07.11.2017
31.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
21.10.2017
04.10.2017
04.10.2017
28.09.2017
01.09.2017
31.08.2017
Отзывчивость растений и почв на фосфор
 08.09.2012

Первой формой фосфорных удобрений были кости животных, в которых содержится около 50% трикальцийфосфата, или 23% Р2О5. В туковой промышленности качество фосфоритов все еще определяют по содержанию в них трикальцийфосфата. В продажу фосфор идет в виде фосфатов или фосфорной кислоты. Фосфорная кислота содержит 44% фосфора.
В кости животных фосфор поступает из поедаемых ими кормов. Животные, питающиеся кормом, выращенным на богатой фосфором почве, имеют более крупные кости и обычно достигают большей величины, чем животные, питающиеся кормом с бедных фосфором почв. Если корма бедны фосфором, животные стремятся жевать кожу и кости и отличаются плохой упитанностью.
В верхнем 17-сантиметровом слое плодородной почвы может содержаться от 5600 до 11 200 кг/га Р2О5; однако большинство почв содержит значительно меньше 5600 кг/га Р2О5; на огромных площадях почвы содержат меньше 1120 кг/га Р2О5. Фосфор находится в почве преимущественно в недоступной для растений форме. Небольшие количества фосфора в почве постоянно переходят в доступную для растений форму. На большинстве почв скорость перехода фосфора в усвояемую форму слишком медленна для того, чтобы обеспечить потребность растений. Так как в почве фосфор содержится преимущественно в нерастворимой форме, то он слабо вымывается из нее; но все же небольшие количества фосфора постоянно вымываются из почвы. Вымытый из почвы фосфор уносится в реки и накапливается в океане. В сравнении с другими почвами почвы прибрежных равнин, когда-то находившиеся на дне моря, очень бедны как общим, так и усвояемым фосфором, по-видимому, морская вода извлекла фосфор из этих почв еще тогда, когда они были дном океана.
Водяные растения используют фосфор, содержащийся в морской воде. Насекомые, рыбы и моллюски поедают водяные растения, а крупные рыбы поедают в свою очередь их и т. д. Одних рыб поедают птицы, другие умирают и падают на дно океана, где накапливаются их кости, смешиваясь с раковинами и скелетами других животных. На островах, где селятся птицы, питающиеся рыбой, накапливается большое количество птичьего помета. Гуано (птичий помет) используют для удобрения почвы фосфором и в небольшой степени другими элементами питания. Через много лет птичий помет может разложиться и оставить на островах богатые фосфором и кальцием залежи.
В течение длительного периода времени дно океана поднимается из воды, в то время как земли, когда-то вышедшие из воды, опять погружаются в океан. После выхода из воды залежи извести, содержащей фосфаты, подвергаются выветриванию, известняк растворяется и уносится водой, а менее растворимые фосфориты остаются на месте и веками противостоят выветриванию.
Фосфориты представляют собой соединения кальция, фосфора, кислорода и фтора. Содержание фтора в фосфорите должно быть равно 4%, фактически же оно доходит до 6%. Наличие фтора в фосфорите значительно уменьшает растворимость фосфора. Нерастворимость, в течение тысячелетий предохранявшая фосфориты от выветривания, делает их почти недоступными для большинства удобряемых ими культур. Фосфориты, используемые для приготовления суперфосфата, содержат 33-35% Р2О5.

Отзывчивость растений и почв на фосфор

Добыча, экспорт, импорт и потребление фосфоритов в США в 1939 г. выражались в следующих цифрах (в т):
Отзывчивость растений и почв на фосфор

Примерно 1/4 добытых в США фосфоритов вывозилась за границу. Фосфориты, потребляемые внутри страны, используют главным образом для приготовления суперфосфата.
Запасы фосфатов в США, поданным 1940 г., составляют 13504207688 т, из них 5391557416 т в восточных штатах (преимущественно во Флориде и Теннесси) и 8112650272 т в западных штатах. Большая часть фосфатов, используемых внутри страны, добывается во Флориде, где разведанные запасы оцениваются в 2032000000 т, а общие запасы - в 5080000000 т. Очевидно, запасы фосфатов во Флориде, при существующих темпах потребления, могут обеспечить США на 700 лет, если все потребности страны будут покрываться только за счет этих залежей.
Отзывчивость растений и почв на фосфор

Суперфосфат получают путем обработки фосфоритов серной кислотой. Тонкоразмолотый фосфорит смешивают с примерно равным по весу количеством серной кислоты в верхней части высоких бетонных камер, напоминающих силосные башни. Смесь опускают на дно камер, где кислота переводит фосфаты из нерастворимой в растворимую форму. Кислота извлекает из фосфоритов 2/3 кальция и переводит их в легкодоступную форму.
Суперфосфат оставляют в камере до тех пор, пока будет использована большая часть серной кислоты, а затем хранят его в кучах до полного использования серной кислоты. Это называется «созреванием». Сернокислый кальций, образовавшийся в процессе приготовления суперфосфата, соединяется со свободной водой суперфосфата и переводит ее в кристаллизационную воду, благодаря чему суперфосфат становится сухим. В процессе «созревания» суперфосфат уплотняется и образует твердую массу. После «созревания» суперфосфат размалывают и просеивают, а затем используют в смешанных удобрениях или для непосредственного внесения в почву. Если суперфосфат вполне созрел, то он сохраняет хорошие физические свойства. Суперфосфат, отгружаемый раньше, чем прореагирует вся кислота, затвердевает, еще не достигнув места назначения. Хороший суперфосфат представляет собой смесь монокальцийфосфата и гипса.
Время, необходимое для приготовления суперфосфата, может быть сокращено путем использования избытка серной кислоты. Добавочная серная кислота реагирует с монокальцийфосфатом до образования свободной фосфорной кислоты и дополнительного количества гипса. Свободная фосфорная кислота делает суперфосфат вязким и разъедает тару. Свободную фосфорную кислоту можно нейтрализовать известью или аммиаком.
В большинстве случаев свежеосажденный суперфосфат содержит 18-19% Р2О5. Стандартный 18%-ный суперфосфат отгружают в таком виде, как он изготовлен на заводе, с небольшой добавкой доломита для нейтрализации свободной кислоты. Шестнадцатипроцентный суперфосфат можно приготовить, добавив к 18%-ному суперфосфату доломит или песок; 20%-ный суперфосфат изготовляют, добавляя тройной суперфосфат к 18%-ному суперфосфату. Добавление к суперфосфату песка не оправдывает себя; добавление тройного суперфосфата для получения 20%-ного суперфосфата из 18%-ного вносит слишком малое изменение, чтобы оказаться выгодным, не считая тех случаев, когда такое добавление бывает необходимо для доведения суперфосфата до стандарта. Разумнее и дешевле продавать свежеосажденный суперфосфат с той концентрацией фосфорной кислоты, которая в нем получилась при выпуске заводом без добавления других материалов.
Фосфорную кислоту можно изготовить, добавив к фосфориту серную кислоту в количестве, достаточном для перевода всего содержащегося в нем кальция в гипс. Фосфорная кислота растворима в воде. Гипс почти нерастворим в воде. Фосфорную кислоту можно растворить в воде и отделить от гипса путем фильтрования.
Элемент фосфор можно получить путем нагревания фосфорита (2700°) с коксом и силикатным песком. Кокс отнимает из фосфорита кислород и образует ядовитый угарный газ - окись углерода; двуокись кремния отнимает из фосфатов кальций и образует известково-силикатный шлак; фосфор выделяется в виде паров. Пары собирают, охлаждают и сгущают в жидкость, которую хранят в цистернах. Для приготовления удобрений фосфор сжигают, а затем пропускают через распыленную воду, где он превращается в фосфорную кислоту.
Тройной суперфосфат, часто называемый концентрированным суперфосфатом, получают путем обработки фосфорита фосфорной кислотой. Фосфорная кислота отнимает 2/3 кальция из фосфорита, в результате чего получают почти чистый монокальцийфосфат. «Созревание» тройного суперфосфата происходит так же, как «созревание» простого. Тройной суперфосфат отличается от простого тем, что в нем нет примеси гипса. Тройной суперфосфат содержит около 45% Р2О5 (фосфорной кислоты).
Фосфат аммония приготовляют путем пропуска аммиака через фосфорную кислоту. В фосфате аммония одна молекула аммиака обычно бывает связана с одной молекулой фосфорной кислоты; такое соединение называют аммофосом. Если же с одной молекулой фосфорной кислоты связаны две молекулы аммиака, тогда полученный продукт называют диаммофосом. Аммофос содержит 11% азота и 45% Р2О5. Диаммофос содержит около 21% азота и 53% Р2О5.
Преципитат (дикальцийфосфат) изготовляют, обрабатывая известняк фосфорной кислотой. В отличие от суперфосфата, в котором преобладает монокальцийфосфат, преципитат состоит преимущественно из двухзамещенного фосфата кальция. В нем содержится около 40% Р2О5.
Метафосфат кальция получают путем сжигания фосфора в присутствии фосфорита. Горящий фосфор берет 2/3 содержащегося в фосфорите кальция. При высокой температуре метафосфат кальция представляет собой жидкость.
Охлаждаясь, он превращается в стекловидную массу, содержащую 62-64% Р2О5. При использовании метафосфата на удобрение его предварительно тонко размалывают. Метафосфат кальция представляет собой то же самое химическое соединение, как и монокальцийфосфат в суперфосфате, только лишенное двух молекул воды. Когда метафосфат кальция вносят в почву, он присоединяет две молекулы воды и превращается в монокальцийфосфат, т. е. переходит в ту же форму, в которой фосфор содержится и в суперфосфате.
Отзывчивость растений и почв на фосфор

Метафосфат калия получают путем сжигания фосфора в присутствии хлористого калия. Выделяющийся хлор можно использовать в других отраслях промышленности.
Плавленый фосфат образуется при нагревании фосфоритов с силикатным песком. В ходе этого процесса значительно снижается содержание фтора. Высказывалось предположение, что плавленый фосфат представляет собой смесь альфа-трикальцийфосфата и фосфорита (апатита).
Трикальцийфосфат образуется при аммонизации суперфосфата, когда к 18%-ному суперфосфату добавляют свыше 2% аммиака. При этом трикальцийфосфат вступает в реакцию с фтористым кальцием и снова образует фосфорит. Количество вновь образующегося фосфорита увеличивается по мере повышения количества аммиака. Добавление серной кислоты к фосфориту переводит фосфор в воднорастворимую форму; добавление аммиака к суперфосфату переводит воднорастворимые фосфаты в нерастворимую в воде форму.
Томасшлак содержит около 75% извести и 8-12% Р2О5. В состав томас-шлака фосфор входит в виде основной соли кальция, точный состав которой не установлен.
Внесение извести в кислые почвы превращает воднорастворимые фосфаты в фосфаты кальция; в сильнокислых почвах растворимые фосфаты переходят в фосфаты железа, алюминия и поглощенные фосфаты, которые менее доступны для растений, чем моно- и дикальцийфосфаты. При известковании сильнокислых почв имеющиеся в них фосфаты железа, алюминия и поглощенные фосфаты не переходят непосредственно в фосфаты кальция. Но после использования растениями части фосфора фосфатов железа, алюминия и кальция фосфор, освободившийся при разложении органического вещества, будет связан скорее с кальцием, чем с железом или алюминием. Поэтому в известкованных сильнокислых почвах фосфаты, возвращающиеся в почву с растительными остатками или внесенные в виде минеральных удобрений, остаются более доступными для растений, чем в неизвесткованных почвах.
Фосфаты, внесенные в известкованную почву, отличаются большей растворимостью в слабых кислотах, чем фосфаты, внесенные в кислую почву. Слабые кислоты извлекали из фосфорных удобрений на известкованной и неизвесткованной почвах следующие количества фосфора (Швеция):
Отзывчивость растений и почв на фосфор

Приведенная выше различная растворимость фосфора в слабых кислотах была получена после того, как известь и фосфорные удобрения значительна повысили урожаи сельскохозяйственных культур.