Los abonos fosfatados son sustancias minerales que contienen fósforo en una forma accesible para las plantas, o en una forma que se vuelve accesible para las plantas cuando entra en el suelo, y sirven para proporcionar fósforo a los cultivos.
Contenido
- Materias primas para fertilizantes a base de fosfatos
- Clasificación de los abonos fosfatados
- Fertilizantes que contienen fósforo en forma hidrosoluble
- Fertilizantes que contienen fósforo insoluble en agua pero soluble en ácidos débiles
- Fertilizantes que contienen fósforo poco solubles en ácidos débiles, pero solubles en ácidos fuertes
- Fosforización
- Interacción de los abonos fosfatados con el suelo
- Eficiencia de los abonos fosfatados
- Métodos de aplicación de los abonos fosfatados
- Momento de la aplicación de los abonosfosfatados
- Profundidad de incorporación de los abonos fosfatados
- Optimización de las dosis de abonos fosfatados
Abonos minerales
Abonos fosfatados (English Русский)
Estiércol de las aves de corral
Residuos industriales y municipales
Navegación
Abonos minerales
Abonos fosfatados (English Русский)
Estiércol de las aves de corral
Residuos industriales y municipales
Materias primas para fertilizantes a base de fosfatos
La apatita y la roca fosfórica son minerales naturales portadores de fosfatos, que se utilizan como materia prima para la producción de abonos fosfatados. Los residuos de la industria metalúrgica también se utilizan como abono fosfatado. Las principales reservas mundiales de minerales de fosfato se encuentran en Marruecos, Estados Unidos y Rusia.
Los minerales se subdividen en ricos hasta el 35% y pobres entre el 5 y el 10%. La mayoría de las veces, debido a la gran cantidad de impurezas, se someten a un proceso de beneficio.
Apatita
La apatita es un mineral que está presente en estado disperso en suelos y rocas madre. Los depósitos son raros. El mayor yacimiento del mundo se descubrió en Khibiny, en la península de Kola, en 1925. Se pueden encontrar yacimientos más pequeños de menor procedencia en Rusia, en los Urales y en la región sur del Baikal, en Brasil, Canadá, España, Suecia y Estados Unidos.
Las apatitas son rocas de origen endógeno. La apatita pura es un mineral incoloro, verdoso o amarillo-verdoso, que contiene hasta un 42% de fósforo en términos de P2O5. Los cristales de apatita son prismas hexagonales de gran resistencia. Su fórmula empírica es [Ca3(PO4)2]3⋅CaF2. El flúor puede ser sustituido por cloro, carbonato o grupos hidroxilos. Así, se distinguen la fluorapatita, la clorapatita, la carbonatoapatita y la hidroxiapatita.
En los montes Khibiny la apatita está representada como roca apatitenefelina. La nefelina es un aluminosilicato de (K, Na)2O⋅Al2O3⋅SiO2, que contiene hasta un 5-6% de K2O. La apatita y la nefelina constituyen aproximadamente el 90% de la masa del mineral, siendo el resto feldespato, hornblenda y otros minerales.
La nefelina puede utilizarse como abono potásico en suelos ácidos. Es insoluble en agua, pero en un entorno ácido el potasio se convierte en una forma accesible para las plantas.
El mineral de apatitenefelina se extrae mediante métodos de minería a cielo abierto y subterránea. Se clasifica según sus características externas, obteniendo así un mineral básico con un contenido de hasta 30-31% de P2O5. El mineral se sigue procesando por flotación, que elimina casi por completo la nefelina. El concentrado de apatita resultante contiene un 39-40% de P2O5 y se utiliza para producir abonos fosfatados.
Fosforitos
Las fosforitas son rocas sedimentarias, generalmente de origen marino, compuestas por fosfato cálcico amorfo o cristalino con una mezcla de cuarzo, cal, partículas de arcilla y otros minerales.
Las fosforitas fueron formadas por organismos vegetales y animales marinos en períodos geológicos pasados. El origen biológico se confirma por el contenido de materia orgánica (hasta un 0,5-1,0% de carbono). Los yacimientos se encuentran en la roca sedimentaria en forma de nódulos de diversos tamaños y formas (fosforitas en nódulos), y menos frecuentemente en forma de capas continuas (fosforitas en capas).
Las fosforitas se caracterizan por una mayor resistencia de las partículas que las apatitas; pueden ser amorfas o finamente cristalinas.
Se distingue entre fosforitas nodulares en forma de piedras redondeadas y fosforitas estratificadas, que son masas de material fundido. Estos últimos son menos comunes. También se pueden encontrar especies de conchas granulares.
Según su posición geotectónica, los depósitos de fosfatos pueden ser depósitos de plataforma, es decir, que se producen horizontalmente en grandes zonas de la corteza terrestre con un bajo espesor de la capa, y depósitos geosinclinales, que se localizan en zonas montañosas plegadas. Un ejemplo de yacimiento geosinclinal es Karatau.
La mayoría de los yacimientos de fosforita en Rusia son de tipo yugular. Estas fosforitas, por regla general, no tienen una estructura cristalina pronunciada, son más fáciles de descomponer y, por lo tanto, son interesantes para su uso directo (sin tratamiento químico) como fertilizante.
La estructura cristalina es más pronunciada en las fosforitas de mayor edad geológica.
Una desventaja de la mayoría de los depósitos de fosfato es la baja concentración de fósforo con un alto contenido de haluros en la materia prima, lo que complica el procesamiento y la producción de superfosfato. La impureza de los óxidos de haluro provoca un consumo adicional de ácido en la producción de fertilizantes y la retrogradación, es decir, la transición inversa del fosfato a compuestos poco solubles. Así, para obtener 1 tonelada de P2O5 en superfosfato, la descomposición del concentrado de apatita requiere 1,89 toneladas de ácido sulfúrico, mientras que para la roca fosfórica con impurezas — 2,5 toneladas.
Aunque los yacimientos de fosfatos son bastante comunes en todo el mundo, en Europa Occidental, por ejemplo, son pequeños y apenas explotables. Los mayores yacimientos de fosforita se encuentran en el norte de África. Los Estados Unidos de América tienen depósitos en Florida, Tennessee y otros estados.
Rusia cuenta con grandes reservas de fosforitas, pero la mayoría de ellas son pobres en fósforo y contienen grandes impurezas de óxidos semihidrosos (R2O3). Los yacimientos se concentran principalmente en la parte europea de Rusia.
Tabla. Composición química de las fosforitas y apatitas, % sobre la materia seca[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Ed. by B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
| Vyatsko-Kamskoe | ||||||
| Yegoryevskoye (horizonte de Portland) | ||||||
| Seshchinskoe | ||||||
| Shigrovskoye | ||||||
| Khibinskoe: | ||||||
| roca apatitenepheline | ||||||
| concentrado de apatita | ||||||
El yacimiento de Vyatsko-Kamskoe está situado en el noreste de la Rusia europea, de tipo yugular, con un contenido de fósforo del 24-26% de P2O5.
El yacimiento de Egoryevskoye está situado en la región de Moscú. Los depósitos están representados por dos horizontes, separados por una capa de arena glauconítica suelta: el superior es Ryazan y el inferior es Portland. La calidad de esta última es superior a la de la arena de Ryazan: contiene un 25-26% de P2O5 y un 4-5% de óxidos semialcalinos. La capa de Ryazan contiene, por término medio, un 21-23% de P2O5 y un 10-12% de óxidos semirreactivos.
El yacimiento de Seshchino está situado en el distrito de Dubrovskiy, en la región de Bryansk. Las fosforitas se presentan en tres horizontes de nódulos arenosos, a veces cementados en una placa. La capa superior, de aproximadamente 0,5 m de grosor y con un 14% de P2O5, y la capa intermedia, de 0,53 m de grosor y con un 16% de P2O5, son importantes para la minería. Entre estos horizontes hay una capa de arena de glauconita de aproximadamente 1 m de espesor.
El yacimiento de Shigrovskoe, en la región de Kursk, está clasificado como fosforita arenosa. Los cristales son de varios tamaños y formas, cementados con roca arenosa para formar una losa continua («pepita»). A veces, estas losas contienen grupos de lajas, incrustadas de forma suelta en la roca arenosa. Este tipo de fosforitas se encuentra en las regiones de Voronezh, Tambov, Orel, Bryansk, Kaluga y Smolensk. El contenido de fósforo es del 14-19 % de P2O5, son poco útiles para la transformación y se utilizan como roca fosfórica.
Las fosforitas de Karatau se formaron en zonas móviles de la corteza terrestre, que posteriormente fueron sustituidas por formaciones rocosas. Una característica distintiva del yacimiento es la presencia de gruesas capas de fosfato con alto contenido en fósforo. Las capas alternan entre rocas fosfato-silíceas y fosfato-carbonatadas. El horizonte principal del yacimiento tiene un contenido de P2O5 del 26-29%. Las más valiosas son las capas de hasta 7 m de espesor en las que el contenido de P2O5 alcanza el 30-35% y el 2-2,5% de óxidos semirreductores. Una desventaja de la roca fosfórica de Karatau es su alto contenido en magnesio, que la hace higroscópica. Para eliminar esta propiedad, se requiere un procesamiento adicional, lo que supone un mayor coste de producción.
Clasificación de los abonos fosfatados
Los abonos fosfatados se clasifican en tres grupos en función de la solubilidad y la disponibilidad para las plantas:
- los que contienen fósforo en forma soluble en agua, incluidos el superfosfato simple y el doble, el fósforo está fácilmente disponible para las plantas;
- los que contienen fósforo en forma insoluble en agua, pero soluble en ácidos débiles, por ejemplo, ácido cítrico al 2%; entre ellos se encuentran el precipitado, el tomaslag, la escoria de fosfato de Martin, el fosfato defluorado; el fósforo es accesible para las plantas;
- que contienen fósforo insoluble en agua, poco soluble en ácidos débiles, soluble en ácidos fuertes; incluyen harina de fosfato, harina de huesos. Estos fertilizantes no están disponibles para la mayoría de los cultivos, pero pueden ser absorbidos por algunas plantas (altramuz, trigo sarraceno) bajo la influencia de las excreciones ácidas de las raíces.
Dado que la mayoría de los suelos tienen una reacción casi neutra, los abonos fosfatados hidrosolubles se consideran los más eficaces y se utilizan ampliamente en todo el mundo. La tecnología utilizada para procesar las materias primas de los abonos fosfatados tiene como objetivo convertir el fósforo en una forma accesible para las plantas.
Fertilizantes que contienen fósforo en forma hidrosoluble
Los abonos fosfatados que contienen fósforo en forma soluble en agua incluyen los superfosfatos.
Según el método de producción y el contenido de P2O5 se dividen en:
- simple;
- doble;
- triple.
Por forma de salida:
- en polvo;
- granular.
Las formas hidrosolubles son aplicables en todo tipo de suelos, en todos los cultivos y con diferentes métodos. Para aumentar su eficacia, se llevan a cabo técnicas destinadas a reducir la absorción química en el suelo, es decir, la aplicación de formas granulares, la aplicación en hileras y la aplicación local.
Superfosfato simple
Superfosfato simple o dihidroortofosfato de calcio, fosfato de calcio monosustituido, fosfato monocálcico, — Ca(H2PO4)2 — abono fosfatado con un contenido de P2O5 del 16-20%. Es bien soluble en agua y en ácidos débiles.
La tecnología de producción fue propuesta por J. Liebig. La primera planta de producción fue construida en 1843 en Inglaterra por Loose, el fundador de la estación de experimentos agrícolas de Rotamsted.
Gracias a una tecnología de producción sencilla y barata, el superfosfato es el principal fertilizante fosfatado utilizado en todo el mundo.
El proceso de producción es de tipo continuo. La materia prima es el fosfato natural — concentrado de apatita o harina de fosfato. El tratamiento de la roca fosfórica con ácido sulfúrico concentrado produce fosfato de calcio monosustituido y sulfato de calcio anhidro (yeso):
[Ca3(PO4)2]3⋅CaF2 + 7H2SO4 + 3H2O = 3Ca(H2PO4)2⋅H2O + 7CaSO4 + 2HF.
El yeso resultante se mantiene como parte del abono, representando hasta un 40%.
Además de la formación de dihidroortofosfato de calcio, tienen lugar reacciones secundarias con la formación de ácido fosfórico libre:
[Ca3(PO4)2]3⋅CaF2 + 10H2SO4 = 6H3PO4 + 10CaSO4 + 2HF.
La impureza del ácido fosfórico en el producto final puede ser del 5,0-5,5%, lo que confiere al superfosfato una reacción ácida e higroscopicidad.
Si hay una deficiencia local de ácido sulfúrico en la mezcla de reacción, se forma hidroortofosfato de calcio:
[Ca3(PO4)2]3⋅CaF2 + 4H2SO4 + 12H2O = 6CaHPO4⋅2H2O + 4CaSO4 + 2HF.
Como el yeso resultante no se separa, el contenido de fósforo del producto es aproximadamente la mitad del del material de partida. Por esta razón, la roca fosfórica con un bajo contenido de P2O5 es casi inadecuada para la producción de superfosfato. El superfosfato con un contenido no inferior al 19% de fósforo soluble en citrato se obtiene del concentrado de apatita, y no menos del 19,5% en el grado más alto.
Entre el 88 y el 98% del fósforo del superfosfato se encuentra en una forma accesible para las plantas: dihidroortofosfato de calcio soluble en agua y ácido fosfórico, e hidrofosfato de calcio soluble en citrato, que representa entre el 10 y el 25% del fósforo disponible.
El superfosfato terminado contiene pequeñas impurezas de fosfatos de calcio, hierro y aluminio.
El ácido fosfórico libre en el superfosfato impide la saturación de agua del yeso (CaSO4⋅2H2O), por lo que el sulfato de calcio permanece anhidro, o CaSO4⋅0,5H2O.
El producto final es el superfosfato en polvo, que es una sustancia de color gris claro. El ácido fosfórico libre es la principal causa de la higroscopicidad y el contenido de humedad, que no debe superar el 12-15%. Durante el almacenamiento y el transporte, las tortas de superfosfato en polvo pierden su fluidez y dispersabilidad. Cuando se aplica al suelo, el superfosfato en polvo sufre una rápida absorción química y el fósforo deja de estar disponible para las plantas.
Estos inconvenientes se eliminan con la granulación del superfosfato en polvo.
El superfosfato granulado no se aglutina, no se apelmaza y tiene un contenido de humedad reducido. Debido a la lenta disolución de los gránulos en la humedad del suelo y a la reducción del área de contacto de las partículas del fertilizante con el suelo, se reduce la unión química, lo que es especialmente importante cuando se aplica a suelos ácidos con un alto contenido de H2O. El superfosfato granulado permite un esparcimiento más uniforme.
El superfosfato granulado contiene hasta un 1-2,5% de ácido fosfórico libre y hasta un 1-4% de humedad.
El proceso de granulación se lleva a cabo en largos tambores giratorios (7,5 m), en los que el superfosfato en polvo se humedece al 16% y, al girar el tambor, se enrolla, tomando la forma de pequeños gránulos redondos de diferentes tamaños. Tras el secado, los gránulos se clasifican para eliminar las partículas menores de 1 mm y mayores de 4 mm. El resultado es una fracción de entre 1 y 4 mm de diámetro. Los gránulos más grandes se trituran y junto con los más pequeños («retur») se devuelven para volver a granular. Los retur actúan como centros de granulación.
Durante la granulación, el ácido fosfórico libre se neutraliza añadiendo amoníaco, cal o fosforita. Cuando se utiliza amoníaco en el proceso, se produce superfosfato amoniacado, que contiene entre un 1,5 y un 3% de nitrógeno. La neutralización con harina de fosfato aumenta el contenido de fósforo del abono terminado hasta el 20-22%, pero reduce simultáneamente el contenido relativo de fósforo soluble en agua.
La calidad del superfosfato se evalúa por su contenido en ácido fosfórico y la proporción de fósforo soluble en agua y en solución de citrato, una solución acuosa de citrato de amonio y amoníaco.
El superfosfato simple se utiliza en todo tipo de suelos. La principal desventaja es su bajo contenido en fósforo, que reduce su eficacia económica, especialmente en el transporte.
Superfosfato doble
El superfosfato doble es un abono fosfatado concentrado que se obtiene a partir de apatita o fosforita mediante un tratamiento con ácido fosfórico. Contiene fósforo en forma de dihidroortofosfato de calcio [Ca(H2PO4)2], como superfosfato simple con una impureza de hasta el 2,5% de ácido fosfórico libre. La principal diferencia con el superfosfato simple es la ausencia de yeso.
El proceso de producción consta de dos etapas: la primera para producir ácido fosfórico y la segunda para producir superfosfato doble.
Se utilizan dos métodos para producir ácido fosfórico.
En el proceso de extracción por vía húmeda, el ácido fosfórico se produce tratando la fosforita, incluido el bajo contenido de fósforo, con ácido sulfúrico para formar ácido fosfórico:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 + 6H2O = 2H3PO4 + CaSO4⋅2H2O.
La extracción del ácido fosfórico se realiza con una solución de ácido sulfúrico al 20-25%, para no disolver la gran cantidad de óxidos semifluorados contenidos. A continuación, el ácido fosfórico se separa del precipitado y se concentra por evaporación. El ácido fosfórico resultante se utiliza para procesar la fosforita, que tiene un alto contenido de fósforo y está menos contaminada con impurezas:
Ca3(PO4)2 + 4H3PO4 + H2O = 3Ca(H2PO4)2⋅H2O.
El segundo método de producción de ácido fosfórico es el método de sublimación del fósforo a partir de fosforitas de baja calidad a una temperatura de 1400-1500 °C en hornos eléctricos o altos hornos. El fósforo elemental que se escapa se recoge bajo el agua, se quema y el óxido de fósforo resultante se neutraliza con agua:
P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.
El segundo paso en la producción del superfosfato doble es la reacción del ácido fosfórico con la roca fosfórica con alto contenido de fósforo:
[Ca3(PO4)2]3⋅CaF2 + 14H3PO4 + 10H2O = 10Ca(H2PO4)⋅H2O + 2HF.
La materia prima para la producción de abonos fosfatados determina la composición de las impurezas. El mejor superfosfato doble se obtiene de la apatita, el contenido de su P2O5 es de 45-49%, el ácido libre no más de 2,5%, la proporción de P2O5 soluble en agua — 85%.
El superfosfato doble se produce en forma de gránulos de color gris claro. El coste de una tonelada de superfosfato doble de P2O5 es entre un 6 y un 13% más alto que el de uno simple, pero la alta concentración de P2O5 determina la economía para el transporte y el almacenamiento. El coste de la utilización del superfosfato doble P2O5 es un 8-13% inferior al del superfosfato simple.
El efecto del superfosfato doble en una dosis equivalente no difiere del superfosfato simple. Sin embargo, debido a la falta de azufre (en forma de yeso), el superfosfato doble puede ser inferior al simple en suelos con bajo contenido de azufre y en cultivos que requieren nutrición de azufre, como las legumbres y las crucíferas. En estos casos, el superfosfato doble se combina con fertilizantes que contienen azufre, como el sulfato de amonio, el sulfato de potasio o el sulfato de magnesio de potasio.
Superfos
El superfos es un nuevo y prometedor tipo de fertilizante fosfatado concentrado con un efecto duradero. Se produce por enriquecimiento químico y tratamiento con una mezcla de ácidos sulfúrico y fosfórico de la harina de fosfato.
Consumo de ácidos para producir 1 tonelada de P2O5 en superfos — 1-1,3 toneladas de ácido sulfúrico y 0,36 toneladas de ácido fosfórico — 2 veces menos que la producción de 1 tonelada de P2O5 doble superfosfato. Al mismo tiempo, el uso de materia prima de fosfato P2O5 alcanza el 95%.
El superfos se produce en forma de gránulos, que contienen un 38-40% de P2O5, de los cuales un 19-20% están en forma soluble en agua. Su eficacia no es inferior a la del doble superfosfato.
Fertilizantes que contienen fósforo insoluble en agua pero soluble en ácidos débiles
Las formas semisolubles (solubles en citrato) de los abonos fosfatados se utilizan en todo tipo de suelos y para todos los cultivos, pero su eficacia puede depender en gran medida del tipo de suelo. En suelos ácidos, los fertilizantes de reacción alcalina, como el tomaslak y la escoria de fosfato, pueden ser más eficaces que el superfosfato.
Precipitado (fosfato dicálcico)
Precipitado, o fosfato dicálcico, hidroortofosfato de calcio, fosfato monocálcico, — CaНРO4⋅2H2O. Se obtiene por la interacción del ácido ortofosfórico y la lechada de cal (solución de hidróxido de calcio) o una suspensión de carbonato de calcio:
2H3PO4 + 2Ca(OH)2 = 2(CaHPO4⋅2H2O);
H3PO4 + CaCO3 + H2O = CaHPO4⋅2H2O + CO2.
Las cantidades de las sustancias de partida se toman en la proporción correspondiente a la ecuación química.
El precipitado se separa del líquido y se seca a una temperatura no superior a 100 °C para evitar la pérdida de agua de cristalización, que contribuye a la solubilidad del precipitado.
La tecnología para producir precipitado como fertilizante no es económicamente viable, por lo que se utiliza principalmente para fines forrajeros. Como abono, se obtiene reciclando soluciones débiles de ácido ortofosfórico que son residuos de otras industrias, como la producción de gelatina en las plantas de procesamiento de cortezas.
El precipitado para el abono es un polvo blanco o gris claro que no se apelmaza y es bien dispersable. Dependiendo de la materia prima, contiene un 25-35% de la forma soluble en citrato P2O5. El precipitado de forraje contiene 44% de P2O5, no más de 0,2% de P, 0,001% de As, 0,002% de Pb.
Por su efecto sobre el rendimiento es similar al del superfosfato, pero sólo se utiliza para la aplicación principal bajo labranza en las mismas dosis de P2O5 que el superfosfato. En los suelos que no están saturados de bases y sierozem, la eficiencia de precipitado es mayor que el superfosfato, debido a la más fuerte de fósforo vinculante superfosfato. En los chernozems, el superfosfato tiene un efecto igual o ligeramente mejor que el precipitado.
Fosfato desfluorado
El fosfato desfluorado, u ortofosfato de calcio, fosfato tricálcico — Ca3(PO4)2 contiene un 28-32% de P2O5 soluble en cítricos. En cuanto al contenido de P2O5, el abono pertenece a los abonos fosfatados concentrados.
Se produce por tratamiento térmico de la roca fosfórica. El proceso consiste en la cocción al vapor de una mezcla de apatita o fosfato con un 2-3% de sílice (arena) a 1400-1550 °C. En este proceso el flúor, contenido en la apatita, se separa como fluoruro de hidrógeno. El grado de defluoración puede estar entre el 94 % y el 96 %.
Reacción química de la descomposición hidrotermal de la apatita en presencia de sílice:
n[Ca3(PO4)2]3CaF2 + mSiO2 + nH2O = 10nCaO⋅3nP2O5⋅mSiO2 + nHF.
Dependiendo de la materia prima, el producto obtenido contiene hasta un 30-32% (de apatita) o hasta un 20-22% (de fosforita) de P2O5 soluble en citrato.
El fosfato no fluorado tiene buenas propiedades físicas. Como abono de base en suelos podológicos y chernozem, es tan eficaz como el superfosfato.
La principal aplicación del fosfato obfluorado es la alimentación mineral de los animales.
Tomasslak (Tomas escoria)
La tomasslak, o fosfato de magnesio fundido, contiene fósforo en forma de fosfato tetracálcico (4CaO⋅P2O5 o Ca4P2O9) o silicocarnatita (Ca4P2O9⋅CaSiO3). Según las especificaciones técnicas, el contenido de P2O5 cítrico debe ser como mínimo del 14%. Ocupan una pequeña parte entre los fertilizantes fosfatados aplicados.
Se obtiene como subproducto de la transformación en hierro y acero del hierro fosfórico por el método de S. Thomas. Como el contenido de fósforo reduce la calidad del metal, para su eliminación Thomas sugirió en 1879 que el fósforo se ligara con cal recién quemada. A 1800-2000 ° el fósforo se oxida a P2O5, la unión de P2O5 conduce a la formación de sales calcáreas de ácido fosfórico. Estos compuestos con sílice cálcica y otras impurezas flotan en la superficie del metal fundido en forma de escoria, que se separa, tras el enfriamiento se tritura, se muele, y en esta forma se utiliza como fertilizante de fosfato.
Un exceso de SiO2 produce una sal doble de fosfato tetracálcico y sílice-calcio, la silicocarnatita, mientras que la falta de SiO2 produce fosfato tetracálcico. Ambas sales son solubles en ácido cítrico al 2%. El Tomasslak también contiene fosfatos solubles duros.
El Tomasshlak es un polvo oscuro y pesado, que contiene del 7-8% al 16-20% de P2O5 soluble en citrato. En forma de impurezas contiene silicato de calcio, compuestos de hierro, aluminio, vanadio, magnesio, manganeso, molibdeno y otros.
Se utiliza como abono principal. Es más eficaz en suelos ácidos ya que tiene una reacción alcalina.
Cuando se aplica al suelo como resultado de la interacción con la humedad del suelo que contiene dióxido de carbono disuelto (ácido carbónico), se descompone gradualmente para formar fosfato tricálcico recién precipitado que está disponible para las plantas.
El Tomasshlak se utiliza en todos los tipos de suelos en los que los abonos fosfatados tienen un efecto positivo en el rendimiento, pero su eficacia varía en los distintos suelos. En los chernozems es más débil que el superfosfato, en los suelos de la zona no chernozem, especialmente en los suelos ácidos turbosos y arenosos, el tomaslak es más eficaz ya que reduce la acidez. La capacidad de neutralización del tomaslak es importante cuando los abonos fosfatados se combinan con formas fisiológicamente ácidas de fertilizantes nitrogenados.
Escoria de Martenshopper
La escoria de Martenshopper se produce como subproducto de la fundición del arrabio en un horno a cielo abierto. También se utilizan materiales calcáreos para aglutinar el fósforo.
El contenido de fósforo en las escorias de cielo abierto es del 8 al 12% de P2O5, casi todo en forma soluble en citrato. La escoria de fosfato contiene una sal doble de tetrafosfato de calcio y silicato de calcio, compuestos de hierro, manganeso y magnesio.
Se utiliza como abono principal. Es muy alcalino y, por tanto, más adecuado para los suelos ácidos. Debido a su bajo contenido en fósforo, debe utilizarse en las proximidades de los lugares de producción.
Termofosfatos
Los termofosfatos contienen entre un 18 y un 34% de P2O5, y se producen por fusión o sinterización de fosfatos naturales con carbonatos o silicatos de sodio o potasio, así como escorias metalúrgicas, cal, cuarzo. En este proceso, las formas de fósforo difíciles de alcanzar se convierten en una forma soluble en cítricos.
La temperatura de fusión de los termofosfatos es de 1000-1200 °C. Durante el tratamiento a alta temperatura se rompe la red cristalina de las materias primas de fosfato, se libera flúor en forma de fluoruro de hidrógeno y el fósforo se convierte en su forma amorfa Ca3(PO4)2, que es accesible para las plantas. La forma amorfa se produce y permanece estable a una temperatura de 1180 °C. Al disminuir la temperatura, se transforma en una forma cristalina, que se asimila mal. Por lo tanto, la masa de reacción se enfría rápidamente para reducir esta transición.
La composición y las propiedades de los fosfatos térmicos son similares a las de la toma de tierra y pueden utilizarse en todos los suelos. Los termofosfatos obtenidos por fusión con sales alcalinas, solubles en ácido cítrico y en solución de citrato de amonio, tienen mejor disponibilidad para las plantas que el tomaslag. La ventaja de este método de producción de abonos fosfatados es que la roca fosfórica de baja calidad y la apatita, inadecuadas para la producción de superfosfato, pueden utilizarse como materia prima.
En suelos ácidos, tienen un efecto más fuerte que el superfosfato, especialmente en suelos podzólicos.
Harina de huesos
La harina de huesos es un subproducto del procesamiento de huesos. Los huesos desnudos se tratan con vapor a 1,5-2 atm, seguido de un lavado con agua para extraer la cola. El resultado es una harina de huesos desengrasada y desglaseada, que se trata con ácido clorhídrico. Se disuelven los minerales Ca3(PO4)2, Mg3(PO4)2 y se separa la estructura ósea blanda formada por la oseína. Cuando se calienta con agua, la oseína produce una gelatina de alta calidad.
Una solución de ácido clorhídrico de fosfatos se trata con «lechada de cal», por lo que los fosfatos precipitan con la formación de un precipitado según la ecuación
H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4⋅2H2O.
La harina de huesos desnatada y desgrasada contiene un 30-35% de P2O5 y hasta un 1% de nitrógeno. El fósforo de la harina de huesos está en una forma insoluble en agua, pero es más accesible que la harina de fosfato. La eficacia de la harina de huesos se ve afectada por la acidez del suelo. Incluso en entornos ligeramente ácidos, la harina de huesos tiene un buen efecto en el rendimiento de los cultivos.
Fosfato de magnesio fundido
El fosfato de magnesio fundido contiene un 20% de P2O5 en forma soluble en cítricos y un 12% de MgO. Se obtiene por fusión de fosforita con silicato de olivinita o serpentinita.
Uso conveniente en suelos franco-arenosos en los que los cultivos responden bien al magnesio.
Fósforo rojo
El fósforo rojo contiene un 229% de fósforo en términos de P2O5. Un prometedor fertilizante de fosfato de alta concentración. Para convertirlo en una forma accesible para las plantas en el suelo, se utiliza al mismo tiempo un catalizador, como el cobre, alrededor del 1% del peso del fósforo.
En el suelo podológico, después de 3 semanas tras la incrustación, el 20% del fósforo rojo se transforma en compuestos disponibles para los cultivos de cereales. En términos de eficacia, no es inferior al superfosfato, y posteriormente lo supera.
Fertilizantes que contienen fósforo poco solubles en ácidos débiles, pero solubles en ácidos fuertes
Los fertilizantes solubles duros tienen un efecto bastante bueno en los suelos ácidos de la zona de tierra no negra y en los suelos de la parte norte de la zona de tierra negra (chernozems lixiviados y podzolizados).
Harina de fosfato
La harina de fosfato es fosforita finamente molida. Se utiliza como abono en suelos ácidos podológicos, forestales grises y turbosos, en suelos chernozem podzolizados y lixiviados y en suelos rojos. En los chernozems típicos, comunes y del sur, el efecto de la harina de fosfato es más débil e inestable.
La harina de fosfato es el abono más barato. Sólo es superado por el superfosfato en términos de producción y volúmenes de aplicación. Su producción consiste en eliminar las impurezas gruesas (arena, arcilla) de la roca fosfórica, cortarla en trozos de 1 a 3 cm y molerla hasta obtener una harina fina. La finura de la harina de fosfato afecta a su eficacia. Las especificaciones técnicas exigen que al menos el 80 % de la masa de harina de fosfato tenga un tamaño de partícula no superior a 0,17 mm.
La materia prima utilizada es el fosfato nodular, a menudo de bajo porcentaje, sin una estructura cristalina pronunciada. Al moler estas materias primas se obtiene una harina adecuada para su aplicación directa, pero es poco útil para el procesamiento químico. Esta roca fosfórica se produce en los yacimientos de Egorievskoye, Shchigrovskoye, Seshchinskoye, Krylovetsky y Kineshma.
La harina de fosfato es un polvo de color gris, gris oscuro o marrón. El contenido de P2O5 en el abono de primer grado es del 28-30%, en el de segundo — 22-24%, en el de tercero — 19-21%. El abono no es higroscópico, no se apelmaza, se dispersa bien y tiene un alto contenido de polvo.
El fósforo en la harina de fosfato está contenido en forma de fluorapatita — [Ca3 (РO4)2]3СaF2, que es insoluble en agua, poco soluble en ácidos débiles, por lo que es inaccesible para la mayoría de las plantas.
La eficacia de la harina de fosfato está influida por el origen y la composición de la roca fosfórica, la finura de la molienda, las características biológicas de los cultivos, las propiedades del suelo y la acidez de los abonos que la acompañan.
La harina de fosfato interactúa con el suelo que tiene acidez real y potencial, con la descomposición gradual del fosfato de calcio, su transformación en fosfato dicálcico:
Ca3(PO4)2 +2H2O+ 2CO2 → 2CaHPO4 + Ca(HCO3)2.
Según las investigaciones, los suelos con una acidez hidrolítica inferior a 2,5 mg⋅ eq/100 g, descomponen mal la fosforita, por lo que su eficacia en dichos suelos es baja. Por el contrario, cuanto mayor sea la acidez hidrolítica, más eficaz será la acción de la harina de fosfato. Esto explica el efecto positivo de la harina de fósforo en los chernozems degradados y lixiviados, donde la acidez de intercambio es baja y la acidez hidrolítica es alta.
Los suelos con una pequeña capacidad de absorción con una acidez hidrolítica de 3-3,5 mmol/100 g de suelo y una base de saturación del 50-60%, por regla general, tienen una reacción ácida (5,0-5,5), que es causada por la acidez de intercambio. Con una alta capacidad de absorción, una acidez hidrolítica igual a 6-7 mmol/100 g de suelo y un grado de saturación del 75-85% la reacción se acerca a la neutralidad (6,0-6,5). Por lo tanto, un alto efecto de la harina de fosfato se manifestará con una alta acidez y un menor grado de saturación del suelo con bases.
El efecto de la harina de fosfato está influenciado por la capacidad de absorción y el grado de saturación del suelo con bases. A igual acidez hidrolítica, la eficacia aumenta con la disminución de la capacidad de absorción.
La superficie total de interacción de la harina de fosfato con el suelo aumenta con el incremento de la finura.
Tabla. Influencia de la finura de la molienda de harina de fosfato en su eficacia (A.N. Lebedyantsev)
La eficacia de la harina de fosfato depende de las características biológicas de las plantas. Los resultados de los experimentos de D.N. Pryanishnikov, P.S. Kossovich y otros científicos permitieron dividir los cultivos en grupos según su capacidad de asimilar el fósforo de difícil absorción. Entre las plantas con buena capacidad para asimilar los fosfatos difíciles de asimilar se encuentran el altramuz, el trigo sarraceno y la mostaza; algo menos los guisantes, la esparceta, el melil y el cáñamo. Todos los cereales, el lino, la remolacha, las patatas y la veza pueden asimilar el fósforo de la harina de fosfato sólo después de la interacción con los suelos ácidos. La cebada, el trigo de primavera, el lino, el mijo, el tomate y el nabo no asimilan la harina de fósforo.
La capacidad de las plantas para asimilar el fosfato difícil de asimilar cambia con la edad. La mayoría de las plantas no asimilan bien las formas difíciles de digerir durante el primer periodo de vida, esta capacidad aumenta más adelante.
La mayoría de los científicos atribuyen la capacidad de asimilar fosfatos difíciles de digerir a la cantidad y composición de las excreciones ácidas de las raíces de las plantas. F.V. Chirikov atribuye esta capacidad al aumento de la ingesta de calcio: las plantas que absorben más calcio, asimilan mejor el fósforo.
La absorción de fósforo de la harina de fosfato, como estableció D.N. Pryanishnikov, también depende de los fertilizantes que la acompañan: los fertilizantes fisiológicamente ácidos aumentan la disponibilidad de fósforo, los fertilizantes fisiológicamente alcalinos y los materiales calcáreos la reducen.
La roca fosfórica ha sido ampliamente utilizada en la antigua Unión Soviética. Es probable que su uso aumente en el futuro. Una desventaja de la harina de roca fosfórica es que es muy polvorienta. Para reducir el polvo, se pueden utilizar mezclas de harina de fosfato:
- mezclas de harina de fosfato con cloruro de amonio en la proporción N:P2O5 = 1:1; en este caso el contenido de cada elemento nutritivo es del 14%, se elimina el polvo y el contenido de fósforo cítrico aumenta en 1,5 veces.
- El impacto en la harina de fosfato fundido disulfato de potasio a una temperatura de 205-210 ° C durante 50-60 minutos en un mezclador de tornillo: se elimina el polvo, el contenido de P2O5 es 16%, de los cuales el 70% en una forma soluble en limón, el contenido de K2O — hasta el 17%.
La eficacia de la harina de fosfato está influida por la edad geológica y la composición mineralógica de la fosforita. Las fosforitas de origen antiguo con estructura cristalina se caracterizan por su escasa disponibilidad para las plantas, especialmente la apatita.
Para aumentar la disponibilidad, la harina de fosforita se compone con turba o estiércol. En los abonos, la eficacia aumenta con la turba ácida con una proporción de turba y harina de 100:1. La harina de fosfato se utiliza para preparar turba y compost de estiércol-fosfato.
La harina de fosfato para una mejor descomposición se introduce por adelantado bajo un arado profundo en una capa húmeda. La aplicación en dosis dobles o triples, tiene un efecto prolongado.
En Rusia, los suelos ácidos de las tierras de cultivo ocupan unos 50 millones de hectáreas. En general, se caracterizan por un bajo contenido de fósforo móvil.
Vivianita (mineral de pantano)
La vivianita, o mineral de pantano, es un óxido de fosfato de hierro — Fe3(PO4)2⋅8H2O. Contiene un 28% de P2O5. Se encuentra bajo la capa de turba como una masa blanquecina.
Es una buena fuente de fósforo para los cultivos en suelos podológicos, forestales grises y chernozems lixiviados. La vivianita se desprende fácilmente cuando está seca y se dispersa bien.
Fosforización
La fosforización es la aplicación de fosfato soluble duro (harina de fosfato) en la rotación de cultivos durante varios años y es uno de los métodos para aumentar la fertilidad del suelo, especialmente de los suelos ácidos, la eficiencia de los fertilizantes minerales y aumentar el rendimiento de los cultivos. La harina de fosfato se aplica en grandes dosis de hasta 1-1,5 t/ha, lo que proporciona nutrición de fósforo a las plantas durante 6-8 años, mejora el régimen de nutrientes y aumenta la productividad de la rotación de cultivos.
La mejora del régimen de fosfatos aumenta la eficacia de otros fertilizantes. La fosforización es una técnica de recuperación para aumentar la fertilidad de los suelos ácidos, cuya eficacia depende de la acidez y de la disponibilidad de fósforo móvil. En primer lugar, la fosforilación se lleva a cabo con un pH inferior a 5,5 y el contenido de fósforo móvil a 5 mg/100 g de suelo.
La fosforilación en la rotación se realiza mejor en un par bajo los cultivos de invierno y los cereales con la siembra de leguminosas, que son capaces de absorber el fósforo soluble duro, acumular mejor el nitrógeno y contribuir a aumentar la productividad de los cultivos posteriores de la rotación.
La fosforización se utiliza para mejorar radicalmente las praderas y los pastos. La cal y la harina de fosfato se aplican por separado, por ejemplo, antes y después de arar, en diferentes capas del suelo.
La aplicación de fosforita es un método obligatorio para mejorar las tierras de baja fertilidad recientemente desarrolladas, el drenaje, el desarrollo de turberas y las praderas ácidas de baja fertilidad en suelos minerales. La tasa de aplicación de harina de fosfato es de al menos 200 kg de P2O5, o 1 tonelada por harina. Para un cálculo más preciso de la dosis, se utilizan las tasas de nutrientes para aumentar el fósforo móvil por 1 mg/100g de suelo.
Tabla. Tasas de fertilización para aumentar el contenido de fósforo móvil por 10 mg P2O5/kg de suelo (por Litvak Sh.I., 1990; Sychev V.G., Shafran S.A., 2013)
| Sod-podzolic | arenosos y franco-arenosos | según Kirsanov | ||
| franco ligero | ||||
| franco medio | ||||
| marga pesada | ||||
| Bosque gris | arenosos y franco-arenosos | según Kirsanov | ||
| limoso | ||||
| marga pesada | ||||
| Chernozem podzolizado | franco ligero | según Chirikov | ||
| limoso | ||||
| Chernozem lixiviado | marga pesada | según Chirikov | ||
| Chernozem típico | marga pesada | según Chirikov | ||
| Chernozem ordinario | limoso | según Chirikov | ||
| marga pesada | ||||
| Chernozems de carbonato | por término medio | según Machigin | ||
| Castaña | por término medio | según Machigin | ||
Ejemplo. Datos iniciales: suelo franco-arcilloso sodzólico; pH 4,5; contenido de fósforo móvil 4,6 mg/100g de suelo; planificado — 9 mg/100g de suelo.
La dosis de harina de fosfato se determina mediante la fórmula:
D = (B — A) ⋅ C, o
D = (9,0 — 4,6) — 60 = 264 kg P2O5/ha,
donde D es la dosis, kg/ha de P2O5; B es el contenido previsto, mg P2O5/100 g de suelo; A es el contenido real, mg P2O5/100 g de suelo; C es el consumo de P2O5 para aumentar su contenido en 1 mg/100 g de suelo.
Interacción de los abonos fosfatados con el suelo
La solubilidad de los abonos fosfatados, incluidos los hidrosolubles, es menor que la de los abonos nitrogenados y potásicos. Cuando se aplica al suelo, al disolverse el ion fosfato, éste pasa a compuestos característicos de un tipo de suelo concreto y determinado por las características genéticas, las propiedades físicas, químicas y mineralógicas, el grado de cultivo. La velocidad de este proceso es lenta, por lo que parte de los abonos fosfatados aplicados, especialmente en forma granular o en formas semisolubles e insolubles, permanecen inalterados durante mucho tiempo.
La transformación del fósforo soluble en los fertilizantes puede ser causada por:
- absorción química de los iones fosfato por parte de los cationes de calcio, magnesio, óxidos e hidróxidos de hierro, aluminio, manganeso y titanio;
- absorción coloide-química (intercambio) en la superficie de los sólidos del suelo;
- absorción biológica por los sistemas de raíces de las plantas y la microflora del suelo.
La absorción por intercambio (adsorción) de los iones fosfato se produce en la superficie de las partículas coloidales cargadas positivamente, como los coloides de los hidratos de óxido, o en las zonas cargadas positivamente de los coloides cargados negativamente, como los minerales de los grupos caolinita y montmorillonita y la hidromica y los coloides del grupo de las proteínas. La absorción intercambiable es más fuerte en un entorno ácido. Por ejemplo, la illita (un mineral del grupo de la hidromica), la bentonita (del grupo de la montmorillonita) y la caolinita adsorben a pH 4-4,5 de 7,7 a 9,7 mg-eq H2PO4— por 100 g de mineral. No hubo diferencias significativas en la absorción de aniones por los minerales de los grupos de montmorillonita y caolinita, como en el caso de la absorción de intercambio de cationes. La reacción del medio conduce a un cambio en el potencial eléctrico de los coloides del suelo. La acidificación de la solución del suelo favorece una mejor captación de aniones; la alcalinización, por el contrario, provoca una disminución de la captación. Por lo tanto, para los suelos con reacción débilmente ácida y neutra, la absorción de intercambio es más débil (Antipov-Karataev et al.):
| Tierra negra (chernozem) | |
| Podzólico | |
| Tierra roja |
La absorción de intercambio de iones de fosfato en el chernozem común de la Estepa de Piedra también es confirmada por I.P. Serdobolsky.
Según el Instituto Panruso de Fertilizantes y Ciencias del Suelo, la absorción por adsorción de los suelos podológicos representa el 70-80% del fosfato total absorbido.
Los aniones del ácido fosfórico absorbidos por el intercambio pueden ser desplazados a la solución (desorción) por otros aniones ácidos minerales y orgánicos, por ejemplo, el ion hidrocarbonato, el ácido cítrico, el ácido málico, el ácido oxálico, el ácido fórmico y los ácidos húmicos. Estos aniones están siempre presentes en la solución del suelo como resultado de la respiración de las plantas y de las excreciones de las raíces, así como de la descomposición microbiológica de los residuos vegetales y de los fertilizantes orgánicos. Por lo tanto, no hay escasez de aniones para la desorción de fosfatos. Esto determina la buena movilidad y la disponibilidad para las plantas del fosfato absorbido por intercambio. Según los resultados de la investigación, la disponibilidad del fosfato absorbido por intercambio se acerca a la del fosfato soluble en agua. Sin embargo, estos últimos son escasos en la solución del suelo, por lo que es el fosfato absorbido por intercambio el que juega un papel importante en la nutrición de fósforo de las plantas.
Parte del fosfato de los fertilizantes disuelto en la solución del suelo, es absorbido por el suelo por medio de un enlace químico. Las características de la absorción química están determinadas por el tipo de suelo y su acidez.
El valor del pH del suelo determina la solubilidad de las sales de calcio, magnesio, aluminio, hierro, manganeso y titanio que, al interactuar con el fosfato soluble en agua, lo convierten en compuestos difícilmente solubles. Por ejemplo, a un pH inferior a 5 aumenta el contenido de iones de aluminio en el suelo, mientras que a un pH inferior a 3 aumenta el contenido de iones de hierro. En general, se acepta que la menor unión de fosfatos y la mayor movilidad se dan en el rango de pH de 5,0-5,5. En los suelos más ácidos se absorben el aluminio y los óxidos de hierro, mientras que en los menos ácidos se absorben el calcio y el magnesio.
Así, en los suelos con una reacción del suelo cercana a la neutralidad, los abonos fosfatados solubles en agua monofosfato [(Ca(H2PO4)2⋅H2O] después de algún tiempo debido a la absorción química en los fosfatos de calcio y de magnesio b-sustituidos (CaНРO4⋅2H2O o MgНРO4) y permanecen mucho tiempo en forma accesible para las plantas. Posteriormente, el hidrógeno de la sal biosustituida se sustituye gradualmente por calcio o magnesio, formando fosfatos trisustituidos Ca3(РO4)2, Mg3(РO4)2, y posteriormente el fosfato básico octacalcio [Ca4H(РO4)3⋅ЗН2O], mientras que la solubilidad disminuye constantemente.
Sin embargo, mientras estas sales se encuentren en un estado amorfo recién precipitado, conservan su capacidad de disolverse en ácidos débiles, lo que explica cierta disponibilidad para las plantas. Sólo cuando los fosfatos trisustituidos y básicos cristalizan («envejecimiento») pierden su accesibilidad. El proceso de «envejecimiento» del fosfato se denomina retrogradación del fosfato.
En los suelos sodzólicos de reacción ácida y débilmente ácida, la unión química de los iones fosfato se debe a los óxidos semifluorados móviles:
Al(OH)3 + H3PO4 → AlPO4 + 3H2O;
Fe(OH)3 + H3PO4 → FePO4 + 3H2O.
Los fosfatos de aluminio y de hierro recién precipitados también permanecen accesibles para las plantas durante algún tiempo, pero se vuelven insolubles a medida que «envejecen». Tanto los fosfatos fertilizantes solubles en agua como los fosfatos transferidos a la solución desde el estado de intercambio-absorción como resultado de la desorción están sujetos a la absorción química.
La intensidad de la absorción química y coloidal de los fosfatos de los fertilizantes está en relación directa con el contenido de las formas móviles de los halóxidos. El ácido fosfórico como resultado de la absorción biológica es capaz de fijarse en el suelo, en el cuerpo de los microorganismos. En términos de energía de absorción del fosfato de los fertilizantes solubles, los suelos pueden ordenarse en la siguiente secuencia: suelos rojos > suelos podzólicos > chernozem > suelos grises.
El proceso de absorción de fosfato en el suelo y su posterior transformación es muy lento. La experiencia de la aplicación a largo plazo de altas dosis de abonos fosfatados varias veces superiores a la eliminación de P2O5 demostró que la mayor parte del fósforo se acumula en los suelos en forma fácilmente soluble en cantidades de hasta 600-1000 mg/kg de suelo.
Esto conduce a la fosfatación de los suelos. Este fenómeno se ha observado en varios países europeos, que utilizan abonos fosfatados desde hace más de un siglo. A finales de los años 80 se produjo la zafosfachitanie en Rusia en la zona de cultivo de remolacha y en algunas explotaciones de la región de Moscú.
Los experimentos sobre el terreno y la vegetación han demostrado que los fertilizantes de fósforo «residuales», es decir, no utilizados previamente, siguen estando disponibles para las plantas. Así, los efectos de los fertilizantes de fósforo aplicados previamente en la estación experimental de Rotamsted se han observado durante más de 50 años.
Estos experimentos demuestran que cantidades significativas de fosfato no se fijan «permanentemente» en el suelo. Hay información sobre la posibilidad de movilizar los recursos de fosfato de los suelos en condiciones de deficiencia de fertilizantes de fósforo. En este caso se produce una transformación gradual de los fosfatos duros-solubles en solubles.
Sin embargo, el cultivo a largo plazo en condiciones de déficit de abonos fosfatados conduce al agotamiento de las reservas del suelo y a su degradación gradual.
Eficiencia de los abonos fosfatados
La eficacia de los abonos fosfatados depende de:
- condiciones edafológicas y climáticas;
- propiedades de los fertilizantes;
- características zonales del suelo;
- características biológicas de los cultivos;
- métodos agroquímicos para optimizar la aplicación de abonos fosfatados;
- contenido de fosfato;
- disponibilidad de humedad.
Peculiaridades de la aplicación de abonos fosfatados, teniendo en cuenta su solubilidad:
- los fosfatos hidrosolubles se utilizan en todos los suelos, en todos los cultivos y en diferentes aplicaciones;
- la eficacia de los fosfatos solubles en ácidos débiles depende del suelo, por ejemplo, en suelos ácidos su efecto es mayor que el de los superfosfatos;
- los fertilizantes solubles duros son eficaces en los suelos ácidos de la zona no chernozem y en los suelos chernozem lixiviados y degradados del norte.
En todos los suelos, el superfosfato y el precipitado tienen un efecto más estable sobre el rendimiento.
Influencia del contenido de fósforo del suelo en la eficiencia
Los fertilizantes fosforados tienen un mayor efecto sobre el rendimiento en los suelos con un contenido bajo y medio de fósforo móvil, mientras que en los suelos con un contenido alto y elevado el efecto es débil o inexistente.
En los suelos podológicos y forestales grises el contenido óptimo de fósforo móvil según el método de Kirsanov es de 10-15 mg/100 g. Este nivel de suministro se considera suficiente para obtener en condiciones climáticas normales y en el fondo de los fertilizantes de nitrógeno-potasio altos rendimientos de los cultivos de campo, por ejemplo, el grano — hasta 5,5 t/ha, heno hierba perenne — 5,5-7,0 t/ha. El mismo valor del contenido óptimo de fósforo móvil según el método de Chirikov se acepta para los chernozems no carbonatados. En suelos carbonatados chernozem, castaño y gris, el contenido óptimo según el método de Machigin es de 3-4,5 mg/100 g.
Con el contenido de fósforo móvil en los suelos podológicos, 10-12 mg/100 g, el aumento del rendimiento del fertilizante de fósforo es inestable, y con 15 mg/100 g, el efecto suele estar ausente. El rechazo total de los abonos fosfatados en estos suelos no es aconsejable, ya que conduce al agotamiento del fosfato móvil del suelo, por lo que hay que compensar la eliminación de P2O5 con las dosis de fertilizantes de las plantas. Agrotécnicamente óptima se puede considerar una combinación de aplicación en el fertilizante principal formas solubles duro con una fila (inicio) la aplicación de soluble.
Los abonos fosfatados deben aplicarse en dosis altas de fertilizantes nitrogenados-potásicos para evitar un desequilibrio en la relación de elementos (N:P:K).
La fertilización de suelos con un bajo contenido de fósforo debería permitir un aumento gradual hasta alcanzar un nivel óptimo. Para ello, las dosis se calculan no sólo para el rendimiento previsto, sino también para mejorar la fertilidad del suelo. Para aumentar el contenido de fósforo móvil en el suelo en 1 mg/100 g, se pueden aplicar las tasas de consumo de nutrientes desarrolladas por el Instituto Panruso de Investigación y Diseño de Química Agrícola.
Tabla. Consumo de nutrientes para aumentar el contenido de fósforo móvil en el suelo en 1 mg/100 g[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
| Podológicos | Arenosos y limosos | |
| Arcillosos de ligeros a medios | ||
| Arcillosos y limosos pesados | ||
| Forestales grises | Arenosos y limosos | |
| Arcillosos de ligeros a medios | ||
| Arcillosos y limosos pesados | ||
| Negros podsolados y lixiviados | Arenosos y limosos | |
| Arcillosos de ligeros a medios | ||
| Arcillosos y limosos pesados |
Influencia de la disponibilidad de humedad
La eficacia de los abonos fosfatados depende de la disponibilidad de agua del cultivo. A medida que aumenta el clima continental, lo que conlleva una disminución de la disponibilidad de humedad, la eficacia disminuye. Sin embargo, los abonos fosfatados contribuyen a que las plantas utilicen menos la humedad, por lo que mitigan los efectos de la falta de humedad.
Eficacia de los abonos fosfatados en función del tipo de suelo
En los suelos de chernozem, los abonos fosfatados muestran una buena eficacia, que se explica por el suministro suficiente de nitrógeno al suelo y el desarrollo de los sistemas radiculares de las plantas. En el fondo fertilizado con fósforo, las plantas gastan un 10-15% menos de agua para crear una unidad de rendimiento.
En los suelos forestales grises, el efecto del fósforo disminuye debido al deterioro del suministro de nitrógeno y a la movilidad de los compuestos organofosforados en ellos.
En los suelos podológicos, los abonos fosfatados muestran una eficacia bastante elevada cuando se utilizan en combinación con otros fertilizantes, respetando las medidas agronómicas y de mejora.
Influencia de las propiedades del abono
Para evitar las pérdidas de nitrógeno al aplicar los abonos fosfatados y nitrogenados, observe las siguientes reglas:
- Las formas alcalinas de los abonos fosfatados no deben mezclarse con las formas amoniacales de los abonos nitrogenados.
- El superfosfato seco se mezcla con nitrato de amonio antes de la aplicación, ya que la mezcla se seca si se almacena durante mucho tiempo.
- La mezcla de superfosfato y sulfato de amonio conduce a la formación de yeso, la mezcla se endurece durante el almacenamiento prolongado.
- Cuando el superfosfato ácido se mezcla con el abono nítrico, se forma ácido nítrico libre, que se volatiliza rápidamente:
H3PO4 + NaNO3 = NaH2PO4 + HNO3. - Antes de su aplicación, la excesiva acidez del superfosfato, que tiene un efecto negativo en las plantas jóvenes, se elimina mezclándolo mecánicamente con roca fosfórica (hasta un 15%), harina de dolomita (hasta un 10%) o cal.
Métodos de aplicación de los abonos fosfatados
Los abonos fosfatados suelen aplicarse en dos ocasiones: antes de la siembra y como abono principal. Dada la escasa movilidad del fosfato en el suelo y el escaso desarrollo del sistema radicular durante el periodo de crecimiento inicial, el papel de la fertilización con fosfato antes de la siembra es importante para obtener un alto rendimiento.
Incluso en suelos con un alto contenido de fósforo móvil, la concentración de iones de fosfato en la solución del suelo puede no ser suficiente para proporcionar a las plantas suficiente fósforo en las primeras etapas de crecimiento. La aplicación de abonos fosfatados en la hilera (de arranque) se realiza en dosis de 7-20 kg/ha de P2O5. Sólo se utilizan formas hidrosolubles y fácilmente accesibles, los superfosfatos granulares. El superfosfato en polvo en condiciones de primavera se seca rápidamente, se apelmaza y atasca las máquinas de siembra.
Según los datos de CINAO, 1 tonelada de superfosfato granular en la aplicación en hilera da un aumento de 5-6 toneladas de grano, en la aplicación principal — 1-2 toneladas. Los abonos fosfatados también afectan a la calidad de la producción: aumentan el contenido de proteínas del grano, el contenido de azúcar de las raíces de la remolacha, la fecundidad de los tubérculos y aceleran la maduración.
Los abonos fosfatados hidrosolubles, en su mayoría superfosfato granulado, dan un buen efecto, cuando se aplican al sembrar los cultivos en agujeros y nidos. El abono se aplica mediante sembradoras combinadas. En el caso de la remolacha azucarera, las patatas y otros cultivos, el superfosfato se realiza mediante sembradoras combinadas simultáneamente con fertilizantes nitrogenados o nitropotásicos. Según los datos experimentales, 0,5 centenares de superfosfato granulado o 10 kg de P2O5 por 1 hectárea proporcionan 2,5-3 c/ha de grano adicional. Cuando los abonos fosfatados son escasos, la aplicación de superfosfato en los cultivos de cereales durante la siembra muestra una buena eficacia.
La alimentación con superfosfato puede ser eficaz:
- cuando se aplican dosis insuficientes de abonos fosfatados en la aplicación principal, en la labranza de otoño;
- en zonas bien regadas o bajo riego;
- en suelos con fuerte absorción química cuando el superfosfato está en contacto con el suelo durante mucho tiempo, especialmente en suelos ácidos con un alto contenido de halógenos.
En otros casos, el abonado por encima es menos eficaz que la aplicación de dosis similares antes de la siembra o en las hileras.
La gran variedad de tipos de suelo en Rusia permite aplicar con éxito todos los tipos de abonos fosfatados como abono básico.
Momento de la aplicación de los abonosfosfatados
El momento es importante para los fosfatos difíciles de eliminar. Debe aplicarse a principios del otoño para que parte del fosfato cálcico pueda convertirse en una forma más accesible durante la temporada de crecimiento.
Profundidad de incorporación de los abonos fosfatados
Debido a la escasa movilidad del fosfato en el suelo, la profundidad de incrustación del abono fosfatado principal es importante. Por lo tanto, el objetivo es crear una reserva de fósforo disponible en la zona de la parte activa del sistema radicular de la planta. Esto es especialmente importante en condiciones de aridez, donde la parte superior de la capa arable se seca en verano. Así, en el experimento con 32P, la aplicación superficial de superfosfato a los pastos a una dosis de 450 kg/ha de P2O5 no dio lugar a la penetración de fósforo a más de 2,5 cm de profundidad.
La profundidad y la ubicación del abono dependen del método de incorporación.
Tabla. Distribución de los fertilizantes en la capa de suelo cultivable según el método de su incrustación, %[ref]Yagodin B.A., Zhukov Y.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry/ Editado por B.A. Yagodin. - Moscú: Kolos, 2002. - 584 págs.: ilustración[/ref]
De los datos anteriores se desprende que la incorporación mediante gradas o cultivadores concentra la mayor parte del abono en la capa superior (0-9 cm). Se consigue una incorporación más uniforme con el arado sin espumadera, una incorporación más profunda con la espumadera, pero queda poco abono en la capa superior. En este último caso, es necesaria la fertilización en hilera. El fertilizante fosfatado aplicado no migra a lo largo del perfil del suelo y permanece en el lecho de siembra. Sólo el cultivo posterior cambia su posición en la capa superior del suelo.
Por lo tanto, la profundidad de labranza para un cultivo específico también determina la profundidad del abono fosfatado principal.
Optimización de las dosis de abonos fosfatados
Los suelos con suficientes reservas de fósforo mediante una fertilización sistemática son capaces de proporcionar a los cultivos una nutrición óptima de fósforo durante un largo periodo de tiempo. El fósforo mitiga los efectos de las condiciones climáticas extremas en las plantas, pudiendo obtener altos rendimientos incluso en condiciones de sequía, bajas o altas temperaturas.
En todo el mundo, especialmente en Europa, el aumento del contenido de fósforo de los suelos en las rotaciones de cultivos se consigue aplicando periódicamente altas dosis de fertilizantes fosforados. La conservación del fósforo en una forma accesible para las plantas, la escasa migración a lo largo del perfil del suelo y la ausencia de pérdidas, así como los datos sobre los niveles óptimos de fósforo móvil para los cultivos permiten calcular las tasas de aplicación de abonos fosfatados, necesarias para lograr una nutrición óptima de fosfatos. La principal forma de mantener una nutrición óptima de fósforo es mediante la aplicación de fertilizantes minerales y orgánicos.
La agroquímica ha acumulado bastantes conocimientos sobre este nutriente, pero todavía hay una serie de problemas sin resolver:
- Baja utilización de los fertilizantes de fósforo por parte de los cultivos individuales y, en general, en la agrocenosis.
- La aplicación sistemática de altas dosis de fertilizantes con fósforo y el exceso de fosfatado de los suelos conduce a un desequilibrio de otros nutrientes, lo que empeora el régimen de nutrientes.
- Diversas sustancias, entre ellas los metales pesados, contenidas en los abonos fosfatados en forma de impurezas tienen un impacto negativo en el medio ambiente y, al introducirse en las plantas y los productos agrícolas.
- Inmovilización (retrogradación) del fósforo en el suelo como resultado de la absorción química. Estos procesos son especialmente intensos en los chernozems carbonatados, en los suelos rojos y en los suelos sod-podzólicos ácidos con un alto contenido en óxidos de aluminio y hierro.
- Movilización del fosfato del suelo. Especialmente importante para aquellas zonas de cultivo y suelos, donde como resultado de la aplicación sistemática de grandes dosis de abonos fosfatados se creó una reserva por encima del nivel óptimo de fosfato.
La optimización de la nutrición de fósforo de los cultivos depende de la especificación de las rotaciones de cultivos en condiciones edafológicas y climáticas específicas. La complejidad de la optimización de la nutrición de las plantas con fósforo está asociada a la unión de una serie de elementos biogénicos, como el zinc, el cobre y el desequilibrio de nutrientes en el suelo.
El desarrollo y la aplicación de dosis óptimas de fósforo están asociados a un conjunto de métodos agrotécnicos, químicos y biológicos de movilización del fósforo acumulado como resultado de la aplicación sistemática de fertilizantes fosforados. Así, el uso de fertilizantes fisiológicamente ácidos de nitrógeno y potasio en combinación con oligoelementos moviliza el fósforo en los chernozems sobrefosfatados, los suelos grises y los suelos de castaño. En este caso es posible obtener altos rendimientos de los cultivos durante mucho tiempo sin la aplicación de fertilizantes fosforados. El encalado de los suelos ácidos podológicos también contribuye a la movilización de los fosfatos del suelo ligados a los óxidos de aluminio y de hierro reducidos a la mitad.
A la hora de resolver los problemas de optimización de la fertilización fosfatada hay que tener en cuenta el régimen de fosfatos del suelo:
- La evaluación objetiva de la eficacia de los abonos fosfatados se realiza no sólo por la productividad de los cultivos individuales, sino también por la rotación de cultivos.
- Los métodos para evaluar los niveles de fosfato y optimizar la fertilización con fosfato dependen de la determinación del fósforo móvil en el suelo.
- Para una evaluación objetiva, hay que tener en cuenta tanto el contenido de fósforo móvil según el método adoptado para este tipo de suelo, como su movilidad en suspensiones salinas débiles.
En los suelos arcillosos ligeros de sodzol se considera que el contenido óptimo de fósforo móvil en la capa arable es de 10-15 mg/100 g de suelo. En estos suelos, con buenas prácticas agrícolas y el suministro de nitrógeno y potasio a las plantas, la productividad media anual de la rotación del campo es de 45-50 centenares de unidades de grano del producto principal. Un mayor contenido de fósforo móvil conlleva un menor rendimiento de los fertilizantes fosforados.
El régimen óptimo de fosfatos en los suelos forestales grises se aproxima al régimen de los suelos podológicos cuando se utiliza el método de Kirsanov. El mismo valor de contenido óptimo de fósforo móvil se estableció para los suelos de chernozem cuando se determinó por el método de Chirikov. En los suelos carbonatados chernozem, gris y castaño el nivel óptimo es de 3-4,5 mg/100 g de suelo por el método Machigin.
Para optimizar el abono de fósforo se utiliza además el contenido óptimo:
1. coeficiente de utilización, o coeficiente de equilibrio, coeficiente de eliminación. Indica la proporción de eliminación de nutrientes del abono aplicado, calculada mediante la fórmula:
Kb = R x 100 / D,
donde Kb es el coeficiente de balance; R es el fósforo exportado con el cultivo; D es la dosis de fósforo aplicada.
2. El coeficiente de compensación, o intensidad del balance (Kc), la inversa de Kb, es igual:
Kc = D x 100 / R.
El coeficiente de balance es una medida de la eficacia de los fertilizantes con el contenido de nutrientes adecuado para un determinado estado del suelo.
El aumento o la disminución de la dosis de abono (Kopt, %) en función de la eliminación de nutrientes se calcula según la fórmula:
La dosis óptima de abono se calcula mediante la fórmula:
Dopt = Bopt ⋅ V%.
El grado de suministro de fósforo de los suelos en función del contenido de su forma móvil (K) es entonces igual:
K = Dopt — Bopt.
En el caso de un suministro bajo de suelos con fósforo móvil K es de 48-55 kg P2O5/ha, en el promedio — 17-20 kg P2O5/ha, en el alto — 3-6 kg P2O5/ha.
3. Las dosis de abono fosfatado y potásico se calculan mediante la fórmula
DР(К) = R — SO + CР(К),
donde DP(K) es la dosis de abono fosforado o potásico, kg de sustancia activa/ha; R es la exportación de fósforo o potasio con el rendimiento previsto, kg/ha; SO es el contenido de fósforo o potasio del abono orgánico, kg/ha; CP(K) es la cantidad de fósforo o potasio que incrementa estos elementos en 10 mg/kg en suelos con bajo contenido en nutrientes y en 5 mg/kg en suelos con contenido medio en nutrientes, kg/ha.
Para el nivel óptimo se toma el contenido de fósforo móvil en el suelo, en el que se alcanza al menos el 90-95% del rendimiento máximo, y el 5-10% que falta se rellena con fertilizantes de fósforo para compensar la eliminación del rendimiento previsto.
La generalización de los resultados de los experimentos a largo plazo permitió desarrollar principios generales para diferenciar las dosis de fertilizantes, teniendo en cuenta las condiciones específicas.
Tabla. Diferenciación de las dosis de fertilizantes de fósforo y de la eliminación de fósforo por parte de las plantas en función de la provisión del suelo con fósforo móvil[ref] Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. - M.: Editorial del Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. - 854 p.[/ref]
*Una dosis única (coeficiente de diferenciación de 1) se toma como una dosis P60.
**Dentro de la hilera al sembrar.
Las dosis de P2O5 para la aplicación antes de la siembra se determinan en función del cultivo. Algunos, como el maíz y el girasol, pueden ser inhibidos por el contacto directo entre las semillas y el superfosfato. Por ello, se crea una capa de suelo entre las semillas y el abono; la dosis de P2O5 es de 7-10 kg/ha.
Los cereales y los cultivos hortícolas, el lino y el cáñamo son menos sensibles y responden positivamente al superfosfato granulado en una dosis de unos 10 kg/ha; es aceptable mezclarlo con las semillas antes de la siembra con una sembradora de hileras ordinaria. La semilla y el fertilizante deben estar secos y los gránulos deben tener una buena resistencia mecánica, no deben ser aplastados en la unidad de siembra ni obstruidos. El superfosfato debe ser neutro o ligeramente ácido. El superfosfato ácido, incluso en contacto breve con las semillas (hasta 2 horas), reduce la germinación de las semillas de centeno de invierno, cebada, trigo de primavera, lino y remolacha de mesa. Con una acidez inferior al 1%, se puede mezclar con semillas de centeno y remolacha no antes de 2 horas antes de la siembra, con el resto de los cultivos enumerados — 4-8 horas. El superfosfato neutralizado puede mezclarse con las semillas de estos cultivos un día antes de la siembra.
Al sembrar remolacha azucarera y plantar patatas, aplicar hasta 20 kg/ha de superfosfato granulado o la misma dosis como parte de un abono complejo. El resto de la dosis total de fósforo calculada (menos la dosis de presiembra) se aplica en el abono principal.
Por término medio, las dosis de abonos fosfatados oscilan entre 30-45 kg/ha y 90-120 kg/ha de P2O5 y dependen de la fertilidad del suelo, de las condiciones edafoclimáticas, de los rendimientos previstos, de los cultivos previos y de los fertilizantes asociados.
Literatura
Yagodin B.A., Zhukov U.P., Kobzarenko V.I. Agrochemistry / Editado por B.A. Yagodin. — Moscú: Kolos, 2002. — 584 p.: ill.
Agroquímica. Libro de texto / V.G. Mineev, V.G. Sychev, G.P. Gamzikov et al. — Moscú: Instituto Panruso de Investigación Agroquímica que lleva el nombre de D.N. Pryanishnikov, 2017. — 854 с.
Fundamentos de Agronomía: Tutorial/Y.V. Evtefeev, G.M. Kazantsev. — M.: FORO, 2013. — 368 p.: ill.
