Из чего делают азотные удобрения: Азотные удобрения

Азотные удобрения

Азотные удобрения обычно изготавливают из аммиака, образованного в процессе реакции азота, получаемого из воздуха и водорода, который, в свою очередь, производят из природного метана. Для начала реакции необходимы высокое давление, температура не ниже 400 °С и наличие определенных катализаторов.

Азотная кислота является продуктом окисления аммиака. Самые распространенные виды азотных удобрений — аммиачная селитра и карбамид, больше известный под народным названием мочевина.

Аммиачная селитра, или нитрат аммония, считается самым эффективным азотным удобрением и содержит не менее 34,4 % азота. Внешне она представляет собой белые легко растворимые в воде гранулы небольшого размера, без выраженного запаха.

Высокое содержание азота в легко усвояемой растениями форме и вследствие этого значительное увеличение урожая при соблюдении норм и сроков внесения сделало это удобрение наиболее популярным среди дачников, садоводов и фермеров.

При внесении нитрата аммония в землю следует учитывать, что содержащийся в удобрении азот довольно легко перемещается между слоями почвы, поэтому на водопроницаемых, дренированных, обильно поливаемых почвах вносить удобрение следует в момент наивысшей потребности сельскохозяйственных культур в азоте. Соблюдение этого правила позволит вам своевременно и в полной мере снабдить растения ценными питательными веществами и вместе с этим избежать перерасхода удобрения из-за вымывания его в нижние, не доступные корневой системе растений пласты почвы.

Повысить эффективность подкормки можно при смешивании аммиачной селитры с фосфорными и калийными удобрениями, при этом соединение производят механически непосредственно перед внесением удобрений.

Использование нитрита аммония в качестве азотной подкормки позволяет решить сразу несколько проблем: обеспечивает бурный рост зеленой массы на начальном этапе развития растения, повышает клейковину и способствует увеличению процентного содержания белка в зерновых культурах.

Благоприятно сказывается он на урожае любого вида культур.

Благодаря содержанию азота в 2 разных формах: аммиачной и нитратной — это удобрение можно с высокой эффективностью использовать практически на любом типе почвы. Так как аммиачная селитра, как и любое азотное удобрение, обладает подкисляющими свойствами, то для нейтрализации кислоты используют известкование, как замещающий вариант можно внести в почву доломит. На легких по структуре почвах удобрение целесообразнее всего вносить при весеннем культивировании почвы.

Тем не менее аммиачная селитра обладает и рядом недостатков, самый существенный из которых — очень высокая гигроскопичность, поэтому и перевозить, и хранить селитру нужно в пластиковой или полиэтиленовой таре, не пропускающей воздух и воду.

При хранении этого удобрения следует помнить о его высокой пожаро-и взрывоопасности, поэтому в качестве тары нельзя использовать горючие вещества.

Карбамид (мочевина)

Мочевина представляет собой концентрированное азотное удобрение, выпускаемое в виде небольших гранул без выраженного цвета и запаха, которые легко растворяются в воде. В отличие от селитры карбамид менее гигроскопичен и взрывобезопасен. Содержание в нем азота составляет 46,3 %, при этом азотное соединение в данном виде подкормки обладает высокой устойчивостью к вымыванию, что позволяет достичь максимального эффекта при внесении удобрения даже на подзольных, дерново-подзольных сильно увлажненных почвах.

Удобрение можно вносить в землю как в виде предпосевной подкормки во время ее весенней культивации, так и в качестве внекорневой подкормки в период вегетации сельскохозяйственных культур. Наибольший эффект достигается на кислых почвах при совмещении подкормки карбамидом с известкованием почвы, а также при использовании в комплексе с фосфорными и калийными удобрениями.

Несомненными достоинствами данного вида удобрения являются его устойчивость к слеживаемости, пожаробезопасность и нетоксичность, что позволяет хранить его даже в деревянных хозяйственных постройках.

Аммиачная вода

Аммиачная вода представляет собой водный раствор аммиака белого или слегка желтоватого цвета, содержащий не менее 25 % азота, который в данном виде удобрения представлен в 2 формах: свободный аммиак и аммоний.

Несмотря на свою жидкую консистенцию, аммиачная вода способна выдерживать крайне низкие температуры и начинает кристаллизоваться при температуре от -56 °С, что позволяет хранить ее в неотапливаемых помещениях даже в северных регионах страны. Для хранения, как правило, используют емкости из углеродистой стали, так как жидкость не вступает в реакцию с черными металлами и не создает в резервуаре высокое давление.

Простота использования и невысокая цена этого вида удобрения позволили аммиачной воде получить широкое распространение в сельском хозяйстве.

На начальном этапе после внесения удобрения в землю аммиак, поглощаемый коллоидами, содержащимися в почве, приобретает устойчивость и практически не передвигается по пластам; со временем из него выделяются нитриты, которые уже могут вымываться водой в нижележащие слои.

Аммиачную воду вносят в почву и как основное удобрение весной, перед посевом, и в качестве подкормки на начальной стадии развития растений, когда их потребность в данном элементе наиболее велика. Чтобы полностью сохранить содержащийся в растворе аммиак, удобрение сразу после внесения заделывают в землю на 10 см на суглинках и других типах тяжелых грунта и не менее чем на 14 см на дренированных, торфяных, песчаных типах почв.

Вносят аммиачный раствор как осенью, так и ранней весной, до посева. Высокая эффективность этого вида азотного удобрения при достаточно низкой цене позволяет аммиачной воде успешно конкурировать с более современными видами гранулированных удобрений. Хороший эффект дает она при внесении под корнеплоды, особенно картофель и свеклу, зерновые культуры, кормовые травы.

Единственным существенным недостатком раствора аммиака является относительно невысокое содержание азота, однако при низкой стоимости удобрения затраты на его внесение окупают себя в полной мере.

Безводный аммиак

Безводный аммиак относится к числу наиболее концентрированных видов азотного удобрения, так как содержание данного элемента в нем доходит до 82 %, а оставшаяся процентная доля приводится на водород.

Удобрение представляет собой сжиженный под высоким давлением газ с характерным запахом. При вступлении водорода в реакцию с кислородом смесь становится взрывоопасной, в высоких концентрациях аммиак вызывает ожоги органов дыхания и может стать причиной летального исхода, при попадании на кожу он вызывает термический ожог. Все эти особенности данного соединения и являются главными препятствиями к использованию безводного аммиака в качестве азотного удобрения, так как эффективность данного средства не меньше, чем твердых гранулированных удобрений.

Внесение в почву безводного аммиака требует безукоснительного соблюдения правил безопасности при работе с опасными химическими соединениями. Так как газ летуч, безводный аммиак требует заделки внесенного удобрения в почву. В легких почвах его заделывают на глубину от 16 до 20 см, в тяжелых — не менее 10 см.

Тара для хранения аммиака должна быть рассчитана на давление от 20 атмосфер, при хранении и перевозке следует соблюдать правила пожарной безопасности.

Сульфат аммония

Сульфат аммония, или серно-кислый аммоний, представляет собой белую кристаллическую соль без выраженного запаха, хорошо растворимую в воде. Этот вид подкормки можно отнести к числу сложных удобрений с примерно равным содержанием азота (до 21 %) и серы (до 24 %).

Слабая гигроскопичность позволяет хранить удобрение в обычных хозяйственных помещениях, потому как оно не проявляет признаков слеживания и сохраняет рассыпчатую структуру.

Так как сера наряду с азотом участвует в процессе фотосинтеза и входит в состав растительных белков, это удобрение позволяет решить проблему подкормки слабокислых подзолистых типов почв. По той причине, что в природе сера сконцентрирована в растениях в виде серной кислоты, серная составляющая сульфата аммония отлично усваивается ими. Устойчивое к вымыванию соединение аммония обеспечивает полноценное азотное питание как в качестве основного удобрения, вносимого поздней осенью или ранней весной, так и в виде подкормки растений во время их вегетации. Высокий эффект от вносимого сульфата аммония в виде существенной прибавки урожая показывают рапс, зерновые, картофель, свекла, огурцы, томаты и другие виды овощей.

Азотные удобрения. Виды. Польза и вред. Правила внесения — Ботаничка.ru

Всем известно: чтобы организм существовал, необходимо наличие кислорода, водорода, углерода и азота. Ясно, что азот — это один из главных элементов в жизни как растения, так человека и животного. Для растений источником азота является, естественно, грунт. В зависимости от типа почвы, её «изношенности» меняется и количество азота в ней. Чаще всего дефицит азота различные культуры ощущают, произрастая на грунтах песчаных и супесчаных. Именно эти типы грунтов всегда нуждаются в дополнительном обогащении азотными удобрениями, чтобы растения на них нормально себя чувствовали.

Минеральное азотсодержащее удобрение. © agriholСодержание:

Содержание азота в грунте

Установлено, что весомая доля азота в земле сосредоточена в ее слое, именуемом гумусом, в нем более 5% азота. Естественно, чем слой гумуса толще, тем больше и количество азота, следовательно, на такой почве и лучше себя чувствуют растения.

Гумус — это весьма стойкое вещество, процесс его разложения нетороплив, следовательно, и выделение минеральных веществ из данного слоя также происходит довольно медленно. Всего один процент из пяти, что находится в почве, — это минеральное соединение, растворимое в воде, а, значит, доступное для потребления растениями.

Следовательно, даже при наличии толстого слоя гумуса дополнительные подкормки растениям необходимы, хотя и в более низких дозах.

Для чего азот нужен растениям?

Этот элемент, оказывается, есть далеко не в каждом органическом соединении. Например, нет азота в сахарах, клетчатке, масле и крахмале. Есть азот в аминокислоте и белке. Азот — важная составляющая нуклеиновой кислоты, которая является главнейшей составляющей буквально любой клетки, отвечающей за синтез белка и дупликацию наследственных данных (дупликация – образование дополнительного наследственного материала, идентичного тому, который уже есть в геноме).

Даже хлорофилл, который, как известно, способствует поглощению растениями энергии солнца, также в своем составе имеет азот. Кроме того, азот есть в различных компонентах органической среды, например, в алкалоидах, липоидах и подобных им веществах.

Вся надземная масса растений имеет азот, причем больше всего этого элемента содержится в самых первых листовых пластинках. С завершением цветения и началом формирования завязи это вещество перетекает к репродуктивным органам растений и там скапливается, образуя белки.

В период созревания семян азот забирается из вегетативных органов в максимальном количестве, и они сильно истощаются. Если же в почве окажется много азота и растение будет потреблять его в большом количестве, то этот элемент распределится практически по всем органам растения, что приведет к бурному росту надземной массы, задержкам в созревании ягод и плодов и снижению общего урожая растений.

Только сбалансированная концентрация азота в почве может быть гарантией высоких урожаев и достаточного качества продукции.

Те растения, что потребляют азота в достатке, а не в избытке, могут полноценно развиваться, образуют стандартные листовые пластинки типичного, часто зеленого, цвета, в противном случае они будут увядать и формировать посредственные урожаи.

Кукуруза, обрабатываемая азотными удобрениями (задний план) и не обрабатываемая. © Nora Nolden

Разновидности удобрений, содержащих азот

Азотные удобрения — это вещества, в составе которых имеются азотные соединения. Всего существует несколько главных групп азотных удобрений. Это нитратные удобрения (кальциевая и натриевая селитра), аммонийные удобрения (хлорид аммония и сульфат аммония), аммиачно-нитратные удобрения (аммиачная селитра), амидные удобрения (мочевина) и жидкие азотные удобрения (аммиачная вода или безводный аммониак).

Удобрения азотные, группа нитратные

Начнем с кальциевой селитры, — ее химическая формула Са(NО₃)₂. Внешне кальциевая селитра представляет собой белоснежные гранулы, в которых азота содержится до 18%. Данное удобрение подходит для почв с повышенной кислотностью. При планомерном и ежегодном внесении кальциевой селитры в почву с повышенной кислотностью наблюдается улучшение её свойств. Кальциевая селитра отлично растворяется в воде, поэтому хранить удобрение нужно в мешках, которые не пропускают воду.

При внесении кальциевой селитры нужно помнить, что ее смешивание с фосфорными удобрениями недопустимо.

Следующее удобрение — это натриевая селитра, ее химическая формула NaNO₃. Данное удобрение является кристаллическим, в нем содержится чуть меньше – до 17% азота. Натриевая селитра хорошо растворима в воде и отлично впитывается корнями растений. Это удобрение универсально и подходит для различных культур. Данное удобрение нельзя вносить в осенний период: азот, содержащийся в нем, будет активно смываться в грунтовые воды.

Учитывая прекрасную растворимость в воде и гигроскопичность, данное удобрение нужно хранить в сухих местах.

Аммонийные удобрения

Следующая группа — это аммонийные удобрения. На первом месте в этой группе стоит сульфат аммония, его химическая формула имеет вид (NH₄)₂SO₄. Внешне данное удобрение представляет собою белоснежный порошок, в котором содержится чуть более 20% азота.

Сульфат аммония может использоваться и как основное азотное удобрение, и в качестве дополнительной подкормки. Внесение данного удобрения можно проводить в осенний период: азот из него закрепляется в почве, не смываясь в грунтовые воды.

При ежегодном и планомерном внесении сульфата аммония в почву может происходить закисление грунта, для чего это удобрение необходимо смешивать с известью или мелом в соотношении один к двум.

Сульфат аммония не является гигроскопичным, поэтому с хранением его проблем обычно не возникает. Главное запомнить, что вносить данное удобрение нельзя в сочетании с любыми щелочными подкормками, потому что есть риск подавления активности азота.

Хлористый аммоний, — его химическая формула NH₄Cl. В данном удобрении содержится около 26% азота. Внешне хлористый аммоний представляет собой желто-белый порошок. При внесении хлористого аммония не наблюдается вымывания его из почвы, при хранении данное удобрение не слеживается и даже после многолетнего хранения не требует измельчения. Азот, выделяемый из хлористого аммония в почву, прекрасно усваивается растениями.

Главный недостаток данного удобрения — это хлор, содержащийся в его составе. Так, при внесении в почву 10 кг азота, в пересчете на действующее вещество, в грунт попадает примерно вдвое больше хлора, а он считается ядовитым для большинства растений. Учитывая это, внесение хлористого аммония должно проводиться исключительно в осенний период с тем, чтобы деактивировать хлорный компонент, однако вместе с этим теряется и до 2-х % азота.

Аммиачно-нитратные удобрения

Следующая категория — это аммиачно-нитратные удобрения, лидером в этой группе является аммиачная селитра. Химическая формула аммиачной селитры выглядит следующим образом — NH₄NO₃. Это удобрение имеет вид беловатого гранулированного порошка. В удобрении содержится около 36% азота. Аммиачную селитру использовать можно как основное удобрение или в качестве дополнительной подкормки.

Категорируется данное удобрение как безбалластное вещество, поэтому основное его применение выпадает на регионы с дефицитом водной влаги. Примечательно, что на почвах с избытком влаги эффективность от применения данного удобрения сводится практически к минимуму, так как азот, содержащийся в удобрении, практически полностью смывается в грунтовые воды.

Аммиачная селитра ввиду повышенной гигроскопичности не переносит хранения в сырых помещениях, там она довольно быстро твердеет и слеживается. Конечно, это не означает, что удобрение приходит в негодность, просто пред тем как вносить его в почву, нужно будет селитру измельчить, что бывает порой довольно затруднительно.

В том случае если в ваши планы входит создание смеси из аммиачной селитры и фосфорного удобрения, например, суперфосфата, то изначально следует смешать суперфосфат с любым нейтрализующим удобрением, например, доломитовой мукой, мелом либо известью и следующим этапом — смешать его с аммиачной селитрой.

Не забывайте, что планомерное и ежегодное внесение в почву аммиачной селитры приводит к повышению уровня её кислотности. Примечательно, что наиболее активно нарастает уровень кислотности почвы со временем, а на начальных этапах ее внесения изменение кислотности незаметно.

Для того чтобы предотвратить закисление грунта, аммиачную селитру нужно вносить вместе с мелом, доломитовой мукой и известью в соотношении 1 к 2.

Интересно, что в настоящее время аммиачная селитра в чистом виде практически не реализуется, продают ее в виде разного рода смесей. Большой популярностью пользуется и имеет хорошие отзывы при использовании смесь, состоящая из 60% аммиачной селитры и 40% различных нейтрализующих компонентов. В данном соотношении в смеси находится примерно 19-21% азота.

Гранулы азотного удобрения — мочевина. © thechemco

Группа – амидные удобрения

Мочевина, — ее химическая формула имеет вид CH₄N₂O. Мочевину именуют иначе – карбамид, это удобрение считается одним из максимально эффективных. В мочевине содержится около 47% азота, иногда — на 1% меньше. Внешне это белоснежные гранулы. Данное удобрение отличается повышенной способностью закислять почву, поэтому вносить её можно только с нейтрализующими веществами – доломитовой мукой, мелом, известью. Мочевина весьма редко используется как основное удобрение, обычно ее применяют как дополнительную внекорневую подкормку. Это прекрасное внекорневое удобрение еще и потому, что оно не обжигает листовые пластинки, однако хорошо усваивается растениями.

Всего известно две марки мочевины, которые именуются – А и Б. Марка под наименованием А не относится к категории сильно эффективных и крайне редко используется в растениеводстве. Обычно мочевину марки А используют для кормовой добавки для животных, например, коз, коров, лошадей. Марка мочевины с именованием Б — это обработанная добавками мочевина, применяемая именно в качестве удобрений.

Жидкие азотные удобрения

Гидрат аммиака, или гидроксид аммония (аммиачная вода либо жидкий аммиак). Химическая формула гидроксида амония NH₄OH. По сути, аммиачная вода представляет собою растворенный в воде аммиак. Всего существует два типа жидкого аммиака, первый содержит азота не менее 19% и не более 26%, а второй может содержать от 15% азота до 21%. Обычно вносят аммиачную воду специальной техникой способной заделывать данное удобрение в грунт на глубину порядка 14-16 см.

Достоинства жидких удобрений — это их крайне низкая цена, быстрая усвояемость растениями, длительный период действия и равномерное распределение удобрений в почве. Есть и недостатки, — это довольно сложная транспортировка и хранение, возможность образования сильных ожогов на листьях при попадании удобрения на их поверхность и необходимость в специальной технике, предназначенной для внесения жидких удобрений.

Органические азотные удобрения

Как известно, азот присутствует в органических соединениях, однако его количество там невелико. Так, например, в помете крупного рогатого скота азота не более 2,6%. В птичьем помете, являющимся довольно токсичным, его до 2,7%. Присутствует азот также и в компосте, однако количество его там, в зависимости от «ингредиентов» компоста, сильно различно. Больше всего азота в компосте, приготовленном из озерного ила, листового опада, зеленой массы сорняков и низинного торфа. Учитывая нестабильность содержания азота в органических удобрениях, его использование в качестве основного удобрения не желательно и грозит дефицитом питания и азотным голоданием для растений. Ко всему прочему, такие удобрения хотя и медленно, но все же закисляют почву.

Органическое азотсодержащее удобрение

Культуры, для которых азот особенно важен

Вообще, каждая культура нуждается в азоте, однако дозы внесения для определенных культур разнятся. Учитывая это, все растения можно группировать на категории по необходимости азота.

В первую категорию можно включить растения, которые необходимо подкармливать азотом перед посадкой их в грунт для активации роста и развития. Для таких культур на квадратный метр необходимо примерно 26-28 г азота в пересчете на аммиачную селитру и на квадратный метр площади. К данной категории относятся, из овощных культур: картофель, капуста, болгарский перец, баклажаны, кабачок, тыква и ревень; из ягодных и плодовых: слива, вишня, малина, ежевика и земляника; из цветочных: сирень, роза, георгин, пион, фиалка, флокс, бальзамин, гвоздика, настурция и цинния.

Вторая группа — это культуры, которым необходимо азота поменьше. Обычно достаточно всего 18-19 г азота в пересчете на аммиачную селитру и на квадратный метр площади. Из овощных культур сюда можно включить: помидоры, петрушку, огурец, морковь, кукурузу, свеклу и чеснок; из плодовых и ягодных: яблоня, смородины, крыжовник; из цветочных: все однолетники и дельфиниумы.

Третья категория — это растения, которым азот необходим в умеренных количествах, не более 10-12 г на квадратный метр в пересчете на аммиачную селитру. Из овощных в эту категорию можно включить: картофель раннего срока созревания, салатные культуры, редис и лук; из плодовых — это груша; из цветочных: луковичные, примулы, горицвет, камнеломка и маргаритка.

Заключительная категория требует внесения минимального количества азота на квадратный метр, не более 5-6 г в пересчете на аммиачную селитру. Из овощных культур сюда можно включить пряные травы и бобовые; из цветочных — мак, азалию, молодило, верески, очиток, эрики, портулаки, рододендроны и космеи.

Правила использования азотных удобрений

Запомните, что лишь оптимальные дозы азотных удобрений могут положительно сказаться на развитии и росте различных культур, и подкормки нужно уметь рассчитывать, исходя из процентного содержания азота в том или ином удобрении, а также вносить их соответственно типу почвы, сезону и виду растения.

Так, например, при внесении азота осенью в почву есть риск его смывания в грунтовые воды. Поэтому наиболее подходящим периодом для внесения удобрений, содержащих азот, является именно весна.

Если планируете удобрять почвы с повышенной кислотностью, то обязательно смешивайте азот с различными нейтрализующими закисляющий эффект компонентами – мелом, известью, доломитовой мукой. Таким образом и удобрения будут усваиваться лучше, и почва не будет закисляться.

Жителям степной зоны и лесостепи, где почвы преимущественно сухие, очень важно вносить азотные удобрения периодически, без резких перерывов, которые могут отразиться на растениях в виде задержек в росте, развитии, снижении урожая.

Внесение азотных удобрений в черноземную почву проводить лучше спустя 11-12 дней после схода снега. Первую подкормку желательно проводить, используя мочевину, а при вхождении растений в активную фазу вегетации — вносить аммиачную селитру.

Последствия нехватки азота

Мы частично об этом уже упомянули, однако не только в угнетении роста проявляется дефицит азота. Помимо этого, довольно часто листовые пластинки растений начинают приобретать нетипичную окраску, они желтеют, и это является первым сигналом к внесению удобрений. При сильном дефиците азота, помимо пожелтения листовых пластинок, их кончики потихоньку начинают высыхать.

Признаки нехватки азота на листьях кукурузы. © Chad Lee

Может ли быть вред от азотных удобрений?

Да, может, в случае их переизбытка. Обычно при переизбытке азота надземная масса растений начинает слишком активно развиваться, побеги утолщаются, увеличиваются листовые пластинки, междоузлия становятся больше. Зеленая масса приобретает нетипичную пышность и мягкость, а цветение бывает либо слабым и коротким, либо не наступает вовсе, следовательно, не формируется завязь и не образуются плоды и ягоды.

Если азота очень много, то на листовых пластинках появляется что-то типа ожогов, в дальнейшем такие листочки отмирают и опадают раньше времени. Гибель листвы иногда приводит и к частичной гибели корневой системы, вот почему внесение азота должно быть строго нормированным.

Итоги. Итак, мы поняли, что все растения нуждаются в азотных удобрениях, однако нужно верно определять их дозировки и вносить в соответствии с рекомендованными сроками, опираясь, в том числе, и на свойства самих удобрений.

Азотные удобрения — Справочник химика 21

    Из аммиака и азотной кислоты получают, в частности, аммиачную селитру, применяемую в основном в качестве удобрения. Из аммиака и двуокиси углерода получают мочевину (карбамид)—высококонцентрированное азотное удобрение и важное техническое сырье для производства многих ценных химических продуктов (пластических масс, синтетических смол, волокна ури-лон и др.). Жидкий аммиак содержит 82,37о азота и представляет собой самое концентрированное азотное удобрение. Аммиак используют для получения еще двух видов жидких удобрений аммиакатов и аммиачной воды. Аммиакаты образуются при растворении в воде аммиака и одной из солей аммиачной селитры, кальциевой селитры или мочевины, а аммиачная вода — это 25%-ный раствор аммиака в воде. [c.5]
    Большинство азотных удобрений получают синтетически нейтрализацией кислот щелочами. Исходными материалами для получения азотных удобрений служат серная и азотная кислоты, диоксид углерода, жидкий или газообразный аммиак, гидроксид кальция и т. п. Азот находится в удобрениях или в форме катиона NH , т. е. в аммиачной форме, в виде Nh3 (амидные), или аниона N0 , т. е. в нитратной форме удобрение одновременно может содержать и аммиачный и нитратный азот. Все азотные удобрения водорастворимы и хорошо усваиваются растениями, но легко выносятся в глубь почвы при обильных дождях или орошении. Распространенным азотным удобрением является нитрат аммония или аммиачная селитра, применяемая также в составе взрывчатых вешеств. [c.153]

    Природные растворимые соли встречаются в виде солевых залежей или естественных растворов (рассолы, рапы) озер, морей и подземных источников. Основные составляющие солевых залежей или рапы соляных озер хлорид натрия, сульфат натрия, хлориды и сульфаты калия, магния и кальция, соли брома, бора, карбонаты (природная сода). Советский Союз обладает мощными месторождениями ряда природных солей. В СССР имеется более половины разведанных мировых запасов калийных солей (60%) и огромные ресурсы природного и коксового газа для получения азотнокислых и аммиачных солей (азотных удобрений). В СССР есть большое количество соляных озер, рапа которых служит источником для получения солей натрия, магния, кальция, а также соединений брома, бора и др. Основными методами эксплуатацни твердых солевых отложений являются горные разработки в копях и подземное выщелачивание. Добычу соли в копях ведут открытым или подземным способом в зависимости от глубины залегания пласта. Таким путем добывают каменную соль, сульфат натрия (тенардит), природные соли калия и магния (сильвинит, карналлит) и т. д. Подземное выщелачивание является способом добычи солей (главным образом поваренной соли) в виде рассола. Этот метод удобен, когда поваренная соль должна применяться в растворенном виде — для производства кальцинированной соды, хлора и едкого натра и т. п. Подземное выщелачивание ведут, размывая пласт водой, накачиваемой в него через буровые скважины. Естественные рассолы образуются в результате растворения пластов соли подпочвенными водами. Добыча естественных рассолов производится откачиванием через буровые скважины при помощи глубинных насосов или сжатого воздуха (эрлифт). Естественные растворы поваренной соли, используемые как сырье для содовых и хлорных заводов, донасыщают каменной солью в резервуарах-сатураторах и подвергают очистке. Иногда естественные рассолы [c.140]

    Производство карбамида. Карбамид (мочевина)—ценное без-балластное азотное удобрение, содержащее более 46 /о азота. Карбамид применяют так же, как азотистую добавку, к корму скота. Карбамид широко используется не только в сельском хозяйстве, но и в промышленности. Из него изготовляют карбамидные смолы для производства ценных пластмасс (аминопластов), древесностружечных плит, синтетических клеев, составов для пропитки тканей. Карбамид широко применяется также в фармацевтической промышленности и для изготовления синтетических во- [c.156]

    До конца 20-х годов в химической термодинамике наибольшее внимание исследователи уделяли изучению фазовых переходов и свойств растворов, а в отношении же химических реакций ограничивались преимущественно определениями их тепловых эффектов. В известной степени это объясняется тем, что именно указанные направления химической термодинамики стали первыми удовлетворять потребности производства. Практическое же использование методов термодинамики химических реакций для решения крупных промышленных проблем долгое время отставало от ее возможностей. Правда, еще в 70—80-х годах методы химической термодинамики были успешно применены для исследования доменного процесса. К 1914 году на основе термодинамического исследования Габер определил условия, необходимые для осуществления синтеза аммиака из азота и водорода, что привело в конечном результате к возможности промышленного получения в больших количествах аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и порохов из дешевых и широко доступных исходных материалов. В 20-х годах, лишь после того, как термодинамическое исследование реакции синтеза метанола из Н2 и СО дало возможность определить условия, при которых положение равновесия благоприятно для этого, синтеза, наконец была решена проблема создания производства метанола из дешевого сырья. Полученные результаты показали также, что проводившиеся ранее поиски более активных катализаторов не были успешными не из-за их малой активности, а вследствие недостаточно благоприятного положения равновесия в условиях, в которых пытались осуществить эту реакцию. Известны и другие примеры успешного применения методов термодинамики химических реакций для решения промышленных задач. Однако только с конца 20-х годов плодотворность применения этих методов исследования начинает получать все более широкое признание. [c.19]

    Применение машии новых конструкций позволило в последние годы еще больше сократить объем и площадь производственных зданий. Так, па ряде заводов азотных удобрений вместо ранее использовавшихся в ироизводстве аммиака циркуляционных поршневых компрессоров, располагавшихся в закрытых крановых зданиях, [c.220]

    В декабре 1960 г. в США (штат Арканзас) при крушении поезда произошел взрыв вагона с аммиачной селитрой, затаренной в мешки. Полагают, что первичная детонация возникла при попадании дымящей азотной кислоты в бензин, так как этим же составом поезда перевозились дымящая азотная кислота, бензин, мазут, бумага, жидкие азотные удобрения и аммиачная селитра в мешках и навалом. [c.365]

    Синтетический аммиак, азотная кислота и азотные удобрения относятся к важнейшим продуктам, выпускаемым химической промышленностью. [c.5]

    Абсорбция азотнокислыми и сернокислыми растворами при производстве азотных удобрений . [c.19]

    На некоторых старых заводах по производству ам миака, азотной кислоты и азотных удобрений можно наблюдать, как з труб в атмосферу выбрасывается газ желтого цвета. Объясните причину различной интенсивности его окраски в зависимости от времени года (лето и зима). [c.48]

    Аммиак широко применяется в промышленности для получения азотной кислоты и азотных удобрений как сухих—аммиачная селитра, мочевина, так и жидких—аммиачная вода и аммиакаты. [c.334]

    Япония. До второй мировой войны и в первые послевоенные годы химическая промышленность Японии ограничивалась в основном производством неорганических химикатов—азотных удобрений, кальцинированной и каустической соды, кислот, взрывчатых веществ и др. Для производства продуктов органической химии в качестве сырья использовали только побочные продукты коксовых батарей. [c.359]

    Комплексная схема Первомайского химического завода предусматривает получение дополнительной товарной продукции из отходов производства, в том числе 2Ю тыс. т азотных удобрений на установке для доочистки сточных вод. [c.194]

    Высокая концентрация азота и хорошие физико-химические свойства, малая слеживаемость, низкие расходы на хранение и транспортирование сделали карбамид основным азотным удобрением. Этим. объясняется быстрый рост объема производства этого продукта [94—96]. [c.233]

    Проект фирмы Сасол считался экономически жизнеспособным из-за близости завода к крупному потребителю (Йоханнесбург) и низкой стоимости угля 0,60 долл. (США) за тонну против 1,50 долл. (США) за баррель сырой нефти. Но нельзя было предвидеть, что огромные запасы нефти на Ближнем Востоке снизят ее стоимость на много лет вперед. Вследствие первоначальных технических трудностей Сасол стала получать доход только в 1960 г. Из-за низких цен на сырую нефть доходы Сасол росли медленно, но постоянно. Была расширена газификация угля, продукты которой подавали как бытовой газ в промышленный район Йоханнесбурга. В дальнейшем были построены также установки по производству азотных удобрений, бутадиена и для получения этилена крекингом нафты. [c.162]

    Для производства цианистых соединений как дефолиант для хлопчатника в качестве азотного удобрения [c.225]

    Годовое производство технического водорода в мире составляет около 500 млрд. м3. В связи с ожидающимся ростом производства азотных удобрений и развитием гидрогенизационных процессов переработки нефти предполагается, что потребление водорода в химической и нефтяной промышленности будет удваиваться каждые десять лет. Таким образом, можно ожидать, что потребление углеводородного сырья для производства водорода будет постоянно увеличиваться.  [c.114]

    Например, на предприятиях азотной промышленности, где размещаются производства азотных удобрений и разнообразных продуктов органического синтеза, технологический процесс начинается с пожароопасных головных производств. На [c.22]

    На заводе азотных удобрений в шт. Джорджия (США), запроектированном в 1964 г. фирмой Колумбия [c.34]

    На предприятиях, запроектированных в этот период, прослеживаются два основных приема размещения узлов оборотного водоснабжения. На некоторых заводах узлы оборотного водоснабжения проектировались как неотъемлемая часть технологического процесса. Каждому крупному производству придавался свой водооборотный узел. Например, на хлорном предприятии № 1 для пяти производств при расходе воды 32 700 м /ч и площади предприятия 90 га запроектированы четыре водооборотных узла. Аналогичные решения имеются на заводах азотных удобрений и др. (рис. 30). [c.42]

    Из природного газа объемом 1 млрд м можно получить 1(30 тыс. т нластмасс, 280 — азотных удобрении, 20 — синтетического волокна, 90 — моющих средств и [c.256]

    Рост производительности новых технологических установок во многих отраслях химической и нефтехимической промышленности потребовал создания турбокомпрессоров высокого давления и большой производительности. Так, в связи с ростом производства азотных удобрений возникла необходимость в создании крупных агрегатов синтеза и переработки аммиака (1500 т в сутки и более). Поэтому в последние годы в технике производства аммиака наблюдается переход от поршневых многоступенчатых компрессоров высокого давле1ия к центробеж- [c.285]

    Поэтому водород применяют в металлургии для воеетановле-ния некоторых цветных металлов из нх оксидов. Главное применение водород находит в химической промышленности для синтеза хлороводорода (см. 121), для синтеза аммиака (см. 138), идущего в свою очередь на производство азотной киелоты и азотных удобрений, для получения метилового спирта (см. 169) и других органических соединений. Он используется для гидрогенизации жиров (стр, 490), угля и нефти. При гидрогенизации [c.346]

    А.зотная кислота — одно из важнейших соединений азота в больших количествах она расходуется в производстве азотных удобрений, взрывчатых веществ и органических красителей, слумсит окислителем во многих химических процессах, используется в производстве серной кислоты по нитрозному способу, применяется для изготовления целлюлозных лаков, кинопленки, [c.414]

    Карбамид представляет собой белые кристал.чы, хоро[по рас творими е в воде. Он используется в сельском хозяйстве в каче стве высококонцентрированного азотного удобрения и как добавк к корму жвачных животных. На основе карбамида получают душевые пластические массы, так называемые карбамидны. пластики. Он служит также исходным материалом для полу чеиия многих органических веществ н лекарственных препаратов Некоторые производные карбамида обладают гербицидными свой ствами —оии применяются для борьбы с сорняками. [c.442]

    Большое количество аммиака потребляется в производстве удобрений, в частности аммиак может быть использован для производства нового азотного удобрения фирмы Шелл кемикл , известного иод названием Нитр-Шелл . В состав удобрения входит 205% азота и 36% карбоната кальция. [c.114]

    Нефтехимический (комплексный) вариант переработки нефти по сравнению с предыдущими вариантами, отличается большим ассортиментом нефтехимических продуктов и в связи с этим наибольшим числом технологических установок и высокими капиталовложениями. В последние годы наблюдается тенденция к строительству крупных нефтеперерабатывающих комбинатов с весьма широким применением нроцессов нефтехимии. Нефтехимический вариант переработки нефти представляет собой сложное сочетание предприятий, на которых помимо выработки высококачественных моторных топлив и масел не только проводится подготовка сырья (олефинов, ароматических, нормальных и изопарафиновых углеводородов и др. ) для тяжелого органического синтеза, но и осуществляются сложнейшие физикохимические процессы, связанные с многотоннажным ироизводствой азотных удобрений, синтетического каучука, пластмасс, синтетических волокон, моющих веществ, жирных кислот, фенола, ацетона, спиртов, эфиров и многих других химикалий. [c.152]

    Производство мочевины. Мочевина или карбамид NHj O Nh3—твердый кристаллический продукт, не имеющий цвета и запаха, является высококонцентрированным азотным удобрением. Содержание азота составляет 46,7% и превосходит [c.336]

    На базе этих ресурсов намечено удвоить первоначально цредполагавшийся объем производства аммиака, для чего необходимо создать новую мощность по производству последнего в комплексе нефтехимических производств. Зто позволит расширить производство ценного азотного удобрения —мочевины, что обеспечит потребности сельского хозяйства в азотных удобрениях, а также даст возможность выделить некоторую часть ее для развития производства карбамидных смол. [c.377]

    Мочевина С0(ЫНг)2 является лучщим азотным удобрением, она содержит очень много азота (45,5%), прекрасно усваивается растениями, ее применение, в отличие от ряда других азотных удобрений, не приводит к понижению pH почвы, ухудшающему развитие растений. [c.367]

    Примене ние. Наибольшее количество азота идет на синтез аммиака, из которого затем получают HNO3 и огромное количество других химических продуктов. Ежегодно в СССР производят миллионы тонн азотных удобрений (Nh5NO3, мочевина, аммиачная вода и др.). Очень много Nh4 и HNO3 расходуется на синтез различных органических веществ. [c.411]

    Карбамид является высококонцентрированным азотным удобрением и по сравнению с другими азотными удобрениями содержит наибольшее количество азота. По содержанию азота 100 кг карбамида почти эквивалентны 300 кг натриевой селитры или 220 кг сульфата аммония. Азот карбамида легко уован-вается растениями и по усвояемости равноценен азоту, содержащемуся в сульфате и фосфате аммония. По гигроокопично-сти карбамид очень близок к сульфату аммония и имеет некоторые преимущества перед аммиачной селитрой не взрывоопасен, менее гигроскопичен и меньше слеживается. [c.233]

    Завелев Е. Д., Семенов В. П., Мейтнн И. В. и др. Влияние геометрических параметров зернистого слоя гранул катализатора на пористость,-В кн. Химия и химическая технология азотных удобрений. Вып. 41. М. изд. ГИАП, 1976, с. 24-30. [c.45]

    Азот относится к группе химических элементов, играющих исключительно важную роль в живой природе и жизни человека. Азот участвует в основных биохимических процессах. В составе белков он образует важнейшие питательные вещества для человека и животных. Но в синтезе белков в растительных и животных организмах участвует не элементарный азот, имеющий очень прочную межатомную связь (энергия диссоциации N2 940 кДж/моль), а его химические соединения, прежде всего аммиак. Из аммиака получают азотную кислоту и азотные удобрения. В условиях мирного времени подавляющее количество соединений азота расходуется на производство удобрений. Соединения азота также широко применяются в производстве промежуточных продуктов и красителей, для изготовления пластических масс (например, аминоплас-тов), химических волокон, фотографических препаратов, медика- [c.83]

    Сырьем для производства минеральных солей и удобрений служат природные минералы, полупродукты химической промышленности и промышленные отходы. Природное минеральное сырье — основная сырьевая база солевой технологии. При переработке природных фосфатов, баритовых руд, боратов, хромитов, нефелииа, природных солей калия, магния и натрия получают фосфорные, калийные и борные удобрения, а также сульфид натрия, дихроматы натрия и калия, сульфат аммония и другие соли. При переработке природного сырья наряду с физическими методами выщелачивания, выпаривания, кристаллизации используют реакции обменного разложения и окисления — восстановления. Одним из методов вскрытия руд (т. е. переведения их ценных компонентов в растворимое или реакционноспособное состояние) служит разложение их кислотами или щелочами или спекание с последними. Этот метод основан на реакциях обменного разложения разделение полученных продуктов производят, пользуясь их различной растворимостью, летучестью одного из компонентов и т. п. Примером может служить обработка природных фосфатов кислотами, при которой нерастворимые фосфорнокислые соли переходят в водорастворимую форму. Многие методы вскрытия природного сырья основаны на — окислительно-восстановительных реакциях к ним принадлежат некоторые виды обжига окислительный, восстановительный, хлорирующий примерами служат производства сульфида натрия и бария восстановительным обжигом, сульфата натрия и барита, производство хроматов окислительным обжигом хромитовых руд и т. п. Для производства солей используют атмосферный воздух — неисчерпаемый источник кислорода для окислительного обжига и азота для получения азотных удобрений. [c.142]

    При получении солей синтетическими способами в качестве исходных материалов используются главным образом полупродукты основной химической промышленности или отходы различных гфоизводств. Синтез солей основан на реакциях нейтрализации. Таким образом получают, например, важнейшие азотные удобрения из кислот и щелочей. Большое количество солей получается в качестве побочных продуктов других производств. Например, в производстве глинозема из нефелина в качестве побочных продуктов получают поташ К2СО3 и соду ЫагСОз. Из отходящих газов цветной металлургии и производства серной кислоты, содержащих 50г, получают сульфиты. Нитрат кальция, применяемый как удобрение, можно получить из отбросных нитрозных газов производ- [c.142]

---

Неорганическая химия (1987) — [ c.353 ]

Химия для поступающих в вузы 1985 (1985) — [ c.198 , c.204 , c. 349 ]

Химия для поступающих в вузы 1993 (1993) — [ c.244 ]

Химический энциклопедический словарь (1983) — [ c.15 , c.242 , c.645 ]

Справочник азотчика (1987) — [ c.0 , c.161 , c.229 , c.234 , c.237 , c.422 , c.423 ]

Общая химическая технология (1964) — [ c.31 , c.224 , c.281 , c.295 , c.311 ]

Технический анализ (1958) — [ c.242 ]

Биотехнология (1988) — [ c.52 ]

Яды в нашей пище (1986) — [ c.93 ]

Технический анализ Издание 2 (1958) — [ c.242 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.79 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1964 (1964) — [ c.231 , c.257 , c.517 , c.555 ]

Общая химическая технология неорганических веществ 1965 (1965) — [ c.231 , c.257 , c.517 , c. 555 ]

Общая химическая технология (1970) — [ c.373 , c.379 ]

Учебник общей химии 1963 (0) — [ c.238 ]

Курс технологии связанного азота (1969) — [ c.9 , c.17 , c.26 ]

Общая и неорганическая химия (1959) — [ c.455 ]

Технология минеральных удобрений и кислот Издание 2 (1979) — [ c.0 , c.111 , c.114 , c.115 , c.177 ]

Технология азотных удобрений Издание 2 (1963) — [ c.0 ]

Курс технологии минеральных веществ Издание 2 (1950) — [ c.348 ]

Технология связанного азота (1966) — [ c.9 , c.271 , c.345 , c.354 , c.365 , c.393 ]

Загрязнение воздушной среды (1979) — [ c.170 ]

Загрязнение воздушной среды (копия) (1979) — [ c.170 ]

Технология минеральных удобрений (1966) — [ c.18 , c.21 ]

Химия Издание 2 (1988) — [ c.20 ]

Технология азотной кислоты (1962) — [ c.9 ]

Общая химическая технология Том 1 (1953) — [ c.314 , c.450 , c.475 , c.490 , c.492 , c.493 ]

Эффективность производства и применения минеральных удобрений (1980) — [ c.9 , c.12 , c.167 ]

Технология азотных удобрений (1956) — [ c.0 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.79 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 2 (1963) — [ c.58 ]

Биология Том3 Изд3 (2004) — [ c.233 , c.398 , c.421 , c.424 ]

Справочная книга по химизации сельского хозяйства (1969) — [ c.35 , c.54 , c.138 ]

Биотехнология — принципы и применение (1988) — [ c.62 ]

---

Крупнейший в России производитель азотных удобрений расширяет производство

Главгосэкспертиза России рассмотрела проект строительства установки по производству нитрата калия на химическом предприятии «Невинномысский азот» в Ставропольском крае (входит в состав ОАО «Минерально-химическая компания «ЕвроХим»). 

Изучив представленные материалы, эксперты пришли к выводу, что результаты инженерных изысканий и проектная документация соответствуют требованиям технических регламентов и иным установленным требованиям, а проектная документация — результатам инженерных изысканий, выполненных для ее подготовки. По итогам рассмотрения выдано положительное заключение. 

АО «Невинномысский азот» – один из ведущих мировых производителей аммиака и крупнейший в России производитель азотных удобрений. Основные потребители продукции «Невинномысского азота» – российские химические, фармацевтические и сельскохозяйственные предприятия, но значительный ее объем отправляется и на экспорт в более, чем 35 стран мира. 

Нитрат калия, установку по производству которого построят на «Невинномысском азоте», применяется в сельском хозяйстве как ценное удобрение. Также его используют в электровакуумной промышленности, оптическом стекловарении, металлургии и даже в пищевой промышленности. Кроме нитрата калия на установке будут получать и хлорид аммония – азотное удобрение, предназначенное для нейтральных и щелочных почв. 

Годовая мощность установки, которая будет построена в рамках реализации проекта, одобренного Главгосэкспертизой России, составит не менее 60 тыс. тонн нитрата калия и до 35 тыс. тонн хлорида аммония. После ее введения в эксплуатацию грузооборот АО «Невинномысский азот» увеличится на 2180 вагонов в год. 

Проект предусматривает строительство производственного корпуса, здания центрального пульта управления с контроллерной, складов и сооружений для фасовки готовой продукции и ее отгрузки в железнодорожные вагоны. Также будут проложены железнодорожные пути, конвейерные галереи, межцеховые и цеховые эстакады. Площадь застраиваемой территории — 33134 м².

Карбамид — Находкинский завод минеральных удобрений

Что такое карбамид

---

Карбамид или мочевина, диамид угольной кислоты – химическое соединение, представляющее собой белые или бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде.

В промышленности карбамид синтезируется из аммиака и углекислого газа, по этой причине его производство совмещают с аммиачным.

Карбамид как удобрение

Гранулированный карбамид, содержащий 46% азота – самое распространенное азотное удобрение. Карбамид дает хорошие результаты при удобрении всех видов сельскохозяйственных культур. Уникальность этого азотного удобрения в том, что оно пригодно для всех сроков и способов внесения.

Широкое применение в промышленности

Карбамид является компонентом смол и клеев, используемых в деревообработке и мебельном производстве, а также пластмасс. Карбамидом очищают дымовые газы электростанций. Он также находит применение в пищевой промышленности в качестве улучшителя и используется как компонент многих косметических и лекарственных средств.

Производство карбамида

---

Карбамид имеет химическую формулу (NH₂)₂CO. Он представляет собой белые или бесцветные кристаллы без запаха и синтезируется из аммиака и углекислого газа при температуре 130-140°С и давлении 200 атм.

В целях повышения экономической эффективности производство карбамида совмещается с производством аммиака, которое характеризуется большой энергоемкостью.

43% мирового производства карбамида сосредоточено в Китае. Также крупными поставщиками мочевины на мировом рынке выступают Индия (13,5%) и страны Ближневосточного региона, такие как Катар, Саудовская Аравия, Иран и Оман (около 13%). В Европе и странах СНГ производят еще порядка 11% мировых запасов карбамида.

Использование карбамида

---

Карбамид находит широкое применение в сельском хозяйстве и промышленности.

Применение в сельском хозяйстве

Гранулированный карбамид с содержанием азота 46%  — наиболее распространенный вид твердых азотных удобрений,  используемый во всем мире.Он имеет самое высокое содержание азота среди этого вида удобрений, что определяет экономическую целесообразность его использования в качестве основного.

Гранулированная мочевина используется как сама по себе, так и может быть легко смешана с фосфатом или калийными удобрениями.

Карбамид как удобрение может использоваться для всех приемов и сроков внесения: до и во время посева культур, для подкормки во время вегетации, а также для опрыскивания, поскольку он безопасен для листьев растений.

Из мочевины также производят эффективные гербициды. В животноводстве она используется в качестве кормовой добавки.

В промышленности

Важным промышленным применением мочевины является синтез мочевино-альдегидных смол (UF-смол), использующихся в производстве древесно-волокнистых плит и мебельном производстве. Карбамид применяется также в производстве клеев и пластмасс.

Мочевину используют для очистки от оксидов азота дымовых газов тепловых электростанций, мусоросжигательных заводов, котельных, а также дизельных двигателей внутреннего сгорания.

Карбамид используется в пищевой промышленности в производстве жевательной резинки и как добавка, улучшающая качество муки, а также модифицирующая и усиливающая аромат и вкус пищевых продуктов.

В фармацевтике мочевина используется в качестве активного компонента увлажняющих кремов, а также в составе диуретиков и снотворных средств.

Хранение и перевозка

---

Карбамид насыпью хранят на закрытых и хорошо проветриваемых складах, защищающих продукт от попадания атмосферных осадков. Контейнеры с удобрением можно хранить на открытых площадках.

Карбамид перевозится в металлических контейнерах и насыпью в крытых вагонах для перевозки минеральных удобрений. Он может перевозиться всеми видами транспорта, при нормальных условиях он негорюч и пожаро- и взрывобезопасен.

Основные потребители карбамида

---

Наибольший спрос на карбамид на мировом  рынке предьявляют китайские потребители. В Китае производят 43% и потребляют 40% производимого в мире карбамида.

Второй по величине потребитель мочевины – Индия (20%). Порядка 8,5% карбамида покупают страны Европы и СНГ, 6,5% — США. В совокупности эти страны потребляют ¾ производимого в мире карбамида.

Спрос на карбамид

---

Ежегодно в мире продается порядка 165 млн тонн карбамида. По прогнозам экспертов, в ближайшие годы спрос на него будет расти. Если спрос потребителей из Китая и США может остаться на том же уровне, то прогнозируется, что в Индии, Бразилии и европейских странах спрос будет расти и в 2020 году совокупный спрос превысит 180 млн тонн.

Синтез аммиака станет гораздо менее энергоемким

В мире производят почти 200 млн тонн аммиака в год, из него получают азотные удобрения, различные пластики, взрывчатые вещества и многое другое. Но синтез аммиака остается почти неизменным с начала XX века: на него расходуется колоссально много электричества. Один из самых энергозатратных этапов синтеза — выделение аммиака из реакционной смеси. Российские ученые из РХТУ, НГТУ и ННГУ предложили проводить ее с помощью гибридной технологии, сочетающей возможности мембранной очистки и современных абсорбентов, и показали, что так можно получать аммиак чистотой до 99%, затрачивая гораздо меньше энергии. Исследование поддержано Российским научным фондом.

Азот необходим всем живым организмам, поскольку входит в состав белков и аминокислот. И хотя атмосфера Земли почти на 80% состоит из молекулярного азота, в такой форме он практически не усваивается организмами. Поэтому человечество производит так много удобрений, которые содержат азот уже в связанной форме, то есть в виде разных химических соединений азота с другими атомами, из которых организмам уже гораздо проще вытащить азот под свои нужды.А большинство азотных удобрений, в свою очередь, получают из аммиака, который к тому же используют для синтеза различных охлаждающих агентов (рефрижерантов), пластиков, полимеров, взрывчатых веществ и даже в микроэлектронике. В сумме на эти нужды в мире каждый год производят почти 200 млн тонн аммиака, или примерно 25 кг на каждого жителя планеты, и это самое крупнотоннажное химическое производство.

Почти весь аммиак получают в процессе Габера—Боша, предложенном еще в начале XX века и уже через несколько лет принесшем одному из своих разработчиков, Фрицу Габеру, Нобелевскую премию по химии. В нем водород и азот пропускают при высоком давлении через катализатор, и на выходе получается газообразная смесь исходных реагентов и аммиака, из которой потом нужно выделить чистый аммиак. Сейчас для этого смесь охлаждают с применением большого количества хладагентов, и процесс очистки потребляет очень много энергии — более 3 МВт•ч на каждую тонну аммиака, это средний расход электричества в квартире примерно за два года. Поэтому, хотя синтез аммиака и отработан вековым опытом и гигантским производством, ученые постоянно ищут новые более экономичные способы разделения продуктов процесса Габера—Боша.

Исследователи из РХТУ им. Д. И. Менделеева, а также нижегородских вузов НГТУ им. Р. Е. Алексееваи ННГУ им. Н. И. Лобачевского уже предлагали использовать для этого гибридный способ очистки газов, в котором сочетаются технические возможности мембран и абсорбентов. Теперь у них опубликована новая работа, в которой с применением новых абсорбентов исследователи получили аммиак с чистотой, сопоставимой с промышленной.

Схематическое изображение установки для очистки газообразной смеси продуктов синтеза аммиака

«Однажды я выступал с пленарным докладом на научной конференции в Португалии, а после ко мне подошел очень известный ученый в области мембран, профессор Эдвард Касслер: он взял меня за руки и показал, сложив ладоши, принцип действия мембраны, а потом рассказал, что заниматься в науке о мембранах нужно только тремя направлениями. Одним из них был аммиак,— рассказывает один из авторов работы, заведующий лабораторией SMARTполимерных материалов и технологий РХТУ им. Д.И. Менделеева профессор Илья Воротынцев.— Мы уже применяли наш гибридный процесс для синтеза хлористого водорода, организовывали по заданию нобелевского лауреата Жореса Алферова производство высокочистого аммиака для микроэлектроники (для производства светодиодов), а теперь наши интересы сместились в область более массового производства, в том числе получения аммиака».

Гибридная технология очистки газов разработана российскими учеными и протекает в аппарате их собственной конструкции. Он разделен мембраной на две части: в верхнюю поступает смесь газов— в данном случае это аммиак, азот и водород,— которая пропускается через абсорбент, нанесенный на мембрану.Он накапливает большие количества аммиака и, наоборот, почти не абсорбирует азот и водород, которые выходят обратно из абсорбента в ту же самую полость над мембраной. Молекулы же аммиака выводятся из абсорбента через мембрану в другую часть аппарата: между полостями над и под мембраной создают большой перепад давления, под действием которого аммиак диффундирует через мембрану в нижнюю часть аппарата, из которой уже отводят поток очищенного газа.

В качестве абсорбента ученые использовали четыре разных вещества, которые, по предварительным данным, выглядели перспективными для очистки аммиака. Все они были глубокими эвтектическими растворителями (ГЭР) — так называют смесь двух веществ, температура плавления которой ниже температуры плавления отдельных компонентов. ГЭР получают из доступных реагентов с помощью простого синтеза, а поскольку они остаются жидкими в широком диапазоне температур, сейчас их считают перспективными классом зеленых растворителей. Исследователи работали с тремя уже испытанными ГЭР на основе тиоцианата аммония, которые, по данным литературы, могут абсорбировать большие количества аммиака, и одним уникальным составом на основе метансульфоната 1-бутил-3-метилимидазолия, который был перспективен уже по данным предварительных экспериментов самих российских ученых.

Исходная газообразная трехкомпонентная смесь состояла из аммиака, азота и водорода в объемных отношениях 15,5/62,8/21,7.Лучший результат показал абсорбент на основе ГЭР из тиоцианата аммония, смешанного с глицеролом: с ним чистота аммиака на выходе составляла почти 99%.Однако после повышения скорости подачи газовой смеси эффективность этого абсорбента сильно падала, что может быть критично при масштабировании технологии до реального производства.С этой точки зрения более перспективными оказались растворители на основе смеси тиоцианата аммония и мочевины или этиленгликоля: с ними чистота аммиака даже при повышенных скоростях подачи составляла от 98,4% до 98,7%, что сопоставимо с промышленными показателями.

Не только российские ученые пытаются применить мембранный подход к очистке аммиака. Однако большинство других исследований в этой области, по словам авторов работы, носят материаловедческий характер и пока далеки от практической реализации. В новом же исследовании российских химиков не только подобран наиболее перспективный состав абсорбента, но и проведены проточные эксперименты в реальном аппарате со смесью газов, предельно приближенной к составу продуктов процесса Габера—Боша. Степень очистки аммиака достигала 99%, что близко к современному промышленному способу, дающему чистоту аммиака до 99,8%, но сопряженному с огромными энергопотерями из-за использования криогенных технологий.

«В этой работе мы определили наиболее перспективные абсорбирующие материалы, а теперь продолжаем изучать процесс и разрабатываем новую конструкцию мембранного модуля, которую будет возможно масштабировать для задач промышленности,— рассказывает Илья Воротынцев.— Конечно, процесс синтеза аммиака остается практически неизменным на протяжении 100 лет, но он сопряжен с такими большими затратами энергии и проводится в таких колоссальных объемах, что снижение энергопотребления не то что на порядок, а даже на проценты может принести колоссальную прибыль, а в нашем методе как раз не требуется никаких хладагентов, и поэтому он гораздо доступнее. Да, смена производственной парадигмы — это процесс не мгновенный, но бизнес быстро считает прибыль и убытки, и если будет пример экономически удачной реализации нашего процесса, то это станет мощным толчком к изменениям у всех производителей аммиака».

РХТУ им. Д.И. Менделеева — опорный университет химической отрасли России, работа которого направлена не только на получение новых знаний, но и на внедрение их в промышленность. Исследование проведено сотрудниками лаборатории SMARTполимерных материалов и технологий РХТУ им. Д.И. Менделеева, а также НГТУ им. Р.Е. Алексеева и ННГУ им. Н.И. Лобачевского при финансовой поддержке грантов РНФ (№17-79-20286), а также Министерства науки и высшего образования.

Использованы материалы статьи: Anton. N. Petukhov, «A Highly-efficient Hybrid Technique — Membrane-assisted Gas Absorption for Ammonia Recovery after the Haber-Bosch Process», Chemical Engineering Journal (Q1), 2020. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.117835. DOI: 10.1016/j.cej.2020.127726

Минеральное разногласие — Журнал «Агротехника и технологии» — Агроинвестор

А. Шилкин

Жидкие минеральные удобрения (ЖМУ), или как их еще часто называют жидкие комплексные удобрения (ЖКУ), в России не пользуются популярностью. И дело не в неэффективности или дороговизне этих препаратов. Проблема в том, что, по мнению аграриев-практиков, их сложно транспортировать и хранить. Однако многие эксперты считают, что низкая популярность ЖМУ в стране обусловлена только отсутствием

выбора и опыта применения.

Для сельхозпроизводителей основным препятствием использования ЖМУ является их недоступность. Многие опрошенные «АТт» аграрии жаловались, что ЖМУ приходится заказывать прямо на заводе, причем содержание элементов в них стандартное, хотя каждому хозяйству нужен определенный набор компонентов.

Это охлаждает пыл агрономов, намеревающихся применять ЖМУ, и приводит к снижению спроса на такие удобрения. В свою очередь низкий спрос вынуждает производителей и поставщиков прекращать работу с ЖМУ.

Повсеместный отказ хозяйств от этого вида минеральных удобрений подтверждает самый распространенный ответ производителей и компаний по сбыту агрохимии: «Мы ЖМУ больше не занимаемся». Многие фирмы, работавшие когда-то с ЖМУ, теперь перешли исключительно на твердые минеральные удобрения.

Дефицитный товар

Минеральные удобрения подразделяются на твердые, жидкие и сжиженные газы. Жидкие удобрения — это карбамидо-аммиачная селитра, жидкие комплексные удобрения и аммиачная вода; сжиженный газ — это жидкий аммиак; твердые — это все остальные удобрения, объясняет заместитель директора по научной работе Клинского филиала Всероссийского научно-исследовательского института механизации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (Московская область) Леонид Марченко.

Главную проблему эксперт видит в том, что в настоящее время отечественная промышленность выпускает очень мало этих удобрений. «Вообще жидкие комплексные удобрения в России делятся на несколько марок, обозначаемых номерами, — рассказывает Марченко. — Марка 10340 — это сейчас основное ЖМУ. В нем содержится 10% азота и 34% фосфора. Еще есть марки 11370 и 8340, которые выпускались раньше, но сейчас осталась только одна — 10340. Да и производит ее только пара заводов. Кроме этого существует так называемая КАСа (смесь карбомида и аммиачной селитры). Но и она большая редкость. Жидкий аммиак, который используется для сельскохозяйственных нужд, выпускают практически все заводы, но опять же в очень небольших объемах, как и аммиачную воду, содержащую 20,5% азота. В результате хозяйства вынуждены применять в основном твердые минеральные удобрения, в частности, аммиачную селитру. Отчасти это происходит потому, что у них нет выбора, а ведь отечественный производитель мог бы залить этими удобрениями Россию».

Впрочем, проблема не только в производстве. Эксперт обращает внимание и на отсутствие инфраструктуры у сельхозпроизводителей. По его словам, твердые минеральные удобрения в России используют, что называется, с колес. «Более 50% минеральных удобрений в нашей стране применяют именно таким способом, без промежуточного хранения на складах: берут прямо со станции, грузят и везут на поле», — объясняет ученый. Для ЖМУ такое использование неприемлемо, так как работа с ними требует выполнения строгих мер безопасности и без хранения обойтись не получится.

Всего на территорию нашей страны, по данным Марченко, приходится 2,2 млн т действующего вещества ЖМУ в год, что в среднем составляет примерно 20 кг на 1 га. «Это очень маленькое количество для России, — считает эксперт. — Например, Китай применяет 35 млн т действующего вещества. А в США жидкие азотные удобрения в виде жидкого аммиака и КАСа составляют 30% от общего объема азотных удобрений. То есть в Штатах почти треть минеральных удобрений применяют в жидком виде».

Спрос на ЖМУ в России формируют в основном крупные хозяйства, говорит ведущий маркетолог НПФ «Минерал» (Нижний Новогород, производство минеральных удобрений) Иван Гусев. При этом он отмечает, что в южных регионах спрос повышается во время засухи, которая не позволяет корням усваивать питание из почвы, а в северных районах эти удобрения эффективно применяют поздней весной, когда почва еще холодная, а воздух прогрет. В такой период корневая система тоже не обеспечивает активное развитие вегетирующей массы, поясняет специалист.

Гусев склоняется к тому, что ЖМУ — это инструмент для выскоэффективных агрохолдингов, которых в России пока немного: «ЖМУ — это прежде всего очень гибкий дополнительный инструмент питания сельхозкультур в условиях высокоэффективного производства. Он позволяет скорректировать подкормку в ключевые фазы развития растения для коррекции, усиления недостающих факторов в развитии, для получения требуемых характеристик товарной продукции (белок, клейковина, пивоваренный ячмень и т.д.) и устранить последствия стрессов от неблагоприятных погодных факторов и пестицидов», — объясняет специалист.

Сложно или просто?

Мнения опрошенных относительно удобства использования ЖМУ оказались самыми противоположными. Марченко настаивает, что ЖМУ, особенно азотные, вносить просто. «Технологический процесс при внесении этих удобрений полностью механизирован, — утверждает он. — Ручной труд отсутствует: вы только подсоединяете сливной и наливной рукава, а удобрение перекачивается насосом. Можно также делать жидкие тукосмеси с программируемым соотношением NPK. Их, как правило, вносят обычными опрыскивателями, так как сейчас все они оснащены итальянским оборудованием, в частности насосами».

В теории, как видно, применение ЖМУ не имеет серьезных недостатков. Но на практике с этими удобрениями возникает немало проблем, говорят крестьяне. В агрофирме «Максима» (Ростовская область, растениеводство и животноводство), о которой мы рассказывали в № 3 нашего журнала за 2008 год как использующей ЖМУ, постепенно отказываются от них и переходят на применение жидких органобиологических удобрений (ЖОБУ). Причем специально для этого в одном из хозяйств строится установка по производству концентрированного жидкого органобиологического удобрения и биогумуса. Более того, на данный момент разрабатывается оптимальная рецептура приготовления удобрения для каждого производственного участка на основании результатов анализа почв.

Заместитель главного агронома «Максимы» Иван Вакар отказ от ЖМУ объясняет тем, что с ними в российских условиях работать непросто: «Далеко не все продают ЖМУ, а это значит, что их надо специально заказывать на заводе или у местных трейдеров. К тому же есть проблемы и с их транспортировкой. Для того чтобы перевозить ЖМУ, нужна специальная цистерна из нержавеющей стали, ведь это растворы солей с высокой плотностью. Поэтому использование таких удобрений вынуждает хозяйство иметь специальную технику. Более того, их надо еще хранить, а для этого требуется применять специальные растворные узлы и повышать требования к технике безопасности».

Технологически это не тяжело, уверяет специалист, но из-за того, что в большинстве российских хозяйств отсутствует необходимая инфраструктура и культура применения ЖМУ, требуются дополнительные инвестиции. «Эффективность и рентабельность у них, безусловно, выше, чем у сухих минеральных удобрений, однако применение ЖОБУ гораздо проще технологически, а эффективность не уступает ЖМУ», — считает он.

Зная о трудностях использования жидких удобрений, многие специалисты предпочитают вообще их не применять. Так, агроном хозяйства «Устьянская» (Архангельская область, растениеводство) Людмила Ушакова объясняет невозможность применения ЖМУ в своей агрофирме далеко расположенными друг от друга полями. «У нас хозяйства находятся не близко, а ЖМУ надо перевозить в специальных цистернах, поэтому мы их просто не закупаем. Вместо этого работаем со сложной нитроаммофоской и аммиачной селитрой. Поэтому о преимуществах и недостатках ЖМУ сказать не могу: я с ними не работала», — говорит специалист.

Действительно, у многих агрономов в России вообще нет опыта практического применения ЖМУ. Специалист агрофирмы «Седек» Анатолий Лукьяненко рассказал, что работал в основном с нитрофоской, азофоской, мочевиной и селитрой, но с ЖМУ за свою длительную карьеру почти не сталкивался. Редкость применения этого типа минеральных удобрений он, как и все опрошенные специалисты, объяснил сложностями транспортировки и хранения, что делает их неудобными для практики. «Так как ЖМУ поставляются в концентрированном виде, на них налагаются особые требования, — говорит Гусев. — Поэтому им нужна специальная тара, которая не взаимодействует с агрессивной средой, к тому же их нельзя замораживать».

И все же среди ста «против» «АТт» удалось найти одно «за». Единогласно озвученное всеми мнение о сложностях перевозки не нашло поддержки у старшего эксперта информационно-аналитического управления группы «Акрон» (Великий Новгород, производитель минеральных удобрений) Ильи Попова. «Транспортировать и вообще применять ЖМУ просто, — настаивает он. — В отличие от них, например, популярные в хозяйствах гранулированные удобрения имеют свойство слеживаться, становясь взрывоопасными. В связи с этим накладываются ограничения на их перемещение, транспортировку и ввоз на некоторые рынки. С ЖМУ таких проблем нет, и они легче хранятся».

Там, где создана инфраструктура для ЖМУ, аграрии раскупают их охотно, утверждает Попов. Об этом говорит опыт работы группы «Акрон» с западными странами: компания производит карбамидо-аммиачную смесь (один из видов ЖМУ), которая в России востребована мало, но в Европе и США, где есть необходимая инфраструктура (склады, трубопроводы, техника), это удобрение пользуется спросом.

Внесение может быть опасным

Существует всего два способа использования ЖМУ — внесение непосредственно в почву и листовая подкормка.

Торговый представитель компании Amazone (производство и продажа сельскохозяйственной техники) по Южному федеральному округу Петр Бровков рассказывает, что ЖКУ (а он настаивает именно на этом термине) часто вносят при посеве семян, причем глубже последних на 4 см. То есть если семена пшеницы были заделаны на глубину 4 см, то ЖКУ надо вносить на 8 см. Такой способ называется внесением при посеве. И для его осуществления производятся специальные сеялки, которые вносят удобрение одновременно с посевом семян. К таким агрегатам относятся, например, зерновые Horsch (Украина) и Moris (Канада), говорит Бровков.

Под пропашные культуры (в частности, кукурузу, свеклу, подсолнечник, сою) ЖМУ тоже можно вносить в почву, продолжает специалист. В этом случае при междурядной обработке удобрения вносят рядом с растениями специальными сошниками на расстоянии не ближе 5 см от ряда. Для этого можно использовать пропашные сеялки типа Kinze (США).

При этом Бровков уточняет, что внесение при одновременном посеве — операция трудоемкая и сложная в техническом исполнении, потому что сеялки имеют малую производительность и процесс внесения с ними не получается точеным, так как у этих машин забиваются землей сопла сошников под ЖКУ. Поэтому лучший способ их внесения, по его мнению, — листовая подкормка, которую проводят опрыскивателями.

Однако при использовании этих удобрений важна точность. «ЖКУ — очень агрессивные удобрения, — предупреждает специалист. — Чтобы с ними работать, нужны машины, точно определяющие дозировку внесения. Если опрыскиватель внесет больше удобрения, чем положено, растение получит ожог, а если меньше, чем требуется культуре, то вообще не имеет смысла вносить, так как должного эффекта не будет. Поэтому применять их необходимо строго по науке».

Соглашаясь с Бровкиным, Гусев добавляет, что ЖМУ целесообразнее использовать для листовых подкормок. «В этом случае удобрения разбрызгиваются стандартными опрыскивателями, имеющимися в большинстве хозяйств, тогда как ЖМУ, вносимые непосредственно в почву, например, жидкий аммиак, требуют наличия специальных заделывателей, — разъясняет он. — Еще один серьезный недостаток таких удобрений — вымывание ими гумуса. К тому же они требуют большого количества влаги в почве, а некоторые культуры вообще могут плохо на них реагировать».

К этому стоит добавить рекомендацию Марченко по замене щелевых форсунок опрыскивателей на дефлекторные. «Размер капель, распыляемых опрыскивателями при внесении средств защиты растений (гербицидов, фунгицидов), не превышает 0,3 мм. Это делается для того, чтобы капли попадали на вредителей и задерживались на листьях, тем самым защищая их, — говорит эксперт. — Но при подкормке ЖМУ нужно добиться такого размера капли, чтобы вещество скатывалось с растения, только смочив лист. В противном случае оно может получить ожог. А дефлекторные форсунки как раз дают нужный крупнокапельный раствор». Марченко также напоминает, что 2/3 азота всегда должны вноситься при основном внесении, а 1/3 — при посеве в виде подкормки.

Впрочем, осторожность при применении ЖМУ нужно соблюдать в любом случае, так как одно из их преимуществ — быстрое действие — легко может стать недостатком. «Жидкое удобрение сразу разлагается, а это может вызывать ожоги и другие негативные реакции растений, — предупреждает Попов из «Акрона». — При этом не всегда нужно, чтобы действующие вещества моментально высвобождались. Гранулированные удобрения в этом смысле иногда бывают предпочтительнее, так как обладают пролонгированным действием, постепенно высвобождая вещества. Поэтому агрономам необходимо каждый раз решать, что для них важнее — быстрота действия или длительный эффект».

Эффективность листовых подкормок ЖМУ сильно зависит и от погоды, напоминает Гусев. Для их успешного применения необходимо безветрие, отсутствие прямых солнечных лучей и дождя в течение 1-2 дней во время и после обработки.

Экологии ЖМУ по нраву

Пожалуй, единственное, в чем сошлись во мнении все эксперты, — это то, что ЖМУ наносит гораздо меньший вред экологии, чем другие виды минеральных удобрений. «Конечно, жидкие минеральные удобрения для окружающей среды наиболее благоприятны (за исключением жидкого аммиака), потому что они не «пылят» и их можно вносить равномерно, — убежден Марченко. — Неравномерность внесения ЖМУ составляет не более 10%, в отличие от твердых минеральных удобрений, где этот показатель может достигать 50-60%. В результате на отдельных участках поля скапливаются излишки удобрения, которые со временем вымываются на другие территории».

Мнение об экологичности этого вида удобрений поддерживает и Гусев из «Минерала». По его словам, дозы пестицидов, хлора и сульфатов в ЖМУ значительно ниже, а концентрация рабочего раствора слабее, чем в сухих минеральных удобрениях. К тому же в отличие от последних почти все действующее вещество ЖМУ усваивается растением, не оставаясь в почве. «Даже при хранении ЖМУ меньше влияют на окружающую среду, тогда как у сухих удобрений на складах происходит испарение — их тара не герметична», — говорит специалист. «Лучше использовать ЖМУ, — соглашается Лукьяненко. — Во-первых, их легче дозировать, во-вторых, они применяются целенаправленно, то есть только на нужное растение. А сухие минеральные удобрения могут оставаться в почве в течение длительного срока неиспользованными, особенно если нет регулярных осадков или поливов. С другой стороны, при обильных осадках часть внесенного неиспользованного вещества может вымываться и вредить окружающей среде».

ЖКУ или ЖМУ?

Споры о жидких минеральных удобрениях начинаются уже с их названия.
Жидкие комплексные удобрения (ЖКУ) и жидкие минеральные удобрения (ЖМУ) означают одно и то же, но не все соглашаются с тем, что оба наименования имеют право на существование.
Большинство аграриев пользуются термином ЖМУ. Однако у них есть противники, которые в своей речи используют только аббревиатуру ЖКУ. Например, торговый представитель компании Amazone по Южному федеральному округу Петр Бровков настаивает на том, что ЖМУ — это некорректное название жидких комплексных удобрений.
Интересно, что предпочтения в произнесении названия этих удобрений часто зависят от сферы занятости. Например, сторонники ЖКУ — это в основном эксперты. Аббревиатура ЖМУ используется крестьянами, и пока употребляется значительно чаще.

Как выбирать ЖМУ

В первую очередь необходимо ориентироваться на состав ЖМУ, рекомендует ведущий маркетолог НПФ «Минерал» Иван Гусев. Как правило, эти удобрения применяются для корректирующих подкормок по вегетации, поэтому состав, соотношение и концентрацию питательных элементов нужно подбирать исходя из потребностей культуры в данный период вегетации.
Некоторые заводы производят ЖМУ по заказу конкретного хозяйства как тукосмеси, говорит специалист. В случае же, если требуются богатые по составу удобрения, он советует обратить внимание на ЖКМУ — комплексные удобрения с включением макро- и микроэлементов.
Также агрономам не помешает заранее определить жесткость воды: чем больше в ЖМУ фосфора и микро-элементов, тем менее жесткая вода потребуется для создания рабочего раствора, рассказывает Гусев. И, конечно, всегда надо помнить, что ЖМУ не смогут заменить основное внесение удобрений, напоминает он.

Загрузка…

Факты: азотные удобрения | Mosaic Crop Nutrition

Азот (N) — один из наиболее широко распространенных элементов в природе, так как это самый распространенный газ в атмосфере. Хотя N не содержится в минеральных формах, таких как фосфор (P) или калий (K), он в основном присутствует в органических соединениях. Почвенный азот претерпевает множество сложных биологических преобразований, которые затрудняют управление.

Многие метаболические процессы у растений и животных зависят от азота. Возможно, наиболее известная роль N — это образование аминокислот, которые составляют строительные блоки белка.Суточная потребность человека в белке колеблется от 40 до 70 граммов, в зависимости от пола, возраста и размера.

С тех пор, как в начале 20-го века был разработан процесс Haber-Bosch для синтеза азотных удобрений, его важность для поддержания мирового продовольственного снабжения быстро возросла. Примерно половина продуктов питания, производимых сейчас в мире, обеспечивается за счет азотных удобрений. Другой способ взглянуть на это состоит в том, что внутри каждой клетки вашего тела, белка или молекулы ДНК в среднем половина азота является продуктом процесса Габера-Боша на заводе азотных удобрений.

Удобрение All N начинается с источника газообразного водорода и атмосферного азота, которые вступают в реакцию с образованием аммиака. Наиболее часто используемым источником водорода является природный газ (метан). В некоторых регионах используются другие источники водорода, например уголь. После объединения водорода и азота в условиях высокой температуры и давления с образованием аммиака можно производить многие другие важные азотсодержащие удобрения. Мочевина является наиболее распространенным азотным удобрением, но многие другие отличные азотные удобрения получают из аммиака.Например, некоторое количество аммиака окисляется для получения нитратных удобрений. Такое же преобразование аммиака в нитрат происходит в сельскохозяйственных почвах в результате микробного процесса нитрификации.

Поскольку производство газообразного водорода, необходимого для синтеза аммиака, в основном происходит из природного газа, цена этого первичного сырья является основным фактором в стоимости производства аммиака. Заводы по производству аммиака иногда закрываются или открываются в различных частях мира в ответ на колебания цен на газ.Более высокие затраты на энергию всегда приводят к более высоким ценам на все азотные удобрения. Существует ряд органических источников азота, которые обычно используются для удобрения сельскохозяйственных культур. Но помните, что большая часть азота в навозе, компостах и ​​твердых биологических веществах поступает из сельскохозяйственных культур, в которые вносились удобрения N. Следовательно, азот во многих органических удобрениях возник как неорганическое азотное удобрение.

Азотные удобрения, несомненно, вносят существенный вклад в поддержание достаточного количества питательной пищи. Тем не менее, требуется тщательное управление, чтобы азотные удобрения оставались в той форме и в том месте, где они могут быть наиболее полезными для поддержания здорового роста растений. Огромные преимущества азотных удобрений должны быть уравновешены разрушительным воздействием на окружающую среду, которое может возникнуть, когда азот попадает в районы, где он нежелателен.

Погрузитесь глубже в производство и технологию азотных удобрений

За дополнительной информацией обращайтесь к доктору Роберту Миккельсену, директору по Западной Северной Америке, IPNI.

Как мы производим удобрения

Минеральные удобрения играют центральную роль в достижении урожая и прибылей, ожидаемых фермерами и требуемых растущим населением мира. Но откуда на самом деле берутся минеральные удобрения? В каких условиях он производится? Устойчиво ли производство?

По мере роста экономического давления на фермеров повышение прибыли становится жизненно важной необходимостью.Оптимизация затрат на ферму — это способ сократить расходы при одновременном контроле прибыли. Одним из важнейших факторов производства сельскохозяйственных культур являются минеральные удобрения. Он поступает из различных источников по всему миру и может быть разного качества.

Хорошее удобрение, хороший урожай

Механическое качество удобрений является ключевым фактором для разбрасываемости, точного внесения, низкого воздействия на окружающую среду и высокой окупаемости инвестиций. Во многих случаях просто взятие горсти удобрения дает первое представление: пыль и измельченные гранулы указывают на низкое качество, в то время как однородный размер и гладкая поверхность указывают на превосходную растекаемость.

Минеральные удобрения также должны быть чистыми питательными веществами, без добавок и загрязнений. И их воздействие на окружающую среду, как при производстве, так и при применении, должно быть как можно меньше.

Обеспечение высокого качества сопровождается постоянными инвестициями в людей, технологии и организацию. В Европе самые высокие производственные стандарты во всем мире, отвечающие социальным, экологическим и санитарным требованиям нашего общества — как сегодня, так и завтра.

Азот

На современном заводе азотные удобрения производятся из природного газа.На нескольких этапах преобразования природный газ, в основном метан, улучшается путем объединения с азотом из воздуха с образованием азотных удобрений. 80% газа используется в качестве сырья для удобрений, а 20% используется для обогрева технологического процесса и производства электроэнергии.

На основе двух основных конечных продуктов, нитрата аммония и мочевины, различные типы удобрений производятся путем смешивания с такими ингредиентами, как фосфор и калий, для образования NPK, доломита для образования CAN или путем смешивания мочевины и раствора нитрата аммония для получения КАС.

фосфор

Фосфорные удобрения производятся путем подкисления фосфоритной руды. Сама по себе фосфатная руда не растворяется и поэтому не может обеспечить фосфор в доступной для растений форме.

Многие из источников фосфора — это осадочные отложения на дне старых океанов
, которые позже поднялись в результате земных потрясений. Эти месторождения могут также содержать
многие другие минералы, и поэтому загрязнение тяжелыми металлами, такими как кадмий, может быть
проблемой.

Другими источниками фосфоритов являются отложения вулканических пород, расплавленная лава
вулканического происхождения. В этой породе в целом очень мало загрязняющих веществ. На рудниках Yara в Финляндии добывают этот вид фопатовой породы.

Для производства фосфорного удобрения камень обрабатывают кислотой; серная, фосфорная или азотная. У каждого метода есть свои преимущества и недостатки. При использовании серной кислоты получается удобрение с низким содержанием фосфора — простой суперфосфат, который представляет собой наполовину гипс.Использование фосфорной кислоты дает фосфорные удобрения с более высокой концентрацией.

Третий производственный процесс заключается в использовании азотной кислоты для подкисления минерального фосфата. Этот процесс является более чистым, без отходов и дает два удобрения:

• Нитрофосфаты в сочетании с калием для производства сложных удобрений NPK, таких как YaraMila.
• Нитрат кальция (из азотной кислоты, соединяющейся с кальцием в каменном фосфате), обнаруженный в ассортименте YaraLiva.

Ограничением этого процесса является то, что содержание фосфата в удобрении не может превышать содержание азота.

Калий

Большая часть калия, используемого в производстве удобрений, добывается из природных отложений хлорида калия. Добытый материал измельчается и очищается путем удаления частиц породы и соли. Отложения сульфата калия и нитрата калия встречаются реже, но при их использовании обрабатываются аналогичным образом.

Залежи хлорида калия также извлекаются из концентрированных солей таких мест, как Мертвое море.

Прочие элементы

Дополнительные минеральные вещества в удобрениях добавляются в процессе производства, перед окончательным приллированием или гранулированием.

Физические свойства

Для фермера важно, чтобы удобрение имело желаемые физические свойства, чтобы обеспечить равномерное и контролируемое разбрасывание продукта. Наиболее важные свойства:

• Свободный по своей природе.
• Твердые гранулы или гранулы.
• Соответствует размеру частиц.
• Легко распределяется — обеспечивая равномерное распределение.
• Содержит как можно больше питательных веществ в каждой частице.
• Быстро растворяется при контакте с влажной почвой.
• Без нежелательных примесей.

Надежное снабжение

Заводы по производству удобрений Yara расположены по всей Европе, в непосредственной близости от морских портов и рек, чтобы обеспечить эффективную транспортировку: Монтуар, Амбес и Гавр во Франции, Брунсбюттель и Росток в Германии, Тертр в Бельгии, Слуискиль в Нидерландах, Равенна в Италии, Порсгрунн и Гломфьорд в Норвегии — это лишь некоторые из них.

Завод по производству удобрений

Yara работает 24 часа 7 дней в неделю. Они останавливаются только время от времени для работ по техническому обслуживанию и модернизации установки. На огромных складских площадях имеется достаточный запас для обеспечения непрерывных поставок и компенсации колебаний спроса.

Типы и способы применения азотных удобрений в растениеводстве

AY-204

---

AY-204

Удобрение

Университет Пердью

Кооперативная служба поддержки
West Lafayette, In 47907

---

---

---

---

Дэвид Б.Менгель, отдел агрономии

---

Из-за ограниченных поставок и высоких цен на азот материалов, фермеры Индианы критически смотрят на свои программы удобрений. Цель такой оценки — застраховать разумное использование и наибольшая отдача от внесения азота удобрение.

Все чаще фермеры задают такие вопросы, как: «Как сделать азотные удобрения различаются? Какие виды лучше всего подходят для различных урожай я выращиваю? Какие из них следует или не следует использовать на типах почвы у меня есть? Есть ли «лучшие» времена и способы применения различных азотные материалы? »

Цель данной публикации — ответить на эти и подобные вопросы по видам и применению азотных удобрений для сельскохозяйственных культур производство.Надеемся, что представленная здесь информация поможет Более осмотрительные фермеры более точно оценивают свои текущие удобрения программ и внесите те корректировки, которые позволят им максимизировать удобрение доллар.

ФОРМЫ АЗОТА В УДОБРЕНИЯХ

Удобрения, обычные для растениеводства в Индиане, обычно содержат азот в одной или нескольких из следующих форм: нитрат, аммиак, аммоний или мочевина. Каждая форма имеет определенные свойства, которые определяют когда, где и как можно использовать различные удобрения.

Вот краткое обсуждение этих четырех форм азота, их характеристики, и при каких условиях они должны или не должны применяться.

Нитрат (NO

₃ ) Форма

Нитраты «растворяются» в воде и, следовательно, перемещаются в почве. при движении грунтовых вод. Дождь смоет нитраты вниз через профиль почвы, где они могут попасть в плитку или дренаж каналы и потеряны для сельскохозяйственного производства.Это называется выщелачивание и является основной причиной потерь азота из крупнозернистых песчаные почвы.

С другой стороны, в засушливые периоды, когда вода испаряется. из почвы нитраты могут перемещаться вверх и накапливаться в почве. поверхность. Однако после выщелачивания ниже корневой зоны движение вверх больших количеств нитратов маловероятно, и поэтому они считается потерянным для урожая.

Когда почвы заболачиваются, почвенные организмы забирают кислород, который они нуждаются в нитратах, оставляя азот в газообразной форме, который улетает в воздух.Это называется денитрификацией и является общий источник потерь азота в мелкозернистых глинистых почвах.

Формы аммиака (NH

₃ ) и аммония (NH ₄ )

Аммиак — газ при атмосферном давлении, но его можно сжимать. в жидкость, как в случае безводных азотных удобрений. аммиак. Когда применяется безводный, аммиак реагирует с водой в почва и переходит в аммонийную форму. Аммиак в воде, известный как водный аммиак, свободно улетучивается в воздух и, следовательно, при использовании в качестве азотного удобрения необходимо вносить под поверхность почвы.

Хотя и растворим в воде, аммоний легко присоединяется к глине и частицы органического вещества (почти так же, как железо притягивается к и удерживается на магните), предотвращая его вымывание. потом в период вегетации почвенные микроорганизмы превращают аммоний в нитрат, который является основной формой, усваиваемой растениями. Почва условия, наиболее благоприятные для этого процесса преобразования (называемые нитрификации) включают: pH почвы 7, влажность 50% от водоудерживающая способность и температура почвы 80F.Условия неблагоприятными будут: pH ниже 5,5, состояние переувлажненной влаги, и температура ниже 40F.

Форма мочевины (COCNH)

Эта форма азота удобрений обычно проходит трехступенчатую измените, прежде чем он будет поглощен посевами. Во-первых, ферменты в почве или растительные остатки превращают N мочевины в аммиак N. Затем аммиак реагирует с почвенной водой с образованием аммония N. И, наконец, через Под действием почвенных микроорганизмов аммоний превращается в нитрат N.

Как и нитраты, мочевина растворяется в почвенной воде и перемещается с ней. таким образом, они могут быть потеряны при выщелачивании, если не преобразованы в аммиак, а затем аммоний. Преобразование в аммиак занимает всего от 2 до 4 дней, когда почва влажность и температура благоприятны для роста растений. Ниже температуры замедляют процесс, но он будет продолжаться даже до замораживание. Следовательно, потери от выщелачивания редко возникают при полевые условия.

Когда аммиак образуется из мочевины, нанесенной на поверхность почвы, некоторые будет улетучиваться (улетать в воздух), количество зависит от сочетание почвенных условий.Наибольшие убытки можно ожидать, когда pH почвы выше 7. Температура почвы S высокая и влажность почвы низкий. Аммиак, образовавшийся из мочевины, внесенной под поверхность почвы, на с другой стороны, быстро превращается в аммоний. который не будет двигаться с водой, чтобы не потеряться в воздухе.

АЗОТНЫЕ УДОБРЕНИЯ — ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И ПРИМЕНЕНИЕ

В таблице 1 перечислены различные азотные удобрения, обычно используемые для агрономические культуры в Индиане. Для каждого удобрения показано процент и форма содержащегося в нем азота, а также его рекомендуемые использует.(Иногда требуются технические факты об этих азотные удобрения, такие как вес, количество N на галлон, давление и температура высаливания. Эти данные приведены в таблице 2.)

Ниже приводится дополнительная информация, в первую очередь об адаптации и внесение азотных удобрений в целом, а затем по каждому специфический материал. За более подробной информацией обращайтесь к своему дилеру по удобрениям, агент по расширению округа или связанные публикации, перечисленные в конце этого бюллетеня.

Таблица 1. Характеристики азотных удобрений и их адаптация Обычно используется для выращивания урожая в Индиане

                                                Адаптация для
                                           Форма осенней стороны - Подкормка
                                 Процент азота в вспашке Весенняя подкормка мелких зерен
Удобрение азотное удобрение для предпосевной кукурузы кукурузы и трав 
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -----
  Сухие твердые формы 

Аммиачная селитра 33.5% 1/2 аммония Неадаптировано Хорошо * Отлично Отлично *
                                          1/2 нитрата

Сульфат аммония 20,5% Аммоний Отлично Отлично * Отлично Хорошо *

Нитрат кальция 15,5% Нитрат Неадаптировано Хорошо * Отлично Отлично *

Cal-nitro (нитрат аммония + 26% 1/2 аммония Неадаптировано Хорошо * Отлично Отлично *
  известняк) 1/2 нитрата

Диаммонийфосфат 18% Аммоний Отлично Отлично Отлично Отлично

Мочевина 45% Аммоний - Отлично Отлично * Отлично Спокойной зимы
                                           формирование бедного лета
  Жидкие формы 

Безводный аммиак  1  (жидкий 82% аммоний - отлично хорошо * отлично не адаптировано
  под давлением) формирование

Аммиак водный  1  (безводный 2O-24.6% аммоний - Отлично Хорошо * Отлично Неадаптировано
  аммиак + образование воды

Растворы азота низкого давления  1  37-41% 2/3 аммиака  2  Плохо Хорошо * Отлично Неадаптировано
  (нитрат аммония-мочевина- 1/4 - 1/3
  аммиак-вода) нитрат

Растворы азота без давления (мочевина- 28-32% 1/4 нитрата  2  Плохо Отлично Отлично Exc-spring
  аммиачная селитра-вода или 3/4 аммиака Плохо-летняя
  КАС)
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ------
* Эта звездочка означает, что если удобрение используется по назначению
указаны в верхней части столбца, определенные ограничения или предостережения
вовлеченный.Они изложены в разделе, посвященном этому
удобрение.

  1  Должен быть закачан в землю при нанесении, чтобы избежать потерь азота в
воздух как газ

  2  Примерные пропорции.

 

Таблица 2. Физические свойства жидких азотных удобрений.

  фунтов
                                                         Вес, фунты давления на приблизительный
                                             Высаливание в процентах на галлон азота на квадратный дюйм
Материальный азот при 60F на галлон при температуре 104F 
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -----
Аммиак безводный 82.2% 5,15 фунта 4,23 фунта 211 фунтов Без выветривания

Аммиак 20,6% 7,60 фунта 1,56 фунта 2 фунта Без выделения соли

Нитрат аммония, комбинации мочевины 28,0% 10,70 фунта 3,00 фунта -1F
                                             30,0% 10,85 фунта 3,27 фунта 15F
                                             32,0%. 11,05 фунта 3,55 фунта 32F

Аммиак, нитрат аммония, комбинации мочевины 37.0% 9,87 фунта 3,66 фунта 2 фунта 36F
                                             41,0% 9,5O фунтов 3,90 фунтов 10 фунтов 44F
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------- ---

 

Предложения по применению

1. Три из четырех жидких азотных удобрений — безводные. аммиак, водный аммиак и 37-41% азотные растворы низкого давления — необходимо закачивается в землю, чтобы избежать потери аммиачного (газообразного) азота в воздух Сухие или твердые удобрения плюс жидкие безнапорные С другой стороны, 28-32% N можно наносить на поверхность.По наклонной пахотные земли, однако, их тоже следует заделать в почву, чтобы предотвратить потери от поверхностного стока.

2. Сульфат аммония, диаммонийфосфат, безводный аммиак, вода аммиак и мочевина подходят для осеннего внесения перед кукурузой, за исключением плохо дренированных или чрезмерно дренированных почв. Заявление не следует делать, пока температура почвы на глубине 4 дюйма не опустится. упал минимум до 50F.

3. Аммоний и аммонийобразующие удобрения со временем, сделает почву более кислой (снизит pH).Где эти удобрения используются регулярно, следует брать пробы почвы периодически, чтобы определить, когда нужен известняк.

Предложения по норме внесения

1. Нормы внесения азотных удобрений опережают потребность в кукурузе. быть на 3-10 процентов выше, чем весенняя предпосадочная обработка реализовать сопоставимые урожаи.

2. При удобрении кукурузы с низким содержанием азота (например, до 75 фунтов / акр), боковая обработка позволяет больше использовать N и, следовательно, лучше реакция урожайности, чем предпосадочная обработка.По полной ставке (1-1 1/4 фунт. / шт. yield), однако разницы в ответе нет между двумя применениями.

Нитрат аммония, нитрат кальция, Cal-Nitro

Аммиачная селитра представляет собой смесь аммония и нитрата в соотношении 50-50. азот. Хотя современный «приллированный» материал нитрата аммония гораздо менее гигроскопичен (впитывает влагу из воздуха), чем 20 лет назад его все еще нужно было защищать пластиком при хранении.

Нитрат кальция и кал-нитро — это два разных продукта, но оба привезен из Европы. Нитрат кальция (или нитрат извести) получают путем реакции азотной кислоты с измельченным известняком и, следовательно, содержит только нитратную форму азота. Cal-nitro — это смесь нитрата аммония и измельченного известняка и, таким образом, обеспечивает равные количества N аммония и нитрата N. Оба продукта, будучи гранулированными, храните и хорошо обращайтесь в сухом состоянии: но они имеют тенденцию к впитывают влагу легче, чем наша бытовая аммиачная селитра.

Все три материала отлично подходят для подкормки пшеницы. Они есть также одинаково удовлетворительны, как и при весенней вспашке кукурузы на почвы более тяжелого состава (илистые суглинки, илистые суглинки, суглинки и глины). Однако они становятся все менее удовлетворительными для вспашка на суглинистых почвах (суглинки, супеси, суглинистые пески и пески), но могут использоваться для придания фасада. Ограничение обработка кукурузы этими материалами часто приводит к отсутствию подходящих оборудование для работы.Применение с воздуха следует рассматривать только в крайнем случае, так как гранулы попадают в мутовки листьев вызовет солевой ожог.

Для подрезки травяных пастбищ, если цель однородная. производство для выпаса, предпочтительнее нитрат аммония или кал-нитро, потому что половина азота удобрения находится в форме аммония с медленным высвобождением. Если, с другой стороны, цель — трава для сена или силоса. затем кальций нитрат может быть первым выбором, так как большая часть азота находится в немедленно доступная форма нитратов для максимально раннего сезона рост, когда почва наиболее влажная.

сульфат аммония

Особым преимуществом этого азотного удобрения в сухой форме является то, что он не улетучивается в виде газа при поверхностном нанесении почти на все Почвы Индианы, за исключением известковых (известковых) почв с pH 7,5 или выше. Таким образом, сульфат аммония является отличным подкормочный материал для пшеницы и пастбищ. Кроме того, это будет служит удобрением для зяблевой вспашки кукурузы при внесении после почвы температура на глубине 4 дюйма составляет 50 или меньше.Это также источник сера, важное питательное вещество для растений.

Одним из недостатков сульфата аммония является то, что он наиболее подкисление азотных удобрений. Таким образом, периодические испытания грунта являются необходимо следить за уровнем pH почвы.

Фосфат диаммония

Сухой диаммонийфосфат (18-46-0) используется в основном в удобрения навалом, но их можно вносить отдельно, как вспахивание, боковой или верхней одежды, когда азот, фосфор или оба нужный.Он занимает второе место после безводного аммиака как источник азот для растениеводства.

Мочевина

Как обсуждалось ранее, N мочевина проходит через аммиак и аммоний образуется до того, как его используют растения. Как и аммиак, он находится в газообразное состояние и, таким образом, может улетучиваться в воздух. По этой причине, мочевину не рекомендуется использовать для подрезки пастбищ летом, но можно применять поздней зимой или ранней весной в качестве подкормки для либо пастбище, либо пшеница.

Если удобрение на основе мочевины вносится на поверхность при температуре выше 50 градусов, его следует сразу же заделать в почву долотом, диском или пашет. При использовании в качестве зенитной вспашки перед кукурузой применяйте только после температура почвы на глубине 4 дюйма опускается до 50 градусов.

Аммиак безводный

Аммиак безводный (жидкость под давлением) отлично подходит для падения удобрение для вспашки кукурузы, если вносить его после повышения температуры почвы до глубина 4 дюйма составляет 50 градусов или меньше.Однако рекомендуется соблюдать осторожность, если безводный должен использоваться в весенней предпосадочной программе, так как аммиак может повредить прорастающие семена кукурузы. Обычно аммиак будет превращается в нелетучую форму аммония в течение 3-4 дней. Но этот процесс преобразования будет замедлен, если почва слишком сухая или нормы внесения слишком высоки.

Не применять безводный на тяжелых почвах (суглинки, илистые глины или глины), когда они влажные.Во-первых, это сложно чтобы получить хорошую «пломбу» за ножами для нанесения, что позволяет аммиак улетучиваться; и, во-вторых, запуск прикладного оборудования такие поля во влажном состоянии могут разрушить структуру почвы, делая ее более компактный.

Aqua Ammonia

Иногда к безводному аммиаку добавляют воду, чтобы уменьшить давление, необходимое для поддержания его в жидком состоянии и, в некоторых отношениях, облегчить обращение. Полученный материал называется аквамагазин. аммиак.Он содержит определенное количество несвязанного или свободного аммиака. и, следовательно, должен применяться на той же основе, что и безводный. Аква аммиак не подходит для поверхностного нанесения.

Растворы азота

Материалы 37-41% N (низкое давление) . Использование этих «низкого давления» азотные материалы (состоящие из различных комбинаций аммония нитрат-мочевина-аммиак-вода) снижается с середина 1960-х гг.Одна из причин — ограниченные условия, при которых они могут применяться.

Например, растворы азота низкого давления не рекомендуются для опустите вспашку перед кукурузой, потому что часть азота уже в форме вымываемых нитратов. Их также нельзя наносить на поверхность в весной, а лучше закапывать в почву, чтобы предотвратить потерю азот в газообразной аммиачной форме. Они удовлетворительны в качестве удобрения под кукурузу, за исключением особо песчаных почв.

Материалы 28-32% N (без давления). Мочевина аммонийная разная смеси нитрат-вода (или КАС) классифицируются как «безнапорные». азотные материалы и обычно составляют «питательную» часть программа прополки и корма. Они также подходят для одевания кукуруза и ранневесенняя подкормка трав и мелкого зерна, кроме на карбонатных почвах pH 7,5 и выше.

Как и «материалы низкого давления», решения КАС содержат некоторые нитрат азота и поэтому не рекомендуется для зяблевой вспашки впереди. кукурузы или ранней предпосевной обработки на песках с низким содержанием органических веществИ они не должны использовать летом на травяных пастбищах из-за чрезмерного содержания азота испарение, когда часть мочевины распадается на аммиак при высоких температуры.

Прочие азотные материалы

Прочие азотные удобрения включают нитрат калия, карбамидоформальдегид с медленным высвобождением и органический азот. У них есть специальное использование в теплицах, газонах, газонах или аналогичных специализированных программы и считаются слишком дорогими для сельскохозяйственных культур.

В периоды нехватки азота некоторые промышленные предприятия побочные продукты, содержащие азот (обычно аммиак), могут появляться на рынок. Информацию о таких продуктах можно получить по адресу Управление химика и уполномоченного по семеноводству штата Индиана (тел. 317-494-1492) или с факультета агрономии Университета Пердью. (тел. 317-494-4772).

---

РУБ 4/86

Кооперативная консультативная работа в сельском хозяйстве и домохозяйстве, Состояние Индиана, Университет Пердью и У.S. Департамент сельского хозяйства сотрудничает: H.A. Уодсворт, директор, West Lafayette, IN. Выдается в выполнение актов от 8 мая и 30 июня 1914 года. Кооператив Служба повышения квалификации Университета Пердью — это равные возможности / равные доступ к заведению.

5 фактов о синтетических азотных удобрениях, которые вы должны знать — GrowJourney

Как партнер Amazon, GrowJourney зарабатывает на соответствующих покупках. Подробнее: условия обслуживания.

Синтетические азотные удобрения являются основой промышленного сельского хозяйства.Что это? Как это сделано? Каковы долгосрочные экологические последствия его использования? Узнайте в этой статье.

---

Мы часто слышим эти два вопроса:

1. Почему нельзя использовать синтетические азотные удобрения на сертифицированных органических фермах, если они используются на обычных / промышленных фермах?
2. Разве удобрения не одно и то же — почему все равно, использую ли я в своем саду синтетические азотные удобрения или компост?

Эта статья представляет собой попытку ответить на эти вопросы, предоставляя результаты последних исследований в области почвоведения в сочетании с нашим многолетним личным опытом ведения органического садоводства с нулевой вспашкой и изучения крупномасштабного органического земледелия с нулевой вспашкой, агроэкологии и пермакультуры.Кроме того, если вы слышите эти вопросы от кого-то, вы можете пройти через 5 пунктов ниже или просто поделиться ссылкой на эту статью !

Предупреждение 1. Небольшое предупреждение перед тем, как приступить к делу: содержание этой статьи может напугать вас от богатого азотом навоза. Не волнуйтесь … В конце мы поделимся информацией, чтобы восстановить ваш оптимизм и помочь вам начать создавать и поддерживать лучшие решения уже сегодня.

Предупреждение 2. Здесь много информации для усвоения.Для объяснения некоторых вопросов требуется больше времени, чем твит или абзац, но, пожалуйста, продолжайте читать. Это одна из важнейших проблем глобального масштаба, о которой вы, вероятно, никогда не слышали, и вы узнаете много нового, о чем никогда не знали.

Читайте дальше!

Связь между человеческой цивилизацией и азотными удобрениями

Во-первых, небольшой урок по азоту. Азот везде: в наших телах, в растениях и животных, которые мы едим, и в почве под нашими ногами.Но огромное количество азота планеты находится не здесь, а наверху — в атмосфере.

Воздух, которым вы дышите, на 78% состоит из азота (N ₂ ). Однако атмосферный азот не находится в той форме, которую могут использовать растения: нитрат (NO ₃ ) и аммоний (NH ₄ ).

Без азота растения не могут жить. Без растений человеческая цивилизация была бы невозможна. (Просто попробуйте провести несколько дней без каких-либо растений или вещей, которые ели растения, или вещей, которые ели растения.)

Короче: нет азота = нет людей.

Восстановление биологически активной почвы на фермах тиранов. То же самое, что позволяет растениям жить (почва), позволяет жить и нам.

Интересно, что антропологи показали, что сельскохозяйственные общества на протяжении всей истории рушились как прямой результат истощения их плодородия почвы (особенно биодоступного азота). Как только земля перестала выращивать урожай, стало не хватать еды.

Без еды социально-политические структуры этих обществ неизбежно рухнули.После коллапса тот, кто остался в живых, перебрался в районы с более плодородной почвой и начал все сначала. Или в некоторых случаях цивилизации предупреждали бы этот процесс, вторгаясь / завоевывая другие земли, порабощая коренное население и отправляя свои ресурсы домой (пример: Римская империя).

Это одна из причин, по которой развитые современные общества делают все возможное, чтобы еда была дешевая и в изобилии, даже если качество этой еды ужасно, и мы быстро деградируем нашу почву.Голодные люди становятся революционерами, угрозой стабильности государства.

Это дешево. Это в изобилии. Это удобно. Но невозможно оставаться здоровым, употребляя эти низкокачественные продукты, даже при ограничении калорий. Изображение LukeB20161933 — Собственная работа, CC BY-SA 4.0, Ссылка

К сожалению, мы достигли цели прокормить наше растущее население мира в основном за счет увеличения использования синтетических азотных удобрений и других методов промышленного земледелия, которые вознаграждают за короткое время. долгосрочные результаты по долгосрочным системным воздействиям .

Как мы обсудим, совокупный эффект этого подхода катастрофичен. Если мы не изменим курс или не сможем колонизировать космос в течение следующих пятидесяти лет, на этой планете некуда будет мигрировать, когда наши почвы больше не смогут выращивать нашу пищу, очищать наш воздух и очищать нашу воду.

Определение: что такое синтетические азотные удобрения

Итак, что такое «синтетические» азотные удобрения? И как азот попадает из атмосферы в почву, чтобы растения могли получить к нему доступ?

Во время грозы идет дождь удобрений! Изображение Матиаса Крумбхольца — собственная работа, CC BY-SA 3.0, Link

Вот четыре процесса, которые забирают азот из атмосферы и помещают его в почву в доступной для растений форме:

1. Атмосферная фиксация

В ударах молнии достаточно энергии, чтобы сломаться связь N ₂ азота в атмосфере. Затем образующиеся оксиды азота растворяются под дождем и превращаются в нитраты, доступные для растений.

Да, летние грозы удобряют наши сады и фермы.

2. Биологическая фиксация

Микробы (определенные типы бактерий и архей) в почве и океане способны преобразовывать атмосферный N ₂ в доступные для растений формы. Как только азот становится биодоступным, он циркулирует по пищевой цепочке с помощью таких процессов, как:

• потребление — вы едите помидор.
• экскреция — вы ежедневно смываете в унитаз довольно много азота, и
• разложение — когда вы умираете — при условии, что вы не забальзамированы в металлической коробке — вы будете перевариваться и перерабатываться различными микроорганизмы.

Часть этого азота также вдыхается или улетучивается обратно в атмосферу. И процесс повторяется.

Как работает круговорот азота в природе. Изображение предоставлено: Cicle_del_nitrogen_de.svg: * Cicle_del_nitrogen_ca.svg: Иоганн Дрео (пользователь: Nojhan), перевод Жоанжока д’Апреса Изображение: Cycle azote fr.svg. производная работа: Burkhard (talk)
Nitrogen_Cycle.jpg: Производная работа Агентства по охране окружающей среды: Raeky (talk) — Cicle_del_nitrogen_de.svg
Nitrogen_Cycle.jpg, CC BY-SA 3.0, ссылка

3. Промышленная фиксация

В 1909 году немецкий химик Фриц Габер (также отец химической войны) выяснил, как преобразовать атмосферный азот в аммиак (NH ₃ ) . (Формула: N ₂ + 3 H ₂ → 2 NH ₃ )

Этот процесс был ускорен для крупномасштабного производства с помощью Карла Боша. Сегодня удобрения «синтетический азот», изготовленные по технологии «Габер-Бош», являются ключевым компонентом промышленного / традиционного сельского хозяйства.

В результате около 80% азота в вашем организме поступает из синтетических азотных удобрений (если вы не едите сертифицированные органические продукты, которые запрещают использование синтетических азотных удобрений, и в этом случае ваш азот больше всего за счет атмосферной и биологической фиксации) .

4. Новая световая / солнечная технология

Недавно доктор Зеефельдт из Университета штата Юта и его команда объявили, что они создали новый световой / солнечный процесс для преобразования диазота в аммиак. четыре способа перемещения азота из атмосферы в почву.

Азот — это азот! Кого волнует, откуда это!

Теперь вы можете подумать: какое значение имеет способ производства азота? Имеет ли это значение для растений или чего-то еще?

Норман Борлоуг, отец Зеленой революции, которая изменила западные продовольственные системы в 1930–1960-е годы. Зеленая революция резко увеличила глобальное использование синтетических азотных удобрений, пестицидов и гибридных семян и повысила урожайность с акра.Что мы узнали с тех пор? Довольно много… (Изображение предоставлено: Public Domain, Link)

Норман Борлоуг (1914-2009), лауреат Нобелевской премии, отец Зеленой революции и яростный защитник традиционного сельского хозяйства, сказал следующее в интервью 2000 года для Reason Magazine :

«Если люди хотят верить, что органические продукты питания имеют лучшую питательную ценность, они должны принять это глупое решение. Но нет абсолютно никаких исследований, которые бы показали, что органические продукты обеспечивают лучшее питание .Что касается растений, они не могут сказать, происходит ли этот нитрат-ион от искусственных химикатов или от разложенного органического вещества . Если некоторые потребители считают, что с точки зрения их здоровья лучше есть органические продукты, да благословит их Бог. Пусть купят. Пусть платят чуть больше. Это свободное общество. Но не говорите миру, что мы можем прокормить нынешнее население без химических удобрений. Вот тогда эта дезинформация становится разрушительной… »

Дело закрыто! Синтетические азотные удобрения ничем не отличаются от других форм азота, и употребление органических продуктов не имеет никаких питательных преимуществ.

Или нет…?

Начнем с питания. В 2016 году метаанализ 263 рецензируемых исследований показал, что органических продуктов из мяса и молочных продуктов значительно более питательны, чем их аналоги, произведенные традиционным способом.

А как насчет органических фруктов и овощей ? Обзор 343 рецензируемых исследований, опубликованных в 2015 году в British Journal of Nutrition , пришел к выводу, что органические продукты не только значительно более питательны, чем обычные продукты, но также обладают дополнительным преимуществом в виде резкого сокращения количества пестицидов и тяжелых металлов (особенно кадмия). экспозиция.Это особенно важно для матерей и детей на критических этапах развития.

Да, эти исследования считаются « исследованиями, которые показывают, что органические продукты обеспечивают лучшее питание». Мы выделили другие исследования, показывающие другие доказанные преимущества органического земледелия.

На изображении вверху: реклама 1950-х годов, рекламирующая использование обоев с ДДТ в детских спальнях для защиты от насекомых. ДДТ также регулярно распыляли в окрестностях, в парках и на фермах.

Интересное примечание: на протяжении своей карьеры Борлоуг также был ярым и ярым защитником общественного использования ДДТ , полагая, что он не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или окружающую среду. ДДТ широко использовался в районах, парках и фермах в США, начиная с 1945 года, прежде чем был запрещен Агентством по охране окружающей среды в 1972 году, что привело Борлоуга в ярость.

Он обвинил запрет в « порочной, истеричной пропагандистской кампании », организованной экологами. Хотя исследования действительно показали вредное воздействие ДДТ на дикую природу, только в 2007 году (60 лет спустя) ученые наконец смогли определить, как и когда ДДТ вызывает рак у людей.Итак, согласно науке того времени, Борлоуг был прав … пока позже ученые не выяснили, где искать, чтобы доказать, что он был неправ.

Что касается претензии Борлоуга по поводу синтетических азотных удобрений? Что ж, давайте копнем глубже, ладно?

---

1. Что за гидроразрыв? Синтетические азотные удобрения откуда?

Процесс Haber-Bosch (используемый для производства синтетических азотных удобрений) — чрезвычайно энергоемкий процесс, на который приходится около 1-2% от общего мирового потребления энергии.Это требует высокого давления и высоких температур от 750 до 1200 ° F.

Для процесса Габера-Боша также требуется водород (H ₂ ). Основным источником этого водорода является метан из природного газа. И этот природный газ или нефть все чаще получают в результате гидроразрыва пласта , также известного как гидроразрыв. (5% добычи природного газа в США приходилось на гидроразрыв в 2005 г. по сравнению с 54% в 2015 г.)

В краткосрочной и долгосрочной перспективе, является ли гидроразрыв пласта опасным, совершенно безопасным или чем-то средним? Мы предоставим вам право решать.

Ой. Deep Water Horizon, также известный как BP Oil Spill, в 2010 году. На сегодняшний день это был крупнейший аварийный разлив нефти на море в истории нефтяной промышленности. (Изображение предоставлено: идентификатор береговой охраны США Public Domain, ссылка)

Тем не менее, в более широком смысле процесс производства синтетических азотных удобрений зависит от непрерывной добычи ископаемого топлива, которая все больше зависит от гидроразрыва.

Странная ирония заключается в том, что мы выкапываем угольные и нефтяные отложения, образовавшиеся из растений, которые жили в каменноугольном периоде, чтобы удобрять наши растения 350 миллионов лет спустя.Если бы грибы белой гнили, поедающие лигнин, существовали в каменноугольном периоде, углерод всех этих хвойных деревьев разложился бы вместо образования ископаемого топлива.

Представьте, насколько изменился бы мир, если бы ископаемое топливо никогда не было для нас потенциальным источником энергии! Возможно, Илон Маск появился бы в 1700-х, а не в 2000-х.

Мы инокулируем бревна съедобными грибами, такими как эти вешенки ( Pleurotus ostreatus, ). Вешенки — это разновидность грибов белой гнили, одного из немногих организмов на Земле, которые могут переваривать лигнин, полимер, придающий древесине ее структуру.Если бы эти типы грибов были примерно 60 миллионов лет назад, у нас не было бы большого количества ископаемого топлива сегодня.

2. Синтетические азотные удобрения разрушают способность вашей почвы накапливать и циркулировать углерод и азот.

Nature — это гигантская машина для биологической переработки. Критически важная часть этой машины — почва. Но что такое почва?

Карта различных существ, ответственных за создание живой системы, которую мы называем «почвой». Без этих организмов у вас будет мертвая грязь, а не почва.

Почва — это живая система, состоящая из триллионов макро и микроорганизмов, которая работает синергетически с растениями, создавая систему самоулучшения.

Запустите это утверждение старомодным традиционным фермером или агентом по распространению сельскохозяйственных знаний, и они, скорее всего, скажут вам, что оно аналогично вуду или неприменимо к производству высокопродуктивных основных пищевых культур.

Интерпретация, которая, кажется, все еще широко распространена в традиционном сельском хозяйстве, заключается в том, что почва — это стерильное, инертное вещество, которое требует ежегодного внесения все больших количеств удобрений и пестицидов для выращивания пищевых растений.И единственный показатель импорта — это урожайность: сколько съедобного растительного материала можно извлечь из куска земли, при этом социализируя истинные издержки отрицательных внешних эффектов.

Этот подход сравним с рассмотрением системного здоровья человека как измеряемого только мышечной массой человека. Согласно этой парадигме, человек, принимающий анаболические стероиды, считается «самым здоровым» или «лучшим» людьми, создавшими тест.

Высокая урожайность. Какие-то проблемы? (Изображение предоставлено: Cumstation — собственная работа, общественное достояние, ссылка)

Точно так же, как человек, принимающий стероиды, наверняка столкнется с долгосрочными проблемами со здоровьем, наши почвы все чаще испытывают системные проблемы из-за постоянной веры в эту парадигму.

Вот почему: растениям для роста нужен практически каждый элемент периодической таблицы, а не только N-P-K. Интересно, что каждый тип почвы в мире содержит все, что нужно растению для роста (включая азот), поэтому растения растут на всех типах почв в мире, и люди не заботятся о них.

Это системы биологических форм жизни в почве, которые делают питательные вещества доступными для растений: грибы, бактерии, нематоды, членистоногие и т. Д. Растения, в свою очередь, делают возможной жизнь этих микробных организмов, питая их углеводами, полученными в результате фотосинтеза. и обеспечивая идеальную среду обитания в их ризосфере.

Что происходит с углеродом (C) в почвах земли, когда мы постоянно добавляем в него синтетический азот (N)? Попрощайтесь с уже имеющимся углеродом и почвенными питательными веществами.

Внесение синтетических азотных удобрений в почву похоже на попытку стать здоровым с помощью анаболических стероидов. Это краткосрочное, редукционистское мышление, не связанное с здравым, современным, системно ориентированным почвоведением.

Не верьте нам на слово…

Заговоры Морроуза в Университете Иллинойса в Урбане-Шампейне представляют собой старейшую в мире экспериментальную площадку для изучения воздействия различных типов удобрений на почву. (Их сельскохозяйственные исследования начались в 1876 году!)

Участки Морроу в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн. (Изображение предоставлено: Ariescwliang — собственная работа, общественное достояние, ссылка)

Исследователи начали измерять влияние синтетических азотных удобрений на здоровье почвы, начиная с 1967 года. То, что они обнаружили за прошедшие десятилетия, шокирует. Если бы последствия были полностью поняты, исследование попало бы на первые полосы всех новостных станций мира.

«Миф об азотных удобрениях для связывания углерода в почве»

Первое исследование, «Миф об азотных удобрениях для связывания углерода в почве» ( Journal of Environmental Quality, 2007 ) обнаружило, что синтетических Использование азотных удобрений быстро истощало способность почвы связывать углерод (например,грамм. Вместо того, чтобы накапливать углерод, запасы углерода выбрасываются в атмосферу в виде СО2) :

«Интенсивное использование азотных удобрений в современном сельском хозяйстве мотивировано экономической ценностью высоких урожаев зерна и, как правило, воспринимается как секвестр органического углерода почвы за счет увеличения ввод пожнивных остатков. Это мнение расходится с данными о почвенном органическом углероде за столетие, приведенными здесь для участков Морроу, старейшего в мире экспериментального участка под сплошной кукурузой (Zea maysL.). После 40-50 лет применения синтетических удобрений, которые превысили удаление азота из зерна на 60-190%, произошло чистое снижение содержания углерода в почве, несмотря на все более массовое включение остатков C. Эти данные свидетельствуют о том, что азот удобрений способствует разложению пожнивных остатков и органических веществ почвы и согласуются с данными многочисленных экспериментов по выращиванию культур с использованием синтетических азотных удобрений в кукурузном поясе США и других местах, хотя и не с обычно предоставляемой интерпретацией.Это имеет важные последствия для связывания углерода в почве, поскольку внесение азота удобрений в зависимости от урожайности обычно превышает удаление азота из зерна для производства кукурузы на плодородных почвах с 1960-х годов. Для смягчения текущих последствий ухудшения состояния почвы, обогащения атмосферы CO2 и загрязнения NO3 грунтовых и поверхностных вод азотными удобрениями следует управлять путем оценки доступности азота в почве для конкретных участков. Современные методы управления азотом в удобрениях в сочетании с удалением соломы кукурузы для производства биоэнергии усугубляют потерю углерода в почве.»

« Синтетические азотные удобрения истощают почвенный азот: глобальная дилемма для устойчивого производства зерновых »

Второе исследование,« Синтетические азотные удобрения истощают почвенный азот: глобальная дилемма для устойчивого производства зерновых ( Journal of Environmental Quality, 2009 ) продемонстрировал, что долгосрочное использование синтетических азотных удобрений все больше истощало способность почвы хранить азот.Следовательно, это делало невозможным продолжение растениеводства на этих почвах :

«Это снижение [содержания азота в почве] согласуется с многочисленными наборами долгосрочных исходных данных из систем земледелия на основе химических веществ, охватывающих широкий спектр почв и географических регионов. , и методы обработки почвы. Потеря органического азота снижает продуктивность почвы и агрономическую эффективность (кг зерна · кг (-1) N) азотных удобрений и является причиной широко распространенных сообщений о стагнации урожая или даже снижении производства зерна в Азии.Необходимо провести серьезную глобальную оценку существующих систем производства зерновых… »

Короче говоря: традиционное мышление обычного сельского хозяйства в отношении использования синтетических азотных удобрений не просто неверно, это опасно неверно. Исследование Moros Plots дополняет растущее количество доказательств того, что синтетическое азотное удобрение быстро истощает плодородие почвы в мире, сжигает запасы углерода и вызывает увеличение использования удобрений, чтобы и дальше получать урожай с той же земли.

Вот почему за последние сорок лет эффективность азотных удобрений (степень, с которой растения могут использовать азотные удобрения, вносимые на поля) снизилась на две трети, в то время как использование азотных удобрений на гектар земли увеличилось семикратный . (В среднем в мире от 8,6 кг / га в 1961 г. до 62,5 кг / га в 2006 г.)

А как насчет навоза?

Интересно, что навоз животных тестировался на участках Морроу до середины 1900-х годов, и органический углерод почвы (SOC) неуклонно рос из года в год в течение этого периода времени.Да, это противоположно тому, что произошло при использовании синтетических азотных удобрений.

3. Синтетические азотные удобрения отравляют мировые водные ресурсы

Здоровая, живая почва поглощает осадки, удерживает / циркулирует воду и, в конечном итоге, очищает воду на пути к нашим водоносным горизонтам, ручьям, рекам и океанам. Нездоровая почва делает прямо противоположное.

Слышали ли вы о массовом цветении водорослей, ежегодно закрывающем пляжи и реки Флориды? А как насчет «мертвой зоны» площадью 6500 квадратных миль, где река Миссисипи впадает в Мексиканский залив?

Мертвая зона в Мексиканском заливе.Изображение предоставлено NOAA.

Эти местные «мертвые зоны» — только две из более 400 мертвых зон в мировом океане, где рыба и другие морские животные не могут жить . Что вызывает эти мертвые зоны?

В основном синтетические азотные удобрения и фосфорные стоки с ферм и газонов. (Заготовки для откорма промышленных животных и бытовые сточные воды также вносят свой вклад в проблему.) Эти удобрения стимулируют быстрый рост фитопланктона («цветение водорослей»), который затем использует весь кислород в воде, делая невозможным дыхание других организмов.

Эвтрофикация: так выглядит река или озеро после удобрения сельскохозяйственных стоков. (Изображение предоставлено F. lamiot (собственная работа) — Собственная работа, CC BY-SA 2.5, ссылка)

Проблемы со здоровьем человека

Что происходит, когда нитраты из синтетических азотных удобрений попадают в нашу питьевую воду? Высокие концентрации нитратов в наших кислых желудках образуют нитрозоаминов , которые являются канцерогенными. Это означает, что люди, потребляющие эти нитраты, имеют повышенный риск развития определенных типов рака.

Другой серьезной проблемой, связанной с высокими концентрациями нитратов в питьевой воде, является детская метгемоглобинемия (состояние, при котором вырабатывается ненормальное количество метгемоглобина, приводящее к снижению доступности кислорода, что может привести к повреждению мозга или смерти).

Младенцы, находящиеся на грудном вскармливании, не подвергаются риску, поскольку организм матери фильтрует нитраты. Однако младенцы, которых кормят детскими смесями с добавлением воды, подвергаются высокому риску, если они живут в доме с колодезной водой, особенно если они живут в сельскохозяйственных районах (например, в зерновой зоне США).

Согласно Журналу Американской академии педиатрии:

«При обследовании 5 500 частных систем водоснабжения из 9 штатов Среднего Запада было обнаружено, что в 13% колодцев концентрация нитратов> 10 мг / л или 10 промилле нитратов. азот — предельно допустимый федеральный уровень загрязнения. По оценкам, 2 миллиона семей пьют воду из частных колодцев, которые не соответствуют федеральному стандарту питьевой воды по нитратам, а 40 000 младенцев младше 6 месяцев живут в домах, снабженных водой, загрязненной нитратами.”

Как мы отмечали ранее, чем больше синтетических азотных удобрений мы используем на наших почвах, тем меньше эти почвы будут способны удерживать и циркулировать азот (и другие питательные вещества), тем больше азота мы должны вводить, чтобы продолжить получение урожая. урожайность, и тем больше загрязнения мы вызываем. Это само определение петли отрицательной обратной связи.

Даже если у вас есть хорошая питьевая вода, вы все равно платите цену. В 2011 году Служба экономических исследований Министерства сельского хозяйства США подсчитала, что стоимость удаления нитратов из U.С. питьевой воды на более чем 4,8 миллиарда долларов в год.

4. Синтетические азотные удобрения увеличивают давление патогенов растений и насекомых

На здоровых, живых почвах растут здоровые живые растения. И наоборот, у растений, выращенных в деградированной почве без полезных симбионтов, присутствующих для их защиты и кормления, будет развиваться дефицит макро- и микронутриентов, что делает их основными мишенями для насекомых-вредителей. (То же самое верно и в отношении взаимосвязи между вашим здоровьем и здоровьем микробиома кишечника.)

Хотите начать бесконечную войну с насекомыми-вредителями и болезнями в вашем саду или на ферме? Начните использовать синтетические азотные удобрения (добавьте вспашку и пестициды, чтобы еще больше усугубить проблему):

Обзор 50-летних исследований выявил 135 исследований, показывающих большее повреждение растений и / или большее количество листожевывающих насекомых или клещей в азоте удобренных культур, в то время как менее чем в 50 исследованиях сообщалось о меньшем повреждении вредителями. Исследователи продемонстрировали, что высокий уровень азота в тканях растений может снизить устойчивость и повысить восприимчивость к атакам вредителей.Хотя необходимы дополнительные исследования для выяснения взаимосвязи между питанием сельскохозяйственных культур и вредителями, большинство исследований, оценивающих реакцию тлей и клещей на азотные удобрения, документально подтвердили резкое увеличение численности вредителей с увеличением количества удобрений.
-SARE

Методы культивирования, такие как удобрение сельскохозяйственных культур, могут влиять на восприимчивость растений к насекомым-вредителям, изменяя уровни питательных веществ в тканях растений. Исследования показывают, что способность сельскохозяйственных культур противостоять или противостоять насекомым-вредителям и болезням связана с оптимальными физическими, химическими и, главным образом, биологическими свойствами почвы.Почвы с высоким содержанием органических веществ и активной почвенной биологией обычно демонстрируют хорошее почвенное плодородие. Культуры, выращиваемые на таких почвах, обычно демонстрируют более низкую численность некоторых насекомых-травоядных, сокращение, которое может быть отнесено к более низкому содержанию азота в сельскохозяйственных культурах, выращиваемых на органической основе. С другой стороны, методы ведения сельского хозяйства, такие как чрезмерное использование неорганических удобрений, могут вызвать дисбаланс питательных веществ и снизить сопротивляемость вредителям. Необходимы дополнительные исследования, сравнивающие популяции вредителей на растениях, обработанных синтетическими и органическими удобрениями.Понимание основополагающих эффектов того, почему органические удобрения, по-видимому, улучшают здоровье растений, может привести нас к новым и более интегрированным планам борьбы с вредителями и комплексного управления плодородием почвы.
( -Altieri & Nicholls, 2003 )

Нет проблем! Если вы обычный фермер, вы можете просто применить синтетические пестициды, чтобы решить проблемы с насекомыми и почвенными патогенами … что затем приведет к все более и более серьезным проблемам с насекомыми и почвенными патогенами и более чем к нескольким побочным эффектам вне фермы для людей и другие виды.

Подпись к изображению: Кто-нибудь хочет поиграть в крота?

5. Синтетические азотные удобрения также являются ключевым фактором глобального потепления

Джозеф Фурье (1768-1830). Его теория парникового эффекта не вызывала споров в его дни, но упоминание его теории — отличный способ вызвать политическую рознь в Соединенных Штатах сегодня.

В 1824 году французский математик и физик Жозеф Фурье открыл «парниковый эффект». Это просто означает, что излучение атмосферы Земли нагревает ее поверхность выше температуры, которая в противном случае была бы без атмосферы, и что определенные типы газов (также известные как «парниковые газы») могут усилить этот радиационный эффект.

Список парниковых газов, продолжительность их жизни в атмосфере и их предполагаемый вклад в глобальное потепление (процентное соотношение изменяется по мере получения дополнительной информации). (Изображение предоставлено: BenjaminReilly — собственная работа, CC BY-SA 3.0, ссылка)

Дело здесь не в том, чтобы обсуждать достоверность глобального потепления, тектоники плит, специальной теории относительности или других научных теорий. Скорее, мы хотим помочь распространить информацию о том, что синтетические азотные удобрения, которые мы производим из ископаемого топлива, ускоряют изменение климата в значительной степени из-за биологических процессов, которые оно запускает в почве.

Как мы можем измерить источник закиси азота в атмосфере?

Климатологам давно известно, что произошел резкий всплеск выбросов N ₂ O (закись азота), соответствующий увеличению использования синтетических азотных удобрений в период Зеленой революции.

Но как отличить N ₂ O, полученный с помощью синтетических азотных удобрений на фермерском поле, от закиси азота, полученной в результате разложения растений в лесу? В конце концов, это важно, поскольку закись азота — это парниковый газ, улавливающий тепло в 300 раз больше, чем у углекислого газа.До 2012 года ответ был: мы не можем.

Годовые слои отложений антарктического льда рассказывают истории, как страницы в книге. (Изображение предоставлено: http://pubs.usgs.gov/of/2004/1216/f/images/firn1.gif, Public Domain, Link)

Затем ученые Калифорнийского университета в Беркли нашли блестящий способ Отслеживание происхождения закиси азота в атмосфере:

Boering смогла отследить источник N ₂ O, поскольку бактерии в среде, богатой азотом, такой как свежее удобренное поле, предпочитают использовать азот-14 ( ¹⁴ N), наиболее распространенный изотоп, вместо азота-15 ( ¹⁵ N).

«Микробы во время курортных выходных могут позволить себе различать азот-15, поэтому отпечаток N ₂ O на удобренном поле представляет собой большую долю азота-14», — сказал Беринг. «Наше исследование — первое, которое эмпирически показывает, исходя только из имеющихся данных, что соотношение изотопов азота в атмосфере и то, как оно менялось с течением времени, является следствием использования удобрений».

Столь же показательным является соотношение изотопов центрального атома азота в молекуле N-N-O.Измеряя общее соотношение изотопов азота, соотношение изотопов в центральном атоме азота и сравнивая их с соотношением изотопов кислород-18 / кислород-16, которое не изменилось за последние 65 лет, они смогли нарисовать последовательную картину. указывая на удобрения как на основной источник увеличения атмосферного N ₂ O.

Изотопные соотношения также показали, что использование удобрений вызвало сдвиг в способе производства почвенными микробами N ₂ O. Относительный выход бактерий, которые производят N ₂ O путем нитрификации, вырос с 13 до 23 процентов во всем мире. в то время как относительный выход бактерий, производящих N ₂ O путем денитрификации — обычно в отсутствие кислорода — снизился с 87 до 77 процентов.

The Exxons of Agriculture

Вот почему некоторые люди называют компании по производству синтетических удобрений «Exxons of Agriculture». Трудно сказать наверняка, сколько синтетических азотных удобрений способствует глобальному потеплению, потому что некоторые части уравнения все еще неизвестны: сколько выбросов парниковых газов вызвано стоком в воду и, как следствие, цветением водорослей? Сколько парниковых газов выделяется в результате быстрой деградации гумуса почвы (долговременных запасов углерода в почве)? И т.п.

Что мы действительно знаем, так это следующее:

1. В почве земли на углерода больше, чем в атмосфере и во всей растительной жизни вместе взятых. (2,500 миллиардов тонн углерода в почве против 800 миллиардов тонн в атмосфере + формы жизни.)

2. Почва на наших фермах потеряла примерно 50-70 процентов углерода. Даже если вас не волнует глобальное потепление, связанная с этим потеря питательных веществ в почве означает, что фруктов и овощей, которые вы едите сегодня, содержат гораздо меньше калорий, чем те, которые ели ваши родители, бабушки и дедушки .(Вы должны есть больше калорий, чтобы получать такое же питание.)

3. «Всего лишь на 2 процента увеличение содержания углерода в почвах планеты может компенсировать 100 процентов всех выбросов парниковых газов в атмосферу». — Д-р. Раттан Лал, заслуженный профессор почвоведения Университета штата Огайо. Как мы могли это сделать? Используйте методы земледелия с использованием органического углерода.

Нравится! Рабочие завода по производству удобрений устраняют утечку аммиака. (Изображение предоставлено: Цено Танев цено та…, CC BY-SA 3.0, ссылка)

---

Теперь вы знаете немного больше о глобальном воздействии синтетических азотных удобрений. И теперь вы знаете , почему синтетические азотные удобрения НЕ разрешены в сертифицированных органических фермах . Что нам остается?

Нет, мы не собираемся предсказывать будущее, потому что никто не может знать, какие новые технологии, понимание, геополитические или геологические события будут его формировать.

Может быть, роботы заменят человеческий труд при посадке, обслуживании, уборке и переработке наших культур.Возможно, инсектицидные и гербицидные нанороботы заменят химические инсектициды и гербициды. Или, может быть, производство продуктов питания станет новой частью нашей «экономики знаний», в которой пространства, в которых мы живем, работаем и играем, больше не отделены от районов «за пределами страны», где продукты питания производятся с использованием современных рабов и технологий, которые быстро истощают ресурсы Земли, ускоряя массовое вымирание других видов.

Кто знает.

Что мы можем сказать с уверенностью, так это то, что будущее производства продуктов питания не будет и не может выглядеть как нынешнее традиционное сельское хозяйство. Негативные внешние эффекты только одной части этой системы — синтетических азотных удобрений — усугубляют и ускоряют взаимосвязанные проблемы зависимости от ископаемого топлива, деградации почвы, загрязнения воды, здоровья человека и глобального потепления.

Невежество больше не может служить оправданием для продолжения этого пути. Теперь мы знаем лучше.

Для политиков и ученых, которые признают эти негативные внешние эффекты, но продолжают продвигать использование синтетических азотных удобрений, основной аргумент заключается в следующем: да, мы знаем, что это плохо, но если мы не используем его, мы не сможем накормить растущее население планеты, иначе нам придется превратить большую часть земной поверхности в сельскохозяйственные угодья.

Это, по сути, тот же аргумент, который выдвигается в пользу продолжения сжигания ископаемого топлива, а не поддержки политики, экономических стимулов и технологий, которые могут ускорить наш переход к более чистым и лучшим источникам топлива.

Агроэкология и методы производства органических продуктов питания

Этот бинарный аргумент, основанный на страхе, также показывает глубокое отсутствие понимания и знаний об альтернативных методах биологического плодородия почвы и производства продуктов питания. Несмотря на практически нулевую государственную поддержку НИОКР (которая приносила пользу традиционному сельскому хозяйству на протяжении большей части столетия), сегодня уже используются высокоурожайные, инновационные и экологически чистые регенеративные методы ведения сельского хозяйства, которые обеспечивают урожайность на уровне или выше обычное сельское хозяйство.

Текущие исследования показывают, что биологически диверсифицированные системы земледелия могут устойчиво и эффективно удовлетворять глобальные потребности в продовольствии, поскольку они превосходят химически управляемые монокультуры по широкому спектру глобально важных экосистемных услуг, обеспечивая при этом достаточную урожайность и сокращая потери ресурсов во всей продовольственной системе. Однако на исследования и разработки, связанные с диверсифицированными системами, приходится менее двух процентов государственного финансирования сельскохозяйственных исследований. Мы утверждаем, что этот «пробел в знаниях» лежит в основе «разрыва в урожайности», который часто рассматривается как препятствие для перехода большей доли мирового сельского хозяйства на диверсифицированное агроэкологическое производство.Если бы исследования, образование и распространение знаний Министерства сельского хозяйства США (USDA) значительно сместились в сторону агроэкологии и биологически диверсифицированных систем земледелия, потенциал решения глобальных проблем с ресурсами был бы огромен.

( Carlisle & Miles, 2013 )

И они делают это без использования обычных удобрений или пестицидов и без негативных внешних эффектов, связанных с традиционным сельским хозяйством.

Картинка может сказать тысячу слов.Вот полезный наглядный материал из исследования Университета штата Вашингтон, в котором сравнивается 40-летний урожай сельскохозяйственной продукции в традиционных и органических системах. На изображении показано комплексное многомерное сравнение, и в исследовании делается вывод о том, что органическое сельское хозяйство может накормить мир сейчас и в будущем. (Reganold & Wachter, 2016)

Задайте себе следующий вопрос: какой набор решений вы хотите масштабировать, чтобы накормить 10 миллиардов человек в мире в 2050 году? Какой набор решений МОЖЕТ быть расширен, чтобы накормить 10 миллиардов человек?

---

Три способа поддержки лучших решений сегодня

1.Ваша тарелка

Как можно больше голосуйте своими продовольственными долларами. Покупайте сертифицированные экологически чистые продукты.

«Местная еда» не обязательно приносит какие-либо дополнительные преимущества для здоровья или окружающей среды, если вы не знаете наверняка, какие методы использует местный фермер, у которого вы покупаете.

2. Ваш двор

Вместо использования синтетических азотных удобрений и пестицидов на вашем дворе или в саду используйте биологические удобрения, такие как мульча (зеленая или коричневая), компост, отливки червей и / или компостный чай, которые усиливают микробиологические свойства почвы. сообщества, создают органический углерод в почве и круговорот питательных веществ.

Вырастите органический сад (начните с малого), чтобы вы могли больше узнать о том, как работают экосистемы, кормя себя и свою семью здоровыми, вкусными, созревшими на солнце продуктами. Мы рады провести вас по этому пути!

3. Ваш голос

Ваши местные, государственные и национальные представители формируют государственную политику, которая формирует мир. Узнайте, какую политику в области пищевых продуктов / сельскохозяйственных культур они поддерживают, и свяжитесь с ними, чтобы сообщить, что вы заботитесь о производстве регенеративных / органических продуктов питания.

Рынки можно менять по тому, что покупаете. Вы можете изменить общественную политику тем, как вы голосуете. Вы можете изменить мир своими мыслями и действиями. Мы надеемся, что эта статья помогла вам проинформировать вас о синтетических азотных удобрениях и многих преимуществах органических, пермакультурных и агроэкологических методов ведения сельского хозяйства.

За лучшее будущее!

— Команда GrowJourney

Удобрения

Для здорового роста растениям требуется множество различных питательных веществ.Из них азот необходим для роста листьев и производства белка, фосфор способствует росту корней и раннему росту проростков, а калий регулирует перенос других питательных веществ и воды внутри растения. Сера необходима для синтеза белка, а магний необходим для образования хлорофилла. Другие необходимые элементы включают Ca, Na, Fe, Mn, B, Cu, Zn и Co. Дефицит в конкретной почве можно устранить путем добавления соответствующих удобрений.

Рис. 1 В 19 веке Джон Лоуз и Генри Гилберт начали серию полевых экспериментов по изучению воздействия неорганических удобрений и органических удобрений на такие важные культуры, как пшеница, которые продолжаются и по сей день.Первый экспериментальный урожай пшеницы был посеян на Бродбалке, поле в Хартфордшире, Англия, в 1843 году и собран в 1844 году. Тот же самый полевой эксперимент продолжается и сегодня и используется в текущих исследовательских программах Rothamsted Research. Поле разделено на разделы. На одних пшеница выращивается постоянно, на других чередуется с другими культурами. В других экспериментах используется другое количество удобрений, включая тройной фосфат, хлорид калия, соединения натрия и магния и навоз. С любезного разрешения Rothamsted Research Ltd.

Питательные вещества

Корни растений должны поглощать питательные элементы из почвенного раствора, как правило, в виде положительно или отрицательно заряженных ионов, которые должны присутствовать в почве.

Азот поглощается большинством растений, кроме бобовых, только в двух формах: в виде нитратных (NO ₃ ^—) и аммонийных (NH ₄ ⁺ ) ионов.В условиях Великобритании ионы аммония быстро окисляются микробами в почве до нитрат-ионов. Они поглощаются корнями растений, в конечном итоге образуя аминокислоты и, следовательно, белки.

В очень влажных условиях, где кислород ограничен, как, например, на рисовых полях, большая часть азота поглощается в виде ионов аммония.

Наиболее часто используемые азотсодержащие удобрения в Западной Европе — это нитрат аммония и нитрат аммония кальция (смесь примерно 80% нитрата аммония и 20% карбоната кальция).Однако во всем мире около половины азота, применяемого в качестве удобрений, представляет собой карбамид (мочевину). Это наиболее концентрированное твердое азотное удобрение (46% N), которое быстро превращается в ионы аммония с помощью фермента уреазы, который встречается во многих почвах. . Все азотсодержащие удобрения производятся из аммиака, и ежегодно их производится более 150 миллионов тонн.

Фосфор обычно поглощается большинством корней растений в виде дигидрофосфат-иона, H ₂ PO ₄ ^—.Фосфор можно применять в виде тройного суперфосфата, который представляет собой водорастворимый дигидрофосфат кальция, Ca (H ₂ PO ₄ ) ₂ , или в виде фосфата аммония. Эти водорастворимые фосфаты производятся из фосфатной руды (апатита), которая содержит различные формы трикальцийфосфата Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , который сам не растворяется в воде. Ежегодно добывается 180 миллионов тонн руды, из которых 73 поступает из Азии и 43 из Африки (в основном Марокко).

Производятся два фосфата аммония: дигидрофосфат аммония и гидрофосфат диаммония. Они особенно полезны, поскольку содержат как азот, так и фосфор. Выбор для использования зависит от того, какое соотношение азота и фосфора наиболее эффективно для роста растения. Все они получены из фосфорной кислоты, которая производится в массовых масштабах, около 38 миллионов тонн в год.

Калий воспринимается как положительно заряженный ион калия K ⁺ и обычно применяется как хлорид калия.Добываются очень большие объемы, более 50 миллионов тонн в год, калийных удобрений, из которых 19 миллионов тонн добываются в странах бывшего Советского Союза и 17 в Северной Америке.

Осаждение серы из атмосферы быстро уменьшилось, поскольку выбросы от промышленных процессов снизились в ответ на потребность в «чистом» воздухе. Это приводит к дефициту серы в почвах. Таким образом, многие компании теперь производят удобрения, содержащие серу, обычно добавляемую в форме сульфата аммония или других сульфатных солей.Однако элементарная сера все чаще используется в некоторых удобрениях.

Твердые удобрения доступны в различных формах. Удобрения, такие как сульфат аммония и хлорид калия, будут кристаллами. Некоторые из них, такие как мочевина, могут быть в виде небольших сфер (гранул), образовавшихся, когда расплавленный материал распыляется через перфорированный диск, и полученные капли быстро охлаждаются и затвердевают, когда они падают с высокой башни (башни приллирования). Гранулы обычно имеют диаметр 2-4 мм, форму, с которой легко обращаться и распределять.

Мультипитательные удобрения

Многоэлементные удобрения содержат два или более питательных вещества N, P и K, и в некоторых случаях могут быть добавлены небольшие количества серы, магния и микроэлементов, таких как бор. Есть два типа полинутриентных удобрений. Один тип, известный как смешанные удобрения, представляет собой просто смесь отдельных удобрений. Поскольку отдельные удобрения используются в их коммерчески производимой форме, они могут быть разного размера и плотности и после смешивания могут отделяться во время транспортировки и разбрасывания.Это приводит к неравномерному распределению питательных элементов и неравномерному росту урожая.

Другой тип полинутриентного удобрения — это гранулированное удобрение, каждая гранула которого содержит питательные вещества в необходимом соотношении. Их получают путем смешивания отдельных питательных солей, таких как нитрат аммония, фосфат аммония и хлорид калия, для создания суспензии в большом сосуде, известном как гранулятор. После сушки гранулы имеют содержание влаги приблизительно 0,5% и затем могут быть покрыты водоотталкивающим материалом для предотвращения дальнейшего поглощения влаги.Это увеличивает срок хранения и увеличивает текучесть гранул при их механическом распределении. Эти удобрения известны как сложные, а иногда и как комплексные удобрения.

Выбор удобрения для использования

Фермеры могут выбирать из широкого ассортимента удобрений, удобрений с одним питательным веществом, а также смешанных или сложных удобрений. Как составные, так и смешанные доступны с различными составами в зависимости от соотношения, в котором отдельные питательные вещества требуются для выращиваемой культуры.

Выбор удобрения зависит от количества необходимых питательных веществ. Азот применяется каждый год, и необходимое количество будет зависеть от выращиваемой культуры и ее ожидаемой урожайности. Доступные запасы фосфора и калия накапливаются в почве, и количество, необходимое в качестве удобрения, будет зависеть от количества, уже содержащегося в почве. Это можно определить с помощью анализа почвы.

Производство

Завод по производству удобрений включает несколько интегрированных процессов:

• Аммиак производится из азота (воздуха) и водорода (производится из природного газа, нафты или угля с паром)
• хлористый калий добывается, а руда дробится и очищается
• фосфорная кислота производится из фосфоритов (в основном фосфата кальция) и серной кислоты, причем последняя производится из серы (полученной из нефти и природного газа)
• тройной суперфосфат (дигидрофосфат кальция) производится из фосфоритной руды и фосфорной кислоты.
• Нитрат аммония производится из аммиака и азотной кислоты (сам производится из аммиака)
• фосфаты аммония производятся из фосфорной кислоты (и аммиака.

Проблемы окружающей среды

«Зеленая» полемика существует между теми, кто считает, что нельзя использовать «искусственные» удобрения, и теми, кто считает, что промышленные удобрения должны использоваться, чтобы прокормить постоянно растущее население мира. По оценкам, синтетические азотные удобрения в настоящее время обеспечивают примерно половину белка в сельскохозяйственных культурах во всем мире.

Поскольку производимые удобрения содержат точно такие же питательные вещества для растений в химических формах, которые содержатся в природе, они сами по себе не являются вредными для окружающей среды.Однако важно, чтобы время и норма внесения удобрений или навоза были правильными, рассчитанными для оптимизации урожая и минимизации неблагоприятного загрязнения окружающей среды в результате потерь питательных веществ.

Нитрат-ион особенно подвижен в почве, и проблемы возникают при использовании чрезмерного количества азотных удобрений или навоза. Это связано с тем, что неиспользованные нитраты остаются в почве, и существует риск их вымывания в водоемы.

Фосфат-ионы, вносимые в удобрения и навоз, прочно связываются с частицами почвы и обычно не выщелачиваются.Однако некоторые ионы фосфата содержатся в реках, и они поступают из почвы, которая подверглась эрозии в водоток.

Тем не менее, даже очень небольшое количество фосфата, перенесенного в воду, может привести к обогащению воды питательными веществами — эвтрофикации — что стимулирует рост растений. Разложение чрезмерного роста растений требует большого количества кислорода, и это уменьшает количество кислорода, доступного для рыб и других водных животных, что приводит к их гибели и, в крайних случаях, возможному преобразованию водного пути в анаэробный водоем, который токсичен для позвоночных и имеет неприятный запах.

Дата последнего изменения: 18 марта 2013 г.

Синтетические азотные удобрения в США • farmdoc daily

Введение

Мы предоставляем информацию о производстве азотных удобрений в Соединенных Штатах, тем самым помогая понять проблемы сохранения при производстве азота. Азот — это самый распространенный газ в атмосфере, который составляет примерно 78% атмосферы. Одним из наиболее важных научных открытий 20 ^годов века является процесс Габера-Боша, который преобразует атмосферный азот в синтетический азот для удобрения сельскохозяйственных культур.Открытие процесса Габера-Боша позволило широко использовать удобрения сельскохозяйственных культур и вместе с другими достижениями сельскохозяйственных технологий помогло произвести революцию в производстве продуктов питания для растущего населения мира. В этой статье исследуется история использования азотных удобрений в США, кратко объясняется наука о производстве синтетического азота и обсуждается сегодняшняя азотная промышленность в США.

История удобрений в США

По словам Нельсона (1990), первое задокументированное использование удобрений в США.S. был рожден индейцами, которые жили вдоль определенных ручьев в Новой Англии и Нью-Йорке и использовали рыбу, пойманную в этих ручьях, для удобрения кукурузы. Ранние колонисты в США в основном полагались на эксплуататорское сельское хозяйство, которое включало посев урожая на одном и том же поле год за годом, пока почва не стала непродуктивной, а затем переезд на новое поле. Однако это было неустойчиво и привело к попыткам повысить продуктивность сельского хозяйства в США.Первые продажи коммерческого материала для добавления питательных веществ в почву начались с гуано, импортированного из Перу, которое было основным удобрением, используемым в США.S. с 1840 по 1870 год. Гуано состоит из птичьего помета, накопившегося в отложениях на островах у побережья Перу, но его использование было неустойчивым, поскольку эти отложения были быстро добыты и истощены, когда он стал популярным удобрением во всем мире. Другие ранние коммерческие удобрения, используемые в США, включали кости, рыбные отходы, отходы бойни, древесную золу, нитрат натрия, доставленный из Перу и Чили, сульфат аммония из угольных газовых заводов, хлопковую муку и пудрет (человеческие отходы). Использование удобрений увеличилось с 1870-1920 гг., А разработка и распространение информации о методах внесения азотных удобрений через сельскохозяйственные учреждения, государственные службы распространения знаний, полевые эксперименты и Министерство сельского хозяйства США привели к улучшению методов плодородия и улучшению использования удобрений на фермах.Однако урожайность оставалась относительно стабильной на протяжении всего этого периода, поскольку фактическое среднее использование питательных веществ на акр оставалось относительно низким, особенно по сравнению с сегодняшним днем ​​(Nelson 1990).

Производство синтетических азотных удобрений

Во время 68 ^-го ежегодного собрания Британской ассоциации содействия развитию науки в 1898 году химик по имени сэр Уильям Крукс в своем президентском обращении высказался о своей обеспокоенности тем, что население мира вскоре станет намного больше, чем мировые запасы продовольствия В связи с тем, что чилийские месторождения нитратов быстро истощаются, он призвал химиков и инженеров-химиков всего мира разработать процесс фиксации азота для использования атмосферного азота (Nelson 1990).Хотя многие ученые заложили основу, два немецких химика из BASF, Фриц Габер и Карл Бош, обнаружили, как превращать атмосферный азот в аммиак. Габер открыл метод, который сделал возможным производство аммиака в 1909 году, а Бош стандартизировал процесс Габера в 1913 году (Melillo 2012).

В процессе Габера-Боша используются водород и атмосферный азот при чрезвычайно высоком давлении и температуре в сочетании с металлическим катализатором, таким как железо, для получения газообразного аммиака, который конденсируется с помощью холодной воды, образуя жидкий аммиак, также известный как безводный аммиак ( Рисунок 1А).В этом процессе природный газ обычно используется в качестве водородного сырья и в качестве источника энергии для получения высокого давления и температуры, необходимых для реакции, и по этой причине цены на природный газ и азотные удобрения тесно связаны (Sawyer et al. 2010).

Первичный продукт процесса Haber-Bosch, безводный аммиак, широко используется для производства кукурузы путем прямого внесения на Среднем Западе Соединенных Штатов (Министерство сельского хозяйства Иллинойса, 2019). Это можно объяснить: (i) непревзойденным содержанием азота (82%), которое снижает затраты на транспортировку, хранение и распределение по сравнению с другими источниками азота, (ii) возможностью осеннего внесения, которое соответствует оптимальным погодным условиям для полевых работ, и также потому, что цены на это удобрение осенью обычно ниже, чем весной (Schnitkey, 2018).Безводный аммиак также имеет недостатки, особенно его токсичность, что требует специально разработанного и хорошо обслуживаемого оборудования для хранения и обращения с ним под высоким давлением. Проблема хранения и обращения с безводным аммиаком является одной из причин, почему аммиак является основой для многих других азотных удобрений, таких как мочевина, растворы карбамида-аммиачной селитры (КАС), сульфат аммония и нитрат кальция, как показано на рисунке 1B. Обсуждение в этой статье будет сосредоточено на основных источниках азотных удобрений, вносимых в США, а именно безводном аммиаке, КАС и мочевине.

Среди синтетических азотных удобрений, производимых из безводного аммиака, мочевина лидирует на рынке удобрений в мировом сельском хозяйстве с 1960-х годов, что можно объяснить безопасными свойствами органического соединения, которое можно легко вносить в почву или смешивать с другими удобрениями. для приготовления составов NPK. Основным ограничением мочевины является улетучивание аммиака, которое может привести к серьезным потерям азота, когда мочевина вносится в крупнозернистые почвы или растворяется на поверхности почвы (например.г., Бремнер, 1995; Nunes et al. 2020). Альтернативным азотным удобрением является нитрат аммония, который синтезируется в результате реакции азотной кислоты с безводным аммиаком (рис. 1B). Хотя различные исследования показали потенциал этого источника азота для роста растений, нитрат аммония дороже других азотных удобрений и может быть чрезвычайно опасным, поскольку может взорваться при контакте с высокими температурами (Laboureur et al., 2016).

Более безопасный вариант — смесь нитрата аммония, мочевины и воды, образующая растворы КАС (рис. 1B).Эти жидкие удобрения привлекают все большее внимание на рынках удобрений, потому что они безопасны в обращении, удобны для смешивания с другими питательными веществами и химикатами и легко применяются. Дополнительные химические процессы, необходимые для производства растворов КАС, делают их более дорогими в расчете на единицу азота, чем другие азотные удобрения, такие как безводный аммиак и мочевина. Многие другие азотные удобрения можно приготовить из безводного аммиака, и некоторые из них, такие как нитрат кальция и сульфат аммония, получили больше внимания в других регионах, таких как Европа и Латинская Америка, однако их низкое содержание азота является недостатком, отражающим более высокие логистические затраты. этих удобрений.Также уместно упомянуть, что некоторые фосфатные удобрения, такие как моно- и диаммонийфосфат (MAP и DAP), могут косвенно обеспечивать азот для растениеводства, хотя эти удобрения в основном используются для получения фосфора.

Производители азотных удобрений в США

США — четвертый по величине производитель азотных удобрений в мире (The Fertilizer Institute 2019). В 2019 году аммиак производили в США 16 компаний на 35 заводах в 16 штатах (Apodaca 2020a).В отличие от элементов, добываемых на Земле, таких как калий и фосфор, где расположение шахты определяется наличием горных пород, содержащих значительное количество этих элементов, аммиак производится из атмосферы, поэтому теоретически производственные мощности могут быть расположены где угодно. Большая часть производства аммиака в США происходит вблизи крупных запасов природного газа в Луизиане, Оклахоме и Техасе из-за использования природного газа в качестве водородного сырья, а также для поддержания высоких температур и давления, необходимых для производства аммиака (Apodaca 2020a).Большая часть аммиака в США производится международными компаниями и используется для внутреннего потребления, при этом часть аммиака импортируется с производственных предприятий, расположенных в Тринидаде и Тобаго и Канаде. Небольшое количество аммиака, производимого в США, идет на экспорт. Хотя импорт и экспорт аммиака в США кажутся небольшими по сравнению с внутренним производством и потреблением, цифры значительны по сравнению с другими странами-импортерами и экспортерами аммиака. В 2019 году США занимали 9 ^{-е место среди} крупнейших экспортеров аммиака и 2 ^{-е место среди} крупнейших импортеров аммиака в мире.США также импортируют мочевину, и в 2019 году они были 2 ^и крупнейшими импортерами мочевины в мире (Nutrien 2020). На Рисунке 2 показано общее производство, импорт, экспорт и видимое потребление аммиака с 2015 по 2019 год.

Крупнейшими производителями аммиака в Северной Америке являются CF Industries, Nutrien, Mosaic и Yara (Nutrien 2020). Предприятия по производству азотных удобрений работают каждый день, но имеют ограниченную емкость для хранения, поэтому удобрения необходимо доставлять на склады и терминалы для хранения.Для перевозки аммиака используются следующие виды транспорта: баржа-рефрижератор, железнодорожный вагон, трубопровод и автоцистерна (Apodaca 2020b). Летом и зимой производители удобрений заполняют склады и терминалы, а весной и осенью хранилища опустошаются, поскольку фермеры вносят азот на свои поля.

Резюме и заключение

Многие люди ежедневно потребляют растения, удобренные азотом, или животных, которых кормят азотными удобрениями, но не знают, откуда поступает азот.Открытие синтетических азотных удобрений произвело революцию в производстве продуктов питания для растущего населения, и история развития азотных удобрений актуальна для тех, кто использует и изучает азот. Большая часть аммиака, используемого в США, производится внутри страны рядом с месторождениями природного газа крупными международными компаниями и транспортируется по всей стране с использованием сложной транспортной сети, которая сильно зависит от сезонности и географии использования удобрений. На производственных предприятиях компании используют реакцию с катализатором при высоком давлении и температуре для получения аммиака.Для производства мочевины или КАС из аммиака требуются дополнительные химические процессы, поэтому КАС и мочевина стоят больше, чем безводный аммиак на единицу азота.

Разработка синтетических азотных удобрений приносит пользу населению за счет увеличения производства продуктов питания, но использование и производство синтетических удобрений создают проблемы. Значительная потеря азота происходит из-за выщелачивания, улетучивания и денитрификации, вызывая беспокойство по поводу качества воды, выбросов парниковых газов и здоровья почвы.Еще одна проблема — энергоемкость процесса Габера-Боша, который требует значительных ресурсов для создания среды с высоким давлением и температурой для производства аммиака. Дальнейшая переработка аммиака в КАС или мочевину требует дополнительных затрат энергии, помимо затрат на транспортировку, обработку и хранение азотных удобрений. Хотя производство аммиака намного более эффективно, чем при первоначальном коммерческом использовании, производство аммиака для коммерческого сельского хозяйства по-прежнему требует большого количества энергии и ресурсов.Согласно рекомендованным университетом нормам внесения азота, внесение азотных удобрений является самым большим источником энергии для производства кукурузы (Sawyer et al. 2010). Использование и производство азотных удобрений в США резко изменилось с момента их создания, и постоянно развиваются новые технологии и повышения эффективности для улучшения производства и применения удобрений для поддержания глобального производства продуктов питания, необходимых для растущего населения мира.

Список литературы

Аподака, Лори Э.2020a. «Азот (фиксированный) — аммиак». Обзоры минерального сырья. Геологическая служба США.

Apodaca, Lori E. 2020b. «Азот». Ежегодник полезных ископаемых, 2017 г., Геологическая служба США, Министерство внутренних дел США.

Бремнер, Дж. М. 1995. Недавние исследования проблем использования мочевины в качестве азотного удобрения. В азотной экономике тропических почв. изд .: Н. Ахмад, 321–29. Дордрехт, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers. https://doi.org/10.1007/978-94-009-1706-4_30.

Институт удобрений. 2019. «Состояние отрасли удобрений в 2019 году». Вашингтон, округ Колумбия https://www.fertilizerreport.org/

Министерство сельского хозяйства Иллинойса. 2019. «Отчет о вместимости коммерческих удобрений штата Иллинойс». Иллинойс Деп. сельского хозяйства, Спрингфилд. https://www2.illinois.gov/sites/agr/Plants/Fertilizer/Pages/Fertilizer-Reports.aspx

Laboureur, DM, Han, Z., Harding, BZ, Pineda, A., Pittman, WC, Rosas, C., & Mannan, MS, 2016. «Практический пример и уроки, извлеченные из взрыва нитрата аммония на заводе по производству удобрений West. .» Журнал опасных материалов , 308 , 164-172. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.01.039

Мелилло, Эдвард Д. 2012. «Первая зеленая революция: долговое рабство и развитие торговли азотными удобрениями, 1840–1930». Американский исторический обзор 117, нет. 4: 1028-1060. https://doi.org/10.1093/ahr/117.4.1028

Нельсон, Льюис Б. 1990. История индустрии удобрений США. Muscle Shoals, Алабама: Управление долины Теннесси.

Nunes, VLN, Mulvaney, RL, Tronto, J. & Cantarutti, RB 2020. «Потенциал альгината и мезопористого углерода для повышения полезности мочевины в качестве удобрений» Сообщения в области почвоведения и анализа растений , 51 , 2257 –2269. https://doi.org/10.1080/00103624.2020.1822378

Nutrien. 2020. «Книга фактов Nutrien 2020». Саскатун, СК. https://www.nutrien.com/sites/default/files/uploads/2020-10/Nutrien%20Fact%20Book%202020.pdf

Сойер, Джон Э., Марк Ханна и Дана Петерсон.2010. «Энергосбережение при внесении азотных удобрений из кукурузы» Расширение Университета штата Айова PM 2089i, Университет штата Айова.

Шнитки, Г. «Цены на удобрения для урожая 2019 года выше». farmdoc daily (8): 178, Департамент сельского хозяйства и экономики потребления, Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн, 25 сентября 2018 г.

Вот совок по химическим и органическим удобрениям

CORVALLIS, Ore. — Весна — время подумать об удобрениях. Органические варианты — отличный вариант.

Органические удобрения, такие как навоз, компост или костная мука, получены непосредственно из растительных или животных источников, по словам Росс Пенхаллегон, садовода из Службы поддержки штата Орегон. Неорганические удобрения, такие как сульфат аммония или фосфат аммония, часто называют коммерческими или синтетическими удобрениями, потому что они проходят производственный процесс, хотя многие из них поступают из природных минеральных отложений.

Неорганические удобрения обычно содержат только несколько питательных веществ — обычно азот, фосфор, калий, серу, а иногда и микроэлементы, по отдельности или в комбинации.Эти питательные вещества находятся в легко доступной для растений форме. Однако, поскольку они быстро теряются из почвы, вам, возможно, придется удобрять растения несколько раз в течение вегетационного периода, если вы не используете специально разработанный тип с медленным высвобождением.

По словам Пенхаллегона, некоторые питательные вещества, такие как нитраты, быстро усваиваются корнями растений. Если вам нужен только определенный элемент, такой как азот, и вы хотите, чтобы он быстро стал доступным для ваших растений, подойдет неорганическое удобрение, такое как нитрат аммония.

Органические удобрения обычно содержат питательные вещества для растений в низких концентрациях. Многие из этих питательных веществ должны быть преобразованы в неорганические формы почвенными бактериями и грибами, прежде чем растения смогут их использовать, поэтому они обычно высвобождаются медленнее, особенно в холодную погоду, когда почвенные микробы не так активны.

Но у органических удобрений есть преимущества. Они не образуют корку на почве, как иногда делают неорганические удобрения. Они улучшают поступление воды в почву и со временем придают ей структуру.Органика питает полезные микробы, облегчая работу с почвой. Но они могут стоить больше, чем химические или неорганические удобрения, потому что они менее концентрированы и доставляют меньше питательных веществ фунт за фунт.

Поскольку многие химические / неорганические удобрения концентрированы и хорошо растворимы, их легче применить слишком много и повредить растения. Свежий, некомпостированный навоз также может повредить ваши растения, потому что некоторые навозы содержат вредное количество солей. Они также могут быть источником семян сорняков.

Penhallegon собрал информацию о содержании азота (N), фосфора (P) и калия (K) во многих органических веществах, обычно используемых в качестве удобрений в Орегоне. Его отчет «Ценности органических удобрений» также содержит информацию о том, как быстро органическое удобрение высвобождает доступные питательные вещества, и список ссылок по органическому садоводству.

«Одна из самых сложных вещей, которую нужно определить для садовода, выращивающего органические продукты, — это сколько органических удобрений использовать, скажем, на 1000 квадратных футов сада», — сказал Пенхаллегон.«Для удобрения с соотношением NPK 12-11-2 это означает, что 12 процентов составляет азот, 11 процентов — фосфор и 2 процента — калий. Проще говоря, это означает, что каждый 100-фунтовый мешок удобрения будет содержать 12 фунтов. азота, 11 фунтов фосфора и 2 фунта азота.

«Например, используя удобрение 12-11-2, если бы мы знали, что хотим внести один фунт азота, мы бы использовали 1/12 часть от 100 фунтов», — сказал он. «Это равняется примерно 8 фунтам этого удобрения, применяемого для получения одного фунта азота в почве.«

Кровяная мука (12,5–1,5–0,6) высвобождает питательные вещества в течение двух-шести недель.

Сгоревшая яичная скорлупа (0-.5-.3), рыбная эмульсия (5-1-1) и мочевина (моча) (46-0-0) являются наиболее быстродействующими органическими удобрениями, срок хранения которых составляет всего пару недель.

Чтобы повысить содержание азота в почве, внесите богатую азотом мочевину (42-46 процентов N), перья (15 процентов N), кровяную муку (12,5 процентов N), высушенную кровь (12 процентов N).

Органические добавки с самым высоким содержанием фосфора включают каменный фосфат (20-33 процентов P), костную муку (15-27 процентов P) и коллоидный фосфат (17-25 процентов P).Высоким содержанием калия являются водоросли (4-13 процентов K), древесная зола (3-7 процентов K), гранитная мука (3-6 процентов K) и зеленый песок (5 процентов K).

Чтобы сделать почву менее кислой, садоводам нужны материалы, богатые кальцием, в том числе моллюски, раковины устриц, древесная зола, доломит и гипс (все они состоят не менее чем на 30 процентов из карбоната кальция или чистого кальция).

Многие садовые центры и кормовые магазины продают органические удобрения и добавки для садов.

.