Производство и применение безводного аммиака в качестве азотного удобрения стремительно набирает обороты в интенсивных технологиях возделывания культур. В мировом объеме производства азотных удобрений доля аммиака в 2015 г. составляла 4%, что близко к объемам применения КАС (5%). Данные виды жидких азотных удобрений в условиях изменения климата являются одним из атрибутов высокорентабельного земледелия. По целому комплексу свойств безводный аммиак в настоящее время — наиболее эффективное азотное удобрение, в России и Украине оно также находит все больше сторонников. Несмотря на явные преимущества удобрения, его ограниченное применение объясняется спецификой работы с аммиаком.
Жидкие концентрированные азотные удобрения сегодня широко используются в Северной Америке и Европе, что позволяет достигать максимального эффекта в интенсивных технологиях земледелия. Объемы применения безводного аммиака в земледелии России и Украины неуклонно расширяются, создаются подразделения, оснащенные специальной техникой для перевозки и внесения в почву.
В хозяйствах Беларуси наиболее распространены азотные удобрения в форме карбамида, КАС, сульфата аммония, и то в количестве 60% от потребности в них культур. Безводный аммиак в качестве удобрения в Республике Беларусь уже давно не используется. Основная причина — высокие требования к технике безопасности при несовершенстве технологии внесения.
Причины сдержанного применения аммиака в качестве азотного удобрения
Все виды работ с аммиаком относятся к работам с повышенной опасностью. Аммиак — токсичный газ, пребывающий как в жидком, так и в газообразном состоянии, поэтому его хранение, транспортировка и внесение осуществляется только в герметичных емкостях под рабочим давлением до 16 атмосфер.
В силу специфики безводного аммиака к работе с ним нельзя допускать неподготовленных людей. Вносить это удобрение в почву имеет право исключительно специальная организация, у которой есть соответствующая техника, разрешение, допуски и опыт внесения. В работе с аммиаком людям необходимо использовать индивидуальные средства защиты во избежание ожогов слизистых оболочек глаз и дыхательных путей.
Высокие стартовые затраты на создание инфраструктуры применения безводного аммиака в цепи «завод — поле», по мнению специалистов, экономически нецелесообразны для небольших хозяйств (Завалин А.А., 2014). С другой стороны, вполне понятны опасения сельхозпроизводителей в отношении возможного ухудшения плодородия почвы из-за высокой токсичности и химической агрессивности аммиака. В современной отечественной научной литературе отсутствуют сведения о воздействии аммиака на плодородие почвы, а также нет длительных наблюдений за его воздействием на экологию. При этом высокие требования безопасности в работе с данным удобрением могут помочь решить в хозяйствах проблему хищения удобрений.
В последнее время в аграрном секторе особо ощутимо влияние экономического фактора и неравномерного развития производства и логистики, которые порой создают серьезные трудности. Одним из препятствий для импортеров любых удобрений также является их обязательная регистрация, которая действует несколько лет и требует высоких затрат.
Безводный аммиак запрещено и нерентабельно перевозить на дальние расстояния автомобильным транспортом.
Аммиак получают из загрязненных аммиачным газом растворов, образующихся при очистке коксового газа при производстве кокса, или синтетическим путем из водорода и азота. В качестве азотного удобрения используют безводный аммиак (NH3 — бесцветный газ), содержащий 82,2% азота. Он имеет плотность меньше воздуха, легко сжижается под давлением и поставляется в металлических баллонах. Аммиак в водном растворе (NH4OH) — жидкость, содержащая 20-27 или 34% NН3, которая хранится в герметичных контейнерах. Помимо использования в качестве удобрения, аммиак применяют в производстве азотной кислоты и нитратов, сульфата аммония, азотных удобрений, аминов и др. Жидкий аммиак используется в холодильном оборудовании.
За услуги организаций по внесению безводного аммиака в почву с помощью специального культиватора придется платить больше, чем потратить на поверхностное разбрасывание твердых форм азотных удобрений. Однако, по мнению практиков, это того стоит. За счет высокой концентрации единица азота в аммиаке обойдется дешевле, позволяя экономить на перевозках. Но основное преимущество безводного аммиака кроется в комплексе свойств, полной механизации всех технологических процессов, позволяющих использовать интенсивную технологию выращивания, обеспечивающую весомую прибавку урожайности. Это очень актуально в ситуации, когда топливо и удобрения дорожают, а урожайность не повышается. Поэтому технология возделывания культур с использованием безводного аммиака в качестве азотного удобрения принесет плоды тем, кто её освоит, разобравшись в существенных преимуществах.
По мнению аграриев, для использования технологии безводного аммиака в земледелии необходимо нацелить на это промышленность, машиностроение и обеспечить государственную поддержку. Это даст возможность на 35% уменьшить себестоимость аммиачных удобрений, повысить урожайность зерновых культур и качество растениеводческой продукции.
Особенности внесения
Жидкий аммиак рекомендуют вносить ежегодно при всех современных технологиях обработки почвы: отвальной, безотвальной, минимальной и нулевой. Специальные ленточные аммиачные культиваторы размещают удобрение в почву на глубине 10-15 см (в зависимости от гранулометрического состава) во избежание потерь на испарение. При наличии влаги в почве удобрение способно проникать довольно глубоко (до 60 и более см) и распространяться по горизонтальному профилю, равномерно распределяясь в корневой зоне растений. Попадая в почву, аммиак быстро закипает и связывается почвой, что существенно сокращает потери азота. Желательно вносить аммиак во влажную почву за 10-15 дней до посева культур, чтобы семена не получили ожоги и не снизили всхожесть.
Для повышения эффективности аммиака оптимальная температура почвы при внесении должна быть не выше +10°С, а воздуха — не выше +15°С.
Со 100 кг безводного аммиака в почву поступает 82 кг азота. При расчете доз следует учитывать, что безводный аммиак — это газ, однако учетной величиной для него является только вес (в кг или т), а не объем (м3).
Украинские ученые установили, что применение жидкого безводного аммиака имеет ряд агрономических и экономических преимуществ над традиционной аммиачной селитрой, позволяя повысить эффективность использования элементов питания из почвы и удобрений. В то же время экологические риски применения безводного аммиака в земледелии требуют систематического контроля кислотности почвы, её гумусового состояния и вымывания азота в подпочвенные воды (Мирошниченко Н.Н., Гладких Е.Ю., Ревтье А.В., 2015).
Агрономические преимущества аммиака
Специфика взаимодействия с почвой обуславливает целый ряд преимуществ аммиака, о чем свидетельствуют расчеты коэффициента мобилизации азотного фонда почвы. Он в 1,7-1,9 раза превышает показатели при внесении аммиачной селитры. Растения используют 69-89% азота из безводного аммиака, а из селитры — около 40% (Мирошниченко Н.Н.). Высокая доступность азота из аммиака — один из главных факторов, влияющих на урожайность.
Важным преимуществом аммиака является возможность перенести часть работ по внесению азота на осень. Через 3 дня после внесения безводного аммиака на черноземе оподзоленном концентрация минерального азота в ленте увеличивалась в 3 раза по сравнению с разбросным внесением аммиачной селитры. Замедление процессов нитрификации при позднеосеннем внесении аммиака положительно влияло на закрепление азота почвенным поглощающим комплексом, что сокращало миграцию азота за пределы почвенного профиля.
Внесенный осенью минеральный азот оставался в почве до весны преимущественно в аммонийной форме (в период возобновления вегетации соотношение NH4:NO3 составляло 1,7:1). Однако при благоприятных для нитрификации гидротермических условиях разовое внесение высоких доз азотных удобрений ленточным способом может привести к формированию очагов накопления нитратов и усилению их миграции в грунтовые воды. Максимальное накопление нитратов при внесении безводного аммиака наблюдалось на глубине 60-120 см.
Кроме продолжительного влияния на посевы, безводный аммиак ещё технологически выгоден в своем производстве, поскольку имеет меньшие энергозатраты на производство единицы азота. Дорогостоящие технологические процессы производства из аммиака гранулированных азотных удобрений требуют затрат на выпаривание, кристаллизацию и гранулирование.
Особенности воздействия на обитателей почвы
Первые дни после внесения безводного аммиака в ленте происходит депрессия микробного ценоза, численность микроскопических грибов, актиномицетов, микроорганизмов, ассимилирующих минеральные и органические формы азота, снижается практически вдвое. Стрессовое влияние отсутствует только на олигонитрофильных и олиготрофных микроорганизмов, для которых N-NH4+ является потенциальным источником нитрификации. Через 3 недели после внесения аммиака активность микроорганизмов возобновляется, поэтому катастрофически необратимых изменений в структуре эколого-трофических групп не происходит.
Влияние на агрохимические свойства почвы
Изменение кислотности почвенного раствора под влиянием аммиака — дискуссионный вопрос. Аммиак хоть и считается физиологически щелочным удобрением, но его вклад в подкисление почвы имеет основания. Известно, что в первые 2-4 дня после его внесения в ленте происходит подщелачивание, но в дальнейшем кислотность почвенного раствора стабилизируется и повышается (Bouman O.T. et al., 1995; Chien S.H. et al., 2008; Norman R.J. et al., 1987). Наблюдения Schroder J.L. et al. на протяжении 30 лет (2011) показали постепенное подкисление почвенного раствора при ежегодном внесении безводного аммиака.
Наибольшие изменения в почвенном поглощающем комплексе характерны для локальной зоны внесения аммиака, объем которой составляет чуть более 1% пахотного слоя почвы. Подкисление почвы вызывается преобразованием NH4+ в NО3- под действием нитрифицирующих бактерий и вытеснением обменно-поглощенных катионов высвобождающимся ионом водорода. Подкисляющий эффект аммиачной селитры по сравнению с аммиаком менее выражен, что обусловлено меньшей концентрацией в ней ионов аммония.
Ранее исследователи (F.A. Stanley et al., 1956; D. Smith et al., 1960) отмечали увеличение подвижных форм фосфора и калия в зоне внесения аммиака, хотя существовали и противоположные взгляды (L.R. Darusman et al., 1991). Результаты современных исследований украинских ученых показывают, что содержание подвижного фосфора и калия на черноземе оподзоленном через месяц после внесения безводного аммиака действительно несколько возрастало. Но в дальнейшем этот эффект полностью исчезал. Причиной этого являлось подкисление почвы и повышение концентрации водорастворимого органического углерода, что улучшало фосфорно-калийное питание растений за счет повышения в 1,3 раза коэффициентов использования фосфора и калия из почвы.
Наряду с сильным влиянием на физико-химические и биологические свойства почвы, более выражены изменения агрохимических свойств под воздействием безводного аммиака. Следует отметить, что в зоне внесения безводного аммиака значительно повышается содержание минерального азота, достигая концентраций 200-250 мг/кг на почвах суглинистого гранулометрического состава.
Влияние на урожайность
Полученные в опытах с аммиаком прибавки урожая разных гибридов кукурузы (0,3-3,2 т/га) и озимой пшеницы (0,3-0,4 т/га) ученые Института почвоведения и агрохимии (г. Харьков) связывают, прежде всего, с лучшей позиционной доступностью азота. Азот, внесенный ленточным способом в 3 раза глубже глубины высева, позволяет корням растений поглощать его быстрее, особенно в условиях засухи.
Экономическая эффективность безводного аммиака достигается за счет повышения урожайности культур и снижения затрат на приобретение удобрения. Чистый доход был на 20-25% выше, чем от внесения аммиачной селитры, при уровне рентабельности выращивания культур звена севооборота 46-110%.
И в заключение
Производство и применение безводного аммиака уже стремительно набирает обороты. Причина сдержанного применения аммиака в качестве азотного удобрения кроется в том, что его пока негде купить. Весь производимый заводами аммиак или экспортируется, или перерабатывается в другие формы азотных удобрений. К сдерживающим факторам можно отнести целый ряд административных барьеров, отсутствие необходимой техники для его хранения, перевозки и внесения, а также дефицит квалифицированных специалистов. При принятии решения необходимо учитывать не только прямой эффект повышения урожайности культур, но и отдаленные последствия длительного применения аммиака на плодородие и качество почв.
Подготовлено по материалам, опубликованным в журнале «Наше сельское хозяйство»
⚡️Следите за новостями Agroexpert в -> Telegram | Viber | Facebook | Instagram | News letter!
