Отходы с пользой! Опыт применения фосфогипса в качестве мелиоранта

Решающая роль в улучшении земель с комплексным почвенным покровом принадлежит сбалансированной системе мелиоративных мероприятий, которая направлена преимущественно на устранение главных причин возникновения солонцовых пятен, снижающих плодородие орошаемых земель. 

Прослушать полную аудиоверсию этой статьи

Одним из таких мероприятий является внесение мелиорантов. Из большого количества мелиорантов наиболее эффективным показал себя фосфогипс. Редакция ГлавАгроном в данной статье делится с нашими читателями взглядом на современные подходы в улучшении земледелия с применением этого мелиоранта.

Что такое фосфогипс?

Фосфогипс – это побочный продукт химической промышленности, применение которого в сельском хозяйстве в качестве добавки к минеральным удобрениям сегодня находит все большее распространение. Говоря точнее, фосфогипс – продукт производства фосфорной кислоты. По своему составу может быть охарактеризован как химический мелиорант, так как содержит до 94 % СаSO4, а также как кальций-фосфорно-серное удобрение. Фосфогипс получают путем орошения апатита серной кислотой. При этом полученная фосфорная кислота используется для приготовления фосфорных удобрений, а гипс идет в отвал. Он содержит в среднем:

• 20-22% Са, 
• 1,4% Mg, 
• 1,4% Р2О5, 
• 20,2% S, 
• 0,17-0,20% F, 
• 0,1% B, 
• 1% Mn, 
• 0,01% Cu, 
• 0,05% Zn, 
• 0,03% Co, 
• 0,05% Mo.

Фосфогипс химически стабилен, способен продолжительное время сохранять свои свойства. Способность фосфогипса при внесении в почву сохранять стабильность, медленно трансформируясь в органоминеральные соединения, является весьма ценным в практическом отношении свойством по поддержанию благоприятных физико-химических и биологических свойств почвы. Как правило, фосфогипс вносят в почву как удобрение один раз в несколько лет в большом количестве, так как в его составе присутствуют такие полезные вещества, как кальций и сера, что увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур. К тому же перед внесением в почву фосфогипс не требует очистки, так как фосфор, который в нем содержится, хорошо усваивается растениями. 

В результате сельскохозяйственного использования почвы претерпевают постоянное обеднение за счет выноса элементов питания и их отчуждения вместе с урожаем. Микробное население также играет особую роль в формировании плодородия почв и продуктивности сельскохозяйственных угодий. Они обуславливают темпы биологического выветривания минеральной основы почв, распада органической мортмассы и переводят недоступные формы элементов питания в доступные для растений. Количество микроорганизмов различных физиологических групп и их соотношение между собой свидетельствуют об особенностях в изменении состава живого вещества в конкретный период. А почва, как мы уже знаем, постоянно теряет полезные элементы с каждым урожайным сезоном. Ученые ФГБОУ ВО «Ставропольский государственный аграрный университет» изучали влияние фосфогипса и минеральных серосодержащих удобрений на количество основных физиологических групп микроорганизмов. На нем стоит остановиться подробнее.

Опыт ставропольских ученых

Исследование влияния фосфогипса на количество основных физиологических групп микроорганизмов проводилось на черноземных почвах СПК-колхоза «Родина» Красногвардейского района Ставропольского края. 

Читайте также:

В Ставропольском крае внесут фосфогипс на площади 250 тыс. га

Результаты  были опубликованы в 2019 г. Специалисты заложили полевой опыт в 2018 г. с раздельным и совместным применением фосфогипса, сульфоаммофоса, аммофоса и аммиачной селитры в соответствии с общепринятой методикой: размещение вариантов было случайным, повторность – трехкратной. Культура – озимая пшеница сорта Таня. Фосфогипс вносили в 2 приема. Вначале – половину от применяемой дозы, затем проводили лущение на глубину 12-14 см с последующей вспашкой. После этого вносили вторую половину дозы с последующим дискованием. Таким образом, добивались полной перемешиваемости фосфогипса с почвой. Сульфоаммофос и аммофос вносили при посеве, аммиачную селитру – в весеннюю подкормку. Доза внесения аммофоса совместно с селитрой была рекомендованной для хозяйства.

Определение численности микроорганизмов производили в фазу молочно-восковой спелости озимой пшеницы на селективных питательных средах. Как выяснилось, внесение фосфогипса, сульфоаммофоса, аммофоса и аммиачной селитры способствует увеличению численности различных физиологических групп микроорганизмов. Наиболее высокие значения исследуемых показателей по сравнению с контролем были достигнуты в результате совместного применения фосфогипса, аммофоса и аммиачной селитры: 

• аммонификаторов – на 123,4 млн КОЕ/г (или в 2,5 раза); 
• нитрификаторов – на 138 млн КОЕ/г (в 3,3 раза);
• микроскопических грибов – на 90,0 тыс. КОЕ/г (в 1,7 раза); 
• целлюлозоразрушающих микроорганизмов – на 250,6 тыс. КОЕ/г (более чем в 2 раза); аэробных азотфиксаторов рода Azotobacter – на 30,7 тыс. КОЕ/г (1,5 раза). 

Как подтверждают выводы ученых, наиболее отзывчивы на внесение фосфогипса и минеральных удобрений микроорганизмы, преобразующие минеральные и органические соединения азота.

Фосфогипс для кукурузы и подсолнечника: опыт аграриев Кубани

Как известно, важнейшим фактором повышения урожайности кукурузы и улучшения качества ее зерна является сбалансированное минеральное питание. Насколько здесь будет оправдано применение фосфогипса? Актуальность внесения этого мелиоранта в процессе удобрения почв под кукурузу доказали опыты краснодарских ученых, которые проводились также и на посевах подсолнечника.

Целью исследований сотрудников московского ФГБНУ ВНИИ агрохимии и Кубанского аграрного университета было изучение агроэкологической эффективности нейтрализованного фосфогипса на посевах кукурузы и подсолнечника в условиях чернозема выщелоченного для повышения урожайности культур и улучшения качества их продукции. Исследования, результаты которых были обнародованы в 2019 г.,  проводились на экспериментальном полигоне Кубанского государственного аграрного университета в учебно-опытном хозяйстве «Кубань». В полевых опытах, которые повторили троекратно на выщелоченной черноземной почве, начиная с 2013 г. изучались дозы фосфогипса 2, 4 и 6 т/га. 

В опыте использовали среднепоздний гибрид кукурузы Пионер с периодом вегетации около 100 дней, который пригоден для выращивания на зерно, хорошо переносит затяжную весну и низкие температуры. Гибрид подсолнечника интенсивного типа Сигнал, который также стал объектом исследований, по длине вегетационного периода относится к группе раннеспелых, характеризуется высокой урожайностью. 

Наблюдения за ростом и развитием растений кукурузы показали, что продолжительность их вегетационного периода изменялась в зависимости от вносимых удобрений, но наибольшее влияние оказывал фосфогипс, применяемый совместно с минеральными удобрениями. В вариантах с фосфогипсом всходы появлялись на два дня раньше, а выметывание метелки, выбрасывание нитей початков и созревание наступали на четыре дня раньше. В варианте без удобрений фазы вегетации наступали на 2-4 дня позднее по сравнению с контролем. 

Совместное использование минеральных удобрений с фосфогипсом также сокращало продолжительность вегетации кукурузы, и фаза полной спелости зерна наступала через 114 дней после посева культуры. Улучшенные условия минерального питания положительно сказались и на высоте растений кукурузы. Результаты опыта показали, что действие фосфогипса имеет пролонгированный характер, и на четвертый год его действия проявляется достоверное положительное влияние на урожайность кукурузы. Действие полного минерального удобрения и сочетания азотно-калийных удобрений с фосфогипсом в одинаковой степени повысило уровень обеспеченности растений необходимыми элементами питания. И это обусловило более интенсивный рост и развитие растений кукурузы, накопление ими сухого вещества и, в конечном итоге, получение высокого урожая зерна.

Что касается подсолнечника, исследование динамики формирования вегетативной массы растений показало, что полное минеральное удобрение и азотно-калийное в сочетании с фосфогипсом равноценно повышали содержание в биомассе подсолнечника фосфора. Минеральные удобрения и их сочетание с фосфогипсом способствовало не только повышению урожайности, но и улучшению качества семян подсолнечника. Масличность от применения N20K20 + ФГ 4 т/га и N20K20 + ФГ 6 т/га повысилась относительно контроля на 3,1 и 3,9 %.

В итоге, исследования агроэкологической эффективности применения нейтрализованного фосфогипса показали целесообразность и экологическую безопасность его применения на посевах кукурузы (зерно) и подсолнечника в условиях центральной зоны Краснодарского края. Исключение фосфора из системы питания растений на фоне азотно-калийных удобрений и компенсация его внесением различных доз фосфогипса в равной степени с полным минеральным удобрением обеспечивало культуры доступными питательными веществами, оказывало благоприятное воздействие на их физиолого-биохимические процессы, накопление сухого вещества растениями и в дальнейшем повышение урожая зерна кукурузы и семян подсолнечника.

Фосфогипс на почвах смешанного типа – ростовский эксперимент

Аграрии Ростовской области изучали влияние способов и доз внесения фосфогипса на физические свойства почв комплексного покрова. Исследования проводились в Сальском районе Ростовской области учеными новочеркасского научно-исследовательского института проблем мелиорации. Итоги этой работы были опубликованы в 2016 г. Объектом исследований стали южные черноземы (зональные почвы) и солонцы, составляющие комплексный почвенный покров с участием солонцов более 35%. Согласно схеме опыта, изучалось влияние фосфогипса на свойства солонцов и зональных почв на фоне глубокого рыхления при применении принятой (сплошное внесение) и предлагаемой (выборочное внесение) технологий внесения на почвенный комплекс.

Результаты этого исследования можно разделить на несколько пунктов:

1. Сидерация, глубокое рыхление и внесение фосфогипса улучшают физические свойства почв комплексного покрова. 
2. Способ внесения фосфогипса – сплошной или выборочный – не оказывал влияния на физические показатели. Как на черноземе, так и на солонце при этих двух видах результаты получены практически одинаковые.
3. Дозы фосфогипса оказывают влияние на физические свойства почв комплекса. Наиболее существенные изменения произошли на солонце при проведении сидерации, глубокого рыхления и химической мелиорации дозой фосфогипса 10 т/га. В итоге, физическое состояние почвы сохранялось и на пятый год воздействия мелиорации. 
4. На черноземе лучшей дозой фосфогипса являлась 5 т/га (полная расчетная доза). Ее увеличение вдвое не способствовало значительному улучшению физических свойств почвы. 
5. При мелиорации почв комплексного покрова целесообразно отдать предпочтение выборочному способу мелиорации, то есть промелиорировать весь участок дозой фосфогипса 5 т/га, рассчитанной для чернозема, а затем внести на солонцы оставшуюся дозу мелиоранта (5 т/га).

Заключение

Применение побочных продуктов и отходов химического производства минеральных удобрений тесно связано с проблемой рационального и экологически безопасного использования природных ресурсов. В настоящее время в РФ имеются значительные запасы фосфогипса, которые продолжают увеличиваться. И, как показывают исследования ученых, опыт применения в сельском хозяйстве этого вида отходов химического производства вполне обоснованно заслуживает внимания. 

1. Технология восстановления деградированных почв с использованием биомелиоранта на основе фосфогипса // Н.П. Карпенко, Д.К. Егембердиев, А.С. Сейтказиев,  Х.И. Турсунбаев
2. Эффективность фосфогипса, как химического мелиоранта и минерального удобрения на урожайность подсолнечника и кукурузы в условиях выщелоченного чернозема Краснодарского края // Н.И. Аканова, А.Х. Шеуджен, М.М. Визирская
3. Изменение численности микроорганизмов чернозема южного при внесении фосфогипса и серосодержащих удобрений // В.С. Цховребов, А.Б. Умаров, В.И. Фаизова, А.М. Никифорова, Д.В. Калугин
4. Влияние способов и доз внесения фосфогипса на физические свойства почв комплексного покрова // Р.Е. Юркова, Л.М. Докучаева