Удобрения из цеолита с контролируемым высвобождением питательных веществ.
Controlled Release Fertilizers Using Zeolites (USGS).
Перевод ©Иванюшин Руслан (a.k.a. naman) 2008.
Смотри также о круговороте фосфата в грунте¬ и каменном фосфате¬.
Удобрения с контролируемым высвобождением азота.
Аммиак один из самых распространенных источников азота в удобрениях. Он очень хорошо растворяется в воде и может легко вымываться из прикорневой зоны. Аммиак также конвертируется в ионы аммония энзимами которые есть в большинстве почв. Затем бактерии в почве конвертируют ионы аммония в легко вымываемые ионы нитрата. Использование цеолита¬ в составе удобрений может предотвратить эти потери питательных веществ.
Для получения удобрений с контролируемым выпуском азота N нужно нагреть цеолит до 400°С чтобы вывести из пор воду, которая потом заменяется расплавленной мочевиной/карбамидом (urea/carbamide (NH2)2CO). Аммиак кристаллизуется при температуре 132°C.
Темпы выпуска азота из цеолита снижаются тремя путями:
- мочевина (urea) находится в порах кристаллов цеолита, предотвращая его выброс в воду
- замедлением преобразования аммиака энзимами почвы замедляя образование ионов аммония и…
- фиксацией ионов аммония ионообменными участками (CEC¬) цеолита защищая его от нитрифицирующих бактерий.
Богатый калием цеолит полученный описанным выше способом содержит примерно 17% по весу элементарного N. Темпы высвобождения N контролируются изменением размера частиц цеолита.
Удобрения с контролируемым высвобождением фосфора.
Фосфат H2PO4 для растений может высвобождаться из каменного фосфата¬ (P-rock) состоящего преимущественно из кальциевого фосфатного минерала апатита путем смешивания гранул апатита с цеолитом имеющим обменные ионы такие как ионы аммиака (ammonium NH3).
Примерная реакция в почвенном растворе следующая:
(P-rock) + (NH4-zeolite) = (Ca-zeolite) + (NH4+) + (H2PO4-).
Цеолит берет Ca2+ из каменного фосфата, таким образом высвобождая как фосфат, так и ионы аммония. В отличие от растворимых фосфатных удобрений (например суперфосфат) происходит контролируемый выпуск фосфата как результат специфической химической реакции в почве.
Когда фосфат потребляется растениями или фиксируется в почве происходит химическая реакция, которая пытаясь восстановить равновесие высвобождает из цеолита больше фосфата и аммиака (ammonium).
Темпы высвобождения фосфата контролируются варьированием размера гранул каменного фосфата и цеолита.
Фосфор также высвобождается из каменного фосфата путем понижения pH почвы когда ионы аммиака (ammonium NH3) конвертируются в нитрат.
Удобрения с контролируемым выпуском питательных веществ были протестированы в теплицах с сорго используя насыщенный аммиаком NH3 цеолит (клиноптилолит) и каменный фосфат¬ с внесением фосфата 340мг [P] на 1кг почвы, и соотношением цеолит/каменный фосфат от 0 до 6.
Общее потребление и концентрация фосфата в тканях растений зависело от соотношения целит/каменный фосфат линейно, а прирост биомассы был практически в четыре раза больше.
Потенциальный вред.
Цеолиты могут быть в той же мере вредны, как и полезны для роста растений. Например, цеолиты в которых основным обменным участком ионов является натрий Na могут быть токсичны для растений, а цеолиты бедные на калий K-, кальций Ca- и аммоний NH4- могут захватывать эти ионы из почвы ограничивая рост растений при использовании в почвах в которых наблюдается дефицит этих элементов. Эти негативные стороны акцентируют внимание на необходимости использования подходящих цеолитов при экспериментах для сельского хозяйства.
Высвобождение микроэлементов.
Эксперименты показали что цеолит в почве c нейтральным pH может помочь в высвобождении микроэлементов и их потреблению растениями. Высвобождение фосфора P, калия K, магния Mg, цинка Zn, железа Fe и меди Cu в присутствии цеолита улучшилось.
В двух экспериментах с использованием двух разных насыщенных NH4 цеолитов (клиноптилолитов), двух разных почв, и двух разных форм каменного фосфата концентрация Cu и Mn в суданском сорго (Sorghum vulgare var. sudanense ) значительно зависела от пропорции цеолит/каменный фосфат (мг/кг).
Патентный статус.
Департамент сельского хозяйства США не планирует регистрировать патент на использование цеолитов как удобрений с контролируемым высвобождением питательных веществ.
Для получения дальнейшей информации об исследовании свяжитесь с:
Dennis D. Eberl, U.S. Geological Survey
3215 Marine Street, Boulder, Colorado 80303
303-541-3028; Fax 303-447-2505
E-mail: ddeberl@usgs.gov
^
Balancing Soil Nutrition, Joel Simmons, EarthWorks - misinterpreting P in soils, rock phosphate
The Nature of Phosphorus in Soils; L. Busman, J. Lamb, G. Randall, G. Rehm, M. Schmitt; 2008
Balancing Soil Nutrition, Joel Simmons, EarthWorks - confusion with phosphate, rock phosphate in soil
Phosphorus in soils, ©2007-2009 University of Hawai‘i - College of Tropical Agriculture and Human Resources
Rock Phosphate Availability as Influenced by Soil pH; Roscoe Ellis, Jr., M. A. Quader and Emil Truog
Controlled Release Fertilizers Using Zeolites (USGS)
Zeolite/rock phosphate—a novel slow release phosphorus fertiliser for potted plant production - 2002
Exchange Fetilizer (Phosphate Rock plus Ammonium-Zeolite) Effects on Sorghum-Sungrass; K.A. Barbarick, T.M. Lai, D.D. Eberl PDF 8.3Mb
Agronomic effectiveness of partially acidulated rock phosphate and fused calcium-magnesium phosphate compared with superphosphateж; M. D. A. Bolland, R. N. Glencross, R. J. Gilkes and Vijay Kumar
Factors determining rock phosphate solubilization by microorganisms isolated from soil; E. Nahas - PDF 450Kb
Preparation, forms and properties of controlled-release phosphate fertilizers; N. S. Bolan and others