксид цинка ZnО 3,0 2,25 0,05
Сульфат цинка ZnSO4 2,0 1,30 0,05
Карбонат цинка ZnCO3 3,0 2,25 0,05
Оксид меди CuO 0,7 0,53 0,03
Сульфат меди CuSO4∙5H2O 1,5 1,13 0,13
Сульфат железа Fe2(SO4)3∙9H2O 1,0 0,80 0,08
Оксид марганца Mn3O4 0,2 0,15 0,02
Молибдат натрия Na2MoO3∙2H2O 0,5 0,38 0,50
Бура Na2B4O7∙10H2O 0,9 0,90 0,90
a 11-37-0 произведено на основе термической суперфосфорной кислоты; содержит 70% полифосфатов.

b 10-34-0 содержит 45% полифосфатов, произведено из экстракционной суперфосфорной кислоты.

c Произведено из термической ортофосфорной кислоты; не содержит полифосфатов.

(Источник: Fertilizer Manual / UNIDO, IFDC)

Растворимость микроэлементов в растворах полифосфатов зависит как от рН, так и от содержания самих полифосфатов. Для цинка максимальная растворимость ZnO 3,2% достигается при смешивании с ЖКУ 11-37-0 с рН 6,3 и 60%-ным содержанием полифосфатов аммония. Даже незначительные изменения одного из условий приводят к резкому изменению растворимости цинка. Эти зависимости должны предупредить желание некоторых производителей ввести больше элемента в раствор жидкого удобрения, нежели экспериментально доказано.

Основные реакции цинка с фосфором, проходящие при добавлении оксида цинка ZnO к полифосфату аммония, представлены на рисунке. Из трех приведенных соединений только Zn(NH4)5P2O7∙6H2O растворим в воде.

                                                     

Рис. Растворимость цинка в растворе полифосфата аммония (в кружках приведены числа максимальной растворимости цинка при данных рН и проценте полифосфатов; основные продукты реакции представлены в каждой из областей).

Среди микроэлементов-металлов растворимость цинка в растворах полифосфатов наивысшая. Сульфат цинка может быть добавлен в количестве, не превышающем 2% раствора, поскольку грань между жидким раствором и осадком очень невелика; марганец в 10 раз менее растворим в полифосфате аммония, через несколько дней образуются нерастворимые осадки. Тогда как хелаты цинка и марганца с ЭДТА могут быть растворены в нем в достаточных концентрациях.

Безусловно, хелатированные формы микроэлементов имеют более высокую цену по сравнению с неорганическими формами. Но при выборе нужно иметь ввиду и более высокую эффективность хелатов. Однако в любом случае присутствие микроэлементов в ЖКУ повышает эффективность всех компонентов удобрения.

Что касается кальция и магния, то в удобрения на основе ортофосфатов их можно добавлять только в хелатированном виде, иначе образуются малорастворимые соединения. Это же касается и всех микроэлементов-металлов.

Оксиды микроэлементов-металлов рекомендуется добавлять в суспендированные жидкие удобрения. Сульфаты металлов предварительно должны быть растворены в воде, а уже после добавлены к ЖКУ или КАС. Хелаты же металлов в жидком виде могут быть непосредственно добавлены в ЖКУ.

Преимущество суспензий по сравнению с растворами в том, что нет необходимости в полной растворимости микроэлементов. К тому же в суспензию могут быть добавлены другие элементы, например, магний, который взаимодействует с фосфатами в растворах с образованием нерастворимых осадков. Так, оксид магния MgO может быть добавлен в суспензию (преимущественно на основе ортофосфатов) непосредственно перед внесением, а бак должен очищен сразу после аппликации. Другим источником магния может быть сульфат магния MgSO4, который имеет даже более высокую растворимость. Подобная ситуация и с марганцем – MnO лучше вносить с суспензиями на основе ортофосфатов, чем полифосфатов.

Количество микроэлементов, которые могут быть примешаны к суспендированным ЖКУ без значительного влияния на равномерность внесения, должно быть определено методом проб и ошибок и проведением предварительных тестов. Исследования показали, что для предотвращения закупорки форсунок, вязкость суспензии не должна превышать 8 г/см в секунду с наиболее благоприятным значением 5 г/см в секунду. При вязкости выше этого значения значительно нарушается равномерность внесения.

Также нужно помнить, что вязкость раствора меняется при хранении суспензии, что также должно быть учтено. При внесении суспензии непосредственно после приготовления (не более одного дня) подобных проблем как правило не возникает. Поэтому при добавлении микроэлементов к суспендированным ЖКУ рекомендуется их быстрейшее внесение.

Введение микроэлементов в состав жидких удобрений на основе полифосфатов является перспективным методом внесения на почвах с высокой способность связывать микроэлементы (например, на почвах с высокими значениями рН, карбонатных почвах, при проведении известкования и др.). Как известно, полифосфаты способны образовывать с микроэлементами-металлами комплексные соединения, удерживая их от взаимодействия с компонентами почвенного раствора и превращения в малодоступные соединения.

На почвах, склонных к ретроградации (связыванию) микроэлементов, более эффективным способом внесения микроэлементов в почву будет их добавление к жидким стартерным удобрениям, вносимым при посеве. Припосевное удобрение способно улучшить начальный рост растений и развитие корневой системы, ускорить дозревание, увеличить урожайность культур. Особенно эффективным оказывается стартерное удобрение для культур, высеваемых рано весной в непрогретую почву. Эффект от внесения микроудобрений при посеве обусловливается тем, что при таком внесении элементы концентрируются вблизи растения в зоне наиболее вероятного распространения корней, что особенно актуально для элементов, малоподвижных в почве. А вносимые наряду с микроэлементами азот и фосфор способствуют развитию корневой системы, увеличивая ее адсорбционную способность по отношению к микроэлементам.

Исследования доктора Alan Blayock показали, что эффективность цинка намного выше при внесении его при посеве, нежели вразброс. В опыте с бобами цинк вносили в растворе с жидким макроудобрением локально при посеве (по схеме 5×5) и перед посевом равномерно на поверхность почвы с последующей заделкой. Почва опытной делянки характеризовалась высоким содержанием доступного цинка, рН 7,7-8,0, низким содержанием органического вещества (1,1-1,6% С) и высоким – азота.

 
Рис. Влияние внесения цинка в смеси с жидким стартером на урожайность бобов (Blayock A. Micronutrient Response Enhanced by Fluid Starters // Fluid Journal. – 2002)

В результате установлено, что внесение цинка в смеси с NP-стартером наилучшим образом отразилось на урожайности бобов. При этом такая же комбинация удобрений, внесенная до посева равномерно по полю оказалась вовсе не эффективной. Усиление начального роста растений при внесении стартера оказало положительное влияние на развитие растений, позволив получить значительную прибавку в урожайности.

Эффективным оказывается внесение микроэлементов с химически или физиологически кислыми удобрениями. Поскольку доступность микроэлементов сильно зависит от рН почвы, даже небольшие локальные изменения рН могут значительно улучшить поглощение микроэлементов растениями. Локальное внесение удобрений при посеве часто позволяет достичь такого эффекта. Нужно заметить, что из компонентов КАС аммиачная селитра является физиологически кислым удобрением, а карбамид – сначала подщелачивает среду, а потом подкисляет.

В последние годы в Украине все более популярным азотным удобрением становится КАС. И эффективным способом внесения микроэлементов может стать введение их в состав карбамид-аммиачной смеси, хотя эта практика в мире не так распространена, как внесение с фосфорными удобрениями.

Давно известно, что КАС хорошо сочетается с микроэлементами. Проблема состоит в том, что растворимость большинства источников микроэлементов в КАС низкая, если не добавлен аммиак NH3 для повышения рН раствора до значений между 7 и 8.

Растворимость различных соединений Cu и Zn в КАС (N28) с добавлением аммиака

Источник микроэлемента Моль добавленного NH3 на моль Cu или Zn % мас. микроэлемента
Cu2O 2,5 0,5 Cu
Cu(NO3)2∙3H2O 5,0 0,5 Cu
CuSO4∙5H2O 4,8 0,5 Cu
ZnO 2,3 2,0 Zn
ZnSO4∙H2O 4,3 2,0 Zn
Na2B4O7∙10H2O 0,17 B
H3BO3 0,32 В
Na2MoO4 3 Mo

(Источник: Fluid Fertilizer Science and Technology / Ed. Derek A. Palgrave, 1991)

Вопросу разработки КАС, обогащенных микроэлементами, уделяет внимание компания «ЕвроХим». Еще в прошлом году компания заявили о своем намерении производить такие удобрения на основе собственной запатентованной разработки (ТУУ20.1-33102216-001:2014). Источником микроэлементов при этом выступают соединения, полученные с использованием достижений нанотехнологии. Предварительные исследования показали высокую эффективность таких смесей.

Нужно сказать, что тема обогащения КАС микроэлементами не нова. Ее разработке уделяли значительное внимание советские ученые, в том числе и в Украине. Правда, источниками микроэлементов были выбраны не хелаты, а доступные в то время неорганические соединения (часто также отходы других производств).

Сегодня на рынке присутствует огромный выбор хелатных удобрений, которые при необходимости могут быть добавлены в КАС и использованы как для прикорневой подкормки специальными инжекторными форсунками, так и для внекорневой подкормки. Правда, при этом особое внимание должно быть уделено растворимости листовых удобрений в КАС – если нет специальных рекомендаций производителя, то предварительно должен быть проведен тест на смешиваемость. Также нужно иметь ввиду, что нельзя комбинировать в одном растворе КАС одновременно соединения марганца и железа, поскольку в результате взаимодействия они становятся недоступными для растений.

Таким образом, введение микроэлементов в состав жидких удобрений является перспективным методом их внесения как в почву, так и на листок. Ограничительным фактором в этом случае является только растворимость источников микроэлементов, а их цена – вопросом к размышлению.

эксперт рынка специальных удобрений Логинова Ирина

Инфоиндустрия