Роль азота в питании растений и земледелии

2. Аммонийные  и аммиачные удобрения.

Твердые аммонийные удобрения составляют около 6% валового производства азотных удобрений. Твердые аммонийные удобрения. Сульфат аммония (сернокислый аммоний) - (NH4)2 SО4 - содержит 20,8- 21% азота. Кристаллическая соль, хорошо растворимая в воде; гигроскопичность ее очень слабая, поэтому при нормальных условиях хранения слеживается мало и сохраняет хорошую рассеваемость. Получают сульфат аммония улавливанием серной кислотой газообменного аммиака из газов, образующихся при коксовании каменного угля, или нейтрализацией синтетическим аммиаком отработанной серной кислоты различных химических производств. Большое количество сульфата-аммония вырабатывается в качестве побочного продукта при производстве капролактама.

Синтетический сульфат аммония белого цвета, а  коксохимический из-за наличия органических примесей имеет серую, синеватую или красноватую окраску.

Удобрение содержит около 24% серы и является хорошим  источником этого элемента для питания  растений.

Хлористый аммоний - NH4C1 - получали как побочный продукт при производстве соды, содержит 24-25% азота. Из-за содержания большого количества хлора (67%) малопригоден для культур, чувствительных к этому элементу (табака, цитрусовых, картофеля и др.).

Сульфат аммония (и хлористый аммоний) - удобрения  физиологически кислые, так как растения быстрее и в большем количестве потребляют катионы NH4+ чем анионы SO42-.

При однократном  внесении умеренных доз этих удобрений  заметного подкисления почвы  не наблюдается, на при систематическом  применении" особенно на малобуферных почвах, происходит значительное их подкисление. После внесения в почву аммонийные удобрения быстро растворяются в почвенной влаге и вступают в обменные реакции с катионами почвенного поглощающего комплекса:

Поглощенный аммоний хорошо доступен для растений. В то же время подвижность его  в почве и опасность вымывания в условиях обильного увлажнения уменьшаются. Аммонийные удобрения можно вносить заблаговременно, с осени, под зяблевую вспашку.

Поглощение  аммония почвой и его меньшая  подвижность могут играть и отрицательную  роль. Аммонийный азот локализуется в почве в очагах его внесения и очень слабо передвигается, поэтому при внесении аммонийных удобрений в подкормку или в рядки при посеве использование азота молодыми растениями, имеющими слаборазвитую корневую систему, затруднено. Кроме того, интенсивное поступление аммонийного азота в молодые проростки растений с малым запасом углеводов в семенах может оказать на них отрицательное влияние из-за токсического действия избытка аммиака.

В рядки  или подкормку лучше вносить  нитратные удобрения, аммонийные применяют преимущественно до посева в качестве основного удобрения. С течением времени разница в подвижности нитратных и аммонийных удобрений сглаживается, так как аммонийный азот постепенно подвергается нитрификации и переходит в нитратную форму.

Хлористый аммоний нитрифицируется медленнее, чем сульфат- аммоний, что связано, очевидно, с отрицательным влиянием хлора на деятельность нитрифицирующих бактерий.

В результате нитрификации аммонийных удобрений  образуется Н NO3 , освобождается H24 или  НС1. Эти кислоты подкисляют почвенный раствор и вытесняют основания из почвенного поглощающего комплекса. При систематическом применении аммонийных удобрений, особенно на малобуферных слабоокультуренных дерново-подзолистых почвах, повышается актуальная, обменная и гидролитическая кислотность, уменьшается степень насыщенности почвы основаниями, увеличивается содержание подвижных форм алюминия и марганца, В результате ухудшаются условия роста растений и снижается эффективность удобрений. Возрастает потребность в известковании.

Особенно  сильно реагируют на подкисляющее действие аммонийных удобрений культуры, чувствительные к почвенной кислотности: клевер, пшеница, ячмень, свекла, капуста. Для  этих культур аммонийные удобрения  уже с первых лет их применения оказываются менее эффективными, чем нитратные. Известкование дерново-подзолистых почв устраняет отрицательное влияние аммонийных удобрений на свойства почвы. Хорошая заправка почвы навозом, повышая ее буферность, также снижает отрицательное действие этих удобрений на свойства почвы и имеет важное значение для более эффективного их применения. Жидкие азотные удобрения.

Жидкий  аммиак - NH3 - содержит 82,2% азота. Получается сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду бесцветная, подвижная жидкость, плотность 0,61 при 20°С, температура кипения 34°С. При хранении в открытых сосудах NH3 быстро испаряется. Жидкий аммиак обладает высокой упругостью паров (при 10°С 5,2 кгс/см2 и при 38°С 14 кгс/см2), поэтому его хранят и транспортируют в стальных баллонах или цистернах, выдерживающих высокое давление. NH3 Аммиачная вода (водный аммиак) - NH4OH - водный 25%-ный и 22%-ный раствор аммиака, выпускается двух сортов - с содержанием азота 20,5 и 18%. Бесцветная или желтоватая жидкость с резким запахом аммиака (нашатырного спирта). Упругость паров небольшая. Хранить и транспортировать аммиачную воду можно в герметически закрывающихся резервуарах (цистернах, баках), рассчитанных на невысокое давление. В аммиачной воде азот находится в форме NH3 и NH4OH, причем аммиака содержится больше, чем аммония. Этим обусловлена возможность потерь азота за счет улетучивания NH3 при перевозке, хранении и внесении удобрения. Использовать ее в качестве удобрения проще и безопаснее, чем жидкий аммиак, но недостатком является низкое содержание азота. Поэтому производство аммиачной воды уменьшается, а безводного аммиака увеличивается. Преимущество жидких азотных удобрений заключается в том, что производство и применение их обходится значительно дешевле, чем твердых. При производстве жидких азотных удобрений отпадает необходимость в строительстве цехов азотной кислоты, кристаллизации, упарки, грануляции, сушки, что позволяет значительно снизить Капиталовложения на строительство азотно-тукового завода равноценной (по азоту) мощности. Стоимость единицы азота в жидком и водном аммиаке примерно в 1,5-2 раза меньше, чем в аммиачной селитре. Кроме того, как показали широкие производственные испытания, в 2-3 раза сокращаются затраты труда на внесение жидких удобрений, так как отпадают все работы по подготовке удобрений к внесению (дробление, просеивание, засыпка в туковые сеялки и т. п.), а все операции по их использованию (погрузке, выгрузке, внесению в почву) полностью механизированы. При правильном применении жидкие азотные удобрения дают такие же прибавки урожайности культур, как и равная доза азота в аммиачной селитре.

Жидкие  азотные удобрения вносят специальными машинами, обеспечивающими немедленную  заделку их на глубину не менее 10-12 см на тяжелых почвах и 14-18 см на легких. Поверхностное внесение этих удобрений недопустимо, так как аммиак быстро испаряется. При более мелкой заделке также возможны значительные его потери, особенно на легких песчаных и супесчаных почвах. Из влажной почвы потери аммиака значительно меньше, чем из сухой.

При внесении жидких аммиачных удобрений ион аммония (безводный аммиак превращается в газ и связывается почвенной влагой с образованием гидроокиси аммония) обменно поглощается и поэтому слабо передвигается в почве. В первые дни после заделки удобрений почва подщелачивается, а затем по мере нитрификации аммиачного азота ее реакция сдвигается в сторону подкисления. При нитрификации азота удобрений возрастает его подвижность в почве. В зоне внесения безводного аммиака происходит временная стерилизация почвы, и скорость нитрификации замедляется. Жидкие азотные удобрения можно применять как основное (допосевное) удобрение под все культуры и вносить не только под предпосевную культивацию, но и осенью под зяблевую вспашку. Их можно применять и для подкормки пропашных культур. В этом случае во избежание ожогов растений удобрения заделывают в середину междурядий или на расстоянии не менее 10-12 см от растений.

При работе с жидкими азотными удобрениями  следует соблюдать правила техники  безопасности, так как пары аммиака  вызывают раздражение слизистых оболочек глаз и дыхательных путей, удушье и кашель. При осмотре и ремонте емкостей из-под этих удобрений необходимы меры предосторожности, так как смесь аммиака с воздухом взрывоопасна.

3. Аммонийно-нитратные  удобрения.

Аммиачная селитра (азотно-кислый аммоний, нитрат аммония) - NH4NO3 - основное азотное удобрение, содержит 34,0% азота. Получается нейтрализацией азотной кислоты аммиаком:    NH3 + NH3 = NH4NO3 .

Аммиачную селитру выпускают в виде кристаллов белого цвета или гранул размером I-3 мм, различной формы (сферической, в виде чешуек, пластинок). Не гранулированная кристаллическая аммиачная селитра обладает высокой гигроскопичностью, при хранении слеживается, поэтому хранить ее следует в водонепроницаемых мешках в сухом помещении. Выпускаемая для сельского хозяйства гранулированная селитра менее гигроскопична, меньше слеживается, сохраняет хорошую рассеваемость, особенно если в процессе ее получения вводятся в небольших количествах специальные кондиционирующие (гидрофобные) добавки.

Аммиачная селитра - хорошо растворимое высококонцентрированное  удобрение. Может применяться под  любые культуры и на всех почвах перед посевом, при посеве в рядки  или лунки и в подкормку.  

В аммиачной  селитре половина азота находится  в нитратной и половина в аммонийной форме. Из раствора NH4N03 растения быстрее поглощают катион NH4+ , чем анион NO3 - поэтому аммиачная селитра физиологически кислое удобрение, но подкисляет почву слабее, чем сульфат-аммоний.

При взаимодействии NH4N03 с почвенным поглощающим комплексом катион NH4+ поглощается почвой, а анион NO3 - остается в почвенном растворе, сохраняя высокую подвижность:

На почвах, насыщенных основаниями (сероземы, черноземы), в растворе образуются азотнокислые соли кальция (или магния) и почвенный  раствор не подкисляется даже при систематическом внесении высоких норм удобрения. Для этих почв аммиачная селитра - одна из лучших форм азотных удобрений.

На кислых дерново-подзолистых почвах, содержащих в поглощенном состоянии мало кальция и много ионов Н+ в почвенном растворе образуется HNO3, поэтому он подкисляется. Подкисление носит временный характер, так как исчезает по мере потребления нитратного азота растениями. В первое же время, особенно при внесении большой дозы селитры и неравномерном ее рассеве, в почве могут создаваться очаги с высокой кислотностью.

При длительном применении аммиачной селитры на малобуферных дерново-подзолистых  почвах подкисление может быть довольно сильным, в результате эффективность  этого удобрения, особенно при внесении под культуры, чувствительные к повышенной кислотности, заметно снижается.

Для повышения  эффективности NH4N03 на кислых почвах большое значение имеет их известкование (или нейтрализация кислотности самого удобрения известью или доломитом при соотношении 1: 1).  

На кислых дерново-подзолистых почвах более  высокий эффект, особенно при систематическом  применении, дает нейтрализованная, или  известковая, аммиачная селитра NH4N03 + CaCO2 . Она содержит 18-23% азота и  получается сплавлением или смешением  азотно-кислого аммония с эквивалентным количеством извести, мела или доломита.

4. Мочевина.

Мочевина (карбамид) - CO(NH2)2 - содержит не менее 46% азота. Получается синтезом из аммиака и углекислого газа при высоких давлениях и температуре. Белый мелкокристаллический продукт, хорошо растворимый в воде. Гигроскопичность при температуре до 20°С сравнительно небольшая. При хороших условиях хранения слеживается мало, сохраняет удовлетворительную рассеваемость. Особенно хорошими физическими свойствами обладает гранулированная мочевина.

Во время  грануляции мочевины образуется биурет (CONH2)2NH, обладающий токсическим действием, однако содержание его в гранулированном удобрении не превышает 1% и практически безвредно для растений при обычных способах применения.

В почве  под влиянием уробактерий, выделяющих фермент уреазу, мочевина быстро (за 2-3 дня) аммонифицируется с образованием углекислого аммония:

CO(NH2)2+ Н2О = (NH4)2 СО.  

В первые дни после внесения мочевины вследствие образования (NH4)2СО3 (гидролитически щелочная соль) происходит временное местное подщелачивание почвы. Образующийся (NH4)2СО3 поглощается почвой и постепенно нитрифицируется (причем нитрификация его протекает быстрее, чем (NH4)2SО4, и временное подщелачивание почвы сменяется некоторым подкислением).

На малобуферных легких почвах смещения реакции почвенного раствора могут быть особенно заметными, но после усвоения азота растениями в почве не будет ни щелочных, ни кислых остатков.

Мочевина - одно из лучших азотных удобрений  и по эффективности равноценна аммиачной селитре, а на рисе - сульфату аммония.