Dusíkatá hnojiva. Velká ruská encyklopedie

dusíkatých hnojiv, minerály s vysokým obsahem dusíku dostupné rostlinám, což umožňuje rychle a přesně regulovat dusíkatou výživu rostlin. Patří do skupiny minerálních hnojiv.

Historické informace

V 18. stol I. R. Glauber zjistil, že rostliny jsou schopny absorbovat dusík z jeho solí a výnos zemědělských plodin se zvyšuje. Nejprve tedy zdůvodnil nutnost přidávat do půdy dusík. Na nutnost vracení minerálů do půdy upozornil i německý chemik J. Liebig (1840). Když přírodní zdroje již nejsou schopny doplňovat zásoby dusíku v půdě, je potřeba najít zdroje „fixního“ dusíku. Výsledkem zvýšené pozornosti k problému nedostatku dusíku pro výživu rostlin bylo zavedení do zemědělství od 2. poloviny 19. století. chemická hnojiva a výstavba továren na jejich výrobu.

Po mnoho staletí byl prakticky jediným zdrojem dusíku ledek. Od roku 1830 začal rozvoj ložisek ledku chilského (Chile, Jižní Amerika) – nejbohatšího přírodního zdroje dusíku obsahujícího velké množství dusičnanu sodného. V 19. stol Do Evropy se začal dovážet ledek chilský. S výrobci střelného prachu vznikla konkurence. Cena ledku pro široké použití v zemědělství byla příliš vysoká. Kyanamidovou metodu patentovali v roce 1895 němečtí badatelé A. Frank a N. Caro. Na počátku 20. stol. Veřejná poptávka po levných syntetických sloučeninách dusíku, které by bylo možné aplikovat na pole ve velkém množství a doplňovat ztráty dusíku. Syntéza amoniaku z vodíku a dusíku v průmyslovém měřítku byla poprvé dosažena v Německu díky práci chemika F. Habera. V roce 1913 byl v BASF spuštěn první průmyslový reaktor na výrobu čpavku, technologické úkoly navýšení výroby provedl chemický inženýr K. Bosch. Spolu s tím se dále rozvíjí teorie biologické fixace atmosférického dusíku, která umožňuje dále aktivovat proces výroby amoniaku. Světová produkce dusíkatých hnojiv tak v roce 1913 dosáhla téměř 700 tisíc tun (v přepočtu na dusík), z toho 3 tisíce tun bylo vyrobeno v Rusku V SSSR byl v roce 1928 postaven první závod na výrobu čpavku v Černořečenském chemickém závodě. . Do roku 1939 bylo v SSSR postaveno 7 závodů na výrobu čpavku s celkovou kapacitou 400 tisíc tun/rok. Do roku 2000 dosáhla celosvětová produkce čpavku 120 milionů tun ročně a neustále se zvyšuje.

Klasifikace dusíkatých hnojiv

Dusíkatá hnojiva na světovém komoditním trhu představují rozpustné minerální soli s vysokým obsahem dusíku jako hlavní účinné látky (a.i.).

Dusíkatá hnojiva se dělí do následujících 4 hlavních skupin:

• dusičnan – ledek [KNO₃, Ca(NO₃)₂, NaNO₃] – 15–16 % d.v.;
• amoniak – síran amonný [(NH₄)₂SO₄] – 21% účinná látka, chlorid amonný (NH₄Cl) – 24 % d.v.;
• dusičnan amonný – dusičnan amonný (NH₄NE₃) – 34,5 % účinné látky, dusičnanu amonného (NH₄NE₃∙CaCO₃) – 18 % d.v.;
• amid – močovina [CO(NH₂)₂] – 46 % účinné látky, kyanamid vápenatý (CaCN₂) – 21 % d.v.

Kapalná dusíkatá hnojiva jsou zařazena do zvláštní skupiny:

• bezvodý (kapalný) amoniak (NH₃) – nejkoncentrovanější bezbalastové hnojivo s obsahem dusíku 82,3 %;
• vodný amoniak (čpavková voda – NH₄Ó);
• amoniak

Mezi hnojiva s pomalým uvolňováním (charakterizovaná vysokou mobilitou sloučenin dusíku v půdě) patří:

• sloučeniny s omezenou rozpustností ve vodě (močovinové formy, močovinové formy) a močovinoformaldehydová hnojiva (UFU), obsahující 38–40 % dusíku, z toho 8–10 % ve vodě rozpustné formě, zbytek ve vodě rozpustný, ale je k dispozici rostlinám;
• zapouzdřená hnojiva;
• hnojiva s přídavkem inhibitorů nitrifikace (od 0,5–3 %).

Výroba dusíkatých hnojiv

Průmyslová výroba dusíkatých hnojiv je téměř výhradně založena na syntéze amoniaku. V důsledku její oxidace se také získává kyselina dusičná pro výrobu dusičnanových hnojiv. V sortimentu dusíkatých hnojiv zaujímají významné místo amonné a amidové formy, zejména močovina (56 % všech vyrobených dusíkatých hnojiv) a dusičnan amonný.

Technologie výroby dusíkatých hnojiv v chemickém průmyslu není považována za složitou. Podrobnosti procesu jsou vázány na konkrétní typ hnojiva:

• výroba dusičnanu amonného (dusičnanu amonného) je založena na neutralizaci kyseliny dusičné amoniakem;
• výroba močoviny (močoviny) zahrnuje interakci amoniaku s oxidem uhličitým při určité teplotě a tlaku;
• Síran amonný vzniká průchodem plynného amoniaku roztokem kyseliny sírové.

Vliv dusíkatých hnojiv na kvalitu zemědělských produktů

Dusík je pro rostliny nejvzácnější živinou kvůli vysoké pohyblivosti své minerální formy, a to i s přihlédnutím k neustálému doplňování jeho zásob v půdě srážkami a díky bakteriím fixujícím dusík. Všechny formy dusíku obsažené v minerálních dusíkatých hnojivech slouží jako zdroj výživy rostlin, ale na syntéze aminokyselin, bílkovin a dalších organických látek obsahujících dusík se podílí pouze ve své redukované formě (amonium). Dusík vstupující do rostlin ve formě dusičnanů se může po určitou dobu bez újmy akumulovat, zatímco dochází k přechodu dusičnanů na amoniak, který se používá pro syntézu aminokyselin.

Pro mladé rostliny je lepší dusičnanová forma výživy, protože fotosyntéza je u nich ještě slabá a sacharidy a organické kyseliny se netvoří v dostatečném množství. S nárůstem povrchu listů se zvyšuje fotosyntéza sacharidů, jejichž oxidací vznikají organické kyseliny, což přispívá k vazbě amoniaku dikarboxylovými kyselinami s následnou tvorbou aminokyselin a bílkovin. Pro plodiny, které obsahují dostatečné množství sacharidů (například brambory), jsou amoniakální a dusičnanové formy dusíku na začátku růstu rostlin téměř ekvivalentní. U plodin, jejichž semena obsahují málo uhlohydrátů, mají dusičnanové formy dusíku výhodu oproti amoniaku.

Použití dusíkatých hnojiv ovlivňuje růst a vývoj rostlin. Nedostatek i nadbytek výživy negativně ovlivňují výnos a jeho kvalitu. Přebytek dusíku je doprovázen prodloužením vegetačního období rostlin a sníženou odolností vůči různým chorobám a škůdcům. Při nedostatku dusíku se růst rostlin zpomaluje a výnos klesá.

Pomocí diagnostiky rostlin, která na základě chemického složení vegetativních orgánů predikuje množství a kvalitu úrody, je možné upravit zásobu pěstovaných plodin během vegetace aplikací dusíkatých hnojiv.

Zdroje dusíku mají různý vliv na směr fyziologických a biochemických procesů v rostlinách, což se odráží v ukazatelích kvality:

• při výživě amoniakem se zvyšuje redukční kapacita rostlinné buňky, což vede k tvorbě redukovaných organických sloučenin (olej, tuk);
• s dusičnanovým zdrojem dusíku převažuje oxidační schopnost buněčné mízy vedoucí ke zvýšení tvorby organických kyselin. Pro výživu dusičnany je důležité poskytnout rostlině fosfor a molybden. Nedostatek molybdenu zpomaluje redukci dusičnanového dusíku na amoniak, což vede k akumulaci dusičnanů ve volném stavu v rostlinách.

Vliv dusičnanových iontů na kvalitu zemědělských produktů

Dusičnanové ionty (dusičnany) jsou přirozenou součástí rostlin. Jejich akumulace v rostlinných produktech, zejména v podmínkách intenzivní chemizace zemědělství, však předurčila potřebu systematické kontroly obsahu těchto látek jako toxických látek v zelenině, bramborách, melounech, ovoci a pícninách.

Příčinou nadbytečného obsahu dusičnanových iontů v rostlinných produktech spolu s vysokými dávkami dusíkatých hnojiv může být špatné osvětlení, nevyváženost minerální výživy, sklizeň nezralých produktů, druhové a odrůdové vlastnosti rostlin atd. Zvýšený obsah dusičnanů ionty zhoršují kvalitu produktů (obsah vitaminu C a esenciálních aminokyselin, mění se složení makro- a mikroprvků, snižují se organoleptické vlastnosti). Aby se zabránilo hromadění dusičnanových iontů v ovoci a zelenině, je nutné dodržovat zemědělské postupy a úroveň zemědělské technologie.

Vliv dusíkatých hnojiv na půdu

Systematické používání dusíkatých hnojiv je provázeno změnami fyzikálních a chemických vlastností půd, což ovlivňuje zásobování rostlin dusíkem. Dusíkatá hnojiva jsou ze všech druhů hnojiv nejnáchylnější k ovlivnění půdními mikroorganismy, což významně ovlivňuje zásobování rostlin dusíkem. K velkým ztrátám dusíku hnojiva dochází jednak v důsledku odstraňování snadno rozpustných dusičnanů a amonných solí z půdního profilu, jednak v důsledku přeměny dusíku při denitrifikaci (plynné ztráty) a nitrifikaci (tvorba dusičnanů a jejich odstraňování).

Po aplikaci je asi 70 % hmoty hnojiva spotřebováno bakteriemi a plísněmi, tedy po jejich odumření je imobilizováno, dusík v nich obsažený mohou rostliny využít. Dusičnanové a amonné formy dusíku mohou být také imobilizovány prostřednictvím interakce s půdní organickou hmotou. Amonné formy dusíku jsou fixovány jílovými minerály, což je dáno typem půdy. Výsledkem je, že koeficient použití hnojiv rostlinami zřídka dosahuje 50%.

Dusíkatá hnojiva často mění reakci půdního roztoku, což je významný faktor ovlivňující vyšší rostliny a mikroorganismy. Pro udržení úrodnosti půdy je důležitá především kombinace organických a minerálních hnojiv s vysokými dávkami dusíku.

Aplikace dusíkatých hnojiv

Účinnosti používání dusíkatých hnojiv je dosahováno jejich vědecky podloženou aplikací s přihlédnutím k široké škále faktorů.

1. První faktor zahrnuje geografický vzorec působení dusíkatých hnojiv s přihlédnutím k půdním a klimatickým podmínkám. Při pohybu ze severu na jih a ze západu na východ v evropské části Ruska narůstá kontinentální klima, klesá množství srážek, což výrazně ovlivňuje účinnost dusíkatých hnojiv. Dusíkatá hnojiva jsou nejúčinnější v oblastech s dostatečnou zásobou vláhy pro rostliny. Zvláště vysoký účinek dusíkatých hnojiv v této zóně se navíc projevuje na hlinitopísčitých a písčitých půdách, kde je tento prvek výživy rostlin téměř vždy na minimu. Za podmínek vyluhování jsou pozorovány velké ztráty dusíku v období podzim-zima-jaro, což vysvětluje významnou výhodu jarní aplikace dusíkatých hnojiv.
2. Druhým faktorem je vliv komplexu agrorekultivačních opatření na účinnost dusíkatých hnojiv. Všechna opatření směřující ke zvýšení úrodnosti půdy a její kultivace (absence plevelů; příznivé vodní a vzduchové, teplotní režimy půdy; optimální obsah ostatních živin v půdě; setí vysoce produktivních odrůd plodin, které dobře reagují na dusíkatá hnojiva; použití integrovaný systém ochrany rostlin), přispívají ke zvýšení účinnosti dusíkatých hnojiv a jejich větší návratnosti.
3. Třetím faktorem je vědecky podložené používání dusíkatých hnojiv. Pro zvýšení účinnosti dusíkatých hnojiv a dosažení plánovaného výnosu je důležité stanovit optimální nutriční režim plodiny během vegetace a zajistit jej výběrem forem hnojiv, nejúčinnějším načasováním a způsoby jejich aplikace.
4. Dusík z minerálních hnojiv musí být v půdě v optimálním poměru s ostatními živinami pro pěstovanou plodinu. Během vegetačního období je často potřeba kombinovat aplikaci různých forem hnojiv pro stejnou plodinu. Správný poměr dusíku s ostatními makro- a mikroprvky v závislosti na úrodnosti půdy a biologických požadavcích plodiny je nejdůležitější podmínkou pro zvýšení účinnosti dusíkatých hnojiv.

Potřeba rostlinné výroby v dusíkatých hnojivech v přirozených ekonomických zónách země je ve většině případů predikována podle Geografické sítě polních pokusů s hnojivy vedených vědeckými institucemi a systémem agrochemických služeb. Stanovené vzorce dusíkového režimu v půdách umožňují posoudit potřebu polních plodin na dusíkatá hnojiva a na základě vypracovaných gradací nabídky a sezónních agrochemických kartogramů stanovit dávky dusíkatých hnojiv s predikcí očekávaného zvýšení výnosu. Kombinace půdních a rostlinných diagnostických metod umožňuje agrochemikům specificky regulovat úroveň dusíkaté výživy plodin v závislosti na rozmanitosti půdně-klimatických a agrotechnických faktorů.

Statistika

Globální rozsah produkce sloučenin dusíku v roce 2021 byl 150 milionů tun (ve smyslu dusíku). Hlavními výrobci a vývozci dusíkatých hnojiv jsou Rusko, Čína a země EU.

Podle Rosstatu se produkce dusíkatých hnojiv v roce 2022 zvýšila o 3,5 % na 11,8 milionu tun. Zároveň klesla produkce čpavku o 4,6 % na 4,9 milionu tun.

Publikováno 25. prosince 2023 v 12:45 (GMT+3). Poslední aktualizace 25. prosince 2023 v 12:45 (GMT+3). Kontaktujte redakci