Известковые удобрения

Известковые удобрения — материалы и смеси веществ, содержащие соединения (карбонаты, гидроксиды, оксиды) кальция, иногда магния, используемые для известкования кислых почв и в качестве источника кальция и магния в питании растений.

Виды известковых удобрений

Известковые удобрения подразделяются на:

твёрдые известковые породы, пригодные к использованию после размола или обжига;
мягкие известковые породы;
отходы промышленности, с высоким содержанием извести.

Твёрдые карбонатные породы в зависимости от содержания кальция и магния делятся на:

известняки (50-56% CaO, 0,9% MgO);
доломитизированные известняки (42-55% CaO, 0,9-9,0% MgO);
доломиты (30-32% CaO, 18-20% MgO).

В зависимости от содержания примесей (глины, песка) известковые удобрения делятся на:

чистые с примесью до 5% (доломит, известняк);
мергелистые, или песчанистые с примесью от 5 до 25%;
мергелевые, или песчаные с примесью от 25 до 50%.

Использование известковых пород с примесями свыше 15-20% целесообразно при отсутствии более чистых материалов. Действие удобрений с высоким содержанием примесей медленное.

К мягким известковым породам относят известковые туфы, содержащие 80-98% CaCO₃; гажа, или озёрная известь — 80-95% CaCO₃.

К промышленным отходам относятся: сланцевая зола с 30-50% CaO, 1,5-4,0% MgO; дефекат — 60-75% CaCO₃ и 10-15% органического вещества с примесями азотных, фосфор- и калийсодержащий веществ.

К основным известковым удобрениям относят известняки, доля кальция и магния в которых составляет 75-100% в пересчете на CaCO₃.

Известняковую и доломитовую муку, известковый туф, мел и другие карбонатные формы известковых удобрений можно вносить одновременно с навозом, торфом или компостом, смешивать или компостировать с органическими удобрениями. При этом потери азота отсутствуют.

Аммиачные формы азотных удобрений для улучшения их физических свойств можно смешивать с карбонатными формами известковых удобрений. Известковые удобрения, содержащие оксиды и гидроксиды кальция и магния не допускается смешивать с аммиачными формами азотных удобрений из-за больших потерь азота.

Потребность в известковых удобрениях часто покрывается за счёт местных ресурсов — известьсодержащих отходов промышленности или местных залежей карбонатных пород. В большинстве случаев это рыхлый мел, известковые туфы, озёрная известь, доломитовая мука. Однако в целом по России местные известковые материалы и известьсодержащие промышленные отходы не играют большой роли в балансе известковых удобрений.

Известняковая и доломитовая мука

Известняковую и доломитовую муку получают при дроблении и размоле известняков и доломитов. В России (в соответствии с ГОСТ 14050-78) известняковую муку выпускают двух классов и двух сортов, в пылящей с влажностью до 1,5% и слабопылящей (4-6% влаги) формах. Сорта муки различаются по нейтрализующей способности: I сорт не менее 88%, II сорт — не менее 85% CaCO₃. По гранулометрическому составу — первый класс более тонкого помола, чем второй. Классы в пределах сортов отличаются по гранулометрическому составу, второй класс более тонкого, чем первый, помола различается по фракциям: < 0,25 мм на 5-10%, < 1 мм на 3-10%.

Основным компонентом известняков является карбонат кальция CaCO₃, часто включают до 10-15% MgO в виде карбоната магния. Присутствие MgCO₃ повышает твёрдость доломитизированных известняков. Белый, серый, желтоватый и коричневатый цвета известняков обусловлены примесями, которые могут включать органические вещества, различные соединения железа, марганца.

Чистые доломиты состоят из карбоната кальция (до 54,4% CaCO₃) и карбоната магния (до 45,6%).

Согласно данным полевых опытов, обобщённых ВНИИУА, в среднем за пять лет, показали, что наиболее эффективна тонко размолотая, то есть менее 0,25 мм, фракция известняковой муки. Это объясняется тем, что грубая фракция медленнее реагирует с почвой, поэтому в первые годы после внесения мало способствует улучшению свойства почвы.

Снижение эффективности известняковой муки с увеличением доли частиц крупнее 0,25 мм, возрастает при переходе от чистых известняков к доломитизированным, то есть к более твёрдым размалываемым породам.

Таблица. Эффективность фракций известковой муки различного гранулометрического состава (по рекомендациям ВНИИУА, 1992).

Фракция, мм	Средняя ежегодная прибавка урожая
Фракция, мм	т корм. ед/га	%
< 0,25	1,66	100
0,25-1,0	1,48	89
1,0-3,0	0,94	57

Доломитизированные известняки с содержанием 79-109% действующего вещества в пересчете на CaCO₃ можно использовать в севооборотах, насыщенных бобовыми культурами, картофелем, льном, корнеплодами, а также на сильно оподзоленных почвах.

Доломитовую и магнезиальную известняковую муку в первую очередь целесообразно использовать на лёгких по гранулометрическому составу почвах.

Магнийсодержащие известковые материалы являются оптимальными формами известковых удобрений в севооборотах со льном, картофелем и люпином.

Отходы промышленности

Отходы промышленности в качестве известковых удобрений по общим объёмам применения в России занимают второе место. По эффективности они часто не уступают известняковой муке.

Экономически использование отходов промышленности часто более выгодно, так как отсутствуют расходы на добычу и переработку. Экологически промышленные отходы более целесообразны при условии отсутствия опасных примесей, чем промышленные известковые удобрения.

Многие отходы различных производств, например, цементная пыль, отходы целлюлозно-бумажных комбинатов и фабрик, содовых, мыловаренных, кожевенных и других производств, содержащие оксид, гидроксид, карбонат или силикат кальция при отсутствии опасных примесей могут использоваться в качестве известковых удобрений.

Пыль печей и цементных заводов при содержании CaCO₃ более 60% применяется в хозяйствах, расположенных недалеко от цементных заводов. Эти материалы машинами с закрытыми ёмкостями и с пневмоустройствами.

Цементная пыль содержит значительные примеси калия, имеет тонкий гранулометрический состав и является быстродействующим известковым удобрением. Её внесение эффективно на бедных подвижным калием почвах и под чувствительные к недостатку калия культуры.

Жжёная и гашёная известь

Жжёная известь содержит более 170% CaCO₃ и является быстродействующим известковым удобрением. Её получают обжигом карбонатных пород по реакции:

$${ CaCO_3 \cdot MgCO_3 \to CaO + MgO + 2CO_2. }$$

При длительном хранении оксиды кальция и магния поглощают влагу, при этом образуются гидроксиды кальция и магния — гашёная известь, пушонка:

$${ CaO + H_2O = Ca(OH)_2. }$$

Растворимость Ca(OH)₂ значительно выше, чем CaCO₃, (Mg(OH)₂ в воде плохо растворим), поэтому в первые годы после внесения гашёная известь эффективнее, чем известняковая мука, но в последующие периоды их действие выравнивается, длительность последействия меньше из-за быстрого вымывания кальция.

Гашёная известь содержит до 135% в пересчет на CaCO₃, получается как отход производства на известковых заводах, а также при производстве хлорной извести.

Нейтрализующая способность 1 т Ca(OH)₂ соответствует 1,35 т CaCO₃.

Сланцевая зола

Сланцевую золу получают при сжигании горючих сланцев. Содержит 30-40% CaO, 1,5-3,8% MgO, примеси соединений калия, натрия, фосфора, серы, некоторых микроэлементов. Представляет собой пылевидный материал, используется в Прибалтике и Белоруссии.

Согласно ТУ 46-7-71 к сланцевой золе предъявляются требования:

нейтрализующая способность должна быть не менее 60% CaCO₃;
содержание влаги не более 2%;
по гранулометрическому составу 97% массы должны быть менее 1 мм.

Большая часть кальция и магния в золе содержится в виде кремнекислых форм, которые менее растворимы, чем CaCO₃, поэтому нейтрализация кислотности происходит значительно медленнее. Даже при высоких дозах (20 т/га) зола положительно влияет на культуры, плохо переносящие избыток кальция (лён, картофель).

Дефекационная грязь (дефекат)

Дефекационная грязь, или дефекат, представляет собой отходы свеклосахарных заводов, содержащие CaCO₃ и Ca(OH)₂.

Согласно ТУ 570-74 к дефекату первого класса предъявляются требования:

нейтрализующая способность должна соответствовать содержанию CaCO₃ не менее 60%;
содержание влаги — не более 20%.

К дефекату второго класса:

нейтрализующая способность — не менее 40% CaCO₃;
содержание влаги — не более 30%.

Дефекат с 20-30% влажности является сыпучим и содержит 10-15% органического вещества, 0,2-0,7% азота, 0,2-0,9 P₂O₅ и 0,3-1,0% K₂O. При внесении в эквивалентных по CaO количествах дефекат превосходит по эффективности известняковую муку для всех культур. Дефекат имеет значение не только на кислых почвах, но и на чернозёмных в районах возделывания сахарной свёклы.

Шлаки сталеплавильные

Шлаки сталеплавильные — мартеновские, электросталеплавильные, доменные.

В соответствии с ЧМТУ 11-37-69 к ним предъявляются требования:

нейтрализующая способность должна быть не менее 80% CaCO₃;
влажность — не более 2%;
гранулометрический состав: 70% массы должна иметь размер частиц менее 0,25 мм, 90% — менее 0,5 мм.

Большая часть кальция содержится в виде силикатов, которые менее растворимы, чем CaCO₃. По этой причине эффективность сталеплавильных шлаков в качестве известкового удобрения зависит от тонины помола.

Помимо кальция, магния и кремния шлаки содержат в примеси фосфора, марганца, серы. Поэтому эффективность шлаков часто выше эквивалентных доз известняковой и доломитовой муки. Содержащаяся кремниевая кислота способна к химическому связыванию подвижного алюминия, косвенно способствуя увеличению подвижных форм фосфора в почве.

Белитовая мука

Белитовая мука является отходом (шламом) при производстве алюминия. Содержит 45-50% CaO, 25% смеси Na₂O и K₂O, до 30% SiO₂, 3,4% Al₂O₃, примеси фосфора, серы и микроэлементов.

По гранулометрическому составу 50% массы муки должны иметь размер частиц менее 0,15 мм, 90% — менее 1 мм. По эффективности белитовая мука не уступает другим шлакам.

Местные известковые удобрения

Местные известковые удобрения состоят из рыхлых (мягких) карбонатных пород. По объёмам их использования в России занимают третье место. Они не требуют размола, проявляют более быстрое действие и эффективность, чем молотые известняки.

Часто местные залежи мягких пород находятся в зонах распространения кислых почв, поэтому их применение для известкования близлежащих угодий агрономически и экономически выгодно. Разница в эффективности крупных и мелких фракций этих удобрений выражена гораздо слабее, чем твёрдых. Согласно данным ВНИИУА, за 11 лет все фракции мельче 3 мм показывали примерно одинаковое влияние на урожаи культур.

Известняковые туфы (ключевая известь)

Известковые туфы, или ключевая известь, состоит из 70-98% CaCO₃ с примесями органических веществ, до 25% глины и песка, 0,1% P₂O₅.

Встречаются в притеррасных поймах, в местах выхода ключей, низинах Нечернозёмной зоны. По внешнему виду представляют собой рыхлую, пористую, легко рассыпающуюся массу серого, иногда ржавого, бурого или тёмного цветов.

Известняковые туфы с содержанием до 30% влаги и 85% массы мельче 5 мм, по содержанию CaCO₃ подразделяют на:

первый сорт с более 80% CaCO₃;
второй сорт с 70-80% CaCO₃.

По скорости действия превосходят известняк.

Озёрная известь (гажа)

Озёрная известь, или гажа, по химическому и гранулометрическому составу близка к известковым туфам. При влажности 15-20% она содержит до 75-80% CaCO₃ с примесями минеральных и органических веществ.

Месторождения чаще находятся в высохших водоёмах, также собирают при очистке дна существующих водоёмов с последующим подсушиванием. Озёрная известь имеет мелкозернистое сложение, легко рассыпается. Является высокоэффективным известковым удобрением.

Торфотуфы

Торфотуфы — низинные торфа, содержащие от 10-20% до 50% CaCO₃. Являются ценным известково-органическим удобрение. Эффективны на бедных органическими веществами и нуждающихся в известковании почвах.

Недостатком этого вида известковых удобрения является низкая рентабельность их применения, поэтому их целесообразно использовать при небольшом удалении полей от месторождений.

Мергель

Мергель содержит 25-75% CaCO₃, более 1% MgCO₃ и 20-40% примесей песка и глины. Месторождения встречаются в виде рыхлых и плотных масс. Действие проявляется медленно.

Плотный мергель на зиму целесообразно вывозить на поля, размещая небольшими кучками, которые под действием смены температур и влажности к весне рассыпаются на мелкие частицы. После заделки в почву по эффективности не уступают известняковой муке. Чаще применяют на лёгких почвах.

Мел

Мел содержит 90-100% CaCO₃ (до 55% в пересчете на CaO) с примесью до 0,6% MgO. По действию превосходит известняк, особенно в первые годы после внесения, в тонкоразмолотом виде является хорошим известковым удобрением.

Доломитовая природная мука

Доломитовая природная мука при влажности до 12% состоит из 80% и более карбонатов кальция и магния в пересчете на CaCO₃ с примесями.

По гранулометрическому составу представляет массу, 50-70% которой — частицы размером менее 0,25 мм, до 85% — менее 5 мм. Является ценным известковым удобрением, благодаря содержащемуся магнию может превосходить по эффективности известняковую муку на почвах лёгкого гранулометрического состава. Действует медленнее, чем известковые туфы.

Литература

Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. Агрохимия. / Под ред. Б. А. Ягодина М.: Колос. 2002
Минеев В. Г., Сычёв В. Г., Гамзиков Г. П. и др. Агрохимия. Учебник. / Под ред. Минеева В. Г. М.: Изд-во ВНИИА им. Д. Н. Прянишникова. 2017