Следовательно, в круговороте азота в земледелии процессы нитрификации наряду с положительной играют и отрицательную роль, так как образующиеся нитраты могут вымываться и теряться из почвы в виде газообразных продуктов при денитрификации. Один из путей снижения потерь азота почвы и удобрения вследствие денитрификации и вымывания нитратов - применение ингибиторов нитрификации. Эти препараты тормозят нитрификацию и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме. Особенно эффективно использование ингибиторов нитрификации в районах орошаемого земледелия под хлопчатник и па рисовых плантациях, а также на легких почвах в зоне достаточного увлажнения.
При поверхностном внесении твердых аммонийных удобрений и мочевины могут происходить потерн азота в форме аммиака, особенно на карбонатных и щелочных почвах. Однако заделка удобрений в почву практически устраняет такие потери. Потери азота значительно уменьшаются при правильном применении органических и минеральных удобрений в сочетании с рациональной системой обработки почвы и орошения.
Азот, усвоенный растениями, лишь частично снова возвращается в почву с навозом, та же часть азота, которая содержится в товарной продукции (зерно, волокно льна, клубни картофеля и т. д.), отчуждается из хозяйства.
В атмосфере над каждым гектаром почвы находится около 80 тыс. т азота, но молекулярный азот воздуха недоступен для большинства растений (кроме бобовых) в природных условиях.
Связывание молекулярного азота воздуха и пополнение запасов азота в почве происходит двумя путями. Небольшое количество связанного азота (до 3-5 кг на 1 га) образуется в атмосфере под действием грозовых разрядов и в виде азотистой и азотной кислоты поступает в почву с осадками. Большее значение для питания растений имеет фиксация азота воздуха азотфиксирующими микроорганизмами, свободно живущими в почве (азотобактер, клостридиум и др.), и клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с бобовыми растениями (биологический синтез азота).
Свободноживущие азотфиксаторы ассимилируют до 5--10 кг азота на 1 га. Размеры симбиотической азотфиксации зависят от вида бобового растения. Так, клевер может накапливать 150-160 кг азота, люпин - 100-170, люцерна - 250-300, соя - 100, горох, вика и фасоль - 70-80 кг на 1 га. Примерно V, связанного бобовыми азота остается в пожнивных и корневых остатках и после минерализации может использоваться культурами, следующими в севообороте после бобовых.
В среднем на 1 т сена (содержащую 25-30 кг азота) в корневых и послеукосных остатках содержится и поступает в почву 10-15 кг азота. Вклад биологического азота в азотный баланс определяется площадью, занимаемой многолетними бобовыми травами и их урожаем, от которого зависит количество азота, оставляемого в почве в корневых и послеукосных остатках. Если площадь, занятая бобовыми травами, составляет 10% общей посевной площади, а урожай сена равен 4 т с 1 га, то ежегодное поступление в почву азота на 1 га посевов бобовых составит 40-60 кг, а в среднем на 1 га всей посевной площади - 4-6 кг.
Следовательно, суммарное поступление азота за счет указанных выше источников далеко не компенсирует выноса азота урожаями сельскохозяйственных культур и потерь его из почвы в результате вымывания и денитрификации. Поэтому для получения высоких урожаев всех сельскохозяйственных культур и повышения качества урожая громадное значение имеет внесение в почву минеральных азотных удобрений, получаемых путем искусственного синтеза из азота воздуха на химических заводах.
На большинстве почв Советского Союза и особенно в достаточно увлажненных районах на дерново-подзолистых, серых лесных и выщелоченных черноземах, а также при орошении на сероземах и других почвах азотные удобрения имеют решающее значение в повышении урожаев. Они дают наибольшие прибавки урожайности. По данным многих полевых опытов, азотные удобрения дают в этих районах около 60% общей прибавки урожая, получаемой от полного минерального удобрения (NPK). Их применяют под все культуры, за исключением бобовых, потребность которых в азоте обеспечивается за счет фиксации азота воздуха клубеньковыми бактериями.
Глава 5. Азотные удобрения подразделяются на четыре группы.
· Нитратные удобрения (селитры), содержащие азот в нитратной форме - NaNO3 , Ca(NO3)2.
· Аммонийные и аммиачные удобрения, содержащие азот соответственно в аммонийной или аммиачной форме - (NH4)2SО4, и жидкие азотные удобрения (безводный аммиак и аммиачная вода).
· Аммонийно-нитратные удобрения, содержащие азот в аммонийной и нитратной форме - NH4N03
· Удобрение, содержащее азот в амидной форме -CO(NH4)2.
Производство различных азотных удобрений основано главным образом на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода. Азот получают пропусканием воздуха в генератор с горящим коксом, а источником водорода служат природный газ, нефтяные и коксовые газы. Из смеси N2 и Н2 (в отношении 1 : 3) при высокой температуре и давлении в присутствии катализаторов получают аммиак: Синтетический аммиак используют не только для производств аммонийных солей, но и азотной кислоты, которая идет для получения аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.
1. Нитратные удобрения.
Нитратные удобрения - натриевая и кальциевая селитра - составляют менее 1 % выпускаемых азотных удобрений, однако рассмотрение их свойств и превращений в почве представляет интерес с точки зрения правильного понимания особенностей применения других азотных удобрений.
Натриевая селитра (нитрат натрия, азотнокислый натрий, чилийская селитра) - Na NO3Выпускаемая в настоящее время натриевая селитра - побочный продукт при получении азотной кислоты из аммиака. Это мелкокристаллическая соль белого или желтовато-бурого цвета, хорошо растворимая в воде. Обладает слабой гигроскопичностью, но при хранении в неблагоприятных условиях может слеживаться. При правильном хранении не слеживается и сохраняет хорошую рассееваемость.
Кальциевая селитра (нитрат кальция, азотнокислый кальций)- Ca(NO3)2Получается при нейтрализации азотной кислоты известью, а также в качестве побочного продукта при производстве комплексных удобрений - нитрофосок - методом азотно-кислотной переработки фосфатов 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 ее в специальной водонепроницаемой упаковке. Для уменьшения гигроскопичности гранулируется с применением гидрофобных покрытий. Однако гранулирование не устраняет полностью неблагоприятные физические свойства удобрения.
Натриевая и кальциевая селитра - физиологически щелочные удобрения. Растения в большем количестве потребляют анионы NO3- чем катионы Na+ или Са2+ , которые, оставаясь в почве, сдвигают реакцию в сторону подщелачивания. Эти удобрения при систематическом применении на кислых дерново-подзолистых почвах снижают почвенную кислотность.
Особенно хорошие результаты на кислых, бедных основаниями почвах дает кальциевая селитра. При ее внесении уменьшается кислотность, и улучшаются физические свойства почвы, так как кальций коагулирует почвенные коллоиды.
В почве селитры быстро растворяются и вступают в обменные реакции с катионами почвенного поглощающего комплекса:
Катионы Na+ или Са2+ поглощаются почвой, а анионы остаются в почвенном растворе, сохраняя высокую подвижность. Поэтому в условиях влажного климата или при обильном орошении, особенно на легких почвах, нитратный азот может вымываться, а также теряться в виде газообразных продуктов в ходе денитрификации.
Селитры не рекомендуется вносить осенью, их лучше заделывать весной под предпосевную культивацию. Очень хорошо использовать эти удобрения в подкормку под озимые и пропашные культуры, а натриевую селитру - также в рядки при посеве сахарной свеклы, кормовых и столовых корнеплодов. Высокая эффективность натриевой селитры при внесении под корнеплоды связана с ролью натрия. Он усиливает отток углеводов из листьев в корни, в результате повышаются урожай корней и содержание в них сахара.
2. Аммонийные и аммиачные удобрения.
Твердые аммонийные удобрения составляют около 6% валового производства азотных удобрений. Твердые аммонийные удобрения. Сульфат аммония (сернокислый аммоний) - (NH4)2 SО4 - содержит 20,8- 21% азота. Кристаллическая соль, хорошо растворимая в воде; гигроскопичность ее очень слабая, поэтому при нормальных условиях хранения слеживается мало и сохраняет хорошую рассеваемость. Получают сульфат аммония улавливанием серной кислотой газообменного аммиака из газов, образующихся при коксовании каменного угля, или нейтрализацией синтетическим аммиаком отработанной серной кислоты различных химических производств. Большое количество сульфата-аммония вырабатывается в качестве побочного продукта при производстве капролактама.
Синтетический сульфат аммония белого цвета, а коксохимический из-за наличия органических примесей имеет серую, синеватую или красноватую окраску.
Удобрение содержит около 24% серы и является хорошим источником этого элемента для питания растений.