Вообще, это отличная тема для работ школьников с хорошими знаниями химии(отличники и олимпиадники), проживающих в сельской местности.
1. Немного истории и почему данные по золе могут быть не точны.
С самого начала земледелия древнего человека был известен подсечно-огневой метод земледелия. Лес для будущей пашни подсекали(срубали у корня кору дерева топором по кругу), а через год, когда все деревья засохли-сжигали. Пшеницу и прочие культуры сажали прямо в золу. Огонь уничтожал деревья и поросль, освобождая место под солнцем для культурных растений и снабжая их фосфором, калием и микроэлементами, а микориза, которая выживает в таких условиях под землей, продолжала снабжать корни сгоревших деревьев азотом, который и поглощали культурные растения.
Кроме того, делянки делали в лесах, которым по 20+лет. За это время почва на делянке гарантирована была кислой или очень кислой. Хотя, пращуры об этом и не знали, но грамотно использовали нативные знания предыдущих поколений. Через 3-5 лет выращивания, почва истощалась, а микориза погибала. Наши пращуры снимались с места и шли дальше, продолжая своё варварское дело.
Как понятно, источник золы-сожженные растения. Соответственно, данное "удобрение" никогда не могло стать многотоннажным. Отсюда и его поверхностное изучение.
2. Цель моей работы.
Помочь разобраться для садоводов и огородников 6-ти соток и имеющих источник золы(т.е. печь для отопления дачи) в том, какие основные питательные элементы зола содержит и в каких количествах и как ее правильно применять. Сразу оговорюсь, что буду использовать научные термины и те, кто с ними не дружит могут сразу перейти к выводам, прочитав п.3 в части того, от чего зависит состав золы(параметры сжигания) при прочих равных.
Рассматриваем только вытяжку из золы, которая представляет собой на 97% растворы карбоната калия(поташ) и гидроксида кальция.
Поскольку, именно калий и является основной ценностью золы-калийно, фосфорно, кальций-магниевого удобрения со всеми микроэлементами. И все эти элементы, кроме калия и частично кальция в золе не растворимы. Азота в золе нет от слова совсем.
3. Приборы, материалы и методы исследования. Факторы, влияющие на состав золы при сжигании.
3.1 Приборы. Весы ювелирные на 100гр с точностью 0,02гр, ТДС-метр стандартный поверенный на растворах соли с помощью весов. Шприцы медицинские на 5 мл, сито для чая.
3.2. Материалы. Вода дистиллированная или дождевая до 30ррм(ТДС). Индикатор раствор-бромтимоловый синий. Кислота фосфорная, раствор(концентрация не важна, нужна для осаждения кальция и магия). Кислота лимонная (лучше уксусная) 1гр в 50 мл воды. Полотенца бумажные(для фильтрования), ватные палочки(добавление фосфорной кислоты и размешивание), воронка, прозрачные стопки 3-6 шт. одинаковых.
3.3. Методы. При сжигании органики (растения) в золе остаются: все соли металлов, все соли неорганических кислот. Верно это для всех инертных солей и кислот, кроме летучих при 600-800 градусах(температуры горения в обычной печи в зоне сгорания), оксиды кальция и магния (чем выше температура, тем их больше). Все органические кислоты и их соли, все нитросоединения и органика-сгорают и в золе отсутствуют, а их катионы металлов переходят в оксиды.
Основные растворимые соли и гидроксиды, что образуются при сгорании-карбонаты калия и оксид кальция(переходит в воде в гидроксид, который частично растворим(1,85 г/литр). Гидроксид магния практически не растворим, потому-не учитываем(однако, и он из раствора осаждается фосфорной кислотой при рН более 7). Нейтрализация щелочной вытяжки фосфорной кислотой при измерении ТДС метром раствора после каждой итерации нейтрализации до рН=7 позволит осадить весь кальций в вытяжке. Предположение было такое, что при добавлении фосфорной кислоты(фосфорная кислота была выбрана по двум причинам: 1. Соль кальция и магния-нерастворимы при нейтрализации из щелочной среды, фосфаты и сама кислота имеет крайне низкую электропроводность, что позвольт инструментально(ТДС-3 метром) наблюдать изменения при частичной нейтрализации), электропроводность должна падать за счет осаждения в нерастворимую соль -фосфата кальция из частично растворимого гидроксида кальция (смотри так же ЗЫ). В результате таких манипуляций удаётся косвенно определить содержание карбоната калия в вытяжке из золы.
3.4. Факторы, влияющие на состав золы. При температурах сжигания более 600 градусов карбонаты магния и кальция переходят в оксиды. Содержание и тех и других зависит от того, как сжигается органика. Зола, которая образовалась при сжигании сырья до 600 градусов не будет содержать в вытяжке(кроме хлоридов или сульфатов(для магния)) растворимых солей этих металлов.
4. Практическая часть
Я протестировал два вида золы: березовые поленья+бумага и прочее для розжига и золу лузги подсолнечника(нагрыз за зиму).
4.1. Березовые поленья. Навеску мелко просеянной золы через чайное сито в 1 грамм растворил в 49 гр.(раствор эквивалентный 20 гр золы на литр(кг) воды) воды с ррм в 26 мг/литр солей.
Измерил ТДС метром показания через 15минут, час и сутки(или кипяток-через час): 1660-1820-2000. Растворимая часть составила 10% от веса золы.
Далее, добавлял раствор фосфорной кислоты. Показания ТДС метра снижались максимально с 2000 до 1000ррм, после чего стали расти. Доля карбоната/гидроксида калия составила 5% от веса золы. Дальнейшее уточнение результата выпариванием и взвешиванием общего остатка дало результат(требует уточнения) меньше в 10 раз. Т.е. вес солей и гидроксида кальция вытяжки составил 0,5% от веса золы. Буду проверять. поскольку результат смущает сильно.
Для нейтрализации вытяжки до 7 рН потребовалось 35 мл на 1 мл раствора лимонной кислоты(концентрацию см выше п.3.2).
4.2. Лузга подсолнечника. Сжигал в консервной банке в печи. Потому температура была до 500 градусов и оксиды кальция и магния не образовывались. Это подтвердил и тест с фосфорной кислотой. Показания ТДС метра сразу стали расти, а не падать, как в п.4.1.
Количество карбоната калия в вытяжке максимально составило 3000 ррм, что больше в три раза березовых поленьев. На 1 мл раствора лимонной кислоты для нейтрализации рН до 7 ушло всего 13 мл. Доля карбоната калия составила 15% от веса золы. Что, в общем-стандартная величина, которую озвучивают основные научные источники. Однако, напомню, что подсолнечник-одно из самых калиелюбивых растений.
5. Итого.
5.1. Вытяжка из любой золы хороший источник калийного удобрения.
5.1.1. Но!!! Требует для вытяжки из золы нейтрализации кислотами до рН 6-7. Из самых бюджетных-раствор аккумуляторного электролита(серной кислоты). После нейтрализации, раствором можно подкармливать все культуры без разведения(или с разведением не для дров). Показания ТДС метра раствора для полива 1000-1500 единиц. Действующее вещество-сульфат калия в концентрации 1,5-2 гр/литр раствора.
5.1.2. При больших объёмах золы вытяжку делаем 1 к 3 по объёму. Обязательно настаиваем с перемешиванием 3-е суток(2 раза в сутки перемешивать достаточно) на открытом воздухе для более полного осаждения кальция из раствора углекислым газом и достижения равновесия между анионами в солях- раствор/осадок.
5.2. Использование сухой золы. Допустимо для раскисления кислых почв под осеннюю перекопку в концентрации ниже доломитовой/известняковой муки на 10-20%(в зависимости от температуры сжигания в печи). НЕДОПУСТИМО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ особенно свежей из печи на щелочных, нейтральных и слабокислых почвах. Кроме того, указанные грунты содержат достаточное количество кальция для растений и лишний из золы им "никак".
5.3. Утилизация золы или золы после извлечения вытяжки.
5.3.1. В компостные кучи с контролем кислотности вытяжки компоста (в 99% случаев потребуется добавление кислот(электролита) для нейтрализации, если ваш грунт в интервале 6,5-7рН.
5.3.2. Из золы(остатка) после извлечения калия (вытяжки) можно извлечь электролитом(р-р серной кислоты) магний с микроэлементами, сульфаты которых хорошо растворимы(цинк, медь, железо, марганец) с незначительной примесью кальция. Так же извлекается и фосфор в виде дигидрофосфатов(только если рН доводить до 4 единиц). Для чего заливаем снова осадок водой 1 к 3 и доводим рН раствора до 6-7 единиц. Экономически эта схема может себя оправдать только на щелочных почвах с огромным избытком кальция(карбоната) в грунте.
.Зы. В процессе сжигания образуется, как сказано выше, карбонат калия и оксид кальция, которые и переходят в раствор(вытяжку). Однако, не совсем понятно, почему в среде карбоната кальция в растворе, гидроксид кальция не осаждается в нерастворимый карбонат. Ответ-карбоната калия просто не хватает, чтобы осадить весь кальций, что перешел в раствор в виде гидроксида. Соответственно в вытяжке из золы обычных березовых дров калий находится в виде гидроксида, как и кальций и для нейтрализации до карбонатов нужно время и углекислый газ из воздуха(три дня). В вытяжке из шелухи подсолнечника-карбонат калия, гидроксид калия и нет кальция совсем!!!
Зы. Если у вас есть теплица, то нейтрализацию вытяжки или золы делайте в ней. Выделяющийся углекислый газ для растений основная еда, как сахар для человека.
Кроме того, и вытяжку и сухую золу можно нейтрализовывать БРОДИЛОВКОЙ!!!
4-5 дневную созревшую бродиловку, готовую к подкормке(рН доходит до 3 единиц) нейтрализуют золой(если ее мало) или вытяжкой до рН 6-6,5(у меня стакан на 60л+- или 1литр вытяжки). Разводят водой до показаний ТДС-3 метра до 1000ррм(в 3-5 раз) и проводят полив. При нейтрализации вытяжкой-сразу можно, при нейтрализации сухой золой дать постоять пол дня день. Кроме получения более качественного удобрения, значительно уменьшается и неприятный запах при такой процедуре.
