Медленнодействующие и новые формы азотных удобрений
Медленнодействующие азотные удобрения– это слаборастворимые в воде азотные удобрения, азот которых медленно переходит в растворимую форму, постепенно используется растениями в течение вегетации, из этих форм потери азота снижаются по сравнению со стандартными формами.
В Беларуси разработано несколько форм медленнодействующих азотных и комплексных азотно-фосфорных удобрений, которые наряду с макроэлементами содержат биологически активные соединения или регуляторы роста.
Карбамид с регулятором роста растенийСО(NН2)2 – содержит 46 % азота в амидной форме и регулятор роста растений гуминовой природы, выделенный из торфа – гидрогумат – 0,05–0,10 % от массы удобрения. По внешнему виду карбамид с регулятором роста растений представляет гранулы светлокоричневого цвета, характеризуются хорошими физико-химическими свойствами.
В составе действующих веществ «Гидрогумата» на долю гуминовых кислот,гуминоподобных веществ приходится 70 – 80 %, кроме того 15 – 20 % биологически активных карбоновых кислот, 4 – 5 % аминокислот. Действующие вещества «Оксигумата» содержат до 60% высокомолекулярных гуминовых кислот и до 40 % низкомолекулярных соединений: фульвокислот (28 – 30 %), органических кислот (13 – 15 %) и пектинов (5 – 8 %).
Названные выше препараты безвредны для человека, животных, водной фауны, полезных насекомых, почвенной микрофлоры и разрешены к применению со стандартной мочевиной в сельском хозяйстве.
По сравнению со стандартной мочевиной карбамид с гуматосодержащими добавками обладает улучшенными свойствами. Прочность гранул этого удобрения по сравнению со стандартным увеличивается на 25 % при одновременном снижении слеживаемости на 29 %.
Применение карбамида с регулятором роста растений обеспечивает снижение потерь азота при вымывании и газоообразных, повышает урожайность зерновых культур на дерново-подзолистых почвах на 10–15 %, пропашных на 20–25 %. Рекомендуется для внесения под все полевые и овощные культуры, а также для подкормки зерновых культур, озимого и ярового рапса, многолетних трав и других сельскохозяйственных культур. Производится в Беларуси на ОАО «Гродно-Азот».
Сульфат аммония с защитным покрытием – содержит 20,5–21 % азота и 24 % серы, связующие и биологически активные препараты «Гидрогумат» или «Оксигумат». Удобрение обладает пониженной растворимостью (степень замедления его растворимости в воде и в почве в 1,3 – 1,6 раза ниже, чем стандартного сульфата аммония) и продленным сроком доступности азота и серы для растений в течение вегетационного периода. Удобрение снижает потери азота при вымывании в среднем на 25 %, серы на 20 %, увеличивает урожайность сельскохозяйственных культур в среднем на 16 %, улучшает качество продукции (картофель овощи, кормовые культуры, однолетние и многолетние травы). Его применяют в основную заправку почвы, а под многолетние травы – в один (весной) или два приема под каждый укос. Производится в Беларуси на ОАО «Гродно-Азот».
Жидкое азотное удобрение КАС с регуляторами роста растений и микроэлементами– содержит 26–32 % азота, 0,2–0,4 % меди, 0,1–0,2 % марганца, регулятор роста растений гидрогумат или эпин. Плотность раствора удобрения при 15 о С – 1,275 – 1,32 г/см 3 , рН – 8,5–8,9, температура кристаллизации растворов – 13–20 о С, замерзания – -26,5 о С. По сравнению со стандартным удобрением КАС с регуляторами роста и микроудобрениями обеспечивает повышение урожайности зерна озимой и яровой пшеницы, семян ярового и озимого рапса на 10–25 % с более высоким качеством продукции. Рекомендуется для основного внесения в почву или подкормок под все сельскохозяйственные культуры на любых почвах, но наиболее целесообразно его применение под зерновые культуры.
Дата добавления: 2016-04-06 ; просмотров: 695 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник
Медленнодействующие азотные удобрения
Медленнодействующие удобрения производят разными путями:
— получение соединений с ограниченной растворимостью в воде (уреаформы);
— покрытие частиц удобрений различными веществами (воск, парафин, масла, смолы, полимеры и др.);
— производство удобрений, содержащих ингибиторы нитрификации.
Основные преимущества медленнодействующих удобрений следующие:
— уменьшаются потери питательных веществ в период между внесением удобрений и усвоением их растениями;
— повышается коэффициент использования удобрений;
— уменьшается загрязнение окружающей среды;
— улучшается качество продукции вследствие снижения количества нитратов в ней;
— снижаются трудовые затраты при замене дробного внесения на один прием;
— 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 (СН2О). Конденсация производится в концентрированных растворах обычно при эквимолярном соотношении мочевины и формальдегида, подкислении реакционной среды до рН 3, при температуре 30-60°С. 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°С, 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 слаборастворимых МФУ азот медленно переходит в растворимую форму и постепенно используется растениями в течение продолжительного времени.
Преимущество МФУ заключается в следующем:
— внесение всей дозы азота на планируемый урожай в один срок позволяет значительно сократить затраты;
— 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;
— при применении медленнодействующих азотных удобрений повышается коэффициент использования азота растениями, предотвращается накопление избыточных количеств его в растениях, особенно в нитратной форме.
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 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 гранулометрического состава почвы, её влажности, реакции, температуры, содержания гумуса и других условий.
Ингибиторы, подавляя нитрификацию азота удобрений, снижают его потери в газообразной форме, с поверхностным стоком и в результате вымывания нитратов, что приводит к повышению урожайности культур, особенно в условиях орошения и районах избыточного увлажнения. Ингибиторы снижают накопление нитратов в продукции, заболеваемость растений некоторыми болезнями, а также позволяют снизить дозу азотных удобрений вследствие повышения коэффициента использования азота. При возможна замена дробного внесения азотных удобрений одноразовым, что повышает экономическую эффективность их применения.
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 мочевинно-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 C:N в почве (чем шире отношение, тем больше иммобилизуется азота).
ФОСФОРНЫЕ УДОБРЕНИЯ
Источником сырья для промышленного производства фосфорных удобрений являются природные фосфорные руды [16], подразделяемые на две основные группы: апатиты и фосфориты. По содержанию Р205 фосфорные руды бывают очень богатыми (35%) и очень бедными (5-10%). Как правило, из-за значительного количества примесей они подлежат обогащению.
Апатиты— породы эндогенного происхождения; часто кристаллизуются с другими минералами, например нефелином. В чистом минерале содержание Р2О5 достигает 42%, в промышленных же рудах в связи с примесями других минералов оно колеблется в пределах 15-20%. Самые крупные запасы апатитов в нашей стране открыты в 1925 г. в Хибинах.
Эмпирическая формула апатита Ca5(P04)3F или [Са3(Р04)2]3∙CaF2. Фторид кальция может замещаться хлоридом, карбонатом, гидратом окиси. В связи с этим различают апатиты как фторапатит, хлорапатит, карбонатапатит и гидроксилапатит.
Апатит — бесцветный, чаще зеленоватый или желто-зеленый минерал с кристаллами в виде шестигранной призмы, отличающимися высокой прочностью. Химическое или термическое удаление фтора приводит к разрушению его кристаллической решетки. Товарная апатитная руда содержит около 30% Р2О5. Обогащенный путем флотации апатитовый концентрат, освобожденный от нефелина, содержит до 40% Р2О5. Это лучшее в мире сырье для производства растворимых фосфорных удобрений.
Нефелин (KNa)20∙Al203∙2Si02 — алюмосиликат с содержанием 5-6% К2О. На кислых почвах его можно использовать в качестве калийного удобрения. В воде он нерастворим, но при внесении в кислую почву калий становится доступным для растений.
Фосфориты — осадочная порода, состоящая из кристаллических и аморфных кальциевых фосфатов с примесью кварца, глинистых частиц и других минералов. По современным представлениям, фосфориты образовались на дне морей, где при благоприятных условиях они постепенно накапливались. Фосфорная кислота в фосфоритах представлена соединениями типа фторапатита [Ca3(P04)2]3∙CaF2 и гидроксилапатита [Са3(Р04)2]3∙Са(ОН)2. Фосфориты отличаются от апатитов большей пористостью частиц, обладают мелкокристаллической структурой.
Фосфоритные месторождения по геотектоническому положению разделяют на платформенные (залегают на больших участках земной коры и характеризуются горизонтальным залеганием, малой мощностью фосфоритных слоев) и геосинклинальные (расположены в складчатых горных районах, например фосфориты Каратау).
Из платформенных месторождений можно выделить Вятско-Камское, где фосфорит, отмытый от породы, содержит 24-26% Р2О5 и около 5% полуторных окислов; Егорьевское, которое состоит из двух слоев (верхний содержит 25-26% Р205 при 4-5% полуторных окислов, а нижний — 21-23% Р205 при 10-12% полуторных окислов; эти фосфориты применяются на удобрение без предварительной химической переработки); Щигровское (фосфориты относятся к песчанистым, подобного рода фосфориты встречаются и в Воронежской, Тамбовской, Орловской, Брянской, Калужской и Смоленской областях; они содержат 14-19% Р2О5, непригодны для химической переработки и используются в виде фосфоритной муки). Фосфориты Каратау сформировались на подвижных участках земной коры, на месте которых возникли в дальнейшем горные образования. Характерной чертой этого месторождения является наличие мощных высокопродуктивных фосфатсодержащих слоев сложного залегания со значительными тектоническими изменениями. Фосфоритные слои часто чередуются с фосфатно-кремнистыми и фосфатно-карбонатными породами. В главном слое месторождения этих фосфоритов содержание Р205 составляет 26-29%. Наибольшую ценность представляют пластовые фосфориты Каратау с мощностью пласта до 7 м, содержанием P2O5 30-35% и полуторных окислов лишь 2-2,5%. Существенный недостаток этих фосфоритов — повышенное количество магния, придающего им гигроскопичность, для устранения этого нужна дополнительная обработка, что приводит к удорожанию получаемой продукции.
Обычно выделяют несколько видов фосфоритов: желваковые (конкреционные), в виде окатанных камней; пластовые (массивные), представляющие слитую массу, но встречающиеся реже. Имеются также зернистые ракушечниковые разновидности фосфоритов.
Общий недостаток залежей фосфоритов в нашей стране — низкая концентрация фосфора и высокое содержание полуторных окислов в сырье. Это затрудняет их переработку на суперфосфат. Наличие полуторных окислов приводит к дополнительному расходу кислоты при переработке, а также к ретроградация растворимых солей фосфорной кислоты. Например, при получении 1 т усвояемой Р2О5 в суперфосфате для разложения апатитового концентрата используют 1,885 т серной кислоты, а для фосфоритов в связи с необходимостью разложения в них примесей необходимо 2,5 т серной кислоты (в пересчете на 100% H2SO4).
Во второй половине XX столетия темпы производства и применения фосфорных удобрений в нашей стране были высокими, что объясняется наличием больших площадей пашни с дефицитом усвояемого фосфора в почве почти всех земледельческих районов.
Все фосфорные удобрения можно разделить на три группы: 1) содержащие водорастворимые фосфорные соединения (суперфосфат простой, суперфосфат двойной, суперфос); 2) содержащие фосфор, нерастворимый в воде, но растворимый в слабых кислотах (лимонной кислоте) и лимоннокислом аммонии (преципитат, томасшлак, термофосфаты, фосфориты, сплавленные с содой и поташом, обесфторенные фосфаты, плавленый фосфат магния) — доступен практически всем культурным растениям; 3) содержащие фосфорные соединения, которые не растворяются ни в воде, ни в слабых кислотах (фосфоритная мука, вивианит — болотная руда- фосфорнокислая закисная соль железа) — не усваиваются большинством культур, однако под действием кислотности почвы, корневых выделений растений, сопутствующих физиологически кислых удобрений и т.д. фосфор этих удобрений постепенно переходит в усвояемую для растений форму.
Поскольку большинство почв нашей страны имеют реакцию, близкую к нейтральной, то на них наиболее эффективны удобрения с водорастворимыми формами фосфорных соединений. В мире наиболее широко применяется эта группа удобрений. Технология переработки фосфатного сырья направлена на перевод фосфора в усвояемую для растений форму.
Источник