Фосфорные удобрения

Апатит

Апатит — минерал, в дисперсном состоянии присутствует в почвах и материнских породах. Залежи встречаются редко. Самое крупное в мире месторождение открыто в 1925 г. в Хибинах на Кольском полуострове. Небольшие и менее ценные по составу месторождения встречаются в России на Урале и Южном Прибайкалье, в Бразилии, Испании, Канаде, США и Швеции.

Апатиты — породы эндогенного происхождения. Чистый апатит представляет собой бесцветный, зелёноватый или желто-зелёный минерал, содержание фосфора составляет до 42% в пересчете на P₂O₅. Кристаллы апатита — шестигранные призмы с высокой прочностью. Эмпирическая формула — [Ca₃(PO₄)₂]₃⋅CaF₂. Фтор может замещаться хлором, карбонатной или гидроксильной группами. Соответственно различают фторапатит, хлорапатит, карбонатапатит, гидроксилапатит.

В Хибинах апатит представлен в виде апатитонефелиновой породы. Нефелин — алюмосиликат состава (К, Na)₂О⋅Al₂O₃⋅SiO₂, содержит до 5-6% K₂O. Апатит и нефелин составляют примерно 90% массы руды, остальная часть — полевой шпат, роговые обманки и другие минералы.

Нефелин на кислых почвах может быть использован в качестве калийного удобрения. В воде нерастворим, но в кислой среде калий переходит в доступную для растений форму.

Добыча апатитонефелиновой руды ведется открытым и подземным способами. По внешним признакам её сортируют при этом получается товарная руда с содержанием до 30-31% P₂O₅. В дальнейшем руду подвергают обогащению методом флотации, благодаря чему почти полностью удаляется нефелин. Полученный апатитовый концентрат содержит 39-40% P₂O₅ и используется для производства фосфорных удобрений.

Фосфориты

Фосфориты — осадочные породы обычно морского происхождения, включающие аморфный или кристаллический фосфат кальция с примесью кварца, извести, глинистых частиц и иных минералов.

Фосфориты образовались в результате жизнедеятельности морских растительных и животных организмов в прошлые геологические периоды. Биологическое происхождение подтверждается содержанием органического вещества (до 0,5-1,0% по углероду). Залежи встречаются в осадочных породах в виде желваков различных размеров и формы (желваковые фосфориты), реже — в виде пластов сплошной массы (пластовые фосфориты).

Фосфориты характеризуются большей прочностью частиц, чем апатиты; бывают аморфные и мелкокристаллические. Выделяют желваковые (конкреционные) фосфориты в виде окатанных камней и пластовые (массивные), представляющие слитую массу. Последние встречаются реже. Также бывают зернистые ракушечниковые виды.

Фосфоритные месторождения по геотектоническому положению могут быть платформенные, то есть горизонтально залегающие на больших участках земной коры с малой мощностью слоя, и геосинклинальные, то есть расположенные в складчатых горных районах. Примером геосинклинального месторождения является Каратау.

Большинство месторождений фосфоритов России относится к желваковому типу. Такие фосфориты, как правило, не имеют выраженного кристаллического сложения, легче подвергаются разложению и поэтому представляют интерес для непосредственного (без химической обработки) использования в качестве фосфорного удобрения.

Кристаллическое строение сильнее выражено у более старых по геологическому возрасту фосфоритов.

Недостатком большинства месторождений фосфоритов является низкая концентрация фосфора при высоком содержании полуторных оксидов в сырье, что затрудняет переработку и производство суперфосфата. Примесь полуторных оксидов приводит к дополнительному расходу кислоты при производстве фосфорных удобрений и ретроградация, то есть обратный переход фосфатов в малорастворимые соединения. Так, для получения 1 т доступного для растений P₂O₅ в суперфосфате для разложения апатитового концентрата требуется 1,89 т серной кислоты, тогда как для фосфоритов с примесями — 2,5 т.

Месторождения фосфоритов довольно распространены в мире, но, например, в Западной Европе они небольшие и почти не пригодны для разработки. Крупнейшие месторождения фосфоритов имеются в странах Северной Африки. В США месторождения есть во Флориде, Теннесси и некоторых других штатах.

В России сосредоточены большие запасы фосфоритов, однако большая их часть бедна фосфором и содержит большие примеси полуторных оксидов (R₂O₃). В основном месторождения сосредоточены в европейской части России.

Таблица. Химический состав фосфоритов и апатитов, % на сухое вещество.

Вятско-Камское месторождение находится на северо-востоке европейской части России, желвакового типа, содержание фосфора 24-26% P₂O₅.

Егорьевское месторождение находится в Московской области. Залежи представлены двумя горизонтами, разделёнными слоем рыхлого глауконитового песка: верхний — рязанский, нижний — портландский. Качество последнего выше рязанского: содержит 25-26% P₂O₅ и 4-5% полуторных оксидов. Рязанский слой содержит в среднем 21-23% P₂O₅ и 10-12% полуторных оксидов.

Сещинское месторождение расположено в Дубровском районе Брянской области. Фосфориты залегают тремя горизонтами песчанистых конкреций, иногда сцементированных в плиту. Для разработки имеет значение верхний слой мощность примерно 0,5 м с содержанием 14% P₂O₅, а также средний толщиной 0,53 м и содержанием 16% P₂O₅. Между этими горизонтами имеется прослойка глауконитового песка толщиной около 1 м.

Щигровское месторождение в Курской области относится к песчанистым фосфоритам. Желваки имеют разную величину и форму, сцементированы с песчаной породой в сплошную плиту («самород»). Иногда такие плиты содержат скопления желваков, свободно залегающих в рыхлой песчаной породе. Такого типа фосфориты встречаются в Воронежской, Тамбовской, Орловской, Брянской, Калужской и Смоленской областях. Содержание фосфора составляет 14-19% P₂O₅, малопригодны для переработки и используются в виде фосфоритной муки.

Фосфориты Каратау образовались на подвижных участках земной коры, на месте которых позже возникли горные образования. Отличительной чертой месторождения является наличие мощных фосфатсодержащих слоёв сложного залегания с высоким содержанием фосфора. Слои чередуются с фосфатно-кремнистыми и фосфатнокарбонатными породами. В основном горизонте месторождения содержание P₂O₅ составляет 26-29%. Наибольшую ценность представляют пластовые слои с мощностью до 7 м, содержание в них P₂O₅ достигает 30-35% при 2-2,5% полуторных оксидов. Недостатком фосфоритов Каратау является повышенное содержанием магния, придающего им гигроскопичность. Для устранения этого свойства требуется дополнительная обработка, что влечет повышение стоимости продукции.

Суперфосфат простой

Суперфосфат простой, или дигидроортофосфат кальция, однозамещённый фосфат кальция, монокальцийфосфат, — Ca(H₂PO₄)₂ — фосфорное удобрение, содержание P₂O₅ 16-20%. Хорошо растворим в воде и слабых кислотах.

Технология производства предложена Ю. Либихом. Первый завод по производству был построен в 1843 г. в Англии Лоозом — основателем Ротамстедской сельскохозяйственной опытной станции.

Благодаря простой и дешевой технологии производства суперфосфат является основным фосфорным удобрением, применяемым во всём мире.

Технологическая схема производства непрерывного типа. Сырьём служат природные фосфаты — апатитовый концентрат или фосфоритная мука. При обработке фосфатного сырья концентрированной серной кислотой образуется однозамещённый фосфат кальция и безводный сульфат кальция (гипс):

Образующийся гипс остаётся в составе удобрения, на его долю приходится до 40%.

Помимо образования дигидроортофосфата кальция, протекают побочные реакции с образованием свободной фосфорной кислоты:

Примесь фосфорной кислоты в конечном продукте может составлять 5,0-5,5%, которая придаёт суперфосфату кислую реакцию и гигроскопичность.

При локальном дефиците серной кислоты в реакционной смеси происходит образование гидроортофосфата кальция:

Так как образующийся гипс не отделяется, содержание фосфора в продукте примерно в 2 раза меньше, чем в исходном сырье. По этой причине фосфориты с низким содержанием P₂O₅ почти не пригодны для производства суперфосфата. Из апатитового концентрата получают суперфосфат с содержанием не менее 19% цитраторастворимого фосфора, в высшем сорте — не менее 19,5%.

88-98% фосфора в суперфосфате содержится в доступной для растений форме: водорастворимой — дигидроортофосфат кальция и фосфорная кислота и цитраторастворимой — гидроортофосфат кальция, на его долю приходится 10-25% доступного фосфора.

Готовый суперфосфат содержит небольшие примеси фосфаты кальция, железа и алюминия.

Свободная фосфорная кислота в суперфосфате препятствует насыщению гипса (CaSO₄⋅2H₂O) водой, поэтому сульфат кальция остаётся безводным или CaSO₄⋅0,5H₂O.

Конечный продукт производства — порошковидный суперфосфат, представляющий вещество светло-серого цвета. Свободная фосфорная кислота обуславливает гигроскопичность и влажность, которая должна быть не более 12-15%. При хранении и транспортировке порошковидный суперфосфат слеживается, теряет сыпучесть и рассеиваемость. При внесении в почву порошковидный суперфосфат подвергается быстрому химическому поглощению, при этом фосфор становится не доступным для растений.

Эти недостатки устраняются при гранулировании порошковидного суперфосфата.

Гранулированный суперфосфат не комкуется, не слеживается, обладает пониженной влажностью. Благодаря медленному растворению гранул в почвенной влаге и уменьшению площади контакта частиц удобрения с почвой снижается химическое связывание, что особенно важно это при внесении на кислых почвах с высоким содержанием полуторных оксидов. Гранулированный суперфосфат позволяет проводить более равномерное рассеивание.

Гранулированный суперфосфат содержит до 1-2,5% свободной фосфорной кислоты и до 1-4% влаги.

Процесс грануляции проводят в длинных (7,5 м) вращающихся барабанах, в которых порошковидный суперфосфат увлажняется до 16%, при вращении барабана окатывается, приобретая форму круглых небольших гранул разного размера. После подсушивания гранулят сортируют для удаления частиц менее 1 мм и более 4 мм. Получается фракция от 1 до 4 мм в диаметре. Более крупные гранулы измельчают и вместе с мелкими («ретур») возвращаются на повторную грануляцию. Ретур выполняет роль центров гранулообразования.

При грануляции свободную фосфорную кислоту нейтрализуют, добавляя аммиак, известь или фосфорит. При использовании в процессе аммиака получают аммонизированный суперфосфат, который содержит 1,5-3% азота. При нейтрализации фосфоритной мукой содержание фосфора в готовом удобрении повышается до 20-22%, но одновременно снижается относительное содержание водорастворимого фосфора.

Качество суперфосфата оценивается по содержанию фосфорной кислоты и доли фосфора, растворимой в воде и цитратном растворе — водный раствор лимоннокислого аммония и аммиака.

Простой суперфосфат применяется на всех типах почв. Главным недостатком является низкое содержание фосфора, что снижает его экономическую эффективность, прежде всего при транспортировке.

Двойной суперфосфат

Двойной суперфосфат — концентрированное фосфорное удобрение, которое получают из апатита или фосфорита путём обработки фосфорной кислотой. Содержит фосфор в виде дигидроортофосфата кальция Ca(H₂PO₄)₂, как и простой суперфосфат с примесью до 2,5% свободной фосфорной кислоты. Главное отличие от простого суперфосфата — отсутствие гипса.

Технология производства включает две стадии: на первой стадии получают фосфорную кислоту, на второй — двойной суперфосфат.

Для получения фосфорной кислоты применяют два способа.

При мокром экстракционном способе фосфорную кислоту получают обработкой фосфорита, в том числе с низким содержание фосфора, серной кислотой, с образованием фосфорной кислоты:

Извлечение фосфорной кислоты производят 20-25%-м раствором серной кислоты, чтобы не растворять большого количества содержащихся полуторных оксидов. После чего фосфорную кислоту отделяют от осадка и концентрируют упариванием. Получаемая фосфорная кислота идёт на обработку фосфорита с высоким содержанием фосфора и менее загрязнённым примесями:

Вторым способом получения фосфорной кислоты служит способ получения возгонкой фосфора из низкопроцентных фосфоритов при температуре 1400-1500 °С в электропечах или доменных печах. При этом выделяющийся элементарный фосфор собирают под водой, сжигают, а образующийся оксид фосфора нейтрализуют водой:

Вторая стадия производства двойного суперфосфата — реакция фосфорной кислотой с фосфатным сырьём с высоким содержанием фосфора:

Исходное сырьё для производства фосфорных удобрений определяет состав примесей. Лучший двойной суперфосфат получается из апатита, содержание в нём P₂O₅ составляет 45-49%, свободной кислоты не более 2,5%, доля водорастворимого P₂O₅ — не менее 85%.

Выпускают двойной суперфосфат в виде гранул светло-серого цвета. Стоимость 1 т P₂O₅ двойного суперфосфата на 6-13% выше, чем в простого, однако высокая концентрация P₂O₅ обусловливает экономию при транспортировке и хранении. Стоимость применения P₂O₅ двойного суперфосфата на 8-13% меньше, чем простого.

По действию двойной суперфосфат в эквивалентной дозе не отличается от простого. Однако из-за отсутствия серы (в виде гипса) двойной суперфосфат может уступать простому на почвах с низким содержанием серы и под культурами, требовательными к серному питанию, например, бобовыми и крестоцветными. В этих случаях внесение двойного суперфосфата сочетают с серосодержащими удобрениями, например, с сульфатом аммония, сульфатом калия, сульфатом калия-магния.

Суперфос

Суперфос — новый перспективный вид концентрированного фосфорного удобрения с длительным действием. Получают химическим обогащением и обработкой смесью серной и фосфорной кислот фосфорной муки.

Расход кислот на производство 1 т P₂O₅ в суперфосе — 1-1,3 т серной и 0,36 т фосфорной — в 2 раза меньше, чем на производство 1 т P₂O₅ двойного суперфосфата. При этом использование P₂O₅ фосфатного сырья достигает 95%.

Суперфос выпускают в гранулированном виде, содержит 38-40% P₂O₅, 19-20% которых в водорастворимой форме. По эффективности действия не уступает двойному суперфосфату.

Преципитат (дикальцийфосфат)

Преципитат, или дикальцийфосфат, гидроортофосфат кальция, монокальцийфосфат, — CaHPO₄⋅2H₂O. Получают взаимодействием ортофосфорной кислоты и известкового молока (раствора гидроксида кальция) или суспензии карбоната кальция:

Количества исходных веществ берут в соотношении, соответствующему уравнению химической реакции.

Преципитат отделяют от жидкости, высушивают при температуре не более 100 °С для предотвращения потерь кристаллизационной воды, которая способствует растворимости преципитата.

Технология производства преципитата в качестве удобрения экономически не оправдана, поэтому его в основном используют для кормовых целей. В качестве удобрения его получают при утилизации слабых растворов ортофосфорной кислоты, которые являются отходами других производств, например, при производстве желатина на костеперерабатывающих заводах.

Преципитат на удобрение представляет собой белый или светло-серый порошок, не слёживающийся и хорошо рассеиваемый. В зависимости от исходного сырья содержит 25-35% цитраторастворимой формы P₂O₅. Кормовой преципитат содержит 44% P₂O₅, не более 0,2% Р, 0,001% Аs, 0,002% Pb.

По своему действию на урожай аналогичен суперфосфату, но используют только для основного внесения под вспашку в тех же дозах P₂O₅, что и суперфосфат. На почвах, не насыщенных основаниями и серозёмах, эффективность преципитата выше, чем суперфосфата, вследствие более сильного связывания фосфора суперфосфата. На чернозёмах действие суперфосфата тоже или несколько превосходит действие преципитата.

Обесфторенный фосфат

Обесфторенный фосфат, или ортофосфат кальция, трикальцийфосфат — Ca₃(PO₄)₂ содержат 28-32% лимоннорастворимого P₂O₅. По содержанию P₂O₅ удобрение относится к концентрированным фосфорным удобрениям.

Получают термической обработкой фосфатного сырья. Процесс заключается в обработке водяным паром смеси апатита или фосфорита с 2-3% кремнезёма (песка) при температуре 1400-1550 °С. При этом, содержащийся в апатите фтор, отделяется в виде фтороводорода. Степень обесфторивания достигает 94-96%.

Химическая реакция гидротермического разложения апатита в присутствии кремнезёма:

В полученном продукте в зависимости от сырья содержится до 30-32% (из апатита) или до 20-22% (из фосфорита) цитраторастворимой P₂O₅.

Обесфторенный фосфат обладает хорошими физическими свойствами. В качестве основного фосфорного удобрения на дерново-подзолистых и чернозёмных почвах по эффективности не уступает суперфосфату.

Обесфторенный фосфат в основном используется для минеральной подкормки животных.

Томасшлак

Томасшлак, или плавленные магниевые фосфаты, содержит фосфор в виде тетракальцийфосфата (4CaO⋅P₂O₅ или Ca₄P₂O₉) или силикокарнатита (Ca₄P₂O₉⋅CaSiO₃). Согласно техническим условиям содержание лимоннорастворимой P₂O₅ должно быть не менее 14%. Занимают среди применяемых фосфорных удобрений небольшую часть.

Получают как побочный продукт переработки в железо и сталь фосфористого чугуна по способу С. Томаса. Так как примесь фосфора снижает качество металла, для его удаления С. Томас в 1879 г. предложил связывать фосфор свежеобожжённой известью. При температуре 1800-2000 °C фосфор окисляется до P₂O₅, связывание P₂O₅ приводит к образованию известковых солей фосфорной кислоты. Эти соединения вместе с кремнекислым кальцием и другими примесями всплывают на поверхность расплавленного металла в виде шлака, который отделяют, после остывания дробят, размалывают и в таком виде используют в качестве фосфорного удобрения.

При избытке SiO₂ образуется двойная соль тетракальциевого фосфата и кремнекислого кальция — силикокарнатита, при недостатке SiO₂ — тетракальцийфосфат. Обе соли растворимы в 2%-й лимонной кислоте. В томасшлаке содержатся также труднорастворимые фосфаты.

Томасшлак представляет собой тёмный тяжёлый порошок, содержит от 7-8% до 16-20% цитраторастворимой P₂O₅. В виде примесей содержит силикат кальция, соединения железа, алюминия, ванадия, магния, марганца, молибдена и других.

Применяют как основное удобрение. Более эффективен на кислых почвах, так как имеет щелочную реакцию.

При внесении в почву в результате взаимодействия с почвенной влагой, содержащей растворённый углекислый газ (углекислоту), постепенно распадается с образованием свежеосажденного трикальцийфосфата, который доступен растениям.

Томасшлак применяют на всех типах почв, на которых фосфорные удобрения оказывают положительное действие на урожайность, однако его эффективность на разных почвах проявляется неодинаково. На чернозёмах — слабее, чем суперфосфата, на почвах Нечернозёмной зоны, особенно кислых торфянистых и песчаных, томасшлак более эффективен, так как уменьшает кислотность. Нейтрализующая способность томасшлака имеет значение при сочетании фосфорных удобрений с физиологически кислыми формами азотных удобрений.

Мартеновский фосфатшлак

Мартеновский фосфатшлак получают как побочный продукт при выплавке стали из чугуна в мартеновском производстве. Для связывания фосфора также используют известковые материалы.

Содержание фосфора в мартеновском шлаке составляет от 8 до 12% P₂O₅, почти весь в цитраторастворимой форме. Фосфатшлак содержит двойную соль тетрафосфата кальция и силиката кальция, примеси соединений железа, марганца, магния.

Используют в качестве основного фосфорного удобрения. Имеет сильнощелочную реакцию, поэтому больше подходит для кислых почв. Из-за низкого содержания фосфора целесообразно использовать недалеко от мест производства.

Термофосфаты

Термофосфаты содержат 18-34% P₂O₅, получают сплавлением или спеканием природных фосфатов с карбонатами или силикатами натрия или калия, а также металлургическими шлаками, известью, кварцем. При этом труднодоступные формы фосфора переходят в лимоннорастворимую форму.

Температура плавления термофосфатов 1000-1200 °С. При высокотемпературной обработке происходит разрушение кристаллической решетки фосфатного сырья, фтор выделяется в виде фтороводорода, а фосфор переходит в доступную для растений аморфную форму Ca₃(PO₄)₂. Аморфная форма получается и остаётся стабильной при температуре 1180 °С. С понижением температуры она переходит в кристаллическую, плохо усвояемую. Поэтому для уменьшения такого перехода реакционную массу быстро охлаждают.

По составу и свойствам термофосфаты сходны с томасшлаком и могут применяться на всех почвах. Термофосфаты, полученные сплавлением со щелочными солями, растворимы в лимонной кислоте и растворе лимоннокислого аммония, обладают большей доступностью для растений, чем томасшлак. Преимущество этого способа производства фосфорного удобрения заключается в том, что в качества исходного сырья могут использоваться низкопроцентные фосфориты и апатиты, непригодные в производстве суперфосфатов.

На кислых почвах оказывают более сильное действие, чем суперфосфат, особенно на подзолистых почвах.

Костяная (костная) мука

Костяная мука — побочный продукт переработки костей. Обезжиренные кости обрабатываются паром под давлением 1,5-2 атм с последующей промывкой водой для извлечения клея. Получается обезжиренная и обесклеенная костяная масса, которую обрабатывают соляной кислотой. При этом минеральные вещества Ca₃(PO₄)₂, Mg₃(PO₄)₂ растворяются, а мягкий остов костей, состоящий из оссеина, отделяется. При нагревании с водой оссеин даёт высококачественный желатин.

Солянокислый раствор фосфатов обрабатывается «известковым молоком», при этом фосфаты осаждаются с образованием преципитата по уравнению:

Обезжиренная и обесклеенная костяная мука содержит 30-35% P₂O₅ и до 1% азота. Фосфор в костяной муке находятся в нерастворимой в воде форме, однако более доступной, чем фосфор фосфоритной муки. На эффективность костяной муки влияет кислотность почвы. Даже при слабокислой среде костяная мука оказывает хорошее действие на урожай культур.

Плавленый фосфат магния

Плавленый фосфат магния содержит 20% P₂O₅ в лимоннорастворимой форме и 12% MgO. Получают сплавлением фосфорита с силикатным оливинитом или серпентинитом.

Целесообразно применять на супесчаных почвах, на которых культуры хорошо отзываются на магний.

Красный фосфор

Красный фосфор содержит 229% фосфора в пересчете на P₂O₅. Перспективное высококонцентрированное фосфорное удобрение. Для перевода его в доступную для растений форму в почве применяют одновременно катализатор, например, медь, около 1% от массы фосфора.

На дерново-подзолистой почве, через 3 недели после заделки, 20% красного фосфора переходят в доступные для злаковых культур соединения. По эффективности не уступает суперфосфату, в последействии — превосходит его.

Фосфоритная мука

Фосфоритная мука представляет собой тонкоразмолотый фосфорит. Применяют в качестве удобрения на кислых дерново-подзолистых, серых лесных и торфянистых почвах, на оподзоленных и выщелоченных чернозёмных почвах и краснозёмах. На типичных, обыкновенных и южных чернозёмах действие фосфоритной муки слабее и нестабильно.

Фосфоритная мука — самое дешёвое удобрение. По объёму производства и применения занимает второе место после суперфосфата. Производство сводится к отделению от фосфатного сырья грубых примесей (песок, глина), измельчению на куски размером 1-З см и размалыванию до тонкой муки. Тонина помола фосфоритной муки влияет на её эффективность. Согласно требованиям технических условий, не менее 80% массы фосфоритной муки должны иметь размер частиц менее 0,17 мм.

В качестве сырья используют желваковые, чаще низкопроцентные фосфориты, без выраженной кристаллической структуры. При размоле такого сырья получается мука, пригодная для непосредственного внесения, но малопригодная для химической переработки. К таким фосфоритам относится сырьё, получаемое на Егорьевском, Щигровском, Сещинском, Крыловецком, Кинешемском месторождениях.

Фосфоритная мука представляет собой порошок серого, тёмно-серого или коричневого цвета. Содержание P₂O₅ в удобрении первого сорта составляет 28-30%, второго — 22-24%, третьего — 19-21%. Удобрение негигроскопично, не слеживается, хорошо рассеивается, сильно пылит.

Фосфор в фосфоритной муке содержится в виде фторапатита — [Ca₃(PO₄)₂]₃CaF₂, который нерастворим в воде, плохо растворим в слабых кислотах, поэтому малодоступен для большинства растений.

На эффективность фосфоритной муки влияет происхождение и состав фосфоритов, тонина помола, биологические особенности культур, свойства почвы и кислотность сопутствующих удобрений.

Фосфоритная мука взаимодействует с почвой, обладающей актуальной и потенциальной кислотностью, с постепенным разложением фосфата кальция, его трансформацией в дикальцийфосфат:

Согласно исследованиям, почвы с гидролитической кислотностью менее 2,5 мг⋅экв/100 г, плохо разлагают фосфорит, поэтому его эффективность на таких почвах низкая. Напротив, чем выше гидролитическая кислотность, тем эффективнее действие фосфоритной муки. Этим объясняется положительное действие фосфоритной муки на деградированных и выщелоченных чернозёмах, на которых обменная кислотность небольшая, а гидролитическая высокая.

Почвы с небольшой ёмкостью поглощения при гидролитической кислотности 3-3,5 ммоль/100 г почвы и насыщенностью основаниями 50-60%, как правило, имеют кислую реакцию (5,0-5,5), которая обусловлена обменной кислотностью. При большой ёмкости поглощения, гидролитической кислотности равной 6-7 ммоль/100 г почвы и степени насыщенности 75-85% реакция близка к нейтральной (6,0-6,5). Поэтому, высокое действие фосфоритной муки будет проявляться при высокой кислотности и меньшей степени насыщенности почв основаниями.

На действие фосфоритной муки влияет ёмкость поглощения и степень насыщенности основаниями почвы. При одинаковой гидролитической кислотности эффективность повышается с уменьшением ёмкости поглощения.

С повышением тонины помола возрастает суммарная поверхность взаимодействия фосфоритной муки с почвой.

Таблица. Влияние тонины помола фосфоритной муки на её эффективность (А. Н. Лебедянцев).

Эффективность действия фосфоритной муки зависит от биологических особенностей растений. Результаты опытов Д. Н. Прянишникова, П. С. Коссовича и других учёных позволили разделить выделить сельскохозяйственные культуры на группы по их способности усваивать фосфор из труднорастворимых фосфатов. К растениям с хорошей способностью усваивать труднорастворимые фосфаты относятся люпин, гречиха, горчица; несколько меньше горох, эспарцет, донник и конопля. Все злаки, лён, свёкла, картофель, вика могут усваивать фосфор из фосфоритной муки только после взаимодействия с кислыми почвами. Не усваивают фосфор фосфоритной муки ячмень, яровая пшеница, лён, просо, томат, репа.

Способность растений усваивать труднорастворимые фосфаты меняется с возрастом. Большинство растений плохо усваивать труднодоступные формы в первый период жизни, в дальнейшем эта способность увеличивается.

Большинство учёных объясняют способность усваивать труднорастворимые фосфаты количеством и составом кислотных корневых выделений растений. Ф. В. Чириков объясняет эту способность повышенным потреблением кальция: растения, поглощающие больше кальция, лучшей усваивают фосфор.

На усвоение фосфора из фосфоритной муки, как это установил Д. Н. Прянишников, зависит также от сопутствующих удобрений: физиологически кислые удобрения повышают доступность фосфора, физиологически щелочные удобрения и известковые материалы — снижают.

Фосфоритная мука получила в странах бывшего СССР широкое распространение. Вероятно, в дальнейшем её использование будет расширяться. Недостатком фосфоритной муки является то, что она сильно пылит. Для уменьшения пыления могут применяться:

• смеси фосфоритной муки с хлористым аммонием в соотношении N:P₂O₅ = 1:1; при этом содержание каждого питательного элемента составляет 14%, пылеватость исключается, а содержание лимоннорастворимого фосфора возрастает в 1,5 раза;
• воздействие на фосфоритную муку расплавленным дисульфатом калия при температуре 205-210 °С в течение 50-60 минут в шнековом смесителе: пылеватость устраняется, содержание P₂O₅ составляет 16%, из которых 70% в лимоннорастворимой форме, содержание K₂O — до 17%.

На эффективность фосфоритной муки влияет геологический возраст и минералогический состав фосфорита. Фосфориты древнего происхождения с кристаллическим строением характеризуются плохой доступностью для растений, особенно апатит.

Для повышения доступности фосфоритную муку компостируют с верховым торфом или навозом. В компостах эффективность возрастает с кислым торфом при соотношении торфа к муке 100:1. Фосфоритную муку применяют для приготовления торфонавозных и навозофосфоритных компостов.

Фосфоритную муку для лучшего разложения вносят заблаговременно под глубокую вспашку в увлажнённый слой. Внесение в двойных или тройных дозах, оказывает длительное последействие.

В России кислые почвы под пашней занимают около 50 млн га. Для них, как правило, характерно низкое содержание подвижного фосфора.

Вивианит (болотная руда)

Вивианит, или болотная руда, фосфорнокислая закись железа — Fe₃(PO₄)₂⋅8H₂O. Содержит 28% P₂O₅. Встречается под слоем торфа в виде белёсой массы.

Является хорошим источником фосфора для культур на дерново-подзолистых, серых лесных почвах и выщелоченных чернозёмах. Вивианит легко разрыхляется при высыхании, хорошо рассеивается.