Азотні альтернативи

За інтенсивного вирощування агрокультур азотні добрива — основний засіб забезпечення рослин азотом. Однією з негативних властивостей цих добрив є їхня висока рухливість. Азот мінеральних добрив майже повністю витрачається в рік його внесення. Для підвищення ефективності азотних добрив слід максимально знизити фізичні втрати азоту та запобігати виділенню в атмосферу його газоподібних сполук.

Рідкі азотні добрива використовують для основного удобрення та підживлення. Найліпше їх вносити у ґрунт напровесні. Амоній у такому разі майже без втрат нітрифікується. За ефективністю рідкі азотні добрива рівноцінні твердим, але мають деякі переваги: дають змогу майже повністю механізувати всі роботи з їхнього застосування; їх можна вносити разом із мікроелементами, пестицидами, регуляторами росту рослин, поєднувати цю операцію з іншими агротехнологічними заходами із дотриманням установлених правил техніки безпеки та гігієни праці. Щоб запобігати втратам газоподібного аміаку, рідкі аміачні добрива вносять на достатню глибину, а амонійні та амідні після поверхневого розбризкування негайно загортають у ґрунт. Азот амонійних добрив добре вбирається ґрунтом, але в разі завчасного внесення за оптимальних умов зволоження та температури ґрунту відбувається його нітрифікація. Нітратний азот, який при цьому утворюється, вимивається з орного шару ґрунту осінньо-зимовими опадами і зазнає денітрифікації. За поверхневого внесення амонійних добрив, зокрема на лужних ґрунтах, можливі втрати азоту внаслідок виділення аміаку. Ефективним є також пізньоосіннє їхнє внесення, коли температура ґрунту знижується до 10…5°С і процеси нітрифікації пригнічуються. Більша частина азоту взимку зберігається в ґрунті у формі амонію, що зводить до мінімуму його втрати.

Сучасний асортимент азотних мінеральних добрив, які випускає промисловість, поділяють на шість груп: аміачні, амонійні, нітратні, амонійно-нітратні, амідні та аміакати. В окрему групу виділяють азотні добрива тривалої дії.

Аміачні добрива. До цієї групи азотних добрив належать добрива, що містять азот в аміачній формі (NН₃). Це рідкий (безводний) та водний аміак (або аміачна вода).

 Аміак рідкий NH₃ (аміак рідкий безводний, аміак зріджений, охолоджений аміак) — найконцентрованіше і найдешевше азотне добриво, що містить 82,3% азоту, решта — водень. Це добриво є газом, зрідженим під тиском 1,6 МПа за температури 40°С. Густина зрідженого аміаку за температури 20°С становить 0,61 г/см³. Це сильнодійна отруйна речовина, суміш якої з повітрям за об’ємної концентрації аміаку 15–27% може вибухати навіть від іскри. У разі потрапляння на шкіру рідкий аміак спричинює опіки, а за випаровування — обморожування. За вдихання повітря з умістом аміаку у відношенні 1:10 000 настає смерть.

Якщо місткостей для зберігання рідкого аміаку немає, то з нього виготовляють аміачну воду. Для цього рідкий аміак пропускають крізь чисту воду в спеціально обладнаних резервуарах.

Рідкий аміак уносять у ґрунт восени або навесні спеціальними машинами. В ґрунті аміак поглинається ґрунтовим розчином, адсорбується його колоїдами і не вимивається. З нього виділяється гідроксид амонію, який взаємодіє з аніонами ґрунтового розчину з утворенням різних солей. Аміак краще закріплюється на ґрунтах важкого та середнього гранулометричного складу за помірної їхньої вологості (50–60% повної вологоємності). За таких умов супіщані ґрунти можуть утримувати 1600, суглинисті — 2700 кг аміаку на 1 га. Втрати аміаку в такому разі становлять близько 1,5%. А за внесення в сухий або дуже перезволожений ґрунт втрати аміаку збільшуються, зокрема за неглибокого загортання та легкого гранулометричного складу ґрунту. Тому важливо правильно встановити глибину внесення добрива (рис. 1).

Зріджений аміак на ґрунтах важкого й середнього гранулометричного складу вносять на глибину 10–12 см. На легких ґрунтах це добриво зберігається довше у вигляді NH3, тому можливі його газоподібні втрати; глибина внесення має бути не менш як 14–16 см. На недостатньо оброблених ділянках, перезволожених або сухих ґрунтах, а також після вапнування поля глибину внесення аміаку збільшують на 3–5 см (рис. 2).

У перші дні після внесення рідкого аміаку рівновага реакції ґрунту спочатку зміщується в бік підлуження — до рН 9, а потім, унаслідок нітрифікації амонійного азоту, в бік підкислення. В зоні внесення аміаку відбувається тимчасова стерилізація ґрунту й нітрифікація припиняється. Проте вже через один-два тижні кількість мікроорганізмів у ґрунті відновлюється внаслідок ліпшого азотного живлення та надалі перевищує початковий рівень. У оптимальних умовах процес повної нітрифікації аміаку завершується впродовж місяця. Це сприяє зниженню рН ґрунтового розчину, тому добриво матиме фізіологічно кислу реакцію. Зміна рН позитивно впливає на доступність для рослин фосфатів і мікроелементів ґрунту. Негативна дія аміаку на рослини спостерігається доти, доки аміак не перетвориться на амоній. Триває це від кількох годин до 10–15 діб, а потім амоній починає поглинатися кореневою системою рослин. Кількість поглиненого амонію залежить від ґрунтових та погодних умов, тому рідкий аміак бажано вносити завчасно до сівби культури.

Агрохімічна ефективність аміаку майже рівноцінна, а в деяких випадках вища за еквівалентну кількість азоту, внесену з твердими азотними добривами. Цінність цього добрива знижується через вищі витрати на техніку, а також обмеженість застосування.

 Аміак водний технічний (аміак водний, аміачна вода), NH₃ +NH₄OH+H₂O — розчин аміаку у воді (в одному об’ємі води розчиняється близько 700 об’ємів аміаку). В добриві аміаку значно більше, ніж амонію. Втрати азоту під час його перевезення, зберігання і внесення пов’язані зі звітрюванням аміаку. В концентрованому розчині міститься 20,5% азоту (в перерахунку на NH₃ — 25%), його густина становить 0,91 г/см³. У такому стані аміачну воду й поставляють сільському господарству. Допускається виготовлення аміачної води влітку (травень — серпень) із вмістом аміаку не менш як 22% (у перерахунку на азот — не менш як 18%). Вміст азоту в аміачній воді контролюють за допомогою ареометра, оскільки зі зміною концентрації аміаку змінюється й густина розчину.

Добриво має невисокий тиск пари, не кородує чорні метали. За вмісту 20% аміаку розчин замерзає за температури -33°С, за вмісту 25% — за температури -50°С. Це дає змогу перевозити й зберігати його в герметичних резервуарах зі звичайної вуглецевої сталі, обладнаних спеціальними запобіжними клапанами, які розраховані на тиск 150–200 кПа. З води аміак випаровується у п’ять-шість разів швидше, ніж бензин. Для зменшення втрат азоту під час зберігання в резервуари добавляють герметизаційну самоплинну плівкоутворювальну суміш. Аміачна вода, як і рідкий аміак, кородує кольорові метали (мідь, цинк, олово) та їхні сплави (бронзу, латунь). Тому насоси, крани та клапани мають бути виготовлені з чорних металів або чавуну. Алюміній і гума цими добривами не пошкоджуються.

Наявність у аміачній воді великої кількості вільного аміаку потребує внесення її, як і рідкого аміаку, безпосередньо на глибину 10–12 см на глинистих і 12–15 см — на супіщаних ґрунтах. На глинистих ґрунтах аміачну воду, як і безводний аміак, можна вносити й восени майже під усі культури, коли температура ґрунту знижується до 10°С і нижче, і навесні, перед сівбою, та для підживлення просапних культур (буряки, кукурудза, соняшник). На ґрунтах легкого гранулометричного складу це добриво рекомендується вносити навесні.

Для культур суцільної сівби відстань між лапами культиватора (наконечниками) під час унесення аміачної води має бути 20–25 см, для просапних — дорівнювати ширині одного міжряддя. Під час внесення рідких азотних добрив слід пам’ятати, що це сильні луги, які пошкоджують живі тканини рослин у разі потрапляння на їхню поверхню.

Застосування аміачної води та рідкого аміаку на всіх ґрунтах спричиняє часткову їхню стерилізацію, тому гинуть комахи, черв’яки, личинки ковалика та інші організми, які населяють ґрунт. Також у місцях внесення аміаку спочатку знижується кількість грибів, бактерій, актиноміцетів. Мікроорганізми, які краще витримують підвищену концентрацію аміаку та слабколужну реакцію, через п’ять — десять діб відновлюють свою життєдіяльність і активність. Через кілька діб після внесення рідких азотних добрив кількість бактерій і актиноміцетів збільшується в 25 разів.

Аміачна вода спочатку пригнічує активність нітрифікувальних бактерії, але через п’ять діб їхня кількість збільшується вдесятеро. У деяких випадках це позитивне явище. Наприклад, за внесення аміачних добрив восени в умовах теплої та вологої погоди ослаблення нітрифікаційної здатності ґрунту знижує втрати нітратного азоту внаслідок вимивання. Рідкі аміачні добрива також позитивно впливають на кореневу мікрофлору. В ній збільшується кількість амоніфікаторів і нітрифікаторів, а кількість денітрифікаторів зменшується вдесятеро.

Аміакати, або рідкі аміни, — це концентровані розчини нітрату амонію, карбаміду, карбонату амонію та інших складових у водному середовищі. Азот із цих добрив під час засвоєння рослинами дає такий самий ефект, як й інші азотні добрива, але виробництво аміакатів простіше й дешевше, ніж твердих добрив. Застосування аміакатів можна повністю механізувати, що забезпечує менші втрати азоту в навколишнє природне середовище й рівномірний розподіл їх площею поля. Деякі форми аміакатів, які не містять аміаку, можна розбризкувати полем і використовувати для позакореневого підживлення рослин.

Поряд із перевагами у виробництві та застосуванні аміакати мають певні недоліки. Так, за високої їхньої концентрації можливі висолювання й кристалізація солей за зниження температури. Застосування менш концентрованих розчинів потребує перевезення й внесення великої кількості розчинника (води). Крім того, потрібно мати великі резервуари, оскільки аміакати придатні до використання протягом відносно короткого періоду. Застосування аміакатів, як й інших рідких добрив, потребує значних капіталовкладень на організацію розподільних пунктів, внесення добрив і на придбання цистерн для їхнього перевезення. Істотним недоліком аміакатів є їхня корозійна дія. Особливо це стосується розчину нітрату амонію, який має підвищену корозійну здатність щодо чорних металів. Розчини суміші нітрату амонію та нітрату кальцію менш агресивні.

За дією на продуктивність агрокультур аміакати зазвичай рівноцінні твердим азотним добривам.

Аміакати містять від 30 до 50% азоту. Їх отримують у спеціальних установках шляхом розчинення у 10–15%-у розчині водного аміаку аміачної селітри, аміачної та кальцієвої селітри, карбаміду або аміачної селітри та карбаміду. Вуглеаміакати, що містять карбамід і карбонат амонію, отримують безпосередньо під час виробництва карбаміду. Розчин має містити 19–28% карбаміду, 20–25 — аміаку, 7–12% CO₂. Загальний уміст азоту — не менш як 29%. Температура виділення твердої фази — 10°С. Аміакати істотно різняться між собою не лише за концентрацією загального азоту, а й за співвідношенням його рідких форм (вільного і зв’язаного аміаку, амідного й нітратного азоту). Тому вони різні за фізичними властивостями.

Рідкі амонійні добрива містять не менш як 20,5% азоту. Масова частка карбаміду не перевищує 10%. За зовнішніми ознаками — це прозора або жовтувата рідина із запахом аміаку, густина — 1,1 г/см³.

Амонізований розчин нітрату кальцію містить від 9 до 13,5% азоту. Масова частка нітрату кальцію — 30–53%, нітрату амонію — 2–8%, густина — 1,35–1,60 г/см³, рН 7–10. Це побічний продукт виробництва комплексних добрив методом виморожування.

Для зберігання, транспортування і внесення в ґрунт рідких амонійних добрив і амонізованого розчину нітрату кальцію використовують машини й агрегати, призначені для внесення аміачної води. Агротехнологічні вимоги щодо застосування цих добрив такі самі, як і для аміачної води.

Карбамід-аміачна селітра (КАС) — суміш концентрованих водних розчинів карбаміду та аміачної селітри, масові частки яких відповідно становлять 31–36 та 40–44%. Промисловість випускає три форми цього добрива: КАС-28, КАС-30, КАС-32 із умістом загального азоту відповідно 28; 30 і 32%, проте азоту може бути й менше — 20–25%. Реалізується також добриво КАС + S, до складу якого, крім азоту, входить сірка.

Розчин КАС можна отримувати різними способами. Вони різняться вихідними складовими: із гранульованих карбаміду та аміачної селітри; із рідких напівпродуктів (плавів); за інтегральною схемою — із плаву карбаміду й плаву нітрату амонію, отриманих нейтралізацією азотної кислоти аміаком, що не про-реагували під час синтезу карбаміду.

Перший спосіб застосовують у невеликих масштабах, бо вартість азоту в розчині КАС перевищує його вартість у вихідних гранулах. Другий — застосовують у різних варіантах, він досить поширений. Перевагою третього способу є значне спрощення виробництва плаву карбаміду (аж до безциркуляційного процесу), але нейтралізація невикористаним аміаком азотної кислоти ускладнюється наявністю в газі СО₂ і потребує спорудження значно простішої спеціальної установки, ніж для виробництва гранульованої аміачної селітри.

КАС — це прозора або світло-жовта рідина зі слабким запахом аміаку, густина якої — 1,26–1,31 г/см³, рН 7–8. Фізико-хімічні властивості цього добрива дають змогу зберігати його впродовж року. Хоча КАС має майже нейтральну реакцію — це досить ефективний окисник. Тому для зберігання можна використовувати резервуари зі звичайної вуглецевої сталі або зі стійким антикорозійним покриттям, що підвищує вартість продукції.

Температура кристалізації КАС-32 — 0°С, тоді як КАС-30 — -9°С, а в КАС-28 вона становить -17°С. Тому в холодну погоду краще застосовувати КАС-28. Розбризкувати КАС можна за допомогою машин, призначених для внесення рідких комплексних добрив, оскільки добриво не містить вільного аміаку. Проте поверхневе застосування КАС менш ефективне, ніж загортання його в ґрунт, бо в разі розбризкування збільшується контакт із ферментом — уреазою і післязбиральними рештками, внаслідок чого зазвичай підвищується іммобілізація азоту бактеріями.

Щоденно після закінчення робіт резервуари та всі деталі машин, що контактували з розчинами КАС, потрібно добре промити. КАС використовують як для основного внесення, так і для підживлення рослин. Можливі два способи основного внесення: поверхневе та безпосередньо в ґрунт. Особливо це добриво ефективне для підживлення озимих і інших зернових колосових культур. Задля запобігання опіку рослин КАС доцільно розбавляти водою у співвідношенні 1:2 або 1:3, особливо якщо в розчин добрива добавляють гербіцид. Під час проведення позакореневого підживлення зернових культур у фазі початку колосіння, особливо за добавляння до розчину КАС фунгіцидів, його також слід розбавляти водою у співвідношенні 1:2 або 1:3 — за дози внесення не більш як 20 кг азоту/га. Слід також враховувати, що 100 кг КАС-28 відповідає 78 л та містить 28 кг азоту (N28), а 100 л містить 36 кг азоту (N36) і відповідає 128 кг КАС-28. КАС застосовують також разом із гербіцидами (як до сівби, так і після неї). Зазвичай листкове підживлення проводять дозою 30 л/га (13 кг азоту на 1 га).

Позакореневе підживлення розчинами КАС найліпше проводити в ранкові (без наявності роси) й вечірні години, а в похмуру прохолодну погоду — впродовж усього дня. За температури понад 20°С і низької відносної вологості повітря можливі опіки рослин, тому в цей час рослини не підживлюють.

Під час внесення КАС без розбавлення водою слід дотримуватись наведених нижче рекомендацій.

•   Добриво вносять спеціально обладнаними обприскувачами — плоскоструминними розпилювачами з великими отворами. Робочий тиск має бути низький, щоб утворювалися великі краплі добрива, які стікатимуть із листків без завдавання їм обпіків. КАС також можна вносити обприскувачами, штанги яких обладнано підвісками або подвійними аплікаторами. Підвіски або подвійні аплікатори — це гнучкі пружні трубки, крізь які добриво подається на поверхню ґрунту в міжряддях або смужками без контакту з рослинами. Відтак усувається ризик опіку рослин.

•   На відміну від пестицидів та добрив для позакореневого підживлення (карбамід, мікродобрива тощо), які передбачають ретельне дрібнокраплинне розпилення рідини й повне покриття нею листкової поверхні, КАС без розбавлення водою вносять зовсім іншим способом. Розпилювачі мають формувати великі краплі добрива, які під дією власної маси стікають із листків на поверхню ґрунту. Це зменшує покриття добривом рослин і запобігає їхньому ураженню (опікам).

•   Добриво вносять на добре укорінені рослини з достатнім восковим шаром на листі. Внесення їх за високої вологості повітря й похмурої погоди знижує рівень небезпеки опіків.

•   Посіви не обробляють за сонячної погоди й температури понад 25°С (за температури вище як 20°С обробку проводять вранці, після висихання роси, або ввечері).

•   КАС наносять лише на суху листкову поверхню рослин — з вологої поверхні листків навіть великі краплі добрива не стікають, що призводить до їхніх опіків. Тому не можна вносити КАС безпосередньо після дощу, ввечері та вранці, коли є роса.

Розчини КАС — це не лише ефективне одностороннє азотне добриво. На їхній основі можна виготовляти комплексні препарати, до складу яких входять мікроелементи, пестициди, регулятори росту. Це відкриває широкі можливості їхнього застосування за інтенсивних технологій вирощування сільськогосподарських культур та знижує витрати на їхнє внесення.

Зазвичай за внесення КАС із гербіцидами витрати робочої рідини становлять 200–300 л/га. Бакові суміші готують за наведеними нижче схемами:

1. Бак наполовину заповнюють КАС, добавляють гербіцид (за потреби його заздалегідь змішують із водою), наповнюють бак КАС. Змішувач має бути постійно увімкненим!

2. Спочатку в бак наливають від третини до 1/5 частини води, потім добавляють гербіцид, наповнюють бак КАС. Змішувач має бути постійно увімкненим!

На відміну від аміачної води, розчини КАС можна змішувати з рідкими комплексними добривами (РКД марок 10-34-0 і 11-37-0).

Г. Господаренко, д-р с.-г. наук