Агрохимикаты, статья из раздела: Питательные элементы
По-английски |
Phosphorus |
|
|
|
|
Фосфор – один из трех главных химических элементов питания растений. По своей важности он занимает второе место после азота. Принадлежит к числу достаточно распространенных элементов. В свободном состоянии в природе не встречается. Является действующим веществом простых и сложных фосфорных удобрений. Применяется под все сельскохозяйственные культуры в виде основного внесения, припосевного внесения и подкормки. |
Большую часть новых химических элементов обнаруживали в различных рудах и минералах. Что же касается фосфора, то он был добыт из куда менее «достойного» источника – из мочи. В XII веке арабский ученый Альхильд Бехиль выделил этот элемент в чистом виде, перегоняя мочу, смешанную с несколькими «подручными» реактивами: известью, углем и глиной. В свете такого подбора компонентов для реакции, сложно сказать, рассчитывал ли он на какой-то определенный результат, однако ему повезло: он открыл фосфор. К сожалению, со временем это было предано забвению.
В 1669 году его коллега, алхимик-любитель Хеннинг Бранд, был занят решением важной задачи: он искал философский камень, а если точнее, жидкость, которая бы превращала недрагоценные металлы в золото. Для одного из своих опытов он собрал порядочное количество мочи в солдатской казарме и стал нагревать ее без доступа воздуха. Он заметил, что жидкость испускает странный белый пар, который оседал на стенках посуды и светился в темноте. Хоть Бранд и не получил желаемого, но он вновь совершил забытое открытие. Новый элемент был назван им «фосфор», что означает «светоносец».
В 1680 году независимо от Бранда фосфор был получен и известным ученым Робертом Бойлем. Его опыт тоже оказался не уникальным, и также был основан на нагревании мочи. И лишь в 1774 году Карл Шееле предложил добывать этот элемент из другого органического источника – рогов и костей животных. В настоящее время фосфор получают преимущественно из природных минералов.[7]
Фосфор (Phosphorus), P – химический элемент главной подгруппы V группы периодической химической системы Менделеева. Атомный номер – 15, атомная масса – 30,97. В настоящее время известно несколько радиоактивных изотопов фосфора, из которых 32Р применяется в физиолого-биохимических и агрохимических исследованиях.
Фосфор характеризуется в целом как неметалл. Элемент образует несколько аллотропических видоизменений.
В чистом виде прозрачен и бесцветен, продажный продукт желтоватого цвета. На холоде хрупкое вещество. При температуре выше +15 °C становится мягким. На воздухе быстро окисляется с характерным свечением, особенно заметным в темноте. Даже при слабом нагревании (достаточно простого трения) белый фосфор сгорает, выделяя большое количество теплоты. Также характерно явление самовоспламенения на воздухе по причине выделения большого количества теплоты при окислении. В воде нерастворим, растворяется в сероуглероде. Благодаря сравнительно невысокой прочности связей между молекулами кристаллической решетки, белый фосфор обладает высокой химической активностью. Данное вещество – сильный яд, принятия даже малой дозы которого достаточно для смертельного исхода.
По причине легкой окисляемости чистый фосфор в природе не встречается. Соединения фосфора составляют по отношению к весу земного шара только 0,000015 %. В земной коре масса соединений фосфора составляет 0,75 %.[3]
Фосфор также входит в состав белков растительного и животного происхождения.[4]
Запасы фосфора в почве во многом влияют на обеспеченность растений этим элементом. Все формы фосфора в почве и возможные вариации их воздействия отражаются в следующей цепочке:
Валовый → органический → минеральные соединения Р2О5 → потенциально доступный Р2О5 → непосредственно доступный Р2О5
Содержание фосфора в верхних горизонтах почвы, как правило, выше, чем в нижележащих. Данное соотношение не зависит от типа почвы и гранулометрического состава. Обычно это связано с деятельностью человека и биологическими факторами,[1] в частности, с накоплением фосфора в зоне отмирания главной массы корней. Вниз по профилю почвы наблюдается уменьшение содержания фосфора. Большая его часть присутствует в почве в минеральной форме.[5]
Органические и минеральные соединения фосфора находятся в состоянии постоянного взаимопревращения. Соотношения данных форм определяется направленностью почвообразования.[1]
Различные почвы содержат неодинаковое количество фосфора – от 0,1 % Р2О5 в бедных песчаных до 0,20 % в мощных высоко гумусных почвах.
Содержание фосфора в слое 0–20 см, согласно данным:[5] |
|||||
Почва |
Содержание Р2О5, т/га |
Содержание соединений, % к общему содержанию |
|||
|
общее |
органических |
минеральных |
органических |
минеральных |
Сильно- оподзоленная |
2,6 |
0,7 |
1,9 |
26,9 |
73,1 |
Средне- оподзоленная |
2,3 |
0,7 |
1,6 |
30,4 |
69,6 |
Лесостепная |
2,5 |
1,1 |
1,4 |
44,0 |
56,0 |
Мощный чернозем |
4,4 |
1,6 |
2,8 |
34,9 |
65,1 |
Каштановая |
3,6 |
0,9 |
2,7 |
25,0 |
75,0 |
Серозем |
4,2 |
0,6 |
3,6 |
14,2 |
85,5 |
Симптомы недостатка фосфора, согласно данным:[6] |
|
Культура |
Симптомы недостатка |
Общие симптомы |
Скручивание краев листовой пластинки; Образование фиолетовой окраски |
Картофель |
Листья темно-зеленые, к стеблю, расположены под острым углом; Куст сжатый; Рост наземной массы ослаблен; При клубнеобразовании на кончиках нижних листьев – узкая темно-коричневая полоса, отмершая ткань заворачивается, Ботва до уборки темно-зеленая; В клубнях - ржаво-бурые пятна |
Капуста |
Рост ослаблен; Листья тусклые; Листья темно-зеленые с пурпурным оттенком; Кочан образуется позднее |
Томаты |
Стебли тонкие, слабые, жесткие, волокнистые; Семядоли у всходов направлены под острым углом к верху; Нижняя сторона листа – красновато-фиолетовая; Листья поникшие, с завернутыми под лист долями; Цветение задерживается; Плоды мелкие; Плоды плохо созревают |
Свекла |
Листья мелкие, тусклые, темно-зеленые с голубоватым оттенком; Рост слабый; Края листа чернеют, почернение захватывает концы жилок; На изломе листа и черешка – почернение; Отмершие края листьев завернуты вверх; Корни мелкие; Содержание сахара низкое; Признаки недостатка появляются на старых листьях; Молодые листья рано опадают |
Лук |
Вершины старых листьев вянут и отмирают |
Земляника |
Листья мелкие, темно-зеленые с голубоватым оттенком; Черешок и крупные жилки красноватые; Края листовой пластинки – красновато-лиловые |
Малина |
Плохой рост побегов; Листья с пурпурным оттенком; |
Красная смородина |
Образование тонких, коротких побегов; Слабое ветвление; Листья мелкие, тусклые, зеленые; Листья покрыты пятнышками; Опадение листьев преждевременное; Ягоды плохо созревают; Ягоды кислые |
Яблоня |
Формируются тонкие, короткие побеги; Листья редеют, мельчают; Листья приобретают тускло-зеленую окраску с пурпурным или бронзовым оттенком; Опадение преждевременное; Цветов и плодов мало; Плоды мелкие |
Окисленные соединения фосфора необходимы всем живым организмам. Ни одна живая клетка не сможет существовать без них.
В растениях фосфор содержится в органических и минеральных соединениях. При этом, содержание минеральных соединений составляет от 5 до 15 %, органических – 85–95 %. Минеральные соединения представлены калиевыми, кальциевыми, аммонийными и магниевыми солями ортофосфорной кислоты. Минеральный фосфор растений – запасное вещество, резерв для синтеза фосфорсодержащих органических соединений. Он увеличивает буферность клеточного сока, поддерживает тургор клетки и другие не менее важные процессы.
Органические соединения – нуклеиновые кислоты, аденозинфосфаты, сахарофосфаты, нуклеопротеиды и фосфатопротеиды, фосфатиды, фитин.
На первом месте по важности для жизнедеятельности растений стоят нуклеиновые кислоты (РНК и ДНК) и аденозинфосфаты (АТФ и АДФ). Данные соединения участвуют во многих процессах жизнедеятельности растительного организма: синтезе белков, энергетическом обмене, передаче наследственных свойств.
P2O5 в нуклеиновых кислотах содержится около 20 %. Данные кислоты – неотъемлемая часть всех тканей и органов растений любой растительной клетки. В листьях и стеблях нуклеиновые кислоты составляют 0,1–1,0 % сухой массы.[8]
Особая роль фосфора в жизни растений заключается в участии в энергетическом обмене растительной клетки. Главная роль в данном процессе принадлежит аденозинфосфатам. В их составе присутствуют остатки фосфорной кислоты, связанные макроэргическими связями. При гидролизе они способны выделять значительное количество энергии.
Они представляют собой своеобразный аккумулятор энергии, поставляя ее по мере необходимости для осуществления всех процессов в клетке.
Различают аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Последний по запасам энергии значительно превосходит два первых и занимает ведущую роль в энергетическом обмене. Он состоит из аденина (пуринового основания) и сахара (рибозы), а также трех остатков ортофосфорной кислоты. Синтез АТФ осуществляется в растениях в процессе дыхания.[8]
Фосфатиды, или фосфолипиды – сложные эфиры глицерина, высокомолекулярных жирных кислот и фосфорной кислоты. Они входят в состав фосфолипидных мембран, регулируют проницаемость клеточных органелл и плазмалеммы для различных веществ.
Цитоплазма всех растительных клеток содержит представителя группы фосфатидов лецитин. Это производное диглицеридфосфорной кислоты, жироподобное вещество, имеющее в составе 1,37 % P2O5. [8]
Сахарофосфаты, или фосфорные эфиры сахаров, присутствуют во всех тканях растений. Известно более десятка соединений данного типа. Они выполняют важную роль в процессах дыхания и фотосинтеза в растениях. Образование сахарофосфатов носит название фосфорилирование. Содержание сахарофосфатов в растении, в зависимости от возраста и условий питания, варьирует от 0,1 до 1,0 % сухой массы.[8]
Фитин – это кальциево-магниевая соль инозитфосфорной кислоты, содержит 27,5 % P2O5. Он занимает первое место по содержанию в растениях среди других фосфорсодержащих соединений. Фитин присутствует в молодых органах и тканях растений, особенно много его в семенах, где он служит запасным веществом и используется проростками в процессе прорастания.[8]
Большая часть фосфора присутствует в репродуктивных органах и молодых частях растений. Фосфор отвечает за ускорение формирования корневых систем растений. Основное количество фосфора потребляется в первые фазы развития и роста. Фосфорные соединения обладают способностью легко передвигаться из старых тканей в молодые и использоваться повторно (реутилизироваться).[8]
Замедление роста, некроз верхушек листьев у пшеницы.
Использовано изображение:[11]
Недостаток фосфора сильно задерживает развитие и рост растений. Цветение и созревание задерживаются, количество плодов и цветов уменьшается, урожайность резко понижается, уменьшается содержание белков, крахмалов, сахаров.
Значительный недостаток фосфора приостанавливает рост листьев и стеблей, сильно снижает семенную продуктивность. Отмечают тесную связь между фосфорным и азотным питанием. При увеличении степени недостатка фосфора в растительных тканях накапливается нитратный азот, одновременно замедляется синтез белков.[6]
Избыток фосфора у пшеницы – хлороз на верхушках и по краю листа.
Использовано изображение:[10]
Избыток фосфора приводит к преждевременному развитию растений, раннему созреванию плодов. В результате урожайность растений снижается.[8]
Избыток фосфорного питания увеличивает содержание минерального фосфора в органах растений. Ткани становятся некротическими: листья желтеют, края более старых листьев становятся желтоватыми или коричневыми. Появляются яркие некротические пятна. Опадение листьев схоже у некоторых растений с признаками калийного голодания, у других – с симптомами избытка азота.[6]
Удобрение |
Содержание, % |
Водорастворимые фосфорные соединения |
|
Суперфосфат простой Са(Н2РO4)2 |
16– 20 |
Гранулированный суперфосфат |
20– 22 |
Двойной суперфосфат Са(Н2РO4)2 |
45 |
Суперфос |
38– 40 |
Удобрения, содержащие фосфорные соединения растворимые в слабых кислотах |
|
Преципитат (дикальций фосфат) СаНРO4•2Н2O |
25 – 35 |
Томасшлак: тетракальцийфосфат (4СаО•Р2O5 или Са4Р2O9) или силикокарнатит (Са4Р2O9•CaSiO3). |
75 – 90 |
Термофосфаты |
18 – 34 |
Костяная мука |
30 – 35 |
Плавленый фосфат магния |
20 |
Красный фосфор |
22,9 |
Нерастворимые фосфаты |
|
Высший сорт Первый сорт Второй сорт |
25 22 19 |
Вивианит (болотная руда) Fe3(PO4)2•8H2O |
28 |
Органические удобрения | |
Навоз подстилочный полуперепревший |
0,28–0,47 |
Фосфатное сырье перерабатывается на удобрения четырьмя способами:
Источники сырья
Источником сырья для производства фосфоритных удобрений служат природные фосфорные руды. Они делятся на две основные группы: апатиты и фосфориты.
По внешнему виду апатит – бесцветный, чаще желто-зеленый или зеленоватый минерал. Кристаллы апатита отличаются высокой прочностью и имеют вид шестигранных призм. Химическое либо термическое удаление фтора ведет к разрушению кристаллической решетки. Товарная апатитная руда содержит 30 % Р2О5. Обогащенный апатитовый концентрат содержит до 40 % Р2О5. Это сырье считается самым лучшим для производства растворимых фосфорных удобрений.
Фосфориты образовались на дне морей. Они отличаются от апатитов большей пористостью частиц и мелкокристаллической структурой.
Выделяют следующие виды фосфоритов: желваковые или конкреционные (окатанные камни); пластовые или массивные (представляют собой слитую массу); зернистые ракушечниковые.[5]
Фосфорные удобрения делятся на три группы:
Удобрения, содержащие Фосфор
К данной группе относят суперфосфаты, которые в зависимости от способа производства и содержания оксида фосфора делят на простые, двойные и тройные суперфосфаты, а по консистенции – на порошковидные и гранулированные.
Суперфосфат простой Са(Н2РO4)2 (16–20 % Р2О5). Его качество оценивают по содержанию фосфорной кислоты, растворимой в воде или аммиачном растворе лимоннокислого аммония.Подходит для тех типов почв, где растения хорошо отзываются на серу, что обусловлено присутствием гипса.
Двойной суперфосфат Са(Н2РO4)2. Высококонцентрированное удобрение, содержит до 45 % и выше Р2О5. Фосфор здесь присутствует как монокальций фосфата и свободная фосфорная кислота (до 2,5 %). Имеет вид светло-серых гранул.
Фосфоритная мука является самым дешевым фосфоритным удобрением.
Высший сорт фосфорной муки содержит 25 % P2O5.
Первый сорт – 22 % P2O5.
Второй сорт – 19 % P2O5.
Основной показатель усвоения фосфорной кислоты из данного удобрения – активная и потенциальная кислотность почвы.
Фосфорные удобрения увеличивают урожай всех культурных растений, улучшают его качество, повышают зимостойкость озимых культур, ускоряют созревание плодов.[5]
Составители: Григоровская П.И., Черкасова С.А.
Страница внесена: 05.12.13 00:59
Последнее обновление: 22.05.14 17:01
Вильдфлуш И. Р., Цыганов А. Р., Лапа В. В., Персикова Т. Ф. Рациональное применение удобрений: Пособие. – Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2002.– 324 с.
Вильдфлуш И.Р., Кукреш С.П., Ионас В.А. Агрохимия: Учебник – 2-е изд., доп. И перераб. – Мн.: Ураджай, 2001 – 488 с., ил.
Власюк П.А. Биологические элементы в жизнедеятельности растений. Издательство «Наукова Думка», Киев, 1969
Глинка Н.Л. Общая химия. Учебник для ВУЗов. Изд: Л: Химия, 1985 г, с 731
Минеев В.Г. Агрохимия: Учебник.– 2-е издание, переработанное и дополненное.– М.: Издательство МГУ, Издательство «КолосС», 2004.– 720 с., [16] л. ил.: ил. – (Классический университетский учебник).
Петров Б.А., Селиверстов Н.Ф. Минеральное питание растений. Справочное пособие для студентов и огородников. Екатеринбург, 1998. 79 с.
Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта +, 2000. – 640 с., ил.
Ягодин Б.А., Жуков Ю.П., Кобзаренко В.И. Агрохимия / Под редакцией Б.А. Ягодина.– М.: Колос, 2002.– 584 с.: ил (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).
Peloidal phosphorite, by James St. John, по лицензии CC BY
Phosphorus deficiency in wheat 5084240350, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA
Phosphorus deficiency in wheat, by CIMMYT, по лицензии CC BY-NC-SA
Phosphorus4, by Mrs Pugliano, по лицензии CC BY-SA
Phosphorus5, by Mrs Pugliano, по лицензии CC BY-SA
Оставьте свой отзыв:
Отзывы:
Комментарии для сайта Cackle