Ассортимент азотных удобрений

Производство азотных удобрений основано на получении синтетического аммиака из молекулярного азота воздуха и водорода, источником которого служат природный газ, нефтяные и коксовые газы. Этот процесс требует больших энергозатрат. Чтобы произвести 1 т азота, необходимо затратить энергию, эквивалентную 4 т нефти.

Азотные удобрения в зависимости от содержащихся в них форм азота подразделяются на шесть групп: нитратные (натриевая и кальциевая селитра); аммонийные (сульфат аммония, хлористый аммоний), аммонийно-нитратные (аммиачная селитра); амидные (карбамид), аммиачные (безводный аммиак и аммиачная вода), карбамид-аммонийно- -нитратные (карбамид-аммиачная селитра - КАС).

Нитратные удобрения. Н а т р и е в а я с е л и т р а (нитрат натрия, чилийская селитра) NaNO₃ содержит 16% азота и 26% натрия. Долгое время единственным представителем группы нитратных удобрений была чилийская селитра, которую добывали из естественных залежей. Выпускаемая в настоящее время натриевая селитра — побочный продукт при получении азотной кислоты из аммиака. Она представляет собой мелкокристаллическую соль белого или желтоватого цвета, хорошо растворимую в воде. Обладает слабой гидроскопичностью и при неправильном хранении может слеживаться. В сухом состоянии хорошо рассевается.

К а л ь ц и е в а я с е л и т р а Са(NО₃)_2. Содержит 13 - 15% азота. Получается при нейтрализации азотной кислоты известью, а также является побочным продуктом при производстве комплексных удобрений (нитрофосок) способом азотнокислой обработки фосфатов. Это кристаллическая соль белого цвета, хорошо растворимая в воде. Обладает высокой гигроскопичностью и даже при нормальных условиях хранения сильно отсыревает, расплывается и слеживается. Хранят и перевозят в специальной водонепроницаемой упаковке. В Беларуси кальциевую селитру производят в небольшом количестве для защищенного грунта.

Натриевая и кальциевая селитра физиологически щелочные удобрения. Растения обладают избирательной поглотительной способностью и в большем количестве потребляют из этих солей ионы NO₃^-, чем катионы Na⁺ и Ca⁺⁺, которые, оставаясь в почве, сдвигают реакцию в сторону подщелачивания. Эти удобрения при систематическом применении на кислых почвах снижают почвенную кислотность. Особенно хорошие результаты дает внесение кальциевой селитры, которая не только снижает кислотность, но и улучшает свойства почвы, так как кальций коагулирует почвенные коллоиды.

При внесении кальциевой и натриевой селитры кальций и натрий поглощаются почвой обменно, а анионы NO₃^- остаются в почве, сохраняя высокую подвижность. В связи с тем, что нитратные удобрения легко вымываются из почвы, их применяют под предпосевную культивацию и для подкормки растений во время вегетации (озимые зерновые культуры, сенокосы и пастбища). Целесообразно натриевую селитру использовать под сахарную, кормовую и столовую свеклу, так как натрий усиливает отток углеводов из листьев в корни, повышает содержание в них сахара.

Аммонийные азотные удобрения. К аммонийным удобрениям относятся сульфат аммония, хлористый аммоний и углекислый аммоний. В Беларуси производится и применяется сернокислый аммоний.

С у л ь ф а т а м м о н и я, или сернокислый аммоний (NH₄)₂SО_4. Содержит 20,5 - 21% азота и 24% серы. Его получают улавливанием серной кислотой аммиака из газов, образующихся при коксовании каменного угля, или нейтрализацией синтетическим аммиаком отработанной серной кислоты на различных химических производствах. Большое количество сульфата аммония вырабатывают в качестве побочного продукта при производстве капролактама.

Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический из-за органических примесей имеет серую, синеватую или красноватую окраску. Малогигроскопичен, поэтому при нормальных условиях хранения почти не слеживается и сохраняет хорошую рассеваемость. Сульфат аммония поглощается почвой обменно и хорошо закрепляется в ней. Поэтому его применяют главным образом для основного удобрения. Сульфат аммония физиологически и биологически кислое удобрение. Из него растения быстрее и больше потребляют NH₄⁺, чем анионы SO₄^2-. Анионы SO₄²⁺, соединяясь с водородом, образуют серную кислоту, вызывая подкисление почвенного раствора. Он обладает и биологической кислотностью, так как вследствие нитрификации аммонийный азот сульфата аммония переходит в нитратную форму. Для устранения физиологической кислотности 1 ц сульфата аммония требуется 1,3 ц СаСО ₃.

В связи с малой концентрацией азота его можно более равномерно внести при невысоких дозах удобрений по сравнению с карбамидом и другими более концентрированными формами азотных удобрений.

Сульфат аммония используется преимущественно для основного удобрения, но можно его применять и для поверхностных подкормок озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ. Его можно использовать для всех культур, но особенно эффективно для культур, положительно отзывающихся на серу (рапс, капуста, редька масличная и другие культуры семейства крестоцветных). Это лучшая форма азотных удобрений и для картофеля, так как при его использовании в клубнях меньше накапливается нитратов по сравнению с другими формами азотных удобрений.

Гранулированная аммиачная селитра по сравнению с кристаллической менее гигроскопична, меньше слеживается при хранении, сохраняет хорошую рассеваемость, особенно если в процессе ее получения в нее вводят кондиционирующие (гидрофобные) добавки.

Аммиачная селитра легко воспламеняется, взрывоопасна. В связи с этим хранить ее необходимо в сухом помещении, оборудованном противопожарными средствами.

Аммиачная селитра физиологически кислое удобрение, но подкисляющее действие ее на почву выражено слабее, чем сульфата аммония. Для нейтрилизации 1 ц удобрения необходимо 0,75 ц СаСО₃. В почве аммиачная селитра взаимодействует с почвенным поглощающим комплексом, катион NH₄⁺ хорошо поглощается почвой, а анион NО₃^- остается в почвенном растворе, сохраняя высокую подвижность.

Аммиачная селитра — универсальное удобрение, которое можно применять под любые культуры и на всех почвах перед посевом, в припосевное удобрение и в подкормку. Однако целесообразно его использовать прежде всего для подкормок озимых зерновых культур, сенокосов и пастбищ. В последние годы это удобрение в Беларуси не производится.

Аммиачные удобрения. К аммиачным удобрениями относятся жидкий (безводный) аммиак и аммиачная вода.

Б е з в о д н ы й а м м и а к (NH₃). Содержит 82,3 % азота. Получается сжижением газообразного аммиака под давлением. По внешнему виду бесцветная жидкость. Безводный аммиак обладает высокой упругостью паров, поэтому его хранят и транспортируют в стальных баллонах или цистернах, выдерживающих высокое давление ( 30 - 32 атм.).

При внесении в почву он вначале подщелачивает ее, но по мере перехода в нитраты в результате процесса нитрификации подкисляет. Для нейтрализации 1 ц жидкого аммиака требуется 1,5 ц СаСО₃.

Стоимость единицы азота в безводном и водном аммиаке примерно в 1,5 - 2 раза меньше, чем в аммиачной селитре. Кроме того, на внесение жидких удобрений затраты труда в 2 - 3 раза ниже, чем твердых. При правильном применении жидких азотных удобрений прибавки урожая сельскохозяйственных культур такие же, как и при равной дозе аммиачной селитры.

Безводный аммиак и аммиачная вода вносятся специальными машинами, обеспечивающими немедленную заделку их на глубину не менее 10 - 12 см на тяжелых почвах и 14 - 18 см на легких. При более мелкой заделке возможны значительные потери аммиака, особенно на легких песчаных и супесчаных почвах. Из влажной почвы потери аммиака значительно меньше, чем с сухой.

Наиболее эффективно внесение аммиачных удобрений в сочетании с органическими. Не рекомендуется вносить безводный аммиак и аммиачную воду несколько лет подряд на одном поле, так как они усиливают минерализацию органического вещества, что может привести к снижению содержания гумуса в почве.

При работе с жидкими аммиачными 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 необходимо принимать меры предосторожности, так как смесь аммиака с воздухом взрывоопасны.

Несмотря на свою более низкую стоимость, аммиачные азотные удобрения содержат свободный аммиак, что затрудняет работу с ними. Поэтому в Беларуси возрастает производство жидкого азотного удобрения КАС, которое практически не содержит свободного аммиака, а использование безводного аммиака и аммиачной воды резко снизилось. В дальнейшем их использование в сельском хозяйстве Беларуси не планируется.

Во время грануляции мочевина образует биурет (СОNН₂)₂ NН, обладающий токсическим действием на растения. Поэтому его содержание в удобрении регламентируется и не должно превышать 1%.

При внесении в почву мочевина полностью растворяется почвенной влагой и под влиянием уробактерий, выделяющих фермент уреазу, за 2 - 3 дня аммонифицируется с образованием углекислого аммония (NН₄)₂СО₃. Углекислый аммоний — соединение непрочное, на воздухе разлагается с образованием бикарбоната аммония и газообразного аммиака: (NН₄)₂СО₃  NН₄НСО₃ + NH_3. Поэтому при внесении карбамида без заделки в почву и отсутствии осадков часть азота в виде аммиака может теряться. Предпочтительно мочевину вносить с немедленной заделкой в почву под предпосевную обработку под яровые зерновые культуры, кукурузу и другие культуры.

Внесение мочевины в холодную погоду (ранней весной) при низкой уреазной активности почвы приводит к тому, что она может, особенно на легких почвах, вымываться из почвы в виде целых молекул.

Установлено, что мочевина может поглощаться корнями, а также листьями в виде целых молекул без предварительного превращения в углекислый аммоний.

В первые дни после внесения мочевины, вследствие образования (NН₄)₂СО₃ (гидролитически щелочная соль), происходит временное местное подщелачивание почвы. Образующийся аммоний поглощается обменно почвенными коллоидами и постепенно усваивается растениями. Исследования показали, что образовавшийся при внесении в почву углекислый аммоний подвергается процессу нитрификации быстрее, чем сернокислый аммоний, и временное подщелачивание почвы сменяется некоторым подкислением. Для нейтрализации подкисляющего действия 1 ц мочевины требуется 0,83 ц СаСО₃.

Мочевина — одно из лучших азотных удобрений и по эффективности равноценна аммиачной селитре. Равномерное распределение мочевины по полю возможно только в том случае, если доза азота, вносимая с этим удобрением, составляет 60 - 90 кг и более на 1 га.

Мочевину применяют до посева и в подкормку. Однако, по данным А.М. Артюшина и др., 1991, применение мочевины незадолго до посева свеклы (всех видов) и рапса может привести к гибели проростков этих культур.

Карбамид можно применять для подкормки при междурядной обработке пропашных и овощных культур. Удобрение в виде раствора широко используется для некорневой подкормки зерновых, плодовых, овощных и других культур.

Концентрация растворов мочевины для некорневой подкормки различных культур должна быть следующей, %:

Выпускается три марки КАС с содержанием 28, 30 или 32% азота (табл.6.10). В отличие от жидких аммиачных удобрений КАС практически не содержит свободного аммиака, его можно вносить с помощью высокопроизводительных наземных агрегатов без одновременной заделки в почву, а также с помощью авиации и с поливной водой. КАС с ингибитором коррозии можно перевозить в обычных железнодорожных цистернах и автоцистернах. Низкая температура кристаллизации и замерзания дает возможность транспортировать и хранить КАС круглогодично в заглубленных в почву естественно утепленных хранилищах из бетона и асфальта с внутренним пленочным покрытием из армированного стекла или мягкой ткани.

Так как наиболее устойчив к кристаллизации КАС-28, в холодное время года к КАС-30 и КАС-32 рекомендуется добавлять на 100 л раствора 7 и 14 л воды соответственно.

КАС применяют для основного внесения и подкормок. Оно имеет высокую плотность, что позволяет значительно сократить затраты на транспортировку и хранение. Так, при равном объеме удобрений КАС-32 содержит в 1,3 раза азота больше, чем мочевина, и в 1,5 раза больше, чем аммиачная селитра. Для поверхностного внесения КАС используют широкозахватные штанговые опрыскиватели ПОМ-630, ПОМ-2000, ПЖУ-9 ОПШ-15. Для локального внутрипочвенного внесения используют ПЖУ-2,5, ПЖУ-5. Можно также использовать машину РЖТ-4 М, выпускаемую Оршанским трактороремонтным заводом.

Т а б л и ц а 6.10. Состав и свойства растворов КАС

Свойства	КАС-28	КАС-30	КАС-32
Состав по массе,%:
NH4NO3	40,1	42,2	43,3
CO(NH2)2	30,0	37,7	36,4
H2O	29,9	25,1	20,3
Плотность при 15,6 0С, т/м3	1,283	1,303	1,327
Температура выпадения кристаллов, 0С	-18	-10	-2

КАС можно применять под все культуры, но наиболее целесообразно под зерновые.

Опрыскиватели позволяют более ровнамерно внести КАС, чем центробежные разбрасыватели твердые азотные удобрения.Только за счет более равномерного внесения прибавка урожая зерновых культур при использовании КАС по сравнению с твердыми азотными удобрениями составляет 2 – 3 ц/га зерна.

КАС можно заделывать под вспашку или культивацию, применять его и по вегетирующим растениям в виде некорневой подкормки. Допускается разбавление КАС с учетом конструктивных особенностей опрыскивателей. Для ранневесенней подкормки озимых зерновых культур, когда стоит прохладная погода, его можно применять без разбавления в дозе 60 - 80 кг/га азота. При проведении подкормки в более поздние сроки (конец кущения — начало выхода в трубку) доза азота при температуре 16 - 18 ⁰С не должна превышать 20 - 30 кг азота. При этом необходимо проводить разбавление водой 1 : 2, а при совместном внесении с фунгицидами, ретандартами -- 1 : 3. Во избежание ожогов подкормки проводят в более поздние фазы развития зерновых в утренние и вечерние часы (температура воздуха не должна превышать 18⁰С). Ожоги усиливаются при сильной инсоляции, во влажную погоду или после дождя, когда ткани листьев размягчаются. Совмещение операций по внесению КАС со средствами защиты растений, микроэлементами позволяет на 20 % экономить затраты энергоресурсов, что имеет большое значение при использовании энергосберегающих технологий.

Можно применять КАС в прохладную погоду на сенокосах (до 80 кг) и на пастбищах (60 кг/га д.в.).

Попадая на листовую поверхность, мочевина, КАС непосредственно используется зерновыми для синтеза белков. При применении в период цветения и колошения они увеличивают содержание белка на 1 - 2%. Мочевина, будучи физиологически активным веществом, активизирует процессы обмена азота, в частности образование сульфгидридных групп (метионин, цистеин). Аминокислоты, содержащие SH- группы, играют большую роль в процессах обмена веществ, роста и закладки репродуктивных органов.

Установлено, что питательные элементы могут проникать в надземные органы (большей частью через листья) различными способами, и скорость их поступления и усвоения зависит от морфологических особенностей их строения. Наружная сторона кутикулы многих листьев покрыта мельчайшими, видимыми только в микроскоп восковыми выростами, которые выступают на поверхность листа. Под слоем восковых веществ находится кутикула, которая после увлажнения набухает, и промежуточные пространства между пластинками из воска расширяются.

Питательные элементы через кутикулу проникают в клетки эпидермиса и через них непосредственно в цитоплазму, где под действием осмотического давления усваиваются или направляются в другие клетки. Кроме того, питательные элементы могут проникать через устьица, но лишь в том случае, если смачивающий раствор снижает поверхностное натяжение.

Кроме морфологических особенностей листьев скорость поступления и усвоения элементов питания зависит также от особенностей последних. Так, исследованиями установлено, что по подвижности элементы подразделяются на четыре группы: 1) высокоподвижные – азот и калий; 2) подвижные – фосфор и сера; 3) частично подвижные – Cu, Zn, Mn, Mo, Fe ; 4) неподвижные – B, Mg, Ca. Поглощение и усвоение элемента зависит также от обводненности тканей растений (у завядших растений оно ослабевается).

Поглощение азота ночью идет медленнее, чем днем, поэтому наиболее приемлемым временем для обработок являются вечерние часы. В дождливую погоду проницаемость верхней стороны листа увеличивается и дозы КАС снижают.

Таким образом, использование КАС в сельском хозяйстве имеет несомненные преимущества перед твердыми удобрениями: обеспечивается полная механизация всех погрузочно-разгрузочных работ, резко уменьшаются затраты на производство и применение, осуществляется более точная дозировка при низких дозах удобрений, происходит быстрое поглощение азота через листья, улучшаются условия труда, исключается расход тары и снижается проблема слеживаемости, обеспечивается высокая равномерность внесения, упрощается приготовление необходимых тукосмесей, в том числе с добавкой фосфора, калия, микроэлементов и пестицидов, усиливается действие пестицидов при внесении их в КАС.

В связи с вышеизложенными достоинствами применение КАС в последние время возрастает и ее использование в Беларуси в 2001 - 2005 гг. планируется довести до 210 тыс. тонн д.в. в год.

В Беларуси НИГПИПА совместно с Белорусским государственным технологическим университетом им. Кирова, Институтом проблем использования природных ресурсов и экологии, Институтом общей и неорганической химии НАН РБ, Институтом механики металлополимерных систем, Гродненским ПО”Азот” и Гомельским химическим заводом разработано несколько форм медленнодействующих азотных и комплексных азотно-фосфорных удобрений, которые наряду с макроэлементами содержат биологически активные соединения или регуляторы роста.

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 увеличивается на 25% при одновременном снижении слеживаемости на 29%.