Известковые удобрения

Известковые удобрения промышленного производства

При выборе известкового удобрения следует учитывать, что используемый продукт должен иметь Свидетельство о государственной регистрации и регистрационный номер в Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешённых к применению на территории Российской Федерации.

Для известкования почв применяется известковое удобрение промышленного производства, соответствующее ГОСТ 14050-93, марок А, В, С, выпускаемое на предприятиях строительной индустрии, целесообразность применения которого обусловлена технологичностью производства, транспортировки, хранения и внесения в почву. Характеристика известковых удобрений приведена в прил. 16. Высокой эффективностью из всех марок известняковой муки отличается марка А по сравнению с мукой марок В, С, поскольку она имеет тонкий помол и производится из твердых известковых пород.

Приложение 16 - Характеристика известковых удобрений

Известняковая мука марки А характеризуется следующими показателями качества: содержание влаги - 0,3-0,4%, СаСО₃+МgСО₃ в пересчёте на СаСО₃ - 93-96%; наличие частиц крупнее 1 мм - не более 3%.

Известняковая мука марки С имеет следующие показатели: содержание влаги - не более 15% (прил. 17), СаСО₃+МgСО₃ в пересчёте на СаСО₃ - не менее 80%; тонина помола: остаток на сите более 3 мм (14-15%) - не более 25%, на сите >5 мм - не более 7%, содержание MgO - до 18-20%.

Приложение 17 - Содержание СаСО₃ в известковых и некоторых видах органических удобрений

Скорость взаимодействия химических мелиорантов с почвой и продолжительность их действия во многом зависят от химических свойств извести и ее гранулометрического состава. Для поддержания относительно постоянного уровня реакции почвенной среды в течение продолжительного времени известковые материалы должны содержать широкий спектр частиц различного размера. Эффективность известняковой и доломитовой муки зависит от твердости размалываемого природного сырья: чем меньше твердость породы, тем выше эффект от более крупных частиц. Доломитовая мука, получаемая из пород, относящихся к первому-второму классам прочности (до 40 МПа), обладает высокой эффективностью даже при относительно крупном помоле.

Применение известняковой и доломитовой муки при сравнительно крупном помоле целесообразно и эффективно на песчаных, супесчаных и легкосуглинистых почвах.

Местные известковые удобрения

Для известкования почв допускается использование известковых материалов, не требующих размола - это рыхлые известковые породы из местных залежей и отходы близлежащих промышленных предприятий.

Рыхлые (мягкие) известковые породы. Из распространенных в Нечерноземной зоне рыхлых известковых пород по количеству месторождений и запасам наибольшее значение имеют известковый туф, мергель, озерная известь, доломитовая и фосфоритная мука, мел, фосфогипс. Данные породы могут использоваться с небольшим размолом, в отдельных случаях требуется их просеивание через грохот для отделения грубых частиц.

Известковый туф содержит 85-90% углекислого кальция и 1,5% магния. По физическим свойствам туфы подразделяются на мелкокомковатые, рассыпчатые, средне- и крупнокомковатые. Влажность туфов достигает более 20% и сохраняется в течение всего лета. Однако даже при высокой влажности они сохраняют сыпучесть, поэтому их можно рассевать на поле машинами без подсушивания. В некоторых случаях порода нуждается в воздушной подсушке, для чего после выемки из месторождения её укладывают в узкие штабеля. По действию на раскисление почв туфы не уступают молотому известняку, а в ряде случаев превосходят его.

Озерная известь - это карбонатная порода пресноводного происхождения. Образовалась из углекислого кальция, выпавшего из вышедших на дневную поверхность богатых известью грунтовых вод. Озерную известь, которая утратила избыточную влажность и подверглась выветриванию, называют нижней гажей. Содержание CaCO₃ в гаже составляет 60-97%, магния - от 0,2 до 1,1%. В большинстве случаев озерная известь имеет раздельно частичное сложение и не содержит крупных твердых включений, поэтому ее можно применять для известкования почв без просеивания через грохот, а по эффективности она равноценна стандартной известняковой муке.

Доломитовая мука. Доломит - осадочная карбонатная горная порода, состоящая на 95% и более из минерала доломита, содержит около 54,4% углекислого кальция и 45,6% углекислого магния. По содержанию углекислого магния (MgCO₃) породы делятся на магнезиальные известняки (12-25%), доломинизированные (25-35%) и известняковые доломиты (35-45%). Примесь магния повышает твердость породы и снижает ее растворимость.

Доломитовая мука - рыхлая карбонатная порода, состоящая в основном из доломита и имеющая желтоватую окраску. Содержит кальций и магний в пересчете на углекислый кальций 95-100% и более. Характеризуется сыпучестью, тонким гранулометрическим составом, может включать в себя примесь твердых кусков (30 см в диаметре), поэтому рекомендуется просеивание через грохот. Высокое содержание активно действующего вещества позволяет применять ее для известкования без предварительной подготовки.

На почвах легкого гранулометрического состава доломитовая мука по эффективности превосходит известняковую и известковый туф вследствие содержания в ней магния.

Известкование кислых почв доломитовой мукой - основной способ обогащения их подвижными соединениями магния на длительный период. В первую очередь это касается почв легкого гранулометрического состава. Следует отметить, что длительное систематическое применение доломитовой муки изменяет соотношение кальция и магния, делая его более узким, чем рекомендуется для почвы (5:2). Поэтому следует контролировать соотношение обменных кальция и магния в поглощающем комплексе почвы и при необходимости чередовать применение доломита с известняковой мукой.

Мел - осадочная горная порода, как правило, мягкая (менее 20 МПа), легко растирающаяся. К рыхлым известковым породам относится условно, так как встречаются его месторождения, представленные твердой разновидностью. В верхней части меловых месторождений встречается мел-рухляк, который под действием попеременных процессов увлажнения, высушивания, замораживания и оттаивания превращается в массу, состоящую из мелких частичек. Такой мел пригоден для применения без размола. По эффективности мел в первые годы использования равноценен или даже превосходит известняковую муку из-за большей растворимости его частиц. Недостатком мела является отсутствие магния, что ограничивает его периодическое применение на почвах легкого гранулометрического состава.

Фосфоритная мука представляет собой комплексное удобрение, является хорошим мелиорантом кислых почв для снижения кислотности как известковый мелиорант и повышения содержания фосфора при фосфоритовании почв. Может служить альтернативой водорастворимым фосфорным удобрениям для применения в качестве основного удобрения при выращивании сельскохозяйственных культур. Содержит кальций (20-45%), фосфор (Р₂О₅ 12-29%), кремний (8,0 -20,0%), серу, магний (1,0-1,4%) и микроэлементы Fе, Cu, В, Мп, Мо, Zn, Со.

Фосфогипс (СаSO₄) - содержит до 40% кальция и не менее 20% серы, поэтому рекомендуется применять на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и оподзоленных и выщелоченных черноземах как кальцийсодержащий мелиорант для кислых почв и как серосодержащее удобрение для повышения содержания серы.

Брусит - магнезиальное вещество - Мg(OH)₂, рекомендуется в качестве магниевого мелиоранта с содержанием чистого магния до 27%. Мелиорант получают путем измельчения природного брусита. В сельском хозяйстве его применяют в качестве магниевого удобрения до 1 т/га или в составе тукосмесей.

Серпомаг, Серпенактив получают путем измельчения природного серпентинита или его отсевов, дробления, грохочения. В сельском хозяйстве используют в качестве магниевого удобрения или в составе тукосмесей. Содержит до 95% серпентинита 3МgO·2SiO·2Н₂O и около 80% АДВ. Для известкования применяется однократно в дозе, не превышающей в физической массе: для супесчаных и песчаных почв - 2 т/га, суглинистых - 4 т/га при условии содержания обменного магния в почве не более 8-10 мг/100 г почвы. Химический состав представлен в прил. 18.

Приложение 18 - Химический состав агрохимикатов Серпомаг, Серпенактив

Известьсодержащие отходы промышленности

Дешёвым источником пополнения запасов почвы кальцием и магнием являются отходы промышленности, к которым относятся некоторые виды шлаков, шламов, золы сланцев, бурых углей, отходный мел, известково-доломитовые отходы, дефекаты и др. Большинство отходов промышленности не требует сложной подготовки для использования их в качестве известковых удобрений. Многие шлаки и золы обладают высокой активностью взаимодействия с почвой, поэтому существенно превосходят природные карбонаты, а содержащиеся в них примеси микроэлементов часто оказывают положительное влияние на рост и развитие сельскохозяйственных растений. Исследования позволяют рекомендовать на почвах с выраженным дефицитом магния проводить известкование магнийсодержащими мартеновскими шлаками, которые при внесении высоких норм минеральных удобрений обеспечивают более сбалансированное питание сельскохозяйственных культур и эффективнее, чем внесение извести. Применение отходов промышленности, содержащих в своем составе магний, не только повышает урожай возделываемых культур, но и улучшает его качество: увеличивается содержание сахаров в плодах томатов, крахмала в клубнях картофеля, жира в семенах масличных культур, витаминов А и С в различных растениях.

Отходы могут содержать и различные тяжелые металлы (свинец, кадмий, мышьяк, селен, стронций) и другие опасные токсичные неметаллы и элементы. Их содержание следует определять и соотносить с содержанием тяжелых металлов в известковых удобрениях (прил. 19). Использование таких отходов в качестве мелиорантов представляет опасность для экологического состояния почв и сопредельных сред. Поэтому каждый новый химический мелиорант из отходов должен подвергаться всесторонней экологической оценке и нормированию, базирующимся на результатах анализов.

Приложение 19 - Содержание тяжелых металлов в известковых удобрениях, мг/кг (по данным ЦИНАО)

Карбонат кальция конверсионный (конверсионный мел) - ККК - пылевидный продукт, содержит 1-1,5% влаги, не гигроскопичен, не слеживается. Гранулометрический состав представлен фракцией менее 0,25 мм. Тонкий гранулометрический состав обеспечивает высокую реакционную способность карбоната кальция. Содержит 90-95% СаСО₃, 0,3-0,5 - азота и 0,5-0,6% - фосфора (Р₂О₅).

К нежелательным примесям в составе ККК относятся стабильный нерадиоактивный стронций (до 1,7%) и фтор (до 0,3%). По своему действию на раскисление почв является одной из лучших форм известковых удобрений.

Дефекат - продукт свеклосахарного производства, получаемый после естественной сушки дефекационной (фильтр-прессной) грязи до влажности 25-30%. В перечете на сухое вещество содержит до 40% CaO, 0,5 - N, 1-2 - P₂O₅, 0,15 - K₂O, 10-15% органического вещества. Обладает хорошими физическими свойствами для механизированного применения, так как представляет собой легко рассыпающуюся массу из мелкопористых комочков. Наличие в составе дефеката питательных веществ обусловливает его преимущественную эффективность по сравнению с карбонатом кальция. В свеклосеющих районах применение данного препарата повышает урожайность корнеплодов свеклы на 15-40 ц/га, в отдельных случаях на 70-80 ц/га, а их сахаристость - на 0,2-0,5%.

Мраморная крошка - известковый материал, получают посредством механического размола отходов мраморной промышленности. Суммарная массовая доля карбонатов кальция и магния составляет 94,3%, в том числе СаСО₃ - 82,5%, MgСO₃ - 11,0-12,0%, содержание влаги - 0,2%, АДВ - 94%. Регулярное периодическое внесение известкового материала обеспечивает раскисление почв и длительный положительный эффект в получении устойчивых высоких урожаев сельскохозяйственных культур. Мука, производимая путем размола природных прочных карбонатных пород, является основным известковым удобрением в мировом земледелии. Ограничений на ее применение, связанных с содержанием тяжелых металлов, нет.

Металлургические шлаки в зависимости от способа получения подразделяются на мартеновские, доменные, или электросталеплавильные. Основная часть кальция в них находится в виде силикатов (CaSiO₃, CaSiO₄). Имеют более сложный химический состав, чем карбонатные формы известковых удобрений (известняковая мука, туф и др.). Кроме кальция, содержат кремний, магний, серу и ряд микроэлементов. Электросталеплавильные и мартеновские шлаки включают в себя еще и фосфор. Наличие во всех шлаках кремния улучшает фосфорное питание растений.

При известковании почвы шлаками растения меньше поражаются грибными болезнями и более устойчивы к полеганию. Широкий спектр действия шлаков на свойства почвы обусловливает их преимущество по положительному действию на урожай растений по сравнению с известняковой мукой.

Мартеновские шлаки - представляют собой твердые глыбы, которые необходимо размалывать. Содержат 41-46% CaO, 6-12 - MgO, 0,1-0,5 - серы, 6-12 - окиси марганца, 15-20% окиси кремния, а кроме того молибден, бор, медь, кобальт и многие другие микроэлементы. Вследствие высокой твердости шлаков к их гранулометрическому составу предъявляются повышенные требования, чем к известняковой муке. В размолотом шлаке частицы >1 мм относятся к недеятельным, т.е. являются балластом, так как не растворяются в почве.

Электросталеплавильные шлаки - получаются при выплавке стали в электропечах. Химический состав: 50-68% CaO, 6-15 - MgO,

2-0,3 - P₂O₅, 10-20 - SiO₂, 3-8% MnO. По содержанию активно действующего вещества (АДВ) являются одной из самых лучших форм известковых удобрений, превосходящих по эффективности стандартную пылевидную известняковую муку и не уступающих гашеной извести. На воздухе рассыпаются сами, превращаясь в порошок, пригодный для применения без размола. Иногда для удаления грубых частиц требуется просеивание через сито.

Подразделяются на шлаки окислительного периода, которые получаются после выделения марганца, кремния и фосфора, и восстановительного (после выделения серы) - так называемые белые шлаки. По химическому и гранулометрическому составу, физикохимическим свойствам окислительные шлаки близки к белым электросталеплавильным, но содержат потенциально токсичные примеси хрома, что следует учитывать при определении доз внесения в почву.

Доменные шлаки - образуются в доменной печи при производстве чугуна. Это крупные глыбы, для применения в сельскохозяйственном производстве требуют тонкого помола. Примерный химический состав шлаков: 30-48% - CaO, 0-12 - MgO, 4-25 - Al₂O₃, 30-42% - SiO₂, также включают в себя микроэлементы: марганец, бор, медь, молибден.

Высокоосновные шлаки, образующиеся при выплавке литейного чугуна, обладают свойством рассыпаться в порошок на воздухе, называются саморассыпающимися и не требуют размола.

Цементная пыль получается при улавливании электрофильтрами и циклонами мелких частиц цемента из вращающихся печей при выработке на заводах. Имеет высокое содержание активно действующего вещества и очень тонкий гранулометрический состав. Содержание частиц < 0,25 мм - 90-98%. Химический состав: 40-60% - CaO, 0,6-1,5 - MgO, 12-22 - SiO₂, 2-5 - SO₃, 4-9 - Al₂O₃, 0,5-1 - Na₂O, 0,5-40% - K₂O, в легкорастворимой форме - в виде поташа (K₂CO₃).

При увлажнении склонна к цементированию и превращению в затвердевшую массу, поэтому при хранении и транспортировании в нее не должна попадать влага. Вследствие тонкого гранулометрического состава вносится как все пылящие материалы, с помощью пневматических устройств машинами типов АРУП, РУП. При содержании в цементной пыли 10-15% K₂O применяется как известково-калийное удобрение, при более высокой концентрации K₂O - как калийное.

Сланцевая зола - получается при сжигании горючих сланцев на промышленных предприятиях и электростанциях. Содержит 30-48% - СаО, 1,5-3,8 - MgO, 1-2 - К₂О, 0,5-1,2 - Р₂О₅, 4-7% - серы, микроэлементы. Обладает высокой нейтрализующей способностью и удобрительной эффективностью. Наличие кальция и магния в форме силикатов благоприятно сказывается на урожайности и качестве льна, картофеля, зерновых культур. Зола имеет очень тонкий гранулометрический состав, обладает хорошей сыпучестью. Ее можно вносить в рядки при посеве.

Торфяная зола образуется после сжигания торфа. Химический состав во многом зависит от используемого торфа и содержит 3-30% CaO, 4-5 - MgO, 1-8 - P₂O₅, 0,5-7,5 - K₂O, 8-80% SiO₂. Достоинства: наличие питательных веществ (за исключением азота) и микроэлементов. Зола низинных и переходных торфов более эффективна по сравнению с золой верховых аналогов. Недостаток - низкая нейтрализующая способность, поэтому рекомендуется вносить её в почву в половинных (от рекомендуемых по нейтрализующей способности) дозах, что часто по эффективности равноценно полной дозе известняковой муки. Свежую торфяную золу следует вносить в почву за две недели до посева, так как наличие высоких концентраций сульфидов и оксидов кальция и магния может оказать отрицательное влияние на всходы растений. Перед применением для удаления крупных частиц требуется её просеивание через грохот с отверстиями диаметром 5 мм.

Факторы, влияющие на скорость растворения известьсодержащих удобрений в почвах

Скорость растворения известьсодержащих удобрений зависит от влажности почвы, количества осадков, химического состава исходных материалов, дозы внесения, плотности сложения, тонины помола, равномерности распределения в почве, совместного применения с другими удобрениями, микробиологической активности почв и др. Продолжительность действия известковых удобрений обусловлена неизбежными потерями кальция и магния в результате отчуждения с урожаем сельскохозяйственных культур и вымыванием влагой атмосферных осадков.

Экологические ограничения по применению отходов промышленности в сельскохозяйственном производстве

Конверсионный карбонат кальция. Однократное применение полной по гидролитической кислотности дозы конверсионного мела до 8 т/га (в пересчете на СаСО₃), а также периодическое (двукратное) его применение не приводят к избыточному накоплению стабильного стронция в растениях. Его рекомендуется применять в первую очередь на слабокислых, а затем среднекислых почвах, степень насыщенности поглощающего комплекса основаниями которых составляет не менее 55-60%. При этом в почве достигается благоприятное соотношение Са:Sr (не менее 10:1), а валовое содержание Sr не превышает более 600 мг/кг.

На почвах с сильнокислой реакцией среды (рН ⩽ 4,5) первичное известкование рекомендуется проводить доломитовой (или известняковой) мукой, а при повторном известковании вносить конверсионный мел. Для поддержания оптимального содержания в почве Са:Мg и Са:Sr применение мела надо чередовать с внесением доломитовой, доломитизированной или магнезиальной известняковой муки. Целесообразно приготовление смеси мелиорантов в соотношении 1:1: конверсионный мел с магнийсодержащими формами известняковой муки. По экологическим ограничениям конверсионный мел относится к группе известковых удобрений, применение которых разрешено в дозах ⩽ 7 т/га (в пересчете на СаСО₃) с периодичностью один раз в пять лет.

Источник: Приемы повышения плодородия почв (известкование, фосфоритование, гипсование): науч.-метод. реком. – М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2021. – 116 с., страница 18-27