Улетучивание аммиака из мочевины

Мочевина (46-0-0) составляет более пятидесяти процентов азотные удобрения мира. Он находится в гранулированном виде или в форме гранул, что позволяет легко хранить, транспортировать и применять мочевину в сельскохозяйственных условиях. Это также самый дешевый вид гранулированных азотных удобрений. Поскольку мочевина не является окислителем при стандартной температуре и давлении, с ней безопаснее работать и меньше риск для безопасности, чем с другими распространенными азотными удобрениями, такими как нитрат аммония. Однако, если мочевина вносится на поверхность почвы, значительная часть азота внесенных удобрений может быть потеряна в атмосферу в виде газообразного аммиака; это происходит только при определенных условиях.

• 1 Распад мочевины
• 2 Рекомендации по управлению
• 3 Ингибиторы уреазы
• 4 См. Также
• 5 Ссылки

Для поглощения растениями азот из мочевины сначала должен быть расщеплен:

$(NH\; 2)\; 2\; CO\; +\; H\; 2\; O\; \to \; уреаза\; NH\; 3\; +\; H\; 2\; NCOOH\; \to \; 2\; NH\; 3\; (газ)\; +\; CO\; 2\; (газ)\; \{\backslash \; displaystyle\; (NH\_\; \{\; 2\})\; \_\; \{2\}\; CO\; +\; H\_\; \{2\}\; O\; \{\backslash \; stackrel\; \{urease\}\; \{\backslash \; rightarrow\}\}\; NH\_\; \{3\}\; +\; H\_\; \{2\}\; NCOOH\; \backslash \; rightarrow\; 2NH\_\; \{3\; (газ)\}\; +\; CO\_\; \{2\; (газ)\}\}$

. Уреаза представляет собой встречающийся в природе фермент, который катализирует гидролиз мочевины до нестабильной карбаминовой кислоты. Быстрое разложение карбаминовой кислоты происходит без ферментативного катализа с образованием аммиака и диоксида углерода. Аммиак, скорее всего, улетучится в атмосферу, если он не вступит в реакцию с водой с образованием аммония (NH 4) в соответствии со следующей реакцией:

$NH\; 3\; (газ)\; +\; H\; 2\; O\; \to \; NH\; 4\; +\; +\; OH\; -\; \{\backslash \; displaystyle\; NH\_\; \{3\; (газ)\}\; +\; H\_\; \{2\}\; O\; \backslash \; rightarrow\; NH\_\; \{4\}\; ^\; \{+\}\; +\; OH\; ^\; \{-\}\}$

. Это важно, потому что аммоний является доступный источник азота, а аммиак - нет. Кроме того, образование иона гидроксида может привести к тому, что почвы вокруг нанесенной частицы мочевины будут иметь pH около 9,0, что увеличивает улетучивание аммиака. Этот район также очень токсичен из-за повышенной концентрации аммиака в течение нескольких часов, поэтому рекомендуется не вносить удобрения на основе мочевины или не окутывать посевной материал с нормой, превышающей 10–20 кг / га, в зависимости от вида сельскохозяйственных культур. Важно, чтобы было достаточное количество влаги, потому что до тридцати процентов доступного азота может быть потеряно из-за испарения из атмосферы в течение 72 часов после нанесения.

Улетучивание аммиака снижает экономические эффективность систем земледелия. Либо снизится урожай, либо возникнут дополнительные расходы на внесение азотных удобрений. Количество улетучивающегося аммиака зависит от нескольких факторов окружающей среды, включая температуру, pH и влажность почвы. Кроме того, количество остатков на поверхности и время между нанесением мочевины и осаждением также имеют решающее значение. Вообще говоря, улетучивание будет ниже, когда мочевина применяется в более влажных и прохладных условиях, которые обычно возникают ранней весной (март и апрель). Однако высыхание поверхностной почвы и повышение температуры с наступлением весны увеличивают вероятность испарения аммиака. В идеале управляющий должен попытаться внести азот непосредственно перед умеренным дождем (0,1 дюйма), чтобы мочевина растворилась и попала в почву. Однако, это не всегда возможно. PH почвы также сильно влияет на количество испарений. В частности, было доказано, что сильно щелочные почвы (pH ~ 8,2 или выше) усиливают гидролиз мочевины. Одно исследование показало полный гидролиз мочевины в течение двух дней после применения на таких почвах. В кислых почвах (pH 5,2) мочевина гидролизуется в два раза дольше. Поверхностные остатки, такие как солома и стерня растений, проявляют повышенную уреазную активность. Почвы с высоким содержанием органических веществ также имеют тенденцию иметь более высокие концентрации уреазы. Больше уреазы приводит к большему гидролизу мочевины и улетучиванию аммиака, особенно если мочевина не попадает в почву.

Удобрения часто вносятся, когда полевые условия не оптимальны, особенно в больших масштабные операции. Большинство исследований показывают, что потери азота могут быть уменьшены в этих ситуациях, если в удобрение добавить ингибитор уреазы. Ингибиторы уреазы предотвращают расщепление мочевины ферментом уреазой. Это увеличивает вероятность того, что мочевина будет абсорбирована почвой после дождя, а не улетучится в атмосферу. Это вызывает последующий гидролиз под поверхностью почвы и уменьшает атмосферные потери. Использование ингибиторов также уменьшает локализованные зоны с высоким pH, характерным для необработанной мочевины.

• Азотный цикл