24 Жовтня 2021

Які переваги обіцяють азотні добрива нового типу

Міжнародна група вчених з Пізанського університету, Італія, і ICL Specialty Fertilizers, Нідерланди, опублікували на порталі MDPI статтю, в якій розповідають про принципові відмінності та переваги азотних добрив нового покоління від традиційних підживлень.

«В умовах швидкого зростання світового населення перед світовим АПК стоїть завдання не відставати в постачанні продуктів харчування, в рази нарощуючи їх виробництво. Наприклад, в 2013 році виробництво основних харчових продуктів, таких як пшениця і кукурудза, досягло 713 і 1018 мільйонів метричних тонн, відповідно, і, за оцінками, в 2050 році світові потреби в цих культурах будуть на 85% вище, ніж в 2013 році.

Відомо, що для підвищення врожайності вносяться значні кількості добрив. Азот (N) є основним макроелементом, і його концентрація в природних грунтах часто недостатня для забезпечення адекватного розвитку рослин та зростання врожайності. Це в кінцевому підсумку призвело до високого рівня внесення саме азотних добрив.

За чотири десятиліття з 1961 по 2013 рік світове використання азотних добрив збільшилася з 11,3 тонн на гектар N/рік до 107,6 т/га. Особливо зросло використання добрив в системі інтенсивного вирощування овочевих культур. Наприклад, в Китаї кількість азотних добрив для вирощування овочів перевищує 1000 і 3000 кг N/га в рік в умовах відкритого грунту і теплиць, відповідно. У тій же країні у 2008 році 17% національного обсягу азотних добрив було направлено на систему вирощування овочів.

Звичайні добрива, які застосовують виробники, є добре розчинними солями і несуть до 70% втрат азоту через випаровування і вимивання.

Ці процеси мають два основних небажаних ефекти: (1) низька ефективність добрива, оскільки поживний елемент виноситься з кореневої зони, що робить його недоступним для рослин; (2) шкідливий вплив на навколишнє середовище через викиди парникових газів або забруднення поверхневих вод евтрофікацією.

Азот зазвичай застосовується у вигляді нітрат-іона або швидко окислюється до цієї форми в результаті нітрифікації грунтовими мікроорганізмами. Процеси нітрифікації викликають небезпечні втрати при випаровуванні у вигляді аміаку, монооксиду азоту або інших оксидів азоту, які можуть сприяти парниковому ефекту. Крім того, нітрат-іон не затримується ґрунтом і легко вилуговується.

При надмірному внесенні азоту нітрат-іон також може накопичуватися в їстівних частинах деяких харчових культур. Споживання людиною нітратів з їжею пов’язують з раком шлунка.

Грунтуючись на вищевикладених міркуваннях, вчені розділили азотні добрива на три підгрупи: 1) добрива з повільним вивільненням, 2) стабілізовані добрива, 3) добрива з контрольованим вивільненням.

  1. Добрива з повільним вивільненням містять сполуки азоту з низькою розчинністю, які стають доступними для рослин тільки після мікробної деградації.
  2. Стабілізовані добрива містять хімічні інгібітори, що уповільнюють або зупиняють біологічні процеси. До них відносяться інгібітори уреази, які перешкоджають гідролізу сечовини ферментом уреаза, або інгібітори нітрифікації, такі як діциандіамід (DCD) або 3,4-діметілпіразолфосфат (DMPP), які запобігають окисленню іона амонію.
  3. Добрива з контрольованим вивільненням складаються з внутрішнього ядра і зовнішнього шару. Перші являють собою водорозчинні добрива, такі як сечовина, нітрат амонію або нітрат калію; останній являє собою матеріал покриття, такий як сірка, алкідна або поліуретанова смола, термопластичний полімер або неорганічний матеріал на мінеральній основі. Добрива з контрольованим вивільненням також можуть бути отримані шляхом комбінації покритої сірою сечовини з додатковим полімерним покриттям.

У цьому дослідженні інноваційне добриво на основі сечовини порівнювалося з традиційними азотними варіантами і розчинними добривами на основі амонію, що містять інгібітор нітрифікації, при вирощуванні томатів у теплиці Пізанського університету (гібрид F1 «OPTIMA»).

Добриво з контрольованим вивільненням, взяте для роботи, складалося з гранул сечовини з поліуретановим покриттям і було зроблено з використанням інноваційної запатентованої технології полімерного покриття (E-MAX), яку можна застосовувати в поєднанні з багатьма типами добрив, включаючи гігроскопічні сполуки або матеріали неправильної форми.

Механізм вивільнення добрив з покриттям заснований на явищі осмосу, викликаному дифузією води через покриття, що призводить до розчинення внутрішнього добрива.

Перенесення води через шар покриття є етапом, що визначає швидкість і залежить від хімічної структури полімеру, товщини шару покриття і температури. Отже, для даного полімеру з фіксованою товщиною швидкість вивільнення повинна залежати від температури і повинна оцінюватися через температурний режим, в якому знаходиться добриво з покриттям. Таким чином, викид поживних речовин в грунт можна прогнозувати і контролювати з плином часу.

Баланс води і азоту оцінювався для кожної обробки, поряд з урожайністю і якістю продукції. Експеримент повторювали в три різних сезони (весна, осінь і літо) в теплиці, щоб запобігти впливу неконтрольованих опадів.

Результати показали, що вилуговування азоту зменшилося за рахунок збільшення відсотка сечовини з покриттям. Внесення не менше 50% загального азоту у вигляді покритої сечовини значно знизило вимивання азоту і поліпшило агрономічну ефективність азоту в порівнянні з традиційними добривами.

Таким чином завдяки зменшеному вилуговуванню загальна кількість азоту, яка зазвичай застосовується виробниками, може бути знижена на 25% без негативного впливу на комерційне виробництво.

У той же час результати показали, що застосування «розумних» добрив забезпечило аналогічну або навіть більш високу якість у порівнянні зі звичайними азотними підживленнями.

Для поширення результатів, отриманих в теплиці, на умови вирощування у відкритому грунті, необхідні подальші дослідження».

mdpi.com

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram

СТАТТІ ПО ТЕМІ

Погода

Kyiv
рвані хмари
7.6 ° C
8.7 °
5.2 °
76 %
0.9kmh
75 %
Нд
7 °
Пн
8 °
Вт
11 °
Ср
11 °
Чт
14 °