Аммиачно-нитратные удобрения

Размещено на http://www.allbest.ru/

АММИАЧНО-НИТРАТНЫЕ УДОБРЕНИЯ



Аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний) NH4NO3 содержит 34,6% азота, образуется при нейтрализации 50-60%-й азотной кислоты газообразным аммиаком: HNO3 + NH3 = = NH4NO3. Для выделения NH4NO3 раствор упаривают до содержания 95-98% NH4NO3, подвергают кристаллизации, соль отделяют центрифугированием и высушивают. Аммиачная селитра в настоящее время выпускается в виде гранул диаметром 1-3 мм, а также в виде чешуек (чешуйчатая селитра). Основные требования к аммиачной селитре: содержание азота не менее 34,6%, влажность не более 0,4%, реакция нейтральная или слабокислая, нерастворимых примесей не более 0,1%. Аммиачная селитра очень гигроскопична, на воздухе отсыревает и слеживается. Для предохранения от слеживаемости в аммиачную селитру добавляют молотый известняк, мел, фосфоритную муку, фосфогипс и другие добавки, не разлагающие ее, но сильно поглощающие влагу. Общее содержание припудривающих добавок допускается от 3,0 до 5,0% от массы нитрата аммония. Для улучшения физических свойств селитры ее можно смешивать при хранении с преципитатом, а также с фосфоритной мукой (для подзолистых почв). Непосредственно перед внесением в подзолистую почву азотнокислый аммоний смешивают также с 30-40% углекислого кальция. При этом получается малогигроскопичная смесь, удобная для машинного высева.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АММИАЧНОЙ СЕЛИТРЫ С ПОЧВОЙ

В почве азот NH4NO3 легко поглощается микроорганизмами, а при их минерализации вновь становится доступным для растений. После внесения в почву аммиачная селитра растворяется и вступает в реакцию с почвенным поглощающим комплексом (ППК):

В результате обменного поглощения аммоний адсорбируется коллоидами почвы, a N03“ образует в растворе соли щелочных или щелочноземельных металлов. При недостатке в почве кальция на кислых подзолистых почвах внесение аммиачной селитры может вызвать некоторое подкисление почвенного раствора. На почвах, насыщенных основаниями (чернозем, серозем), даже при систематическом внесении высоких доз аммиачной селитры подкисления почвенного раствора не происходит. Местное подкисление носит временный характер, однако может оказывать отрицательное влияние на начальный рост растений.

Аммонийная часть селитры может подвергаться нитрификации, что также временно подкисляет почву. Часть нитратного азота в результате денитрификации переходит в газообразное состояние (N2, N20, NO и др.) и теряется. В первый год азота из азотных удобрений используется 40-50%; 10-20% нитратного и 20-40% аммиачного азота превращается в органическую форму (иммобилизуется), не более 10-15% которой усваивается растениями на второй год (2-3% от внесенного с удобрениями). Особенно интенсивно процесс иммобилизации протекает при запашке в почву растительных остатков, содержащих мало азота и много углерода (соломы злаков, соломистого навоза и т.д.). Азот удобрений мобилизует азот почвы, который также усваивается растениями, что приводит к заметному повышению коэффициента его использования.

Из азотных удобрений аммиачная селитра наиболее эффективна. В нашей стране она применяется под все культуры и во всех земледельческих зонах при основном внесении, в рядки при посеве (посадке) культуры и как подкормка в процессе вегетации растений. В районах достаточного увлажнения и при орошении в качестве основного это удобрение лучше вносить весной при предпосевной обработке почвы, а в засушливых условиях, при недостаточном увлажнении - с осени, под зяблевую вспашку. При рядковом внесении хороший эффект получается совместно с фосфором и калием под свеклу, картофель и др. Высокоэффективно это удобрение при подкормке озимых зерновых и пропашных культур.

Нужно помнить, что в аммиачной селитре половина азота содержится в нитратной форме, легко мигрирующей по профилю почвы. Поэтому на хорошо дренированных почвах легкого гранулометрического состава в районах достаточного и избыточного увлажнения и орошения аммиачную селитру нужно вносить во время наибольшего потребления азота растениями. Это предотвращает его потери за пределы корнеобитаемого слоя и способствует повышению коэффициента использования азота аммиачной селитры.

Известково-аммиачная селитра (N^NCh-CaCCh) содержит 18-20% азота, обладает лучшими физическими свойствами, чем аммиачная селитра. Широко производится в странах Западной Европы. В нашей стране ее не выпускают из-за малой транспортабельности.

АММИАЧНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Для производства аммиачных азотных удобрений используется аммиак различных источников. Отходящие газы коксовых печей промывают водой, затем NH3 выделяют из кипящего раствора с добавлением в него известкового «молока» (суспензия Са(ОН)2 в воде) и связывают серной кислотой. Используются также синтетический аммиак и аммиак, образующийся при получении горючих газов из торфа.

К аммиачным удобрениям относятся сульфат аммония, хлористый аммоний, жидкие аммиачные удобрения.

Сульфат аммония (NH4)2S04, содержащий около 21% азота, получают нейтрализацией серной кислоты аммиаком:

Образующийся в насыщенном растворе осадок (NH4)2S04 отделяют центрифугированием и высушивают. В сульфате аммония присутствуют примеси: соединения Са, Mg, Si02, а также 0,2-0,5% свободной серной кислоты.

Коксохимический сульфат аммония содержит до 0,1% роданистого аммония (NH4CNS), который токсичен для растений, особенно на почвах с низким содержанием гумуса и кальция.

Для производства сульфата аммония с успехом можно использовать гипс (CaS042H20) или глауберову соль (Na2S0410H20). Размельченный гипс взбалтывают в аммиачной воде и пропускают углекислоту. В результате взаимодействия аммиака, углекислоты и гипса образуется сернокислый аммоний: После этого CaC03 отфильтровывают. (NH4)2S04 упаривают до кристаллизации, отделяют его центрифугированием от маточной жидкости и высушивают. Получается готовое удобрение. Сульфат аммония хорошо растворяется в воде, мало слеживается, хорошо сохраняет рассыпчатость. Это химически нейтральная соль, но при производстве готовый продукт всегда содержит небольшое количество свободной кислоты, вследствие чего удобрение приобретает слабокислый характер. В сульфате аммония содержится 23-24% серы, поэтому он является хорошим источником серного питания растений.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СУЛЬФАТА АММОНИЯ С ПОЧВОЙ

После внесения в почву значительная часть катионов NH4+ из растворенного сульфата аммония входит в поглощающий комплекс: Способность почвы поглощать аммоний имеет существенное значение: предохраняет его от вымывания в увлажненных районах и при орошении; однако при подкормке он может не использоваться. Часть аммиачного азота переходит в нитратную форму в результате нитрификации, что ведет к подкислению почвенного раствора. Подкисление вызывается также и физиологической кислотностью этого удобрения. Многократное внесение обычных доз сернокислого аммония приводит к заметному изменению реакции. На кислых почвах отрицательное действие сульфата аммония проявляется уже через несколько лет. На черноземе его можно применять более длительное время. По данным Мироновской опытной станции на Украине внесение (NH4)2S04 в течение 14 лет следующим образом изменило реакцию почвы: pH от 6,0 до 4,9; обменная кислотность почвы возросла в 1,5, а гидролитическая - почти в 2,5 раза. На урожайности это не сказалось, так как черноземы обладают высоким содержанием гумуса, большой буферностью и емкостью поглощения. На каштановых почвах и сероземах нет основания опасаться под-кисления реакции карбонатных почв при внесении физиологически кислых удобрений. Для регулирования реакции почвы в целях усиления действия сульфата аммония на урожай помимо известкования кислых дерново-подзолистых почв рекомендуется нейтрализовать сульфат аммония перед внесением его в почву: к 1 ц (NH4)2S04 добавить 1,3 ц извести. Можно использовать молотый мел, известняк и т.д. Эффективно на кислых почвах совместное внесение сульфата аммония со щелочными или нейтральными формами фосфорных удобрений (фосфоритной мукой, преципитатом, томасшлаком и др.). Совместное внесение с суперфосфатом возможно после нейтрализации их кислотности.

Подкисляющее действие и эффективность сульфата аммония зависят от типа почвы, доз и длительности его применения, биологических особенностей возделываемых культур и т.д. На черноземах и сероземах он весьма эффективен, а подкисление, вызванное им, даже положительно влияет на мобилизацию питательных веществ почвы. На дерново-подзолистых почвах в сочетании с известкованием сульфат аммония не уступает другим формам азотных удобрений. На этих почвах длительное его применение в высоких дозах без известкования существенно ухудшает свойства почвы, рост и продуктивность растений. Овес, озимая рожь, лен, картофель на подкисляющее действие сульфата аммония реагируют слабее, чем свекла, кукуруза, конопля, ячмень и яровая пшеница.

Вследствие слабой миграции аммония это удобрение эффективно в основном на легких почвах, в районах достаточного увлажнения и т.д. При внесении в рядки и в качестве подкормки сульфат аммония менее эффективен по сравнению с другими азотными удобрениями.

В сельском хозяйстве используется и небольшое количество сульфата аммония-натрия (NH4)2S04 * Na2S04 - отхода производства капролактана. Он содержит около 16% азота, 20-25 - Na2S04 и 9% Na20. Наличие в нем натрия и серы делает его хорошим удобрением для свеклы, для растений семейства крестоцветных, хорошо отзывающихся на эти элементы.

Хлористый аммоний NH4CI содержит 24--25% азота. Это побочный продукт аммиачно-содового производства:

NH3 + С02 + Н20 + NaC 1 = NaHC03+ NH4C1

Осадок бикарбоната натрия отфильтровывают, фильтрат упаривают до кристаллизации NH4CI и получают белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. NH4CI обладает хорошими физическими свойствами: малогигроскопичен, не слеживается, хорошо рассеивается машинами, в почвах быстро растворяется и вступает в обменные реакции: Как и сернокислый аммоний, он подвергается нитрификации, обладает физиологической кислотностью. Повысить эффективность хлористого аммония можно теми же способами, что (№14)2804 (известкованием почвы, предварительной нейтрализацией удобрения - на 1ц NH4CI 1,4 ц СаС03, совместным применением удобрений со щелочными солями, сочетанием с органическими удобрениями).

По удобрительному действию NH4C1 часто уступает (NH4)2S04.

Хлористый аммоний содержит много хлора (66,6%) и может снизить качество урожая таких культур, как картофель, табак, лен, гречиха, виноград, цитрусовые, овощные, плодово-ягодные, чрезвычайно чувствительных к хлору. Для зерновых культур при обычных дозах азота хлорид и сульфат аммония чаще всего оказываются равноценными. Под чувствительные к хлору культуры не следует вносить NH4CI в повышенных дозах. Более безопасно вносить его заблаговременно как основное удобрение.



НИТРАТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Натриевая селитра NaN03 содержит 15-16% азота и является побочным продуктом при производстве азотной кислоты из аммиака. Непоглощенные нитрозные газы (N0 и N02) пропускают через поглотительные башни, орошаемые раствором соды или натриевой щелочи:

Na2C03 + NO + N02 = 2NaN02 + С02,

Na2C03 + 2N02 = NaN03 + NaN02 + C02.

Для перевода нитрита в нитрат смесь подкисляют азотной кислотой. В кислой среде азотная кислота распадается:

3HN02 = HN03 + 2N0 + Н20.

После этого N0 возвращают в окислительные башни для окисления в N02. Раствор нейтрализуют, упаривают до кристаллизации и центрифугированием отделяют осадок NaN03 от маточного раствора. Получается кристаллический порошок нитрата натрия белого или сероватого цвета.

Натриевая селитра хорошо растворяется в воде, гигроскопична, в сухом состоянии и при правильном хранении сохраняет рассыпчатость и удобна для внесения. Растворяясь в почвенном растворе, NaNО3 вступает в обменные реакции с почвенным поглощающим комплексом: Связывание NO3 в почве происходит только биологическим путем. Нитратный азот сохраняет высокую подвижность в почве, что в условиях влажного климата или при обильном орошении на легкодренируемых почвах приводит к вымыванию нитратов. Поэтому на хорошо дренируемых почвах и при орошении селитру лучше применять в качестве подкормки.

Натриевая селитра - физиологически щелочное удобрение. Это благоприятно сказывается на кислых почвах, так как многократное внесение ее уменьшает гидролитическую и обменную кислотности, увеличивает сумму и степень насыщенности почв основаниями. Это удобрение успешно применяется на различных почвах под все сельскохозяйственные культуры. На черноземах действие NaNО3 и (NH4)2S04 одинаково. Положительно влияет на урожай корнеплодов вследствие наличия натрия. Применяется в основном при рядковом внесении и в качестве подкормок.

Кальциевая селитра Ca(N03)2 содержит 15,5% азота, образуется при нейтрализации 40-48%-й азотной кислоты мелом или известью.

Она гигроскопична, поэтому транспортируется и хранится во влагонепроницаемых мешках. Для уменьшения гигроскопичности кристаллическую соль кальциевой селитры смешивают с гидрофобными добавками (например, парафинистым мазутом) в количестве 0,5% от массы соли. Для улучшения физических свойств удобрения к его концентрированному раствору в процессе производства добавляют 4--7% аммиачной селитры.

Производство кальциевой селитры как первого синтетического азотного удобрения было налажено в Норвегии в 1905 г., поэтому ее называют «норвежской селитрой». Вследствие низкого содержания азота это удобрение плохо транспортабельно.

Кальциевая селитра улучшает физические свойства почвы. Это физиологически щелочное удобрение. По применению на кислых почвах она занимает одно из первых мест, уступая лишь NaN03 в случае внесения ее под сахарную свеклу как культуру, хорошо отзывающуюся на натрий.

УДОБРЕНИЯ С АМИДНОЙ ФОРМОЙ АЗОТА

Мочевина CO(NH2)2 содержит 46% азота. Образуется при взаимодействии С02 с NH3 при высоком давлении и температуре. Сначала получается карбаминово-кислый аммоний, а после отщепления воды - мочевина: Исходными продуктами для производства синтетической мочевины являются газообразный или жидкий аммиак и углекислый газ. Мочевина - самое концентрированное из азотных удобрений, выпускается в гранулированном виде. При грануляции для уменьшения слеживаемости гранулы покрывают тонкой пленкой жировой добавки. Гранулированная мочевина обладает хорошими физическими свойствами, практически не слеживается, сохраняет хорошую рассеиваемость. Однако при грануляции под влиянием температуры в ней образуется биурет:

2CO(NH2)2 -> (CONH2)2HN + NH3.

При его содержании более 3% он может угнетать рост растений, поэтому в гранулированной мочевине биурета должно быть не более 1%. В этом количестве он отрицательно не действует на проростки растений. В почве под влиянием уробактерий, выделяющих уреазу, мочевина аммонифицируется, образуя углекислый аммоний: CO(NH2)2 + 2Н20 = (NH4)2C03.

При благоприятных условиях на богатых гумусом почвах мочевина превращается в углекислый аммоний за 2-3 дня. На малоплодородных песчаных и болотных почвах этот процесс слабее.

Углекислый аммоний - соединение непрочное. На воздухе он разлагается с образованием бикарбоната аммония и газообразного аммиака:

(NH4)2C03 -> NH4HC03 + NH3.

Поэтому при поверхностном внесении мочевины без заделки в почву и при отсутствии осадков могут быть частичные потери азота в виде аммиака, особенно на почвах с нейтральной и щелочной реакцией. На стадии аммонификации мочевина временно подщелачивает почву:

(NH4)2C03 + Н20 = NH4HC03 + NH4OH.

На стадии нитрификации реакция почвы сдвигается в сторону кислого интервала. Однако в результате усвоения азота растениями в почве не остается ни щелочных, ни кислых остатков удобрения.

Мочевина - ценное азотное удобрение. Применяется под различные культуры. По действию на урожай сельскохозяйственных растений ее можно поставить в один ряд с NH4NO3. В зоне достаточного увлажнения на легких дерново-подзолистых почвах и при орошении на сероземах мочевина более эффективна, чем аммиачная селитра, так как амидный азот мочевины быстро превращается в аммиачный, а последний поглощается почвой и меньше вымывается. При основном внесении в богарных условиях она равноценна аммиачной селитре. Высокоэффективна мочевина при подкормке озимых с последующей немедленной заделкой ее боронованием, а также для подкормки пропашных полевых и овощных культур культиваторами-растениепитателями.

Применяется мочевина и в виде раствора для некорневой подкормки растений, особенно пшеницы для повышения ее белковости. В этом случае лучше применять кристаллическую мочевину, так как она содержит меньше биурета (0,2-0,3%).

В мировом ассортименте азотных удобрений удельный вес мочевины значительно возрос. Этому способствовала разработанная в Голландии, ФРГ, Швейцарии и Японии технология ее производства с более низкими по сравнению с производством аммиачной селитры затратами труда и средств. Используется мочевина главным образом под рис, хлопчатник, сахарный тростник и другие культуры.

Мочевина широко применяется не только как непосредственное удобрение, но и как компонент для производства сложных удобрений, а также для производства новых видов медленнодействующих азотных удобрений. В связи с более высокой экономичностью использования мочевины и других высококонцентрированных азотных удобрений низкопроцентные азотные туки постепенно теряют значение в общем балансе потребления азотных удобрений.

Цианамид кальция CaCN2 содержит 20-21% азота. Это легкий порошок черного или темно-серого цвета, физиологически щелочное удобрение (до 20-28% СаО). Систематическое применение на кислых почвах улучшает ее физические свойства благодаря нейтрализации кислотности и обогащению кальцием. Вносят заблаговременно, за 7-10 дней до посева или под зябь. В подкормку не рекомендуется, так как в почве цианамид кальция подвергается гидролизу и взаимодействует с поглощающим комплексом. При этом образуется цианамид (H2CN2), который ядовит и анестезирующе действует на растения. Однако он быстро переходит в мочевину, поэтому и рекомендуется заблаговременное его внесение.

ЖИДКИЕ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Наряду с твердыми азотными удобрениями в сельском хозяйстве применяются также и жидкие их формы: безводный (жидкий) аммиак, водный аммиак (аммиачная вода), аммиакаты. Производство их значительно дешевле, чем твердых солей. Например, себестоимость безводного аммиака на одну единицу азота составляет лишь 40% от себестоимости азота аммиачной селитры. Основной формой жидких азотных удобрений остается безводный аммиак. В наибольших масштабах его применяют в США.

Безводный аммиак (NH3) - самое концентрированное безбаластное удобрение с содержанием азота 82,3%. Получается сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду это бесцветная жидкость с удельным весом 0,61 при 20°. При хранении в открытых сосудах быстро испаряется. Поэтому его хранят и перевозят в специальных толстостенных стальных цистернах, рассчитанных на давление 25-30 атм. При 20-40° давление его составляет от 9 до 18 атм. Упругость паров, удельный вес и содержание азота в 1 м3 безводного аммиака изменяются в зависимости от температуры. При хранении аммиака в герметических сосудах под давлением он разделяется на две фазы: жидкую и газообразную. Вследствие большой упругости паров емкости для хранения и транспортировки жидкого аммиака заполняются не полностью. Жидкий аммиак корродирует медь, цинк и их сплавы, но практически нейтрален по отношению к железу, чугуну, стали.

Аммиачная вода (водный аммиак) - раствор аммиака в воде. Первый сорт этого удобрения содержит 20,5% азота (25%-й аммиак), второй -16,4% азота (20%-й аммиак). Аммиачная вода имеет невысокое давление, не разрушает черные металлы. Поэтому для работы с ней используют резервуары из обычной углеродистой стали. При температуре 15° плотность водного аммиака первого сорта составляет 0,910, второго - 0,927. 25%-й водный аммиак замерзает при температуре -56°, 20%-й - при -33°. Азот в аммиачной воде содержится в форме аммиака (NH3) и аммония (NH4OH). Причем свободного аммиака содержится значительно больше, чем аммония, что обусловливает возможные потери азота за счет улетучивания. Работать с аммиачной водой проще, чем с безводным аммиаком, но она малотранспортабельна в связи с низким содержанием азота, поэтому аммиачную воду экономичнее применять в хозяйствах, расположенных вблизи предприятий, производящих это удобрение.

Внесенный в почву аммиак быстро адсорбируется ею, а также поглощается почвенной влагой, превращаясь в гидроокись аммония. Аммиак в почве подвергается нитрификации. Интенсивность поглощения аммиака почвой зависит от ее механического состава, содержания гумуса, влажности, глубины заделки удобрений и т.д. На тяжелых высокогумусированных и хорошо обработанных почвах аммиак поглощается лучше, чем на легких бедных гумусом. В связи с этим из почв легкого механического состава и сухих аммиак улетучивается быстрее.

Все жидкие азотные удобрения нельзя вносить поверхностно и мелко заделывать, особенно в сухую песчаную почву, во избежание потерь от улетучивания. Вносятся эти удобрения специальными машинами и заделываются на тяжелых почвах на глубину не менее 10-12 см, а на легких - 14--18 см. Во всех случаях безводный аммиак заделывается на глубину не менее 14--15 см, а водный - 10-12 см. Если почва крупнокомковатая, то глубина заделки этих удобрений увеличивается в 1,2-1,5 раза. Вносят их в основном приеме под зяблевую вспашку, весной - под предпосевную культивацию и в подкормку пропашных культур в тех же дозах (по азоту), как и твердые азотные удобрения. В связи с тем, что жидкие азотные удобрения вносятся локально, расстановку подкормочных сошников необходимо проводить для культур сплошного сева на 20-25 см, а на лугах и пастбищах - 30-35 см, при подкормке пропашных культур - в зависимости от ширины междурядий. Технология применения жидких азотных удобрений по сравнению с твердыми требует более высокой профессиональной подготовки специалистов, мастерства и ответственности механизаторов. Хозяйства должны быть полностью обеспечены современной материально-технической базой для их хранения, транспортировки и внесения.

Аммиакаты содержат от 30 до 50% азота. По внешнему виду -это жидкость светло-желтого или желтого цвета. Получают их путем растворения в водном аммиаке аммиачной селитры, аммиачной и кальциевой селитры, мочевины или аммиачной селитры и мочевины. Производится это в специальных установках. В 10-15%-ю аммиачную воду, приводимую в движение центробежным насосом, вводят горячий раствор аммиачной селитры (или смесь кальциевой и аммиачной селитры) и доводят удобрение до требуемого состава. Перевозят и хранят в специальных, герметически закрываемых цистернах, рассчитанных на небольшое давление.

Аммиакаты существенно различаются не только по концентрации общего азота, но и по соотношению его различных форм (свободного аммиака, связанного аммиака, амидного и нитратного азота). Поэтому они разнообразны по физическим свойствам. В связи с большим диапазоном температуры начала кристаллизации (от +14° до -70°) зимой в период хранения необходимо выпускать аммиакаты с низкой, а летом - с более высокой температурой кристаллизации. Все аммиакаты транспортабельны, так как имеют высокий удельный вес и концентрацию азота. Как и все аммонийные соли, особенно содержащие свободный аммиак, аммиакаты вызывают коррозию сплавов с медью, а аммиакаты с аммиачной селитрой окисляют и черные металлы. Поэтому для работы с ними требуются емкости из алюминия или его сплавов, из нержавеющей стали или обычные стальные цистерны с защитным коррозийным покрытием специальными лаками (эпоксидными смолами). Применяются также емкости из полимерных материалов. По действию на урожай сельскохозяйственных культур аммиакаты в большинстве случаев равноценны твердым азотным удобрениям.

В последние годы получило распространение применение смесей водных растворов мочевины и аммиачной селитры (КАС).

Растворы КАС готовятся в заводских условиях из полупродуктов, т.е. из неупаренных плавов этих удобрений с содержанием азота 28-32%. КАС имеют нейтральную или слабощелочную реакцию, представляют собой прозрачные или желтоватые жидкости с плотностью 1,26-1,33 г/см³. В связи с сокращением ряда операций при производстве КАС в сравнении с твердыми азотными удобрениями (упаривание, грануляция и другие) значительно сокращаются затраты на производство единицы азота, а высокая плотность растворов удобрений повышает их транспортабельность.

Путем изменения соотношения исходных компонентов получают различные марки КАС

Марки КАС

Состав и свойства растворов	КАС-28	КАС-30	КАС-32
Состав по масс. %: NH4NO3	40,1	42,2	43,3
CO(NH2)2	30,0	32,7	36,4
Н20	29,9	25,1	20,3
Плотность при 15,6°С, г/см3	1,28	1,30	1,33
Температура кристаллизации, °С	- 18	- 10	-2

Перевозятся КАС в обычных железнодорожных цистернах из углеродистой стали и в автоцистернах с использованием антикоррозийных ингибиторов. Вносят их как в основном приеме, так и подкормку пропашных и зерновых культур теми же машинами, что и для аммиачной воды и жидких комплексных удобрений.

Высокая экономическая и агрономическая эффективность, возможность механизации всех приемов по транспортировке и внесению позволяют считать это удобрение весьма перспективным.

МЕДЛЕННОДЕЙСТВУЮЩИЕ АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ

Производство медленнодействующих удобрений развивается разными путями: 1) получение соединений с ограниченной растворимостью в воде (уреаформы); 2) покрытие частиц удобрений различными веществами (воск, парафин, масла, смолы, полимеры и др.); 3) производство удобрений, содержащих ингибиторы нитрификации.

Основные преимущества медленнодействующих удобрений следующие: 1) уменьшаются потери питательных веществ в период между внесением удобрений и усвоением их растениями; 2) повышается коэффициент использования удобрений; 3) уменьшается загрязнение окружающей среды; 4) улучшается качество продукции вследствие снижения количества нитратов в ней; 5) снижаются трудовые затраты при замене дробного внесения на один прием; 6) улучшается качество удобрений при хранении и транспортировке.

Самые крупные производители медленнодействующих удобрений - США и Япония.

Мочевино-формальдегидные удобрения (МФУ) (карбамид-форм, уреаформы) представляют собой продукты конденсации мочевины CO(NH2)2 и формальдегида (СН20). Конденсация производится в концентрированных растворах обычно при эквимолярном соотношении мочевины и формальдегида, подкислении реакционной среды до pH 3, при температуре 30-60°. При конденсации образуется смесь, состоящая из остатков молекул мочевины, связанных между собой метиленовыми группами (СН2) и содержащих некоторое количество метоксильных групп (СН2ОН). В кислой среде образуется монометилмочевина CONHCH2NH2OH, которая конденсируется с мочевиной в метилендимочевину NH2CONHCH2NHCONH2 с выделением воды. Образующийся конденсат отфильтровывают, высушивают, размалывают, а при необходимости гранулируют. Обычно это белый рассыпчатый порошок, который не слеживается и хорошо рассеивается даже при высокой влажности.

В МФУ содержится 38-40% азота, из которых 8-10% находятся в водорастворимой, а остальные - в водонерастворимой, но доступной для растений форме. МФУ имеют различную степень доступности азота для растений. Один из главных показателей, характеризующих свойства этих удобрений, - индекс усвояемости, т.е. то количество нерастворимого в воде азота, которое растворяется при кипячении удобрения в течение 1 ч. Величину его выражают в процентах водонерастворимого азота. В зависимости от реакции, температуры, молярного отношения мочевины к формальдегиду и продолжительности конденсации индекс усвояемости МФУ колеблется от 15 до 55%.

В некоторых зарубежных странах за индекс усвояемости условно принимается то количество азота, которое нитрифицируется в течение 6 месяцев нахождения удобрения в почве. Степень нитрификации МФУ является важным показателем их эффективности. Она зависит от индекса усвояемости и свойств почв. МФУ с высоким индексом усвояемости способствуют большему и более быстрому накоплению в почве нитратного азота, чем с низким индексом усвояемости.

Кислая реакция почвы существенно снижает скорость превращения МФУ, поэтому известкование таких почв увеличивает скорость процессов их нитрификации. Как и мочевина, высокие дозы МФУ подщелачивают почву, а по мере их минерализации почва постепенно подкисляется.

При определенных условиях конденсации, например при температуре 30-40°, получаются МФУ с высоким содержанием доступного для растений азота, приближающиеся к растворимым азотным удобрениям, например мочевине. В этом случае они утрачивают свое основное назначение как медленнодействующие удобрения.

В перспективе производство МФУ оправдано тем, что все азотные удобрения хорошо растворимы в воде, но внесение их в повышенных дозах создает повышенную концентрацию и высокое осмотическое давление почвенного раствора, что может отрицательно сказываться на росте молодых растений, особенно культур, чувствительных к повышенной концентрации солей, например кукурузы, льна и др. Кроме этого, в районах достаточного увлажнения, особенно на легких почвах, а также при орошении возможны значительные потери азота вследствие его вымывания по профилю почвы. В государствах Средней Азии, в Закавказье в условиях орошаемого земледелия азотные удобрения быстро нитрифицируются, а нитратный азот с нисходящим током воды вымывается из корнеобитаемого слоя почвы или с восходящим током (после полива) выносится на поверхность. В том и другом случаях снижается использование азота растениями, а следовательно, и эффективность азотных удобрений. Напротив, в слаборастворимых МФУ азот медленно переходит в растворимую форму и постепенно используется растениями в течение продолжительного времени.

Преимущество МФУ заключается в следующем:

1. Внесение всей дозы азота на планируемый урожай в один срок позволяет значительно сократить затраты.

2. Из-за пониженной растворимости этих удобрений в воде предотвращаются потери азота через улетучивание, вымывание, а также переход азота в труднорастворимые органические соединения. Медленнодействующие удобрения существенно снижают загрязнение грунтовых и других водных источников нитратами и другими формами азота, особенно на легких почвах.

3. При применении медленнодействующих азотных удобрений повышается коэффициент использования азота растениями, предотвращается накопление избыточных количеств его в растениях, особенно в нитратной форме.

На дерново-подзолистых почвах разной степени окультуренности в звеньях полевых севооборотов не выявлено преимущества МФУ перед растворимыми азотными удобрениями ни по величине урожая, ни по качеству продукции, а на тяжелой дерново-подзолистой почве действие МФУ на урожай зеленой массы кукурузы было слабее.

Для повышения эффективности водорастворимых форм азотных удобрений, коэффициента использования азота широко применяют капсулированные азотные удобрения и ингибиторы нитрификации. При капсулировании водорастворимых азотных удобрений гранулы покрываются пленками, через которые трудно и медленно проникают водные растворы. Получаются своего рода медленнодействующие азотные удобрения. В качестве покрытий используются парафин, эмульсия полиэтилена, соединения серы, акриловая смола, полиакриловая кислота и другие вещества. Такие гранулированные удобрения, покрытые пленками, обладают улучшенными физико-механическими свойствами: они менее гигроскопичны, механически более прочны, не слеживаются при хранении. Подбором состава и толщины покрытий можно получать удобрения с разной интенсивностью отдачи азота, т.е. пролонгированного действия с учетом биологических требований и периодичности питания азотом сельскохозяйственных культур.

Капсулированные азотные удобрения используются растениями лучше и равномернее в процессе вегетации, что положительно сказывается на росте урожаев и качестве продукции, как, например, белковости зерна злаковых культур.

Из ингибиторов нитрификации за последние годы чаще всего применяются циангуанидин (дициандиамид), американский препарат N-serve (2хлор-6трихлорметил) пиридин и японский препарат AM (2-амино-4хлор-6метилпиримидин). При внесении в смеси с твердыми и жидкими аммиачными удобрениями или мочевиной в дозах N-serve 0,5-1%, AM 1-3% от количества азота удобрений ингибиторы тормозят процессы нитрификации в течение 1,5-2 месяцев, т.е. в период интенсивного потребления азота растениями. Скорость разложения ингибиторов в почве, а следовательно, и продолжительность их действия зависят от механического состава почвы, ее влажности, реакции, температуры, содержания гумуса и других условий.

Ингибиторы, подавляя нитрификацию азота удобрений, снижают его потери в газообразной форме, с поверхностным стоком воды и в результате вымывания нитратов. Это приводит к существенному повышению урожаев, особенно хлопчатника, риса, овощных культур, кукурузы на зерно и силос, других пропашных и кормовых культур, выращиваемых в условиях орошения или в районах повышенного увлажнения. Применение ингибиторов позволяет улучшить качество продукции, так как при этом предотвращается накопление токсических количеств нитратов в сельскохозяйственной продукции, снижается заболевание растений некоторыми болезнями, появляется возможность снизить дозы азотных удобрений вследствие повышения коэффициента использования азота. При этом возможна замена дробного внесения азотных удобрений одноразовым, что повышает экономическую эффективность их применения.



ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ

На эффективность азотных удобрений оказывают влияние следующие факторы: 1) географические закономерности их действия; 2) комплекс агрономических и мелиоративных мероприятий, применяемых в севообороте или под конкретную культуру; 3) научно обоснованная технология применения самих азотных удобрений, т.е. сроки, дозы, способы, формы и др.; 4) совершенствование форм азотных удобрений; 5) использование наиболее эффективных методов диагностики применения азотных удобрений.

ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ЗАКОНОМЕРНОСТЬ ДЕЙСТВИЯ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ С УЧЕТОМ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ

В зонах с высокой эффективностью азотных удобрений внесение каждой тонны азота дает дополнительно 10-15 т зерна, 30-40 - корнеплодов сахарной свеклы, 5-6 - хлопка-сырца, около 2 -льноволокна, 20-30 т сена луговых трав и т.д. Наиболее эффективны азотные удобрения в районах достаточного обеспечения растений влагой. Действие их устойчиво положительно проявляется в лесолуговой (Нечерноземной) зоне на бедных гумусом дерново-подзолистых, серых лесных почвах, а также оподзоленных и выщелоченных черноземах. Причем с повышением степени выщелоченности черноземов эффективность азотных удобрений возрастает.

При движении с севера на юг и с запада на восток в европейской части России континентальность климата усиливается, количество осадков уменьшается, что существенно сказывается на эффективности азотных удобрений. Так, в степной зоне с увеличением засушливости климата действие их ослабевает и становится неустойчивым. Но и в степных районах земледелия эффективность азотных удобрений может заметно возрасти, если их применять в комплексе агромероприятий, направленных на накопление и сохранение влаги в почве. Этим объясняется высокий устойчивый эффект от азотных удобрений в большинстве случаев на разных типах почв степной зоны в условиях орошения. Здесь их действие бывает более высоким, чем фосфорных и калийных удобрений.

Действие азотных удобрений может быть разным и внутри крупных земледельческих зон страны. Так, в Нечерноземной зоне внесение 1 кг азота при оптимальных дозах удобрений дает дополнительно 8-15 кг зерна, 50-70 - картофеля, 3,5 - льноволокна, 70-100 кг силосной кукурузы. Особенно высокое действие азотных удобрений в этой зоне проявляется на супесчаных и песчаных почвах, где этот элемент питания растений почти всегда находится в минимуме. В условиях промывного режима отмечаются большие потери азота в осенне-зимне-весенний период, что и объясняет значительное преимущество весеннего внесения азотных удобрений перед осенним.

На осушенных торфяно-болотных почвах действие азотных удобрений снижается, так каков минимуме оказываются калийные и фосфорные удобрения. Однако в первые годы освоения торфяников в центральных и северо-западных районах зоны возрастает и эффективность азота.

В лесостепной зоне также проявляются различия в действии удобрений. На оподзоленных и выщелоченных черноземах Украины окупаемость азотных удобрений выше в правобережной лесостепи и меньше в левобережной. На выщелоченных черноземах европейской части России несколько меньшая эффективность азотных удобрений в районах Поволжья по сравнению с Центрально-Черноземной зоной и Северным Кавказом.

Высокоэффективное действие азотных удобрений отмечается и в азиатской части России, причем большая их эффективность получена в лесостепи Зауралья, в Восточной Сибири и меньшая - в лесостепи Западной Сибири; внесение 1 кг азота дает дополнительно зерна яровой пшеницы в Зауралье 10 кг, в Восточной Сибири - И, в Западной Сибири - 5 кг.

В разных районах степной зоны действие азотных удобрений также различно. В Молдавии, например, большие прибавки урожая возделываемых культур от внесения азотных удобрений получают на типичных черноземах, меньшие - на обыкновенных и карбонатных. На каждый внесенный килограмм азота получают прибавки до 6 кг зерна озимой пшеницы, до 7 кг зерна кукурузы, 2,5-3 кг семян подсолнечника, 40-60 кг корнеплодов сахарной свеклы.

На обыкновенных черноземах степных районов Украины азотные удобрения эффективны на посевах озимой пшеницы, сахарной свеклы, кукурузы. Однако действие их заметно ослабляется с запада на восток. В степи европейской части России значительное положительное действие азотных удобрений проявляется на обыкновенных и карбонатных черноземах Кубани, в предгорных автономных республиках Северного Кавказа, а также на северо-приазовских черноземах. На карбонатных же черноземах Ростовской области и обыкновенных черноземах Поволжья эффективность азотных удобрений снижается.

Каштановые почвы характеризуются низким содержанием гумуса, поэтому в ряде стран с лучшими условиями увлажнения (на Украине, в Закавказье, а также в горных районах Северного Кавказа) на этих почвах отмечается хорошее действие удобрений. На равнинных территориях Ставропольского края, Ростовской области, Поволжья, Северного Казахстана в условиях сильной засушливости действие азотных удобрений на каштановых почвах, как правило, бывает слабым. Так же действуют эти удобрения и в азиатской равнинной части России на обыкновенных и южных черноземах, каштановых почвах.



ПОДБОР ФОРМ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ, СРОКИ И СПОСОБЫ ИХ ВНЕСЕНИЯ

Для повышения эффективности азотных удобрений и получения запланированного урожая важно не только определить оптимальный режим питания культуры в процессе вегетации, но и обеспечить его путем подбора форм удобрений, наиболее эффективных сроков и способов их внесения. Так, в ассортименте азотных удобрений в нашей стране все больший удельный вес будет занимать высококонцентрированное азотное удобрение - мочевина. Хорошо поглощается почвой не только амидная форма азота мочевины, но целая молекула. Она слабо мигрирует по профилю почвы (что предотвращает потери азота) и имеет определенные преимущества перед аммиачной селитрой. Действие мочевины особенно эффективно при основном внесении в условиях орошения, достаточного увлажнения и особенно на легких почвах. В этих случаях она не уступает сульфату аммония.

При поверхностном же внесении мочевины, например в весеннюю подкормку озимых (особенно при запаздывании со сроками ее проведения), на лугах и пастбищах эффективность ее часто заметно ниже по сравнению с аммиачной селитрой. Это связано с частичной потерей азота мочевины при превращении ее в почве под влиянием уробактерий в углекислый аммоний. Величина потерь азота зависит от температуры, влажности, кислотности и других свойств почвы. В процессе вегетации часто возникает необходимость сочетать внесение разных форм удобрений под одну и ту же культуру. Так, для получения хороших урожаев высококачественного хлопка-сырца необходимо до посева внести 30-50% всей дозы азота в виде аммиачных и амидных форм удобрений, а остальную часть - в виде аммиачной селитры в подкормку в период вегетации хлопчатника. Хорошие результаты от такого сочетания форм азота получаются при возделывании озимых культур, сахарной свеклы, кукурузы и других пропашных. Можно при основном внесении под технические и другие культуры, особенно при орошении, вносить медленнодействующие удобрения, а в процессе вегетации оптимизировать азотный режим для выращиваемой культуры вегетационными подкормками аммиачной селитрой.

Для некорневых подкормок озимой пшеницы в целях получения высокобелкового зерна лучше применять мочевину, амидная форма азота которой хорошо усваивается растениями при нанесении раствора удобрения на поверхность листьев. Кроме этого, мочевина даже при концентрации раствора 20-30% не вызывает ожогов растений вследствие ее нейтральной реакции.

Жидкие азотные удобрения весьма эффективны при основном внесении под все культуры и при подкормке пропашных. Особенно эффективен жидкий аммиак (82% азота). Применение этого высококонцентрированного удобрения позволяет полностью механизировать трудоемкие процессы погрузки и разгрузки удобрений, ликвидировать потери при транспортировке и хранении. По окупаемости дополнительным урожаем жидкий аммиак не уступает твердым азотным удобрениям, а в ряде случаев, например на легких почвах, в условиях орошения или в увлажненных районах, может быть более эффективен.

Азот разных форм удобрений при правильном применении в различных почвенно-климатических зонах и под разные культуры с учетом агрохимических свойств обычно бывает равноценным. Особенно важно внести азотные удобрения в оптимальные сроки и лучшими способами, что обеспечивает наиболее продуктивное их использование. В полевых условиях коэффициент использования азота минеральных удобрений разными культурами составляет 40-50%. Основная его часть или закрепляется в почве в трудногидролизуемых слабо доступных растениям соединениях, или безвозвратно теряется в виде различных продуктов, образовавшихся в результате процессов денитрификации, постепенно протекающих в почве. Возможны потери азота и от вымывания, что приводит к загрязнению грунтовых вод и питьевых источников нитратами.

Размеры этих потерь в значительной мере зависят от сроков и способов внесения форм удобрения, биологических особенностей выращиваемой культуры, почвенных, погодных и других условий. Поэтому для азотных удобрений особенно важно внесение их в периоды наибольшего потребления азота растениями. Например, весной период активного потребления азота озимыми культурами в зависимости от почвенно-климатических и погодных условий начинается через 5-15 дней после схода снега. К этому времени поля освобождаются от избыточной влаги в результате поверхностного и внутрипочвенного стока, почва прогревается. То же можно сказать и в отношении лугов, подкормку которых рекомендуется проводить спустя 1-3 недели после схода снега и оттока избыточной влаги. При внесении азотных удобрений сразу после схода снега на суходольных сенокосах временного избыточного увлажнения в этой зоне снижается эффективность подкормки, что объясняется большими газообразными потерями азота в результате денитрификации

Влияние температуры и влажности на размер газообразных потерь азота

Влажность	Потери азота при температуре
почвы, %нв	5*	э	28	0
	NH4NO3	(NH2)2co	NH4NO3	(NH2)2CO
60	8,5	27,0	15,8	31,9
90	20,3	37,0	49,7	61,1

В лесостепных, особенно южных, районах, а также в степной зоне весной, после перезимовки озимых, почва быстро подсыхает, и запаздывание с азотными подкормками может существенно снизить эффективность этого приема. В этих условиях отсутствует и миграционный ток воды по профилю почвы. Здесь на ровных площадях озимые культуры должны подкармливаться азотом сразу же после схода снега. Больше того, в наиболее континентальных земледельческих районах степи с малоснежными зимами (Поволжье, Северный Кавказ, Украина) на ровных площадях отмечается часто одинаковый эффект, полученный от азотной подкормки озимых ранней весной и поздней осенью, с наступлением устойчивого похолодания или даже под зиму.

В нашей стране разработан комплекс агрохимических приемов, направленных на повышение эффективности азотных удобрений. Важнейшие условия, способствующие повышению эффективности азотных удобрений, следующие.

1. Строгое соблюдение агрономической технологии использования азотных удобрений с учетом доз, форм, сроков и способов их внесения.

2. Правильное соотношение азота с другими макро- и микроэлементами в зависимости от плодородия почвы и биологических требований культуры.

3. Совершенствование методов оптимизации азотного питания сельскохозяйственных культур в процессе всей вегетации растения. При этом необходимо учитывать прямое действие удобрений как источника питания растений этим элементом и косвенное, связанное с мобилизацией дополнительного «экстраазота» вследствие активизации процессов минерализации органического вещества почвы. Это имеет важное значение, так как к количеству минерального азота почвы и азота минерального удобрения добавляется «экстраазот», который трудно учесть существующими методами. Поэтому может создаваться избыток азота в почве, приводящий к полеганию хлебов, ухудшению качества продукции, загрязнению природных вод нитратами и т.д.

4. Использование ингибиторов нитрификации. Хотя этот прием и временный, на этапе разработки комплексных мер повышения эффективности азотных удобрений ингибирование нитрификации может сыграть существенную роль, особенно в предотвращении его потерь.

5. Совершенствование форм азотных удобрений в плане пролонгирования их действий. По-видимому, важно совершенствовать технологию производства мочевино-формальдегидных форм (МФУ) и различных видов капсулированных азотных удобрений. Актуальны исследования по синтезу новых видов и форм минеральных удобрений с постепенным переходом питательных веществ удобрений в почвенный раствор в процессе вегетации растений. Это позволит повысить коэффициент продуктивного их использования и снизить потери питательных элементов в окружающую среду.

6. Проведение периодического известкования в севообороте при систематическом применении азотных удобрений на кислых почвах, особенно дерново-подзолистого типа. Это объясняется тем, что азотные удобрения усиливают кислотность почвы, что отрицательно влияет на рост и развитие растений. Снижается коэффициент использования азота сельскохозяйственными культурами и соответственно возрастают его потери.

7. Применение комплекса агротехнических приемов, направленных на регулирование процессов мобилизации и иммобилизации азота в почве и в процессе гумификации.

Минерализация азота почвы при внесении азотных удобрений зависит от многих факторов: 1) от степени окультуренности дерново-подзолистых почв (на хорошо окультуренных почвах больше «молодых», т.е. легкогидролизуемых, гумусовых соединений); 2) интенсивной деятельности почвенных микроорганизмов; 3) увеличения поглотительной деятельности корневой системы удобренных растений; 4) форм азотного удобрения (аммиачные формы способствуют большему усвоению азота почвы по сравнению с нитратными); 5) известкования, которое значительно увеличивает мобилизацию и усвоение растениями азота почвы; 6) внесения навоза, с которым в почву поступает дополнительное количество микрофлоры, активно минерализующей органический азот почвы.

Нитратная и аммонийная формы азота могут быть иммобилизованы в результате взаимодействия с почвенным органическим веществом, потребления почвенными микроорганизмами, фиксации глинистыми минералами аммонийной формы азота. Иммобилизации подвергается 20-60% внесенного азота, размер ее зависит от: 1) форм и доз азотных удобрений (из амидных и аммиачных форм удобрений обычно закрепляется в 1,5-2 раза больше, чем из нитратных; с повышением дозы азота удобрений абсолютное количество иммобилизованного азота возрастет, а относительное - процент от внесенного - снижается); 2) количества закрепленного азота (в высоко-гумусных почвах содержание азота всегда выше, чем в мало-гумусных); 3) количества энергетического материала, который совместно с минеральными удобрениями увеличивает иммобилизацию азота удобрений за счет образования трудногидролизуемых соединений; 4) от отношения С: N в почве (чем шире отношение, тем больше иммобилизуется азота).

АЗОТ

Азот - важнейший питательный элемент всех растений. В среднем его в растении содержится 1-3% от массы сухого вещества. Он входит в состав таких важных органических веществ, как белки, нуклеиновые кислоты, нуклеопротеиды, хлорофилл, алкалоиды, фосфатады и др. В среднем содержание его в белках составляет 16-18% от массы.

Нуклеиновые кислоты играют важнейшую роль в обмене веществ в растительных организмах. Они являются также носителями наследственных свойств живых организмов. Поэтому трудно переоценить роль азота в этих жизненно важных процессах у растений. Кроме того, азот является важнейшей составной частью хлорофилла, без которого не может протекать процесс фотосинтеза, а следовательно, не могут образовываться важнейшие для питания человека и животных органические вещества. Нельзя не отметить также большое значение азота как элемента, входящего в состав ферментов - катализаторов жизненных процессов в растительных организмах.

Азот входит в органические соединения, в том числе в важнейшие из них - аминокислоты белков. Азот, фосфор и сера вместе с углеродом, кислородом и водородом являются строительным материалом для образования органических веществ и, в конечном счете, живой ткани.

Содержание азота в растениях существенно изменяется в зависимости от вида растений, их возраста, почвенно-климатических условий выращивания культуры, приемов агротехники и т.д. Например, в семенах зерновых культур азота содержится 2-3%, бобовых - 4-5%. Наибольшее содержание азота отмечается в вегетативных органах молодых растений. По мере их старения азотистые вещества передвигаются во вновь появившиеся листья и побеги. При этом в первой половине вегетации, когда формируется надземная масса, в вегетативных органах синтезируются азотсодержащие органические вещества, идет процесс новообразования белков и рост растений. В дальнейшем у пшеницы, например, после цветения происходят более интенсивный гидролиз азотсодержащих органических веществ в вегетативных частях растений и передвижение продуктов гидролиза в репродуктивные органы, где они расходуются на образование белков зерна.