1.2. Оценочная характеристика ресурсов известковых удобрений

В условиях резкого падения производства известняковой муки и продолжающейся негативной тенденции необходимо найти источник пополнения дефицита известковых материалов. Практика прошлых лет показал, что рыхлые природные карбонатные породы (туф, гажа, мергель и др.) не смогли занять доминирующего положения в ассортименте известковых удобрений из-за локальности и небольших (хотя многочисленных) запасов этих месторождений. В то же время многие месторождения рыхлых мергелей, известняков и доломитов содержат твердые включения и, следовательно, нуждаются в помоле, а значит и в крупных энергозатратах.

Известняковая мука, производимая путем разлома карботантых пород – освновное известковое удобрение в мировом земледелии. Ее внесение – обязательный прием во всех технологиях получения экологически безопасной и диетической продукции. Никаких ограничений на ее применение, связанных с содержанием тяжелых металлов, нет. Результаты анализа известняковой муки из трёх карьеров Московской области показывают, что содержание ТМ в ней либо такое же, как в среднем в почве, либо ниже.

В настоящее время применение известковых удобрений упало более чем в 20 раз, баланс кальция в земледелии стал резко отрицательным и выявлена устойчивая тенденция повышения кислотности почв. Поэтому в ассортименте известковых удобрений необходимо резко увеличить долю известьсодержащих отходов промышленности. Имеющийся экспериментальный материал свидетельствует о том, что многие из них по агроэкономической и энергетической эффективности равно или превосходят известняковую муку. Однако по экологической безопасности они резко отличаются от известковых удобрений, получаемых при разломе естественных отложений карбонатных пород.

В Российской Федерации имеется ряд химических комбинатов, производящих ортофосфорную кислоту путем азотнокислого разложения апатитного концентрата. При этом образуется нитрат кальция, через раствор которого пропускают углекислый газ, аммиак, в результате чего получают аммиачную селитру. Выпадающий из раствора мел (карбонат кальция конверсионный или ККК) рассматривается как отход основного производства.

В исследовании ВНИИА, Воронежского, Северо-западного, Кировского НИИСХ и других установлено, что по характеру действия на кислотность почвы и ее поглотительную способность ККК не отличается от известняковой муки, что подтверждает его пригодность для использования в качестве мелиоранта. Ученые отмечают большую реакционную способность ККК в сравнении с известняковой мукой по интенсивности воздействия на показатели кислотности почвы.

Существенный недостаток мела – наличие в нем стронция и фтора, а также практически полного отсутствия магния. Фтор в этом материале представлен плохо растворимым соединением СаF2, поэтому его внесение в почву практически безвредно для растений, та как не приводит к образованию заметных концентраций элемента в почвенном растворе.

Стронций относится к редким элементам, он является химическим аналогом кальция и сопровождает его в биогеохимической миграции. Отношение Ca:Sr постоянно в биосфере, вследствие чего, его обычно используют для идентификации повышенных концентраций Sr в среде Виноградова. В неблагоприятных по экологической обстановке районах в почвах и в растениях это соотношение уменьшается до 80, тогда как оптимальное составляет 160.

В Природе стронций встречается в виде смеси четырех стабильных изотопов ⁸⁵Sr, ⁸⁶Sr, ⁸⁷Sr и ⁸⁸Sr, доля которых соответственно составляет 0,56; 9,86; 7,02 и 82,56%. Среднее содержание стронция в земной коре составляет 4 х10^-2%, а в почве – в большой мере контролируется составом материнских пород и климатом. Интервал его содержания в поверхностных горизонтах составляет 10-3500 мг/кг. Наивысшие значения характерны для черноземов и лесных почв. По Мнению В.В.Ковальского, нормальным можно считать валовое содержание стронция до 600 мг/кг.

Ионы Sr²⁺ очень подвижны, активно вымываются вниз по профилю и достаточно хорошо усваиваются растениями. Этим объясняется то обстоятельство, что стронций постоянно находится в почвах, растениях и живых организмах.

Стронций содержится и в фосфорных удобрениях. Например, в простом суперфосфате, изготовленном из Хибинского апатита, являющегося и сырьем для ортофосфорной кислоты и аммиачной селитры, стронция в среднем содержится 1,2%, в двойном – 0,5%.

Стронций, внесенный в почву с удобрениями, легко сорбируется ППК и поступает в растения. При поглощении растениями обменных катионов из почвы с повышенным содержанием Sr наблюдается дискриминация Са, в результате нарушается отношение Са:Sr. Снижение значений этого соотношения в среде может стать причиной заболевания человека и животных.

Характер поступления Sr в почву и растения зависит от многих факторов, в частности от типа почвы, ее окультуренности, доз и видов удобрений, способов их внесения, биологических особенностей растений. Реакция растения на стронций зависит от обеспеченности их кальцием и другими элементами минерального питания. Известь и калийные удобрения уменьшают поступление Sr в растения, азотные – повышают. Отмечается тормозящее действие органических удобрений на поступление стронция в растения.

О токсичности стронция для растений сведений немного, и растения по толерантности к этому элементу сильно различаются. Например, бобовые културы содержат в 2-3 раза больше сронция, чем злаковые. Отбельные виды растений, произрастающие в обогащенных стронцием районах, концентрируют его в десятки и сотни раз больших количествах и кларки концентрации достигают огромных величин (200-625). Однако прямая зависимость между содержанием стронция и кальция в почве и растениях наблюдалась не всегда, что, очевидно, связано с различной степенью из доступности растениями. В связи с этим представляет интерес рассмотрение изменения содержания стронция и кальция в почвах, а также интенсивность их периода из почвы в растения при наличии конкурирующей способности. По данным длительных полевых опытов Южаниной, действие ККК на физико-химические свойства дерново-подзолистой и серой лесной ночв проявилось отчетливо и быстро, но в последствии затухало.

Исследования, проведенные Кировским НИИСХ показали, что применение мела в качестве мелиоранта значительно улучшало баланс азота в системе почва-растение, повышая коэффициент его использования растениями и уменьшая его потери. Последнее имеет существенное положительное природоохранное значение. Результаты, полученные И.Г. Юлушевым и Е.Н. Южаниной, свидетельствуют, что ККК более плотно и с высокой скоростью взаимодействует с почвой, и в сравнении со стандартной известняковой мукой его воздействие на показатели кислотности, поглотительные свойства почвы, более интенсивное – сдвиг показателей рН и Нг в сторону нейтральной реакции более существенен. Отмечен также высокий положительный эффект на нитрификацию. В отношении калийного режима авторы показали, что, как и при использовании известняковой муки, отходный мел способствовал увеличению водорастворимой и необменной форм калия снижал обменную кислотность.

Данная проблема особенно актуальна в настоящее время, т.к. по инициативе Роспотребнадзора заводам и комбинатам, имеющим такие отходы, ужесточены условия регистрации ККК в качестве известкового мелиоранта. Следовательно, сельхозтоваропроизводители лишаются дешевого и, как доказано исследованиями, экологически безопасного удобрения. В связи с этим, обзор приведенных данных показывает, что применение ККК в качестве известкового удобрения целесообразно, эффективно, экономически и экологически выгодно.²