Азотные удобрения

В настоящее время в мире выпускаются азотные удобрения, содержащие азот в следующих формах: 1) аммиачная и нитратная (NH₄NO₃); 2) аммиачная ((NH₄)₂SO₄, NH₄Cl); 3) нитратная (NaNO₃, Са(NO₃)₂, KNO₃); 4) амидная (CO(NH₂)₂). Схематично классификация азотных удобрений представлена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Классификация азотных удобрений

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): $$\ce{\Bbb{[ППК]}\;\begin{matrix}Ca\\Ca\end{matrix} + 2NH4NO3 = \mathbf{[ППК]}\;\begin{matrix}NH_4\\NH_4\\Ca\end{matrix} + Ca(NO3)2.}$$

В результате обменного поглощения аммоний адсорбируется коллоидами почвы, а NO₃^- 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, N₂O, 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 (NH₄NO₃×CaCO₃) 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)₂SO₄, содержащий около 21% азота, получают нейтрализацией серной кислоты аммиаком: $$\ce{H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4.}$$

Образующийся в насыщенном растворе осадок (NH₄)₂SO₄ отделяют центрифугированием и высушивают. В сульфате аммония присутствуют примеси: соединения Са, Mg, SiO₂, 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 (CaSO₄×2H₂O) или глауберову соль (Na₂SO₄×10H₂O). Размельченный гипс взбалтывают в аммиачной воде и пропускают углекислоту. В результате взаимодействия аммиака, углекислоты и гипса образуется сернокислый аммоний: $$\ce{2NH3 + CO2 + H2O = (NH4)2CO3,}$$ $$\ce{(NH4)2CO3 + CaSO4 = (NH4)2SO4 + CaCO3}$$

После этого CaCO₃ отфильтровывают. (NH₄)₂SO₄ 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: $$\ce{\Bbb{[ППК]}\;\begin{matrix}Ca\\Ca\end{matrix} + (NH4)2SO4 = \Bbb{[ППК]}\;\begin{matrix}NH4\\NH4\\Ca\end{matrix} + CaSO4}$$

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 в Украине внесение (NH₄)₂SC₄ 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 подкисления 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)₂SO₄ 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)₂SO₄×Na₂SO₄ - отхода производства капролактана. Он содержит около 16% азота, 20-25 - Na₂SO₄ и 9% Na₂O. Наличие в нем натрия и серы делает его хорошим удобрением для свеклы, для растений семейства крестоцветных, хорошо отзывающихся на эти элементы.

Хлористый аммоний NH₄Cl содержит 24-25% азота. Это побочный продукт аммиачно-содового производства: $$\ce{NH3 + CO2 + H2O + NaCl = NaHCO3 + NH4Cl.}$$

Осадок бикарбоната натрия отфильтровывают, фильтрат упаривают до кристаллизации NH₄C1 и получают белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. NH₄Cl обладает хорошими физическими свойствами: малогигроскопичен, не слеживается, хорошо рассеивается машинами, в почвах быстро растворяется и вступает в обменные реакции: $$\ce{\Bbb{[ППК]}\;Ca + 2NH4CI = \Bbb{[ППК]}\begin{matrix}\;NH_4\\NH_4\end{matrix} + CaCl2.}$$

Как и сернокислый аммоний, он подвергается нитрификации, обладает физиологической кислотностью. Повысить эффективность хлористого аммония можно теми же способами, что (NH₄)₂SO₄ (известкованием почвы, предварительной нейтрализацией удобрения - на 1 ц NH₄Cl 1,4 ц СаСО₃, совместным применением удобрений со щелочными солями, сочетанием с органическими удобрениями).

По удобрительному действию NH₄Cl часто уступает (NH₄)₂SO₄.

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 NaNO₃ содержит 15-16% азота и является побочным продуктом при производстве азотной кислоты из аммиака. Непоглощенные нитрозные газы (NO и NO₂) пропускают через поглотительные башни, орошаемые раствором соды или натриевой щелочи: $$\ce{Na2CO3 + NO + NO2 = 2NaNO2 + CO2,}$$ $$\ce{Na2CO3 + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + CO2.}$$

Для перевода нитрита в нитрат смесь подкисляют азотной кислотой. В кислой среде азотная кислота распадается: $$\ce{3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O.}$$

После этого NO возвращают в окислительные башни для окисления в NO₂. Раствор нейтрализуют, упаривают до кристаллизации и центрифугированием отделяют осадок NaNO₃ 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, NaNO₃ вступает в обменные реакции с почвенным поглощающим комплексом: $$\ce{\Bbb{ППК}\;\begin{matrix}Ca\\Ca\end{matrix} + 2NaNO3 = \Bbb{ППК}\;\begin{matrix}Na\\Na\\Ca\end{matrix} + Ca(NO3)2}$$

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 NaNO₃ и (NH₄)₂SO₄ одинаково. Положительно влияет на урожай корнеплодов вследствие наличия натрия. Применяется в основном при рядковом внесении и в качестве подкормок.

Кальциевая селитра Ca(NO₃)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 NaNO₃ 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 СО₂ с NH₃ при высоком давлении и температуре. Сначала получается карбаминово-кислый аммоний, а после отщепления воды - мочевина: $$\ce{CO2 + 2NH3 = CO\begin{matrix}\nearrow \\ \searrow\end{matrix} \begin{matrix}ONH_4 \\ \\ NH_2\end{matrix}} \ce{CO\begin{matrix}\nearrow\\ \searrow\end{matrix}\begin{matrix}ONH_4\\ \\NH_2\end{matrix} = CO\begin{matrix}\nearrow\\ \searrow\end{matrix}\begin{matrix}NH_2\\ \\NH_2\end{matrix} + H2O}$$

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: $$\ce{2CO(NH2)2 -> (CONH2)2HN + NH3}.$$

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: $$\ce{CO(NH2)2 + 2H2O = (NH4)2CO3}.$$

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: $$\ce{(NH4)2CO3 -> NH4HCO3 + NH3}.$$

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: $$\ce{(NH4)2CO3 + H2O = NH4HCO3 + NH4OH}.$$

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 (табл. 5.1).

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) (карбамидформ, 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 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:

• 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.

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.