Агрохимия и плодородие земель

                - аммиакаты, 20-50% N: р-р водного аммиака, NH₄NO₃, NaNO₃∙СаСО₃, CO(NH₂)₂.

6. Медленно действующие – МФУ, 38-40% N, продукт конденсации мочевины и формальдегида.

                                        - капсулированный (воск, парафин,  масла, смолы)

                                        - удобрения, содержащие ингибиторы нитрификации.

 

Цикл  азотных удобрений

[схема]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аммиачные азотные удобрения

Хлорид аммония ( NH₄Cl) содержит 24-25% азота в NH₄ форме, хорошо растворим в воде.

Физиологически  кислое удобрение, содержит 66% хлора.

Рекомендуется применять под зерновые культуры.

Снижает урожай и  качество как картофеля, табака, льна, гречихи, винограда, цитрусовых, овощных, плодово-ягодных и цветочных культур.

Сульфат аммония (NH₄)₂SO₄   содержит 21% азота в NH₄ форме, хорошо растворим в воде.

Физиологически  кислое удобрение.

Удобрение эффективно на слабокислых, легких дерново-подзолистых  и торфянистых почвах с низким содержанием серы.

Рекомендуется для внесения  под культуры семейства  крестоцветные.

При систематическом  применении – подкисляет почву.

 

Нитратные удобрения (селитры)

Натриевая, калийная, кальциевая.

Селитры – соли азотной кислоты. Содержат 15-16% азота.

Физиологически  щелочные удобрения.

Хорошо растворимы в воде. Не подкисляют почву.

 

Нитрификация   NH⁴⁺ ® NO^2- ® NO^3-

- oкисление N

* Aвтотрофные бактерии получают энергию от окисления N

Nitrosomonas

        NH⁴⁺ ® NO^2- + энергия

Nitrobacter

        NO^2- ® NO^3- + энеогия

 

Денитрификация   NO^3- ® NO^2- ® NO ® N₂O ® N₂

 

Аммиачно-нитратные  удобрения

Аммиачная селитра (нитрат аммония, азотнокислый аммоний) - NН₄NО₃,  содержит 34,6% азота.

Слабо физиологически кислое удобрение. Выпускается в виде гранул (1-3 мм) с гигроскопическим покрытием. Эффективное удобрение под все с.х. культуры.

Известково-аммиачная  селитра (NН₄NО₃×СаСО₃) содержит 18–20% азота, обладает лучшими физическими свойствами, чем аммиачная селитра.

 

Амидные азотные удобрения

Мочевина содержит 46% N, растворима в воде на 100%.

В почве:

CO(NH₂)₂ ¾¾¾¾®  NH₃ +CO₂ + H₂O

                ^уреаза

Наибольшие  потери когда:

Низкое содержание глинистой фракции и органического  вещества, способных адсорбировать NH₄⁺

Щелочная реакция  поверхностного горизонта.

 

Амидные азотные удобрения

Цианамид кальция (CaCN₂) содержит 20–21% азота и 20-28% СаО.

Пылящий черный порошок, растворим в воде. Физиологически щелочное удобрение.

Систематическое применение на кислых почвах улучшает ее физические свойства благодаря нейтрализации кислотности и обогащению кальцием.

Вносят за 7– 10 дней до посева.

(ППК)H₂ + СаСN₂= (ППК)Са + H₂CN₂

Превращения цианамида  в почве - H₂CN₂ ® CO(NH₂)₂

 

Жидкие  азотные удобрения

Безводный аммиак (NH₃) – самое концентрированное безбаластное удобрение, содержит 82,3% N. Получается сжижением газообразного аммиака.

Аммиачная вода  – раствор аммиака в воде. Первый сорт этого удобрения содержит 20,5% N (25%-й аммиак), второй –16,4% N (20%-й аммиак).

Внесенный в  почву аммиак быстро адсорбируется  ею, а также поглощается почвенной  влагой, превращаясь в гидроокись аммония.  

Аммиакаты - содержат от 30 до 50% азота. Получают их, растворяя в водном аммиаке аммиачную и кальциевую селитру, мочевину.

В 10–15%-ю аммиачную  воду 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.

КАС - смесь водных растворов карбамида (мочевины)  и аммиачной селитры (КАС).

Готовят КАС  из неупаренных плавов удобрений  с содержанием азота 28–32%.

КАС имеют нейтральную  или слабощелочную реакцию, представляют собой прозрачные или желтоватые жидкости.

Все жидкие азотные  удобрения нельзя вносить поверхностно и мелко заделывать.

Их вносятся специальными машинами на глубину – 14–18 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.

 

Медленнодействующие азотные удобрения

Производство  медленнодействующих удобрений  развивалось разными путями:

1. получение  соединений с ограниченной растворимостью  в воде (уреаформы);

2. покрытие частиц  удобрений различными веществами (воск, парафин, масла, смолы, полимеры,..)

3. производство  удобрений, содержащих ингибиторы  нитрификации.

Основные преимущества медленнодействующих удобрений:

1. снижение потерь  питательных веществ из почвы;

2. повышается  коэффициент использования удобрений;

3. уменьшается  загрязнение окружающей среды; 

4. улучшается  качество продукции; 

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) - (карбамидоформ, уреаформ) представляют собой продукты конденсации мочевины CO(NH₂)₂ и формальдегида (СН₂О).

                                -NH₂-CO=NH-CH₂-NH=CO-NH₂ –

В МФУ содержится 38–40% азота, из которых 8–10% находятся  в водорастворимой, а остальные  – в водонерастворимой.

Марки  МФУ имеют различную степень доступности азота для растений.

 

Мировое потребление азотных удобрений 

Раньше –  больше NH₄NO₃ и NH₄NO₃∙СаСО₃. Сейчас и гораздо больше – мочевина.

 

Эффективность азотных удобрений

На эффективность  азотных удобрений влияют:

1. географические закономерности их действия;

2. комплекс агрономических  и мелиоративных мероприятий,  применяемых в севообороте или  под конкретную культуру;

3. технология  применения самих азотных удобрений,  т.е. сроки, дозы, способы, формы  и др.;

4. использование наиболее эффективных методов диагностики применения азотных удобрений.

 

Географические  закономерности действия N удобрений с учетом почв.-клим. условий.

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  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 как  в 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 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.

При движении с севера на юг и с запада на восток в европейской части России континентальность климата усиливается.

 

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.

Высокоэффективное действие азотных удобрений отмечается и в азиатской части России, причем бόльшая их эффективность получена в лесостепи Зауралья, в Восточной Сибири и меньшая – в лесостепи Западной Сибири.

Внесение 1 кг азота  дает прибавку зерна яровой пшеницы  в Зауралье - 10 кг, в Восточной  Сибири – 11, в Западной Сибири – 5 кг/га.

Каштановые  почвы характеризуются низким содержанием гумуса, поэтому в случае благоприятных условий увлажнения (на Украине, в Закавказье, а также в горных районах Северного Кавказа) отмечается хорошее действие азотных удобрений.

На равнинных  территориях Ставропольского края, Ростовской области, Поволжья, Северного Казахстана в засушливых условиях действие азотных удобрений на каштановых почвах бывает слабым. Так же действуют эти удобрения и в азиатской равнинной части России на обыкновенных и южных черноземах, каштановых почвах.

 

Оптимизация эзотных удобрений

Азот удобрений  в мировом земледелии и в нашей  стране занимает наибольший удельный вес.

В большинстве  случаев под конкретную сельскохозяйственную культуру оптимальную дозу азотного удобрения определяют по данным полевых  опытов, по результатам агрохимического анализа почвы на содержание гумуса, легкогидролизуемых форм органического азота, по нитрификационной способности почвы или наличию минеральных форм азота в почве.

В  практике мирового земледелия широко распространен  метод оптимизации доз азотных удобрений по содержанию минерального (нитратного и аммиачного) азота в почве (метод N_мин).

Для расчета  дозы азотных удобрений на планируемый  урожай рекомендуется формула:

                                 Д = А – (Nисх + Nтн) n,

                                                      С

где А – вынос азота с запланированным урожаем основной и побочной продукции (кг/га);

Nисх – азот  нитратов в слое почвы 0–50 см  до посева (кг/га);

Nтн – азот  текущей нитрификации за период  вегетации сельскохозяйственной культуры (кг/га);

n – коэффициент использования N–NO₃ почвы;

С – коэффициент использования растениями азота минеральных удобрений

(n, С - различны для каждой зоны).

 

 

Фосфорные удобрения

 

Начинают использоваться в первой половине 19 века. Раньше использоволась костная мука (30% фосфора в форме фофсфата кальция), потом – апатиты и фосфориты. Месторождения – Хибины (апатиты), Вятско-Камское (фосфориты).

Недостаток  удобрений – большое ко-во балласта. Чтобы избавиться от него, надо прибавлять фосфорную, а не серную кислоту.

2Ca₃(PO₄)₂ + 2H₃PO₄ ® 6Ca(H₂PO₄)₂

Недостаток  суперфосфатов – тонкие слеживающиеся  порошки, активно взаимодействующие  с компонентами почвы. Наличие полуторных окислов приводит к дополнительному расходу кислоты при переработке, а также к ретроградации растворимых солей фосфорной кислоты (процессу обратного перехода фосфорной кислоты в малорастворимые соединения).

При рН 5,5-6,5 усвоение растениями РО₄^3- максимально. Р удобрения гранулируют – корневые волоски подходят к грануле и проникают в нее.

 

Руды – апатиты (эндогенное происхождение) – Ca₃(PO₄)₃F,  [Ca₃(PO₄)₂)∙3CaF₂]. До 18% фтора.

        – фосфориты – осадочная порода (морские осадки), состоящая из кристаллических и аморфных кальциевых фосфатов с примесью кварца, глинистых частиц и др. минералов.

Добыча фосфоритов загрязняет окр. среду тяжелыми металлами.

 

Использование фосфатов в минеральной промышленности

80% - удобрения, 12% - детергенты (моющие средства), 5% - кормовые добавки, 3% - прочее.

 

Фофорное сырье – исчерпаемый ресурс.

Р больше в зерне, чем в соломе. К – наоборот. Max вынос Р – бобовые и овощные к-ры. К – сено, овощи. Большая часть Р закрепляется в почве. Ретроградация.