Аміак безводний як альтернатива у зменшенні втрат азоту

Фактори невисокої ефективності гранульованих азотних добрив

У світовому масштабі близько 60% азотних добрив використовується при вирощуванні зернових культур. Аміачна селітра за сприятливих умов внесення — доволі ефективне добриво, проте в середньому рівень засвоєння азоту з традиційних гранульованих добрив залишає бажати кращого — лише 30—40%.

Такі високі втрати азоту пояснюються вимиванням нітратного азоту в глибші шари ґрунту за надмірних опадів, низькою доступністю добрив у посушливий період, інтенсивними процесами нітрифікації та амоніфікації. За умови, якщо 2-е та 3-є весняне підживлення припадає на посушливий період, доступність поверхнево розкиданих добрив різко знижується.

Окрім цих негативних факторів, при застосуванні гранульованих добрив досить високі затрати на транспортування, перевантаження, також необхідно слідкувати, щоб гігроскопічні гранульовані добрива не злежувалися, що значно ускладнює технологічний процес внесення. Негативні наслідки безконтрольного використання твердих мінеральних добрив пов'язують ще й із тим, що вони, крім N, P, K, можуть мати у своєму складі значну кількість шкідливих домішок і природних радіонуклідів. Небезпечними компонентами мінеральних добрив є важкі метали (Cd, Pb, Zn, Mo, Co, Cr) та інші токсичні елементи (As, F, B).

Характеристика безводного аміаку та його переваги

Питання внесення безводного аміаку постає внаслідок високої рухливості азоту в традиційних добривах — аміачній селітрі, а також через невеликий вміст азоту в цьому добриві. Натомість безводний аміак не містить у своєму складі баласту, це найконцентрованіше добриво із 82,3% азоту проти 34,6% в аміачній селітрі. До того ж ціна на тонну аміачної селітри коливається у межах 7—10,5 тис гривень, тоді як ціна на тонну безводного аміаку коливалася в межах 10,5—13,7 тис. грн.

Кінцева ціна на рідкі азотні добрива, зокрема й безводний аміак, зумовлена тим, що в процесі виготовлення не застосовується сульфатна або нітратна кислоти. Також у технології виробництва рідких азотних добрив відсутні операції випарювання, кристалізації, гранулювання і сушіння, тобто процеси, які потребують великої кількості енергії.

Аміак безводний та аміачну воду як азотні добрива почали застосовувати досить давно. Є дані, що іще в 40-ві та 50-ті роки ХІХ століття фермери Англії вже успішно використовували водний і безводний аміак як добрива під зернові культури. У 20—30-х роках минулого століття в нашій державі проводили досліди із застосуванням водного й безводного аміаку як добрива, проте через нечисленні досліди та відсутність потрібної техніки для внесення на той час не було розкрито увесь їхній потенціал.

Основною перевагою безводного аміаку та інших рідких азотних добрив є спрощення виробничого процесу, полегшення внесення в ґрунт, відсутність злежування, більш рівномірний розподіл азоту в орному шарі ґрунту. Окрім того, застосовуючи аміак безводний однократно перед сівбою зернових, зменшується кількість проходів техніки полем, значно знижуються виробничі витрати на весняне підживлення.

Така технологія особливо придатна на великих посівних площах через можливість повністю механізувати транспортування і внесення добрива в ґрунт. Відомо, що витрати ресурсів у разі внесення рідкого аміаку в ґрунт на 20—40% нижчі, ніж за використання твердих гранульованих добрив, а затрати праці зменшуються у 2—2,5 разу.

Зберігання і транспортування рідких азотних добрив

Попри те, що використання аміаку як азотного добрива має низку переваг порівняно із традиційними гранульованими або кристалічними добривами, існують і труднощі, які пов’язані із  транспортуванням, зберіганням та внесенням рідких добрив у ґрунт. Так, наприклад, зберігання рідких азотних добрив, особливо безводного аміаку, має певні особливості. З метою зниження до мінімуму ризиків, на промислових складах не повинно одночасно міститися більше 40 тис. т аміаку. Зберігають аміак у сталевих горизонтальних або кульових резервуарах.

Найоптимальніша форма резервуару для зберігання аміаку — куля, для зменшення площі поверхні резервуару. Аміак у таких ємностях менше розігрівається і його пари перебувають під меншим тиском. Безпосередньо на поле із пунктів роздрібної торгівлі аміак транспортується автоцистернами.

Такий метод транспортування також сприяє підвищенню рентабельності використання рідких азотних добрив, оскільки перекачка аміаку в ємності для внесення не потребує значних трудових ресурсів, на відміну від твердих азотних добрив. Зменшується також кількість працівників, які безпосередньо контактують із добривом. Та водночас необхідні додаткові затрати під час зберігання — спеціально обладнані склади з відповідними ємностями для аміаку. Транспортування цього добрива здійснюють окремі перевізники із відповідними дозволами та технікою.

Особливості внесення в ґрунт безводного аміаку

Для внесення безводного аміаку під озимі зернові культури підходить тривалий осінній період із позитивними середньодобовими температурами. Велику роль під час внесення аміаку відіграє вологість ґрунту. За недостатнього вмісту вологи в ґрунті неминучі значні втрати азоту. Проте якщо грунт перезволожений, виникають технічні ускладнення — ґрунт налипає на робочі органи культиватора-аплікатора.

Це також спричиняє значні втрати азоту, погіршується рівномірність розподілу азоту через можливе забивання трубок аплікатора. Перезволожений ґрунт сильно ущільнюється в місцях проходу коліс, а також утворюються великі грудки в місцях проходу робочих органів, що також дуже ускладнює подальший догляд за посівами пшениці. Відомо, що ефективність дії аміаку значною мірою визначає тип ґрунту, в який він вноситься. Так, на легких супіщаних ґрунтах аміак більш рухливий, легше випаровується, і тому не завжди в достатній кількості використовується рослинами пшениці. Натомість на середньо- та важкосуглинистих ґрунтах набагато вища здатність до поглинання, тому амонійний азот у цих умовах поглинається та добре фіксується в кореневмісному шарі. На легких ґрунтах для підвищення ефективності поглинання аміаку його потрібно вносити на більшу глибину або обирати час, коли вологість цих ґрунтів вища.

Щодо часу внесення аміаку в осінній період під озимі зернові культури — бажано застосовувати це добриво в кінці оптимальних строків посіву озимини. У третій декаді вересня — на початку жовтня середньодобові температури знижуються, процеси нітрифікації уповільнюються, таким чином зменшується ризик значних втрат азоту від даного процесу. Відомо, що застосування безводного аміаку здатне уповільнювати процеси нітрифікації, оскільки висока концентрація парів аміаку згубно діє на бактерій, які викликають цей процес. Окрім цього, використання безводного аміаку сприяє частковому зниженню популяції гризунів на полі.

Використовувати безводний аміак без негайної заробки в ґрунт неприпустимо, оскільки виникають великі втрати азоту внаслідок випаровування. Агрегати для внесення аміаку дозволяють розміщувати це добриво на певній глибині ґрунтового профілю (до 18—25 см) перед посівом озимої пшениці. Існує багато типів агрегатів для внесення аміаку безводного, проте обов’язковими їхніми елементами є: резервуар для зберігання аміаку, дозуючі пристрої та робочі органи, які вносять добриво безпосередньо в ґрунт. Ці органи являють собою розпушувачі, до кожного з яких підведена трубка для подачі аміаку. Рідина під тиском із резервуару, котрий зазвичай має об’єм до 4000 літрів, проходить через витратомір і потрапляє до трубопроводу, завдяки якому безводний аміак підводиться до кожного робочого органу.

Для досягнення максимальної ефективності від застосування аміаку безводного необхідно використовувати сучасні широкозахватні культиватори-інжектори, котрі забезпечують максимальну продуктивність. На ефективність дії рідких азотних добрив значною мірою впливають інші фактори: якість підготовки поля, фізична стиглість ґрунту, глибина внесення аміаку, величина площі, на якій застосовується аміак, відстань до найближчих складів цього добрива.

Останніми роками через зменшення кількості опадів протягом вегетації, особливо в Лісостепу та на півдні України, рідкі добрива доцільно вносити на значну глибину, бо в разі локалізації азоту на глибині 0—10 см він стає малодоступним для пшениці через пересихання верхнього шару ґрунту. Зрозуміло, що для максимальної рівномірності внесення аміаку безводного дуже бажаним є застосування сучасних навігаційних систем.

Достатньо новим за застосування аміаку безводного є його попереднє охолодження до температури, яка майже збігається з температурою кипіння аміаку. Дана технологія дозволяє зменшити глибину загортання рідких амонійних добрив та знизити витрати на пальне під час внесенняі. Проте ці нововведення вимагають додаткових витрат на охолоджувачі, якими потрібно дообладнувати базові культиватори-аплікатори.

Вплив рідких амонійних добрив на ґрунт і продуктивність рослин пшениці озимої

 При застосуванні безводного аміаку в ґрунт надходить амонійний азот. Безпосередньо в ґрунті рідкий аміак перетворюється на газ, у цій формі він адсорбується ґрунтовими колоїдами і, взаємодіючи з вологою ґрунту, утворює гідроксид амонію. Швидкість і ступінь поглинання аміаку залежить від низки особливостей ґрунту: вміст гумусу, вологість, механічний склад. На піщаних та супіщаних ґрунтах адсорбція іону амонію відбувається повільно, добриво тривалий час ув ґрунті перебуває у вигляді NH3 і тому легко випаровується.

Гідроксид амонію малорухливий у ґрунті і навіть за тривалих дощів при відсутності нітрифікації не промивається в глибші шари ґрунту, тоді як нітратний азот, перебуваючи в ґрунтовому розчині, досить рухливий і здатний вимиватися в глибокі ґрунтові горизонти. Деяка частина амонійного азоту за настання сприятливих умов (підвищення температури ґрунту) піддається процесам нітрифікації. Встановлено, що через високу інтенсивність нітрифікації відбуваються значні втрати азотних добрив, а через це недобір урожаю та невиправдані витрати.

Нітрифікація триває у декілька етапів і викликається бактеріями Nitrosomonas, Nitrocystis, Nitrobacter. Внаслідок низки перетворень кінцевим продуктом цього процесу є нітратний азот. За відсутності сильних дощів і високої температури процес нітрифікації не є надто шкідливим, оскільки нітрати, які утворились, активно використовуються рослинами.

Використання амонійного азоту в рідкій формі найбільш ефективне на нейтральних та слаболужних ґрунтах, оскільки аміак здатний підкислювати ґрунти. На різних типах ґрунтів окислена та відновлена форми азоту мають різний вплив на ростові процеси рослин. Під час застосування аміачних добрив на нейтральних і лужних ґрунтах надлишкова кислотність, яка виникає, повністю нейтралізується і не справляє негативних впливів на ріст рослин.

Використання фізіологічно кислих добрив на підзолистих, насичених кислотами ґрунтах призводить до подальшого зростання кислотності, що значно знижує продуктивність рослин озимої пшениці. Для зниження цього негативного ефекту бажано аміак безводний застосовувати на ґрунтах із високою буферністю або вапнувати ґрунти. Так, відомо, що для збільшення інтенсивності засвоєння іонів амонію потрібно підвищувати концентрацію іонів кальцію.

На інтенсивність засвоєння амонійної та нітратної форми азоту значно впливає температура. При зниженні температури в осінній період вегетації озимини різко падає швидкість поглинання нітратів рослинами. На поглинання іонів амонію зниження температури впливає не так інтенсивно, тому ця форма азоту більш придатна в осінній період вегетації озимини. Інтенсивність освітлення також відіграє важливу роль. За максимального освітлення перевагу в засвоєнні мають нітрати. Проте за живлення амонійною формою азоту рослини ефективніше використовують світло, значно сповільнюється засвоєння нітратів при недостатньому освітленні.

Встановлено, що на ранніх стадіях розвитку рослин озимої пшениці спостерігається інтенсивніший приріст коренів на нітратному азоті, а також надземної частини. Це особливо чітко спостерігалося за підвищених температур. Проте занадто швидкий приріст біомаси рослин пшениці в осінній період може cпричинити переростання і, як наслідок, різке зниження морозостійкості та стійкості рослин до хвороб.

Відомо, що озима пшениця в першу фазу загартування віддає перевагу амонійному азоту. В озимини за такого живлення формується високий азотний статус за рахунок накопичення високомолекулярних сполук азоту та амідів, що, в підсумку, підвищує стійкість рослин до несприятливих умов зимівлі.

Зі зменшенням кількості опадів у весняно-літній період ефективність підживлень посівів озимої пшениці знижується. Тому багато зерновиробників України восени вносять значну частину азоту від загальної його кількості або одноразово всю дозу у формі рідких азотних добрив — безводного аміаку чи аміачної води — на певну глибину ґрунтового профілю (15—27 см) у шар під кореневу систему культури, й отримують на великих площах урожаї понад 60 ц/га.

Це забезпечується кращою доступністю азоту для посівів пшениці у весняно-літній період завдяки вищій вологості коренезаселеного шару ґрунту. Внесення аміаку на глибину 20 і більше сантиметрів є оптимальним, тому що за нормальних умов осінньої вегетації корені пшениці досягають шару, в якому розміщені добрива, в той період, коли вегетація вже завершується.

За осіннього внесення безводного аміаку у шар ґрунту з підвищеною вологістю, де розташовується наступного року основна частина кореневої системи рослин, формується високий фон азоту, що особливо важливо при підвищенні аридності клімату. За використання аміаку у такий спосіб вміст мінерального азоту в орному шарі ґрунту був на рівні із варіантами, де азот вносили частинами по вегетації у вигляді аміачної селітри, а в ряді випадків у варіантах із безводним аміаком кількість мінерального азоту була вищою.

Внесення амонійного азоту вглиб ґрунту забезпечує оптимальні умови розвитку рослин озимої пшениці в осінній період без переростання посівів, сприяє збільшенню вмісту суми розчинних цукрів у вузлах кущіння перед зимівлею та в період весняного відновлення вегетації. Встановлено, що внесення азоту в амонійній формі восени покращує структурні показники врожаю озимої пшениці, зумовлює підвищення кількості продуктивних пагонів окремої рослини, колосків у колосі, масу та кількість зерен із колоса, а також масу 1000 зерен та кількості продуктивних стебел на 1 м2 посіву. Покращення структурних показників урожаю пшениці пов’язане з достатнім вмістом азоту у фази кущіння та початок виходу в трубку, тобто в період, коли формується продуктивна кущистість та закладається кількість колосків у майбутньому колосі.

Таким чином, при вирощуванні озимої пшениці на великих посівних площах для оптимізації азотного живлення рослин протягом вегетації рекомендується вносити безводний аміак восени перед посівом на глибину 14—20 см ґрунтового профілю у кількості 90—150 кг/га азоту по діючій речовині. Такі норми внесення зумовлені значним виносом азоту рослинами пшениці для формування врожаю 5—6 т і більше.

Внесення безводного аміаку доцільно проводити у достатньо зволожений ґрунт культиватором-інжектором у третій декаді вересня — першій декаді жовтня для зменшення втрат азоту в процесах нітрифікації. Для додаткового поліпшення якості зерна на фоні осіннього внесення безводного аміаку доцільно позакоренево вносити карбамід (N30) із фунгіцидами у генеративний період розвитку пшениці.

В.К. Ходаніцький, кандидат біологічних наук

О.О. Ходаніцька, кандидат сільськогосподарських наук