Автор радянської агрохімічної школи - Академік Дмитро Миколайович Прянишников, на основі аналізу історії землеробства в країнах західної Європи, переконливо показав, що головною умовою визначальною середню величину в різні епохи був ступінь забезпеченості сільськогосподарських рослин азотом Величезне значення азотних добрив у підвищенні врожайності, зумовлено винятковою роллю азоту у житті рослин. Азот входить до складу: Білків - є основою життя; нуклеїнових кислот - що забезпечують передачу спадкових властивостей організмів; Хлорофіл - здійснює акумуляцію сонячної енергії в процесі фотосинтезу; Ферментів – біологічних каталізаторів усіх біохімічних процесів; Фосфатиди, вітаміни, алкалоїди та інші органічні сполуки - відіграють важливу роль в обміні речовин. Нормальний рівень азотного харчування стимулює синтез білка інших органічних сполук та забезпечує інтенсивність ростових процесів. При нестачі азоту спостерігаються слабкий розвиток вегетативних органів, що обмежує плодоношення, веде до зниження врожаю та вмісту білка в продукції. Виробництво азотних добрив ґрунтується на синтезі аміаку. Джерелом азоту є атмосфера, а водню природний газ чи супутні нафтові гази. З аміаку виробляють рідкі аміачні, тверді амонійні добрива та сечовину. При окисленні аміаку одержують азотну кислоту. Вона використовується для одержання селітру, а також комплексних добрив при азотно-кислотній переробці фосфатів. Основними формами азотних добрив у нашій країні є аміачна селітра та сечовина.На їхню частку припадає майже дві третини валового виробництва. Її отримують шляхом нейтралізації азотної кислоти газоподібним аміаком з наступним упарюванням та кристалізацією. Кристалічна аміачна селітра дуже гігроскопічна при зволоженні вона розпливається, а при підсиханні ущільнюється і твердне, тому аміачну селітру гранулюють з додаванням речовин, що кондиціонують. Готовий продукт упаковується у бітумовані або поліетиленові мішки. Аміачна селітра горюча та вибухонебезпечна. При її зберіганні та транспортуванні необхідно дотримуватись правил протипожежної безпеки. В аміачній селітрі весь азот водорозчинний і добре доступний рослинам, причому половина знаходиться в нітратній, а інша в амонійній формі. Нітрати мають високу рухливість у ґрунтовому розчині, а амонійний азот обмінно поглинається ґрунтовими колоїдами. При рясних осадах і зрошенні особливо легких грунтах нітратний азот може губитися з допомогою вимивання. Небезпека вимивання амонійного азоту менша і збільшується в міру його нітрифікації через нітрити до нітратів. Аміачна селітра має підкислювальну дію на ґрунт, це пов'язано зі слабкою фізіологічною кислотністю добрива та нітрифікації його амонійного азоту. Поєднання швидкодіючого легкорухливого нітратного та менш рухомого амонійного азоту визначає універсальність цього добрива. Аміачна селітра придатна для внесення під усі культури та всіма способами в основне добриво. При велику кількість опадів в осінньо-зимовий період аміачну селітру краще вносити не восени, а навесні під передпосівну обробку. Аміачну селітру при сівбі або посадці застосовують у невеликих дозах у поєднанні з суперфосфатом, використовуючи комбіновані сівалки.Вона з успіхом використовується для поверхневого внесення при підживленні озимих, трав, а також у якісному кореневому підживленні просапних культур. На ґрунтах насичених основами, підкислювальна дія аміачної селітри виражена слабо. Сечовина або карбамід Найконцентрованіше тверде азотне добриво. Воно містить 46% азоту. Сечовину отримують з аміаку та вуглекислого газу при високому тиску та температурі. Для сільського господарства сечовину випускають у вигляді гранул із покриттям з маслянистих речовин. Гранульована сечовина не злежується при зберіганні та добре розсіюється. Сечовина добре розчиняється у воді, вона менш гігроскопічна, ніж аміачна селітра. Під впливом ферменту уреази, що виділяється ґрунтовими мікроорганізмами, сечовина швидко протягом кількох діб перетворюється на вуглекислий амоній. Вуглекислий амоній з'єднання дуже неміцне на повітрі швидко розкладається з утворенням бікарбонату амонію і газоподібного аміаку. На стадії гідролізу вуглекислого амонію відбувається місцеве підлужування грунту, а іони амонію, що утворюються, обмінно поглинаються. При подальшій їх нітрифікації спостерігається зрушення реакції в кислу сторону. Сечовина найкраща форма азотних добрив для некореневих підживлень плодових та овочевих культур. Вона використовується також і для пізніх підживлень пшениці з метою підвищення білковості зерна. Зульфат амонію або сірчанокислий амоній Його одержують шляхом уловлювання сірчаною кислотою аміаку з коксохімічних газів. Сульфат амонію має слабку гігроскопічність, не злежується під час зберігання і може транспортуватися без упаковки. Недоліком цього добрива є низький вміст азоту – 21% та висока фізіологічна кислотність. Вона пов'язана з тим, що з сульфату амонію рослини швидше та у великих кількостях споживають азот у вигляді амонію, ніж сірку у вигляді аніону сірчаної кислоти. Найбільший зсув реакції відбувається у мало буферних ґрунтах не насичених основами. На цих ґрунтах сульфат амонію за ефективністю поступається іншим азотним добривам особливо при вирощуванні культур чутливих до кислотності. Амонійний азот добрива обмінно поглинається ґрунтовими колоїдами, повільніше нітрифікується і не вимивається, тому сульфат амонію доцільно застосовувати в умовах зрошуваного землеробства під рис та бавовник, а також у субтропічній зоні для добрива чаю та інших культур Чисто нітратні форми азотних добрив застосовуються у нас в обмеженій кількості вони мають низький вміст азоту, а кальцієва селітра внаслідок високої гігроскопічності має погані фізико-механічні властивості, це ускладнює і зберігання, перевезення та застосування. З натрієвої та кальцієвої селітр аніони NO3-засвоюються рослинами інтенсивніше, ніж катіони натрію або кальцію. Ці добрива фізіологічно лужні, особливо ефективні на кислих ґрунтах. Нітратні добрива легкорухливі та швидкодіючі джерела азоту, їх доцільно використовувати для внесення в рядки та при підживленні. В основне добриво селітри повинні вноситись під передпосівну обробку через небезпеку вимивання нітратів. Особливо сприятливо натрієва селітра діє на цукрові буряки та інші коренеплоди, чуйні на внесення натрію. Безводний аміак і водний аміак Безводний аміак найконцентрованіше без баластового добрива. Його одержують шляхом зрідження газоподібного аміаку під тиском. На всіх етапах зберігання, транспортування та внесення безводний аміак містить у ємностях, розрахованих на високий тиск. Безводний аміак безбарвна рідина, вона в один і сімдесятих разів легша за повітря, температура кипіння плюс 34 градуси цельсія. На повітрі безводний аміак швидко випаровується. Перехід у газоподібний стан супроводжується охолодженням. У високих концентраціях, аміак має сильну токсичну дію на організм людини. До роботи з безводним аміаком допускається лише спеціально навчений персонал при цьому необхідно суворо дотримуватись правил техніки безпеки та охорони праці. Перевезення безводного аміаку від заводу-виробника до прирейкових складів провадиться у спеціальних залізничних цистернах. На склади розташовані в глибині району, що обслуговується, добриво перевозять в автоцистернах заправниках. Внесення безводного аміаку проводять за допомогою спеціального агрегату, що дозволяє рівномірно розподіляти добрива в ґрунті з одночасним закладенням на потрібну глибину. На важких ґрунтах безводний аміак закладають на глибину 12 -14 см, на легенях дещо глибше. Це дозволяє уникнути втрат за рахунок випаровування аміаку в грунті. Безводний аміак з рідини перетворюється на газ, який абсорбуються колоїдами та поглинається вологою з утворенням гідроксиду амонію. Це викликає тимчасове місцеве підлужування грунту, яке потім у міру нітрифікації амонію змінюється слабке підкислення. Амонійний азот обмінно поглинається та хімічно зв'язується органічними та гуміновими кислотами. При високій концентрації аміаку в зоні внесення, тимчасово пригнічується життєдіяльність ґрунтової мікрофлори в тому числі бактерій, що нитрифікують, тому спочатку азот добрива локалізується поблизу місця внесення, переважно в амонійній формі. Безводний аміак можна вносити восени під основну обробку ґрунту, не побоюючись втрат азоту за рахунок вимивання та денітрифікації. На відміну від безводного аміаку використання аміачної води простіше та безпечніше. Її можна зберігати та перевозити у звичайних герметизованих цистернах, розрахованих на невисокий тиск. Водний аміак випускається двох сортів. Як і безводний аміак, аміачну воду вносять у ґрунт з одночасною загортанням на необхідну глибину. їх. Слід також зазначити, що вартість одиниці азоту під час виробництва рідких добрив значно нижча, ніж твердих. Застосування рідких добрив дозволяє здійснювати повну механізацію всіх процесів, пов'язаних із транспортуванням, заправкою та внесенням. Рослини використовують лише 50-60% внесеного в ґрунт азоту, а 20-30% втрачається переважно у вигляді молекулярного азоту та газоподібних його оксидів на легких ґрунтах, у регіонах з великою кількістю опадів. В умовах зрошуваного землеробства також відбуваються значні втрати азоту внаслідок вимивання нітратів. Чи можна зменшити ці втрати? В даний час вже виробляються і випробовуються досвідчені партії азотних добрив, що повільно діють на основі слабо розчинних сполук, насамперед продуктів конденсації сечовини з аліфатичними альдегідами. Вивчається також гранульоване азотне добриво з покриттям полімерних плівок. До складу сечовини твердих і рідких амонійних добрив вводять інгібітори нітрифікації, хімічні сполуки, здатні селективно пригнічувати нітрифікацію до інтенсивного споживання азоту рослинами. Закінчуючи розповідь про азот, доречно навести чудові слова з книги Дмитра Миколайовича Прянішнікова: "Не рахуючи води, саме азот є наймогутнішим двигуном у процесах розвитку та творчості природи. Його вловити, ним опанувати, ось у чому завдання, його зберегти ось у чому ключ до економіки, підпорядкувати собі його джерело, ось у чому таємниця добробуту" Фосфорні добрива Фосфору належить виняткова роль енергетичному обміні рослин, як багатих енергією макроергічних фосфатних зв'язків аденозинтрифосфатної кислоти. Рослини акумулюють сонячну енергію в процесі фотосинтезу, і енергію, що виділяється при диханні, окисленні органічних речовин. Енергія АТФ витрачається на синтез вуглеводів, білків, жирів та інших органічних речовин. Енергія необхідна в процесі росту та розвитку рослин для поглинання поживних елементів та для нормального перебігу інших життєвих процесів. Фосфор входить до складу нуклеїнових кислот фосфоліпідів, що регулюють проникність клітинних мембран, а також до складу інших структурних та запасних речовин клітини. Недолік фосфору викликає: Особливо чутливі до нестачі фосфору рослини в ранньому віці, коли вони мають розвинену кореневу систему. Агрохімічне обстеження показало, значна частина грунтів нашої країни має недостатню забезпеченість рухомим фосфором. Бідні не лише азотом, а й доступним фосфором кислі ґрунти нечорноземної зони, а також усі ґрунти легкого механічного складу на більш гумусованих ґрунтах лісостепової та степової зон. Саме нестача фосфору лімітує зростання врожайності. Якщо запас азоту в грунті може поповнюватися за рахунок фіксації азоту атмосфери бобовими рослинами в симбіозі з бульбочками бактеріями, а також азотофіксуючими грунтовими мікроорганізмами, що вільно живуть, то для поповнення запасу фосфору в грунті такого джерела в природі немає. До того ж більша частина фосфору відчужується із ґрунту з товарною частиною врожаю, тому єдиний спосіб заповнення фосфору у ґрунті, внесення відповідних добрив. Фосфорне добриво одержують шляхом кислотної переробки агроруд, апатитів та фосфоритів, що містять фосфор у вигляді трьох заміщених солей ортофосфорної кислоти. Основною сировиною для фосфорних добрив нашій країні є апатито-нефелиновые руди, найбагатші поклади яких у Хибинах на Кольському півострові. Ці руди містять 18-19 відсотків фосфору для P2O5. З них після збагачення одержують апатитовий концентрат, що містить до сорока відсотків фосфору. Більшість вітчизняних фосфоритів містить фосфору мало від 6 до 14 відсотків і має підвищену кількість полуторних оксидів. Багаче фосфором поклади в Каратау, але вони містять багато магнію, що ускладнює переробку сировини. Серед односторонніх фосфорних добрив найбільш поширений нашій країні суперфосфат, що містить фосфор у водорозчинній формі. Простий суперфосфат одержують при розкладанні фосфатної сировини сірчаною кислотою. Цільовий продукт водорозчинний монокальційфосфат, що виділяється при його виробництві фтористий водень випаровується. Інші сполуки, що утворюються, залишаються в продукті до сорока відсотків його маси припадає на сульфат кальцію. Суперфосфат має кислу реакцію через невеликий вміст вільний сірчаної та фосфорної кислот і має гігроскопічність. Щоб поліпшити фізико-механічні властивості, простий суперфосфат гранулюють, при цьому частина вільної кислотності нейтралізується вапняними матеріалами або борошном фосфоритним. Готовий продукт має розмір гранул від одного до трьох міліметрів і містить близько 20 відсотків фосфору, що засвоюється. Щоб визначити загальну кількість фосфору, що засвоюється в суперфосфаті, роблять дві витяжки водну і лужним розчином лимонної кислого амонію. Сума фосфору у цих витяжках характеризує кількість засвоюваного фосфору добрив. Подвійний суперфосфат отримують при обробці збагаченої сировини фосфорною кислотою, це добриво містить фосфор у вигляді водорозчинного монокальційфосфату, але на відміну від простого не містить сульфату кальцію і концентрація фосфору в ньому тому майже в два рази вище. Подвійний суперфосфат виробляють у гранульованому вигляді, він має хороші фізико-механічні властивості, придатний для тукосмішення. У кислих грунтах багатих на полуторні оксиди заліза і алюмінію відбувається утворення слабо розчинних і тому важко засвоюваних для рослин фосфатів. У карбонатних ґрунтах, насичених основами, хімічне зв'язування фосфору йде з утворенням більш заміщених і менш розчинних фосфатів кальцію, тому фосфор у ґрунтах малорухливий. Він закріплюється в місцях закладення і не вимивається. Основну кількість суперфосфату до посіву потрібно вносити під глибоку обробку в шари ґрунту, що не пересихають, де буде розвиватися коренева система рослин. Такий спосіб закладення особливо важливий для посушливих районів. Ефективність суперфосфату підвищується при локальному внесенні в борозну стрічками задля забезпечення рослин фосфором початку вегетації. Добре якщо в рядки разом із насінням або з посадковим матеріалом вносять невелику кількість суперфосфату. Такий метод дає високу окупність одиниці діючої речовини добрива. Термофосфати, плавлені та обесфторені фосфати одержують шляхом термічної обробки сировини. Ці форми добрив не містять водорозчинного фосфору, застосовуються тільки в якості основного добрива і мають підлугову дію на грунт. Фосфоритне борошно одержують шляхом тонкого розмелювання природних низьковідсоткових фосфоритів. Вона є найдешевшим, але порівняно мало ефективним добривом, оскільки фосфор у ній міститься у вигляді трикальційфосфату не розчинного у воді та слабких кислотах. Тому фосфоритне борошно застосовується лише на кислих ґрунтах під основну обробку. Зазвичай у полуторних, подвійних нормах порівняно суперфосфатом. Внесення високих норм фосфоритної муки 200-300 кілограмів діючої речовини на гектар дозволяє підвищити вміст фосфору в ґрунті та створити запас на ряд років, при цьому знижується також кислотність ґрунту. Один із прийомів підвищення ефективності фосфоритної муки компостування її з гною і кислим торфом. Засвоєння фосфору добрив та залишкових фосфатів підвищується при збалансованому забезпеченні рослин усіма необхідними елементами живлення. Калійні добрива Фізіологічні функції калію у житті рослини дуже різноманітні. Від нестачі калію більшою мірою страждають калієлюбні рослини цукрові та кормові буряки, картопля, соняшник, овочеві та силосні культури, багаторічні трави. На відміну від азоту та фосфору, вміст калію у вегетативних органах рослин завжди більший ніж у репродуктивних, тому більша частина калію повертається у ґрунт із післязбиральними залишками та з гноєм. Калійні добрива найбільш ефективні на піщаних та супіщаних ґрунтах, на осушених торфовищах та заплавних землях. Потреба калійних добрив зростають при систематичному внесенні підвищених норм азоту і фосфору, і навіть при вапнуванні кислих грунтів. Наша країна має значні запаси калійних руд, що служать сировиною для виробництва добрив. Найбільше верхньокамське родовище складено із пластів сильвініту та карналіту, вони містять калій у хлоридній формі. У родовищах Білорусії переважають сильвінітові породи. Прикарпатське родовище містить в основному каїніт і лангбейніт, вони є сировиною для виробництва сульфатних форм калійних добрив. Основною формою калійних добрив у нашій країні є хлористий калій. Його одержують із сильвініту, що складається із суміші сильвіна і галіту, флотаційним та галургійним способами. При флотаційному способі подрібнений сильвініт змучують у воді у присутності спеціальних реагентів і через отриману пульпу пропускають повітря. Гідрофобні кристали калію хлористого з бульбашками повітря виносяться на поверхню у вигляді піни, яка збирається і фільтрується. При крупнозернистої флотації одержують добриво, яке не злежується при зберіганні і зберігає сипкість. Галургійний спосіб виробництва хлористого калію заснований на вилуговуванні його із сільвініту гарячим насиченим розчином хлористого натрію. Після охолодження лугу хлористий калій відокремлюється як дрібних кристалів і гранулюється методом пресування. Сорока відсоткову калійну сіль отримують механічним змішуванням шістдесяти відсоткового калію хлористого з розмеленим сильвінітом. Наявність натрію в цьому добриві благотворно впливає на розвиток та врожайність кормових та цукрових буряків, інших коренеплодів та деяких овочевих культур. У той же час великий вміст хлору в хлоридних добривах може негативно позначатися на врожайності та якості тютюну, винограду, цитрусових, а також льону та картоплі. Безхлорні форми калійних добрив виробляють нашій країні у обмеженій кількості. Сульфат калію або сірчанокислий калій виділяють із лангбейніту прикарпатського родовища. Ця форма добрива містить не менше 46 відсотків діючої речовини і має гарні фізичні властивості. Однак його виробництво коштує дорого. Як калійні добрива використовують також сирі калійні солі, цементний пил, нефелінові хвости та інші відходи промисловості. До калійних добрив відноситься і калімагнезія. Гранульований напівпродукт, що отримується, при виробництві сульфату калію з каїніту. Всі калійні добрива розчиняються у воді у грунті. Катіони калію та супутні катіони натрію і магнію поглинаються ґрунтовими колоїдами, а аніони хлору залишаються у ґрунтовому розчині і можуть вимиватися. Хлористі і сульфатні солі калію мають фізіологічну кислотність, оскільки рослини інтенсивніше засвоюють катіони калію, ніж аніони з сірчаної та соляної кислот. У кислих ґрунтах калій витісняє іони водню в ґрунтовий розчин, викликаючи його подальше підкислення. У ґрунтах, насичених основами поглинання іонів калію супроводжується утворенням нейтральних солей кальцію та магнію та не викликає зміни реакції. При вапнуванні кислих ґрунтів підкислювальна дія калійних солей слабшає, а ефективність калійних добрив зростає. Тому на ґрунтах середнього та важкого механічного складу калійні добрива слід вносити з осені під оранку. Глибока загортання поміщає добрива в непересихаючий шар ґрунту і калій краще використовується кореневою системою рослин, а хлор вимивається з опадами. При глибокому загортанні знижується необмінна фіксація калію. На легких ґрунтах у регіонах з великою кількістю опадів в осінньо-зимовий період може вимиватися і калій. У умовах внесення калійних добрив слід проводити навесні під передпосівну обробку грунту під час обробітку просапних культур. На легких ґрунтах у зволожених районах та при зрошенні, до половини норми калію застосовують у підживленні. Калійні добрива не лише підвищують урожайність, а й покращують якість продукції, збільшується вміст цукру в коренеплодах, крохмалю у бульбах картоплі. Поліпшується якість волокна луб'яних культур, підвищується поживність овочів та фруктів. Для повного та збалансованого харчування крім азоту, фосфору та калію рослинам необхідні ще мікроелементи. Значення їх дуже велике, бо кожен елемент виконує у харчуванні та обміні речовин суворо певні функції. При нестачі у ґрунті доступних форм цих елементів у рослин спостерігаються специфічні захворювання, які негативно позначаються на врожаї та якості продукції. Так, наприклад, при нестачі бору у рослин порушується нуклеїновий та білковий обмін, внаслідок чого у цукрових буряків та інших коренеплодів відбувається відмирання серця та загнивання кореня, розвивається суха гнилизна та дуплистість. При нестачі молібдену погіршується азотне харчування рослин у бобових культур, пригнічується розвиток бульб і знижується симбіотична фіксація атмосферного азоту. Дефіцит молібдену гальмує також відновлення нітратів та синтез білка. Крім бобових до молібдену особливо вибагливі й овочеві культури сімейства капустяних. Марганець. Цей мікроелемент бере участь у диханні, фотосинтезі, вуглеводному та азотному обміні. До його дефіциту більш чутливі кормові та столові коренеплоди, картопля, злакові та бобові культури. Характерна ознака його нестачі точковий міжжилковий хлороз. Як компонент ряду окислювальних ферментів мідь бере участь у процесі фотосинтезу, вуглеводному та білковому обміні.Нестача міді частіше проявляється на легких та торф'яно-болотистих ґрунтах. Злакові культури на цих ґрунтах уражаються білою чумою та хворобою обробки. Цинк. Цей мікроелемент впливає на обмін енергії та ростові процеси. Ознакою його дефіциту є затримка зростання міжвузлів, поява дрібнолисті і розеточності. При сильному цинковому голодуванні на карбонатних ґрунтах плодові дерева уражаються суховершинністю. До дефіциту цинку також чутливі кукурудза, бавовник, бобові, картопля, деякі овочеві культури. Кобальт. Цей мікроелемент необхідний для біологічної фіксації азоту, що є компонентом вітаміну b12. Його недолік проявляється найчастіше у бобових культур на нейтральних та лужних ґрунтах. Як мікродобрива для передпосівної обробки насіння і некореневих підживлень застосовують водорозчинні солі відповідних елементів. Борна кислота або її сіль натрієва бура, молібдат амонію натрію, сірчанокислі солі марганцю, міді, цинку і кобальту. Витрата цих солей для обробки гектарної норми насіння становить 25-50 г у розрахунку на елемент, а для підживлення 100-250 г. Дуже економічне та ефективне застосування в рядки та при посіві суперфосфату, збагаченого різними мікроелементами. Витрата мікроелементів при цьому значніша і становить кілька кілограмів на гектар. У перспективі потреби сільського господарства у мікродобривах задовольнятимуться за рахунок виробництва комплексних добрив. Забезпечення збалансованого харчування рослин макро та мікроелементами необхідні умови для досягнення максимальної продуктивності сільськогосподарських культур та високої якості врожаїв. Фосфорні добрива - Мінеральні добрива, що містять фосфор. До фосфорних добрив відносяться суперфосфат, подвійний суперфосфат, преципітат, амофос, діамофос, орто- та метафосфати калію, томасшлак, фосфоритне та кісткове борошно і т.д. Сировиною для виробництва фосфорних добрив служать апатити, фосфорити, кістки, сірчана та фосфорна кислоти. Апатит – мінерал, що входить до складу вивержених порід, фосфорит – порода осадового походження. У цих природних фосфатах фосфор знаходиться в нерозчинній формі, головним чином у вигляді фторапатиту Ca 5 F(PO 4 ) 3 або трикальційфосфату Са 2 (РO 4 ) 2 . Для отримання добрив, що засвоюються рослинами, застосовуваних на будь-яких грунтах, необхідно перевести нерозчинні природні фосфати у водорозчинні або легко засвоювані солі. Цей переклад здійснюється розкладанням їх кислотами або нагріванням (наприклад, термічна сублімація фосфору). Методи переробки фосфатних руд у штучні добрива можна поділити на такі групи: Основні та найпоширеніші фосфорні добрива - суперфосфат і подвійний суперфосфат. Хімічна промисловість випускає простий суперфосфат, що є в основному суміш монокальційфосфату Са(Н2Р04)2 і гіпсу CaS04, а також подвійний суперфосфат - гідратований монофосфат кальцію Са(Н2РO4)2*Н2O.Мінеральні добрива (азот, фосфор, калій, мікроелементи)
Виробництво фосфорних добрив