1. Нитратные удобрения, их состав, свойства и применение
Нитратные удобрения – удобрения, содержащие азот в нитратной форме. Удобрения являются физиологически щелочными и очень эффективны на кислых дерново-подзолистых почвах.
Нитратные удобрения — азотные удобрения, в которых азот содержится в виде нитратной группы NO3—. Например, натриевая селитра, или нитрат натрия, NaNO3 и кальциевая селитра, или нитрат кальция, Са(NO3)2. В России применение нитратных форм составляет менее 1%.
Натриевая селитра
Натриевая селитра, или нитрат натрия, или азотнокислый натрий, или чилийская селитра, — NaNO3. Содержит 16% азота и 26% натрия. Была первым минеральным азотным удобрением. Самое большое природное месторождение находилось в Чили. Значительные залежи обнаружены в Калифорнии, на юго-западе Африки.
В настоящее время нитрат натрия получают как побочный продукт при производстве азотной кислоты из аммиака. Не поглощенные водой в поглотительных башнях оксиды азота NO и NO2 («хвостовые газы») пропускают через дополнительные поглотительные башни, орошаемые раствором карбоната или гидроксида натрия, при этом образуется смесь нитрата и нитрита натрия:
Na2CO3 + 2NO2 = NaNO3 + NaNO2 + CO2.
Нитрит при подкислении разбавленной азотной кислотой переходит в нитрат:
3NaNO2 + 2HNO3 = 3NaNO3 + 2NO + H2O.
Монооксид азота вновь возвращается в окислительную башню. Подкисленный раствор нитрата натрия нейтрализуют, выпаривают и отделяют осадок NaNO3 от маточного раствора.
Нитрат натрия — мелкокристаллическая соль белого, серого или буровато-желтого цвета, хорошо растворима в воде, гигроскопична, при повышенной влажности способна образовывать более крупные кристаллы. В сухом состоянии и правильном хранении не слеживается, сохраняет сыпучесть.
Кальциевая селитра
Кальциевая селитра, или нитрат кальция, или азотнокислый кальций, или норвежская селитра, — Са(NO3)2. Содержит 17% азота. В первые в промышленности была синтезирована в 1905 г. в Норвегии.
В настоящее время производят как побочный продукт при получении азотной кислоты из аммиака: при нейтрализации «хвостовых газов» (оксидов азота NO и NO2) водным раствором гидроксида кальция Ca(OH)2(известковым молоком), а также при производстве комплексных удобрений методом азотнокислого разложения фосфатного сырья.
Кальциевая селитра сильногигроскопична (9,5 баллов из 10). При обычных условиях хранения сильно отсыревает, расплывается и слеживается. Ее транспортируют и хранят во влагонепроницаемых мешках. Для снижения гигроскопичных свойств в товарную кальциевую селитру вводят гидрофобные добавки (гипс, парафинистый мазут) до 0,5% от массы соли.
Для улучшения физических свойств к раствору нитрата кальция в процессе производства добавляют 4-7% аммиачной селитры. Кальциевую селитру выпускают в гранулированном виде, которую получают добавлением 4-7% нитрата аммония к упаренному концентрированному раствору селитры и последующим гранулированием.
Применение нитратных удобрений:
Нитратные удобрения возможно применять на разных почвах под все сельскохозяйственные культуры. Из-за низкого содержания азота их применение экономически более дорогое, их чаще используют в районах, расположенных вблизи производств.
Кальциевая и натриевая селитры для большинства растений равноценны. Исключение составляет сахарная свекла и другие корнеплоды: натриевая селитра более эффективна вследствие положительного действия натрия на эти культуры. Последнее объясняется положительным действием натрия на отток углеводов из листьев в корни, и, следовательно, повышение урожая корней и содержание сахаров в них.
При внесении в почву нитратные удобрения быстро растворяются в почвенном растворе, катионы Na+ и Са2+вступают в обменные реакции с почвенным поглощающим комплексом.
Систематическое внесение кальциевой селитры способствует пополнению ППК кальцием.
Нитрат-ион NO3— образует с вытесненными из почвенного поглощающего комплекса катионами растворимые соли или азотную кислоту. При этом он не подвергается физико-химическому или химическому поглощению. Нитрат может связываться в почве только за счет биологического поглощения в теплый период года. В осенне-зимний период биологическое поглощение почти полностью отсутствует. По этой причине нитратные удобрения осенью вносить нецелесообразно, особенно в районах с промывным водным режимом.
Натриевую и кальциевую селитры применяют весной под предпосевную культивацию и в виде подкормок во время вегетации. В летний период нитраты из-за высокой подвижности в условиях избыточного увлажнения, орошения и на легкодренируемых почвах могут вымываться. Поэтому в регионах с влажным климатом, в орошаемых районах под рис и другие культуры вносят аммиачные формы.
Натриевую селитру вносять также в рядки с семенами, кальциевая селитра малопригодна из-за высокой гигроскопичности. Натриевую селитру нельзя применять на засоленных почвах и солонцах.
Натриевая и кальциевая селитры являются физиологически щелочные удобрения, так как растения поглощают анион NО3— больше, чем катионы Na+ или Са2+. Часть катионов, оставаясь в почве, подщелачивает почвенный раствор. Длительное применение нитратных удобрений на кислых дерново-подзолистых и легких малобуферных почвах способствует их нейтрализации. Поэтому на дерново-подзолистых почвах селитры показывают большую эффективность, чем физиологически кислые аммиачные удобрения. На черноземах это преимущество теряется.
2. Химический состав растений
В состав растений входят органические и минеральные вещества. Органические соединения представлены в основном белками, жирами, крахмалом, сахарами, клетчаткой и пектиновыми веществами. Их содержание в растениях, прежде всего, зависит от биологических свойств культуры и сорта, возраста, условий питания, водообеспеченности, температуры и освещения. По количеству органических веществ в растении оценивается качество урожая. Качество урожая зерновых культур определяют, прежде всего, по содержанию белков и крахмала, хлебопекарные свойства – по количеству клейковины в зерне. Бобовые культуры оценивают по величине накопления белка, а масличные – по содержанию жиров в семенах. Качество клубней картофеля устанавливают по содержанию крахмала, а корнеплодов сахарной свеклы – сахарозы. Качество урожая прядильных культур зависит от количества целлюлозы: чем больше ее содержится в растениях, тем больше волокна. В то же время высокое содержание клетчатки в сене ухудшает его кормовые свойства. В питании человека и животных огромную роль играют и такие органические вещества, как витамины, пектиновые соединения, которыми богаты овощи, фрукты и ягоды. Так, например, каротина больше содержит морковь и перец сладкий, витамина С (аскорбиновой кислоты) – перец сладкий, петрушка листовая и смородина черная. Витамином В9 (фолиевой кислотой) богаты шпинат, петрушка листовая, соя. Углеводы, жиры и другие безазотистые органические вещества построены из трех элементов – кислорода, углерода и водорода, а в состав белков и других азотистых соединений входит еще и азот. На долю углерода, кислорода, водорода и азота приходится 95 % сухой массы растений. Эти четыре элемента называются органогенными. При сжигании растений органогенные элементы улетучиваются в виде газообразных соединений и паров воды, в золе остаются зольные элементы преимущественно в виде оксидов, на долю которых приходится около 5 % массы сухого вещества. К неорганическим веществам, входящим в состав растения, относятся вода, соли, кислоты и щелочи.