Азотные удобрения: группы, виды, применение на различных типах почв, способы внесения

Азотные удобрения – азотосодержащие вещества, которые используются для повышения содержания азота в почве. В зависимости от формы азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп. Используются в основной прием как припосевные удобрения и в качестве подкормок. Производство основано на получении синтетического аммиака из молекулярного водорода и азота.

Общие сведения

Для нормального роста и развития овощных, плодовых, ягодных и цветочных культур естественного содержания азота в почве недостаточно. Для получения хорошего урожая не обойтись без внесения азотных удобрений. Азот в необходимом количестве присутствует и в органических удобрениях. Их минус заключается в том, что органический азот в значительной мере влияет на увеличение числа вредителей, действия которых могут пагубно отразиться на растениях. Для того чтобы этот элемент был полезен, а не наносил вред, опытные дачники советуют использовать азотные минеральные удобрения.

Основными задачами азотных удобрений являются уплотнение корневой системы, образование новой листвы, развитие цветов и плодов. Особенно нуждаются в их внесении плодовые и ягодные культуры, азот влияет на качество и количество будущих плодов. Хорошо усваивают азотные удобрения абсолютно все типы почв, будь то торфяники, чернозем или же подзолистые почвы.

Недостаточное количество азота в почве сказывается на росте растений и развитии вегетативных органов. Листва становится слишком мелкой, меняется окрас до бледно-желтого цвета. Листья рано осыпаются, а значит, сокращается и период цветения и плодоношения. Такого рода неприятности помогут исправить азотные удобрения, внесенные по всем правилам, то есть с учетом рекомендуемой дозы, типа почвы и произрастающих на ней культурных растений.

В целом, азотные удобрения являются самыми востребованными в садоводстве, огородничестве и цветоводстве. Стоит отметить, что их доля составляет почти 60% от мирового потребления минеральных удобрений. Кстати, именно азотные удобрения наиболее подвержены воздействию микроорганизмов, содержащихся в почве. Только в первую неделю после их внесения около 70% массы удобрения иммобилизуются бактериями, после гибели которых, поглощенный ими азот используется растениями. Также известно, что достаточно большие потери азота происходят в ходе денитрификации (или газообразные потери), нитрификации (или образование нитратов) и, конечно же, вследствие выноса легкорастворимых солей аммония и нитратов из почвенного слоя. В результате растениями поглощается около 50% (в лучшем случае), обычно меньше.

Группы азотных удобрений

В зависимости от содержащегося азотного соединения, однокомпонентные азотные удобрения подразделяются на шесть групп:

• Нитратные (натриевая селитра, кальциевая селитра);
• Аммонийные (сульфат аммония, сульфат аммония-натрия, хлористый аммоний);
• Аммонийно-нитратные (Аммиачно-нитратные) (аммиачная селитра);
• Амидные (мочевина);
• Жидкие аммиачные (безводный аммиак, аммиачная вода, карбамид-аммонийно-нитратные (КАС);

Нитратные удобрения

Нитратные удобрения содержат азот в нитратной форме (NO₃^—). К этой группе относятся натриевая селитра NaNO₃ и кальциевая селитра Ca(NO₃)₂.

Нитратные удобрения являются физиологически щелочными и сдвигают реакцию почвы от кислой к нейтральной. В связи с этим свойством их использование очень эффективно на кислых дерново-подзолистых почвах. Не рекомендуется использование натриевой селитры на засоленных почвах.

Натриевую селитру долгое время добывали в природе. Самые большие залежи расположены в Чили (чилийская селитра). В настоящее время разработаны способы получения натриевой селитры путем взаимодействия различных азото- и натрийсодержащих соединений.

Кальциевую селитру получают при производстве азотной кислоты или при разложении фосфатного сырья.

Аммонийные удобрения

Аммонийные удобрения – вещества, содержащие азот в форме катиона аммония NH₄⁺.

К ним относятся сульфат аммония (NH₄)₂SO₄, сульфат аммония-натрия (NH₄)₂SO+Na₂SO₄ или Na(NH4)SO4*2H2O), хлористый аммоний NН₄Сl.

Производство аммонийных удобрений проще и дешевле, чем нитратных, поскольку окисление аммиака в азотную кислоту не требуется.

Сульфат аммония во всем мире используют в орошаемом земледелии под рис и хлопчатник, особенно в районах избыточного увлажнения, в частности, в тропиках.В России сульфат аммония производят с 1899 года. Впервые его получили в Донбассе, на Щербинском руднике путем улавливания и нейтрализации серной кислотой аммиака, который образуется при коксовании каменного угля. Принципиальную схему этого способа используют и сейчас.

Сульфат аммония-натрия получают как отход производства капролака. Эффективно при внесении под свеклу и другие корнеплоды из-за присутствия натрия. Рекомендуется для подкормки сенокосов и пастбищ.

Виды азотных удобрений

Хлористый аммоний (хлорид аммония) содержит значительное количество хлора – 67 %, азота 24–26 %. Применять под чувствительные к хлору культуры (картофель, табак, виноград, лук, капусту, лен, коноплю) в качестве припосевного удобрения или подкормок не рекомендуется. Вносить хлорид аммония под хлорофобные культуры можно только осенью и в зонах достаточного увлажнения. В таком случае ионы хлора будут вымыты из корнеобитаемого слоя атмосферными осадками.

Хлорид аммония – мелкокристаллический порошок желтоватого или белого цвета. При 20°C в 100 м³воды растворяется 37,2 г вещества. Обладает хорошими физическими свойствами, при хранении не слеживается, малогигроскопичен.

Хлорид аммония получают как побочный продукт при производстве соды.

Аммонийно-нитратные удобрения (Аммиачно-нитратные). Аммонийно-нитратные удобрения содержат азот в аммонийной (NH₄⁺) и нитратной форме (NO₃^—). К этой группе причисляют аммиачную селитру (NH₄NO₃), сульфо-нитрат аммония ((NH₄)₂SO₄*2NH₄NO₃+(NH₄)SO₄), известково-аммонийную селитру (NH₄NO₃*CaCO₃).

Аммиачная селитра содержит нитратный и аммонийный азот в соотношении 1: 1. Правильнее называть это удобрение аммонийной селитрой, но аммиачная селитра – название более распространенное. Это наиболее эффективное из однокомпонентных азотных удобрений. Аммиачная селитра – безбалластное удобрение. Стоимость его перевозки и внесения в почву значительно ниже, чем у других азотных удобрений (исключение – мочевина и жидкий аммиак). Сочетание подвижного нитратного азота с менее подвижным аммонийным азотом дает возможность широкого варьирования способов, доз и сроков внесения аммиачной селитры в зависимости от региональных почвенно-климатических условий и особенностей агротехники выращивания культур.

Сульфо-нитрат аммония (сульфат-нитрат аммония, монтан-селитра, лейна-селитра) – сероватое мелкокристаллическое или гранулированное вещество сероватого цвета.

Физико-химические свойства удобрения позволяют успешно использовать его в различных почвенно-климатических условиях. Обладает потенциальной кислотностью.

Известково-аммонийная селитра – гранулированное удобрение. Соотношение селитры и извести варьирует в зависимости от марки удобрения. Широко используется в странах Западной Европы.

Амидные удобрения. Амидные удобрения содержат азот в амидной форме (NH₂^—). К этой группе относится мочевина CO(NH₂)₂. Азот в мочевине присутствует в органической форме в виде амида карбаминовой кислоты. Это наиболее распространенное твердое азотное удобрение. Применяется во все приемы внесения, но наиболее эффективно для некорневых подкормок.

Жидкие аммиачные удобрения. Жидкие аммиачные удобрения – жидкие формы азотных удобрений. К этой группе относятся жидкий (безводный аммиак) NH₃, аммиачная вода (водный аммиак), аммиакаты. Производство жидких аммиачных удобрений значительно дешевле, чем твердых солей.

Безводный аммиак содержит 82,3 % азота. Это самое концентрированное безбалластное удобрение. Внешне – бесцветная жидкость. Физико-химические свойства удобрения изменяются в зависимости от температуры окружающей среды. Хранится только в герметических сосудах, где под давлением разделяется на жидкую и газообразную фазы.

При транспортировке емкости заполняют не полностью. Вещество нейтрально к чугуну, железу и стали, но сильно коррозирует цинк, медь и их сплавы.

Аммиачная вода (водный аммиак) – раствор аммиака в воде, давление паров невысокое, черные металлы не разрушает. Азот содержится в форме аммиака NH₃ и аммония NH₄OH. Свободного аммиака содержится гораздо больше, чем аммония. Это способствует потерям азота за счет улетучивания. Работать с аммиачной водой проще и безопаснее, чем с безводным аммиаком, но в связи с низким содержанием азота ее применение рентабельно только в хозяйствах, расположенных недалеко от предприятий, ее производящих.

Аммиакаты содержат от 30 до 50 % азота. Внешне это жидкость светло-желтого или желтого цвета. Получают аммиакаты при растворении в водном аммиаке аммиачной селитры, аммиачной и кальциевой селитры, мочевины или аммиачной селитры и мочевины.

Аммиакаты отличаются по концентрации общего азота, по соотношению его форм и разнообразны по физико-химическим свойствам.

Аммиакаты вызывают коррозию медных сплавов. Аммиакаты с аммиачной селитрой окисляют, кроме того, и черные металлы. Хранение и транспортировка аммиакатов возможны в емкостях из алюминия, его сплавов, нержавеющей стали или в обычных стальных цистернах с антикоррозийным покрытием эпоксидными смолами. Возможно применение емкостей из полимерных материалов.

Карбамид-аммонийно-нитратные удобрения (КАС) – смесь водных растворов мочевины и аммиачной селитры. КАС обладают нейтральной или слабощелочной реакцией. Внешне – прозрачные либо желтоватые жидкости. Путем изменения соотношения исходных компонентов получают различные марки КАС.

Поведение азотных удобрений в почве

Все однокомпонентные азотные удобрения хорошо растворимы в воде.

Нитратные формы передвигаются вместе с почвенным раствором и связываются в почве только биологическим типом поглощения. Биологическое поглощение активно только в теплое время года. С поздней осени до ранней весны нитраты легко передвигаются в почве и в условиях промывного водного режима могут вымываться, что особенно характерно для легких почв.

В теплое время года в почвах преобладают восходящие потоки влаги. А растения и микроорганизмы активно поглощают нитратный азот.

Аммиачные и аммонийные формы в почве поглощаются почвенным комплексом (ППК) и переходят в обменно-поглощенное состояние. В таком виде подвижность азота теряется, и он не вымывается. Исключение – легкие почвы с низкой емкостью поглощения.

Дальнейшие процессы нитрификации способствуют трансформации азота в нитратные формы и биологическому поглощению его растениями и микроорганизмами почвы.

С мочевиной после ее превращения под влиянием уробактерий в аммонийные формы азота происходит то же самое.

Таким образом, азотные удобрения изначально или в процессе нитрификации скапливаются в почве в нитратной форме, которая впоследствии подвергается денитрификации. Эти процессы протекают практически во всех типах почв, и именно с ними связаны основные потери азота.

С агрономической точки зрения, денитрификация является негативным процессом. Но с экологической стороны она играет позитивную роль, поскольку освобождает почву от не использованных растениями нитратов и уменьшает их поступление в сточные воды и водоемы.

Часть азота удобрений в процессе жизнедеятельности микроорганизмов превращается в органические формы, не усвояемые растениями, то есть, идет процесс иммобилизации. Установлено, что в результате этого процесса около 10–12 % азота нитратных и 30–40 % аммонийных, амидных и аммиачных удобрений оказываются закрепленными в почве в органической форме. Интенсивность иммобилизации возрастает при внесении органических веществ, бедных азотом, но богатых клетчаткой. К ним относятся солома и стерня злаков, соломистый навоз. 

Азот внесенных в почву удобрений расходуется за один вегетационный период. Расход распределяется между поглощением растениями, процессами иммобилизации и потерями при денитрификации, вымывании и эрозии почв.

Последействие у азотных удобрений практически не наблюдается.

Применение азотных удобрений на различных типах почв

Эффективность внесения азотных удобрений зависит от почвенно-климатических условий региона. Наибольшая эффективность азотных удобрений наблюдается в районах достаточного увлажнения.

Бедные гумусом дерново-подзолистые почвы, серые лесные почвы, оподзоленные, выщелоченные черноземы. Действие азотных удобрений устойчиво положительно. Причем, с повышением степени выщелоченности черноземов возрастает и эффективность азотных удобрений.

Супесчаные, песчаные почвы нечерноземной зоны испытывают острую нехватку азота, поэтому здесь наблюдается высокая эффективность действия азотных удобрений. Однако в условиях промывного режима почвы отмечаются значительные потери азота, и его внесение производят преимущественно в весенний период.

Осушенные торфяно-болотные почвы. Действие азотных удобрений снижается, поскольку в минимуме оказываются фосфорные и калийные удобрения. Однако в первые годы освоения торфяников в центральных и северо-западных районах нечерноземной зоны возрастает и эффективность азотных удобрений.

Оподзоленные и выщелоченные черноземы правобережной лесостепи Украины показывают большую эффективность по применению азотных удобрений, чемлевобережной.

Выщелоченные черноземы европейской части России. Наблюдается меньшая эффективность азотных удобрений в Поволжье. В Центрально-Черноземной зоне и на Северном Кавказе она несколько выше.

В степной зоне при повышении засушливости климата действие азотных удобрений уменьшается либо становится очень неустойчивым. Но в условиях орошения эффективность действия азотных удобрений возрастает и бывает даже более высокой, чем фосфорных и калийных удобрений.

Типичные черноземы. Молдавии отличаются большими прибавками урожая.

Обыкновенные и карбонатные черноземы. Молдавии характеризуются меньшей эффективностью однокомпонентных азотных удобрений.

Обыкновенные черноземы степных районов Украины. Азотные удобрения показывают значительную эффективность, но и действие значительно ослабляется с запада на восток.

Обыкновенные и карбонатные черноземы Кубани, предгорий Северного Кавказа, североприазовские черноземы отличаются значительным положительным действием азотных удобрений.

Карбонатные черноземы Ростовской области, обыкновенные черноземы Поволжья. Эффективность удобрений снижается.

Каштановые почвы. При лучших условиях увлажнения отмечается хорошее действие удобрений. В засушливых условиях действие азотных удобрений бывает слабым.

Способы внесения азотных удобрений

Азотные удобрения вносятся в основное внесение, припосевное внесение и в качестве подкормок. Способ зависит от формы содержания азота и почвенно-климатических условий местности.

Влияние азотных удобрений на сельскохозяйственные культуры

Азотным удобрениям принадлежит ведущая роль в повышении урожайности различных сельскохозяйственных культур. Это связано с ролью азота как важного биологического элемента, играющего исключительную роль в жизни растений.

Достаточное снабжение азотом усиливает синтез органических азотистых веществ. У растений образуются мощные листья и стебли, интенсивность зеленой окраски усиливается. Растения хорошо растут и кустятся, улучшается формирование и развитие органов плодоношения. Эти процессы способствуют повышению урожайности и содержанию белка.

Однако необходимо учитывать, что односторонний избыток азота может задерживать созревание растений, способствуя развитию вегетативной массы при уменьшении развития зерна, корнеплодов или клубней. У льна, зерновых и некоторых других культур избыток азота вызывает полегание  и ухудшение качества растениеводческой продукции.

Так, в клубнях картофеля может снизиться содержание крахмала. В корнеплодах сахарной свеклы снижается сахаристость и возрастает содержание небелкового азота.

При избытке азотных удобрений в кормах и овощах накапливаются потенциально опасные для здоровья человека и животных нитраты.

Получение азотных удобрений

Производство азотных удобрений основывается на получении синтетического аммиака из молекулярного азота и водорода.

Азот образуется при прохождении воздуха через генератор с горящим коксом.

Источники водорода – природный газ, нефтяные или коксовые газы.

Из смеси азота и водорода (соотношение 1: 3) при высокой температуре и давлении и в присутствии катализатора образуется аммиак:

N₂ + 3H₂ → 2NH₂

Синтетический аммиак идет на производство аммонийных азотных удобрений и азотной кислоты, которая используется для получения аммонийно-нитратных и нитратных удобрений.