Внесение безводного аммиака

В начале 1970-х г. фермеры США и Канады столкнулись с проблемой возросших расходов на топливо и удобрения и были вынуждены пересмотреть многие из методов возделывания почвы, которые были внедрены в то время, когда их компоненты были менее дорогими, а цены на зерно были выше. Сельхозпроизводители стали искать способы более эффективного использования удобрений. Аналогичная ситуация складывается и на Украине.

Потенциал прибавки урожая – главный фактор эффективного использования жидких азотных удобрений.

Доскональное изучение методов подкормки культур удобрениями показало преимущество почвенного внесения удобрений до посевной операции.

На основе результатов исследований учеными, стало очевидно, что дополнительная урожайность зерновых, посеянных весной, благодаря ленточному, а не разбросному способу внесения удобрений, составила 0,20-0,4 т/га пшеницы, ярового ячменя и рапса.

В случае совместного применения азота и фосфора, преимущество ленточного метода составило 0.34-0.67 т/га пшеницы.

Таким образом, потенциальные преимущества от способа удобрений яровых культур были слишком существенны для того, чтобы остаться незамеченными. Как результат, за прошедшие 20-25 лет произошел переход от использования разбросного удобрения.

Жидкий (безводный) аммиак – эффективное, высококонцентрированное азотное удобрение, позволяющее полностью механизировать и автоматизировать все технические операции, связанные с его использованием. Аммиак — это простейшая форма азота для питания растений и самое концентрированное азотное удобрение (он содержит 82,3% азота). Однако аммиак нельзя применять так же, как и твердые азотные удоб­рения. Для удобрения он используется путем непосред­ственного внесения на определенную глубину или так же как аммиачная вода. При прямом удобрении аммиаком применяются специальные машины.

Данные по удобрению безводным аммиаком, получен­ные за границей, позволяют сделать вывод, что этот ме­тод удобрения в целом оправдал себя и что обычные азотные удобрения можно частично заменить аммиаком. В большинстве опытов получены урожаи выше, чем при обыч­ных азотных удобрениях.

Безводный аммиак представляет собой сжиженный газ, который поступает в продажу в жидком виде. В жид­ком состоянии он кипит при — 33,3°С при атмосферном давлении. При 10°С манометрическое давление его паров равно 5,2 ат, а при 37,8°С—13,8 ат. Критическая темпе­ратура аммиака равна 133°С, а критическое давление 112,3 ат. Хотя плотность газа изменяется с изменением температуры, вес 1 л при 26,6°С равен 0,6 кг. Безводный аммиак содержит 82,3% азота. Поставляемый в качест­ве удобрения безводный аммиак содержит, по меньшей мере 82% азота. Если воздух содержит 16—25% аммиа­ка, он может воспламеняться, поэтому резервуары для хранения аммиака нельзя сваривать, если в них имеется смесь воздуха с аммиаком. Удельный вес аммиака состав­ляет менее 2/3 веса воздуха, и, попадая в воздух, аммиак быстро поднимается вверх, если только воздушные пото­ки не увлекают его обратно вниз.

Аммиак легко разъедает медь, бронзу и некоторые легкие металлы, но не разъедает сталь. Резервуары для хранения аммиака рассчитаны на рабочее давление 17 ат и снабжены редукционными и перепускными клапана­ми. Резервуары никогда не следует заполнять целиком из-за возможной неисправности редукционного клапана и взрыва от избыточного давления жидкости.

• Лучшая позиционная доступность – Удобрение, помещенное ленточным путем на глубину, которая в 1,5-2,0 раза ниже глубины посева, будет быстрее перехвачено корнями культуры, т.к. оно расположено вблизи влаги, которая сохраняется на больший период времени, чем в поверхностном слое почвы. 
• Климатическое взаимодействие – Можно наблюдать две разные климатические ситуации, которые негативно воздействуют на размещение разбрасываемых удобрений. Во время посева озимых – разбросное и внесенное однородно в почву удобрение предоставляло малый эффект, если поверхность почвы оставалась сухой в течение первых 2-3 недель после появления культуры. Проблема состоит в том, что удобрение «оказывается на мели» на поверхности сухой почвы над глубиной укоренения культуры. Корни не прорастают в сухую почву и, таким образом, не могут получить преимущества от присутствия этих питательных веществ на ранней стадии роста. Для того чтобы получить желаемый результат, нужно, чтобы корни культуры нашли удобрение в течение 2-3 недель после появления ростков. Очевидно, что в условиях, когда поверхность почвы сухая, ленточное применение удобрения во влажной почве будет более эффективным. Во-вторых, мы наблюдали, что в годы оптимальных условий влажности во время посева, после чего выпадают своевременные осадки в течение нескольких недель после появления культуры, последние укореняются мелко, там, где сконцентрированы питательные вещества после внесения удобрений ленточным способом. В засушливых климатических условиях корни культур, для которых удобрение внесли ленточным путем, проникали глубоко в почву и имели сильно развитые корневые системы и, таким образом, могли вынести засуху в конце сезона выращивания почти без потерь. 

• Концентрация питательных веществ – Корни растений не содержат «встроенной радарной системы», способствующей выслеживанию одиночной гранулы удобрения, они скорее врастают в концентрацию удобрения случайно. При ленточном внесении – корни культуры получают более свободный допуск к удобрению, если оно расположено локально в концентрированном виде, чем в том случае, если огромное количество гранул удобрения рассыпано на поверхности почвы поля. 
• Сокращенная нитрификация – Высокая концентрация азотного удобрения представляет собой токсическую среду для почвенных микроорганизмов. Следовательно, при внесении удобрений ленточным способом, превращение аммония в нитратную форму замедлено.
• Покой семян сорняков – Полевые исследования ясно показывают, что применение разбросного азотного удобрения способствуют прорастанию семян сорняков (особенно овсюга и гвоздичных растений), присутствующих в слое, насыщенном питательными веществами. Внесение удобрений ленточным путем на глубине может привести к значительному сокращению прорастания сорняков.

Поглощение аммиака в почве

При заделке в поч­ву безводный аммиак из жидкости превращается в газ и поглощается почвой. Во-первых, он растворяется в почвенной влаге, во-вторых, образует химические соеди­нения и, в-третьих, физически связывается с почвенными коллоидами. Степень поглощения аммиака почвой обу­словливается влажностью почвы, ее механическим соста­вом, содержанием гумуса, почвенной структурой, обра­боткой почвы, глубиной заделки удобрения, кислотно­стью почвы.

Влияние влажности почвы. В обычных по­левых условиях почва содержит достаточное количество воды, для того чтобы после заделки аммиа­ка не создавалась его избыточная концентрация.

Структура и  обработка почвы.

Чем лучше структура, тем лучше в почве водный режим, тем дли­тельней возможный период внесения аммиака, потому что почва лучше поглощает аммиак. Существенное влияние на этот процесс и на распределение аммиака оказывает обработка почвы. Если почва была плохо обработана, ее поверхность остается неровной, имеются пустоты, и рас­пределение аммиака будет неравномерным. Чрезмерно разрыхленная почва, мелкая пахота или наличие глыб снижают поглощение аммиака и вызывают большие его потери.

Глубина заделки. Жидкий аммиак применяют под все культуры  на всех типах почв, а также для подкормки пропашных культур. Чтобы избежать потерь азота, вносят в хорошо обработанную почву на глубину 10 – 15 см.

Кислотность почвы. На нейтральных и слабо­кислых почвах с рН = 6,5 и на известкованных почвах ам­миак вытесняет в почвенный раствор кальций, поэтому при последующем применении высоких доз аммиака необходимо иметь в виду повышенное содержание кальция.

После внесения NН3 (аммиак) вступает в реакцию с водой в почве и поглощает один водородный ион, становясь NH4 + (аммоний).

Некоторое количество NH3 подвергается прямой химической реакции с органическим веществом почвы и затем ведет себя как часть перегноя почвы.

Если норма внесения  больше, чем почва может удержать  непосредственно в  области внесения вещества, некоторое количество аммиака медленно продвигается на поверхность почвы и попадает в воздух в виде газа в течение нескольких дней. Чтобы минимизировать такую потерю на грубо-текстурированных (песчаных) почвах, безводный аммиак должен быть помещен на 8 – 10 дюймовую (20-25 см) глубину, по сравнению с 6 – 8 дюймами (15-20 см) на суглинистых и черноземных почвах.

Фермеры часто спрашивают, убивает ли аммиак полезные организмы почвы. Ответ да, но ущерб – временный и обратимый; эффект высокой концентрации около точки внесения затрагивает только приблизительно одну пятую слоя плуга и ни одну из подпочвы. Длительное содержание азота в почве улучшает рост полезных организмов, возмещая краткосрочные потери.

Некоторые люди предполагают, что аммиак более разрушителен для физических и химических свойств почвы, чем другие удобрения азота. Это опровергло 10-летнее исследование Канзаского государственного университета. В этом исследовании четыре удобрения азота — безводный аммиак, мочевина, нитрат аммония мочевины, и нитрат аммония — применялись по той же самой норме N к тем же самым участкам каждый год в течение 10 лет. В конце эксперимента образцы почвы были собраны у каждого из участков для физических и химических измерений. Результаты этих исследований показали, что pH фактор был понижен одинаково всеми удобрениями. Другими словами, не было никаких различий между почвами, которые получили удобрения азота и теми, что не удобрялись. Различия среди разных форм азотных удобрений  также не наблюдались.

Удобрения с формой аммония азота предпочтительны для применения осенью. Это дает дополнительную защиту против выщелачивания из-за проливных дождей осенью и зимой, если дожди проходят достаточно поздно, когда почва прохладна, и удобрение  остается в форме аммония вместо того, чтобы преобразовываться в нитрат.

Применение жидкого аммиака в качестве удобрения позволяет полностью механизировать все процессы его транспортировки и внесения в почву, снизить затраты труда по сравнению с твердыми формами азотных удобрений на 65-70%.

Занимая первое место в мире по производству аммиака, США являются одновременно и самым крупным его потребителем для удобрения сельхозкультур.

В США считают, что затраты фермера на применение 1 кг азота в виде жидкого аммиака на 57% ниже, чем при использовании карбамида и аммиачной селитры.

Большая эффективность жидкого аммиака обусловливается более равномерным распределением его в пахотном слое, а также большей доступностью его азота растениям. Под влиянием безводного аммиака в почве возрастает количество подвижных форм фосфора, калия и микроэлементов, что, естественно, улучшает режим питания растений.

В условиях орошаемого земледелия жидкий аммиак устойчив против вымывания осенне-зимне-весенними осадками и поливными водами.

При равных дозах азота, внесенных с аммиаком и селитрой, в первом случае число отмерших растений, при развитии корневых гнилей на посевах озимой пшеницы, было меньше в 1,3-2,3 раза.