Новую форму аммонийно-фосфатного удобрения испытали на полях

Многообещающая новая форма аммонийно-фосфатного удобрения была испытана в полевых условиях исследователями Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне. Удобрение струвит обеспечивает тройную выгоду для устойчивого развития и растениеводства, поскольку оно перерабатывает питательные вещества из потоков сточных вод, снижает вымывание фосфора и азота из сельскохозяйственных почв, а также поддерживает или повышает урожайность сои по сравнению с обычными фосфорными удобрениями.

«Было несколько лабораторных и тепличных проектов, показывающих потенциал струвита, но это первая полевая оценка потери питательных веществ и увеличения урожайности вместе», — сказал главный исследователь Эндрю Марженот, доцент и специалист по распространению знаний на кафедре растениеводства, Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук (ACES) Университета Иллинойса. «Мы обнаружили, что струвит может быть полной заменой моноаммонийфосфата (MAP) или диаммонийфосфата (DAP) для соевых бобов с точки зрения урожайности, и это снижает потери питательных веществ из неточечных источников по сравнению с традиционными вариантами удобрений».

Результаты его команды опубликованы в Журнале качества окружающей среды.

Применение MAP или DAP осенью в качестве источника фосфора для сельскохозяйственных культур является обычной практикой при производстве кукурузы и сои на большей части Среднего Запада. Но поскольку фосфор в MAP и DAP хорошо растворим в воде, большая часть питательных веществ теряется в последующие зимние и ранние весенние месяцы. Это не только может способствовать загрязнению питательными веществами ниже по течению, но также означает, что к моменту весеннего посева в почве может оказаться меньше фосфора.

Важно отметить, что MAP и DAP также содержат растворимые формы азота – упускаемый из виду факт, который, по словам Маржено, усугубляет проблему потери нитратов на Среднем Западе.

«В азотном цикле есть большое белое пятно», — сказал Маржено. «В США и на Среднем Западе, в частности, подавляющее большинство наших фосфорных удобрений являются аммиачными. Когда фермеры покупают источник фосфора для внесения осенью, их выбор обычно ограничивается MAP или DAP, поэтому они не могут избежать совместного внесения азота».

Он провел математические расчеты в сопутствующей статье и обнаружил, что DAP, применяемый при типичной норме (200 фунтов на акр), добавляет 36 фунтов азота на акр, что большинство фермеров — и рекомендации по предоставлению земли — не учитывают. Суммируя данные по всему Иллинойсу, Маржено подсчитал, что каждую осень добавляется 198 миллионов фунтов азота в форме MAP или DAP.

«Эта цифра на 11% больше, чем наша цель по сокращению потерь нитратов по всему штату в 178 миллионов фунтов», — сказал он. «Управление этим игнорируемым осенним внесением азота — это легко висящий плод, который может существенно повлиять на потери нитратов в Иллинойсе и других штатах бассейна реки Миссисипи, и мы могли бы сделать это, не меняя нормы внесения фосфора».

Струвит также содержит азот, но струвит менее растворим в воде, чем MAP. Это объясняет, почему команда Маржено обнаружила, что выщелачивание фосфора и азота в условиях струвита значительно ниже, чем в случае MAP, что сравнимо с естественным выщелачиванием, измеренным в неудобренных почвах.

Но если питательные вещества менее растворимы, означает ли это, что растениям труднее получить к ним доступ? Нет, согласно исследованию журнала Journal of Environmental Quality . Урожайность сои существенно не отличалась при использовании обоих удобрений. А на участке исследования в южном Иллинойсе струвит, но не MAP, фактически увеличил урожайность сои по сравнению с контрольными участками без удобрений. Маржено считает, что повышение урожайности могло быть результатом содержания магния в струвите.

Струвит (фосфат магния-аммония, источник 5-28-0 [10 Mg]) образуется, когда магний добавляется в сточные воды, где он вступает в реакцию с фосфором и азотом и вытягивает эти питательные вещества из потока отходов. Чикаго и Сент-Луис сдали в аренду часть своих сточных вод компании для производства переработанных удобрений, но Маржено говорит, что промышленность по производству струвита в настоящее время слишком мала, чтобы удовлетворить потребности всего Кукурузного пояса в фосфоре.

«Струвит сейчас не масштабируется, но мы доказываем эффективность решения, которое однажды появится на полке. Наши результаты указывают на преимущества увеличения производства и использования струвита на фермах», — сказал он.

Хотя струвит снижает потери питательных веществ по сравнению с MAP, Маржено отмечает, что потеря питательных веществ происходит даже без добавления удобрений, и рекомендует использовать покровные культуры, чтобы смягчить эти «фоновые» потери, которые происходят независимо от удобрений.

«Когда мы не добавляли никаких удобрений, будь то MAP или струвит, мы все равно наблюдали значительные потери, особенно в Mollisols с более высоким содержанием органического вещества (черные почвы прерий) на нашем участке в Центральном Иллинойсе», — сказал он. «Наши почвы такие богатые, они содержат много органического азота и фосфора. Если достаточно тепло, эти питательные вещества минерализуются и превращаются в нитраты и фосфаты. Если там нет культуры, которая могла бы его захватить, например, покровной культуры или пшеницы, тогда эти питательные вещества будут выщелочены».

Исследование «Полевая оценка выщелачивания струвита фосфора и азота относительно моноаммонийфосфата» опубликовано в Журнале качества окружающей среды [DOI: 10.1002/jeq2.20522 ]. Среди авторов Патрисия Леон, Юхей Накаяма и Эндрю Марженот.

Сопутствующее исследование Маржено «Судьба азота аммонийно-фосфатных удобрений: слепое пятно» опубликовано в журнале «Agricultural and Environmental Letters» [DOI: 10.1002/ael2.20116 ]. Его соавтором является Чонгу Ли.

Источник: Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне