CC BY
105
ЕСТЕСТВОЗНАНИЕ
О.П. Акаев, Т.К. Акаева, В.Г. Артёменко, В.А. Ильин, Г.Н. Ненайденко, Т.В. Сибирякова СВОЙСТВА И АГРОХИМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЛОЖНОГО АЗОТНО-ФОСФАТНОГО УДОБРЕНИЯ (САФУ)
В практике сельского хозяйства одним из самых распространенных азотных удобрений является аммиачная селитра ). Она весьма эффективна на всех ти-
пах почв при внесении под различные культуры, однако имеет ряд существенных недостатков -высокую гигроскопичность, склонность к слеживанию при хранении и транспортировке, способна поддерживать горение и даже детонировать.
Учитывая негативные свойства этого удобрения, существует ряд известных нормативных ограничений при её складировании на базах. Так, при поставках в бумажных, битумированных, полиэтиленовых мешках или пакетах (мягких контейнерах), её укладывают на стоечных поддонах с антикоррозионным покрытием высотой до 4,4 м. На плоских поддонах мешки размещают на высоту только до 1,5—1,8 м. Масса штабеля не должна превышать 120 т. Определены также особые условия складирования: нельзя это удобрение хранить в повреждённых мешках, на складах предписано иметь скрытую электропроводку, а при измельчении нельзя использовать искрообразующий инструмент. Слежавшееся удобрение измельчают и смешивают с другими туками только машинами типа ИСУ-4 за пределами складов [2]. Нарушения технологической дисциплины складирования и приготовления к внесению этого тука часто вели к трагическим последствиям [1; 2; 5].
Правительство Российской Федерации, как и других стран, предусматривает ряд мер по выпуску на основе амселитры менее взрывоопасных туков. В этой связи представляет научный и практический интерес использование в качестве добавки к аммиачной селитре солей фосфорных кислот, которые, как известно, наиболее широко применяются в различных отраслях промышленности как антипирены, то есть вещества, ингибирующие термоокислительные процессы. С другой стороны, фосфор, введённый в заданном количестве, будет не только улучшать физические свойства получаемой селитры, но и служить важ-
ным питательным элементом, переводя её в разряд нового самостоятельного сложного азотнофосфатного удобрения (САФУ).
В качестве такой добавки на ОАО «Череповецкий «Азот» было выбрано выпускаемое промышленностью жидкофазное комплексное удобрение (ЖКУ) марки 11:37:0, представляющее собой водный раствор орто- и полифосфатов аммония, в состав которого входит 11% азота и 37% фосфора в пересчёте на Р205. Ортофосфаты аммония, содержащие один атом фосфора, представлены моноаммонийфосфатом (МН4Н2Р04) и диаммонийфосфатом [(МН4)2НР04]. Полифосфаты аммония представлены диаммонийпиро-фосфатом [(ЫН4)2Н2Р207] и триаммонийпирофос-фатом — (МН4)3НР207, а также небольшим количеством триполифосфата аммония — (МН4)3Н2Р3О10. Кроме основных компонентов в состав ЖКУ входят в небольших количествах водорастворимые соединения железа, алюминия, магния, кальция, серы, фтора и др., являющиеся примесями в исходном сырье. Их количество зависит от качества сырья, технологии его переработки и составляет (в пересчёте на оксиды) 1,5— 2,5% [3—5].
По внешнему виду САФУ ^сф) — гранулы, сходные со светлой или розоватой аммиачной селитрой, с повышенной гигроскопичностью и отличной растворимостью в воде. Они способны к равномерному рассеву по полю как при ручном, так и при машинном внесении.
Срок агрохимической годности не ограничен.
Состав и физико-механические свойства К.ф
Физико-механические свойства и химический состав опытно-промышленных образцов САФУ в сравнении с амииачной селитрой были исследованы в лабораторных условиях.
Состав N. Общее содержание азота — 32,1— 32,6% (норма — 31%), фосфатов — 4,9—6,0% (норма не менее 5,0% Р205); влаги — 0,18—0,28% (норма — не более 0,5%).
© О.П. Акаев, Т.К. Акаева, В.Г. Артёменко,
В.А. Ильин, Г.Н. Ненайденко, Т.В. Сибирякова, 2008
Таблица1
Детонационные исследования и К.ф
Удобрения Повреждено свинцовых цилиндров, % Неповрежденный фрагмент трубы, мм
1 2 3 4 5 6
47 40 31 3 0 0 340
Нсф 45 29 2 0 0 0 495
Прочность гранул - 2,6-4,6 (норма не менее 1,6 кг/гранулу); размер гранул: более 6 мм - 0, от 1 до 4 мм - 94-97% (норма не менее 90%), от 2 до 4 мм - 87-91% (норма до 80% - 0), менее 1 мм - 0,3-1,0% (норма до 3%).
pH 10% водного раствора. В готовом продукте он варьировал в пределах рН от 4,0 до 5,0 (чаще 4,1-4,2), что ниже, чем у N (не менее 5,0). Это связано с тем, что в процессе получения идёт гидролиз солей аммония с возрастанием концентрации свободных ионов водорода Н+, а это приводит к некоторому снижению рН получаемого удобрения.
Растворимость гранул. Наличие фосфатов в составе ^ф влияет на скорость растворения гранул. Навески туков растворяли в дистиллированной воде в соотношении Ж:Т=300:1 и определяли продолжительность растворения: для N без перемешивания она составила 52 мин, а с перемешиванием - 25, для ^ф соответственно 300 и 43. Сложное азотно-фосфатное удобрение растворяется значительно медленнее, чем аммиачная селитра. Следовательно, присутствие фосфатов аммония в ^ф способствует постепенному высво-
бождению азота из гранулы. Вполне вероятно, что степень выщелачивания азота в почве из будет ниже, чем из гранул N , что приведет к меньшим потерям азота из А при избыточном увлажнении почвы при основном внесении под
озимые зерновые и многолетние культуры.
Термическое разложение изучали калориметрическим методом с использованием автоматического динамического микрокалориметра ДАК-1-2. Образцы ^ и N массой 4,5 г помещали в стеклянные запаянные ампулы. Установлено, что в начальный период времени ^ф имеет несколько большую, чем у аммиачной селитры скорость терморазложения, которая в последующем становится существенно ниже, чем у нитрата аммония. Это обусловлено ингибирующим действием ионов РО43-, приводящим к снижению скорости и степени терморазложения аммиачной селитры. Таким образом, азотно-фосфатные удобрения проявляют большую устойчивость к терморазложению по сравнению с N .
Более высокая термоустойчивость ^ф обуславливает и его пониженную взрывоопасность (табл. 1).
Таблица2
Испытание САФУ на слеживаемость с применением различных антислеживающих добавок
Наименование антислежи- вающей добавки Масс. доля добавки, % Условия хранения САФУ Срок хране- ния, мес. Определяемый показатель
Массовая доля воды, % Прочность гранул, кг/гранулу Слеживае- мость, кг/см2 Рассыпчатость, %
Без обра- бот. Обра- бот. Без обра- бот. Обра- бот. Без обра- бот. Обра- бот. Без обра- бот. Обра- бот.
СК ФЕРТ 0,1 В мешках - 0,1 0,1 4,4 4,9 0,45 0,0 - -
F-20A по 50 кг 5 0,1 0,1 4,9 4,8 0,0 0,0 - -
на складе 7 0,1 0,1 - - 0,15 0,0 100 100
цеха
НовоФлоу 0,05 В мешках - 0,15 0,15 3,3 2,9 1,2 0,0 - -
3028 по 50 кг 6 0,11 0,11 3,9 3,6 0,9 0,0 100 100
на складе
цеха
Лиламин 0,07 В контей- - 0,17 0,20 - - 0,02 0,0 - -
АС-41Л нерах 1,5 0,41 0,48 2,8 2,7 1,72 0,0 - -
(раскр.) 3 0,32 0,93 2,0 1,6 1,67 0,0 - -
на откры- 4 0,37 0,83 2,8 2,0 0,40 0,0 - -
той пло- 5 0,24 0,33 2,7 2,2 0,0 0,0 - -
щадке 6 0,34 0,52 2,5 2,3 0,40 0,0 100 100
под
навесом
Следовательно, добавка полифосфата аммония к аммиачной селитре ингибирует процесс терморазложения и снижает детонационные свойства N. по сравнению с N .
сф А аа
Слеживаемость гранул. Для определения пригодности САФУ к длительному хранению её образцы обрабатывали антислеживающими добавками, упаковывали в полипропиленовые мешки (50 кг) или мягкие контейнеры (500 кг) и закладывали на 6 месяцев хранения на открытых площадках. Испытания (метод ГИАП) показали, что в контрольном (без добавок) образце к концу срока хранения влажность гранул САФУ возросла с 0,17 до 0,41%, а слеживаемость - с 0 до 1,7 кгс/ см2. Нанесение на поверхность гранул антисле-живающих добавок придаёт туку большую сыпучесть, подвижность при хранении и рассыпчатость. Из антислеживающих добавок лучшие результаты показал лиламин (табл. 2).
Следовательно, азотно-фосфатное удобрение с содержанием не менее 5% Р205, обработанное антислеживающей добавкой, гарантирует 100% рассыпчатость в течение установленного для этого удобрения срока хранения (6 месяцев).
Изучение гигроскопичности образцов ^ф и N с добавками MgO и без него показало, что ^ф имеет значительно более низкий коэффициент гигроскопичности (скорость сорбции паров воды), то есть медленнее увлажняется. Следовательно, для САФУ высокая гигроскопичность в силу связывания и удержания влаги кристаллогидратами не оказывает такого существенного влияния на слеживаемость, как для чистой аммиачной селитры. Сложное азотно-фосфатное удобрение не расплывается на воздухе в отличие от
аммиачной селитры даже при достаточно высоком содержании влаги в удобрении.
Угол естественного откоса (покоя) при рассыпании удобрений N равен 19 град., а у ^ -21 град., т.е. у азотно-фосфатного удобрения сыпучесть несколько лучше, чем у стандартной N с добавкой нитрата магния. Напомним, что по Меринчу, если угол покоя ниже 40 градусов, то обеспечивается равномерный рассев тука. Чем он больше, тем сложнее распределить удобрение по поверхности поля.
Таким образом, введение в ^ фосфорной добавки в количестве не менее 5% Р205 приводит к значительному улучшению физико-химических свойств продукта.
Агрохимическая и агрономическая оценки N... и N
1 сф аа
В течение 2003-2007 гг. нами впервые была проведена серия полевых опытов по сравнительному действию нового азотно-фосфатного удобрения и стандартной аммиачной селитры на ряде кулыур [4; 6; 7]. Их вносили в качестве основного удобрения в смеси с двойным суперфосфатом и хлористым калием дробно: до посева + в подкормку в фазу кущения зерновых, а также в подкормку при ранневесеннем отрастании озимых и многолетних трав. Во всех опытах с основным удобрением общую дозу фосфора по вариантам с N вносили с учётом содержания его в этом удобрении.
Удобрения (их смеси с РК-туками) в расчётных дозах рассевали вручную. Технологии возделывания культур были общепринятыми. Почвы под опытами характеризовались следующими показателями (табл. 3).
Таблица3
Основные агрохимические показатели почв под опытами
Хозяйство Почва Гумус, % рНсол. Подвижные >ормы, мг/кг
Р2О5 К2О
Учхоз ИГСХА Дерново- подзолистые, легкосуглинистые 1,9-2,2 4,5-5,3 150-205 100-170
ЗАО «Вергуза» Дерново- подзолистые, легкосуглинистые 1,7-1,9 5,2-5,6 100-115 75-120
ОПХ ВНИИСХ Серые лесные, среднесуглинистые 2,8-3,5 5,1-6,2 180-200 179-190
Юрьев- Польский ГСУ Серые лесные, среднесуглинистые 3,4-3,6 5,5-5,8 200-230 170-200
Таблица4
Динамика содержания нитратов в яровой пшенице(мг/кг), учхоз ИГСХА, 2006-2007 гг.
Вариант Кущение Выход в трубку Молочная спелость
Без удобрений 35,9 28,5 23,3
(РК6е) - фон 38,2 29,8 24,1
Фон+ N^0 до посева 51,9 39,3 31,3
Фон+ ^ф60 до посева 54,6 41,8 36,2
Фон+ N3330 до посева + N^60 кущение 51,6 45,8 37,8
Фон+ N^30 до посева + ^30 кущение 52,0 46,9 39,2
Фон+ N3330 до посева + N3330 колошение 51,2 42,2 37,9
Фон+ N^30 до посева + N^30 колошение 49,9 41,8 36,7
При выполнении почвенных агрохимических исследований реакцию среды (рНсол) определяли по ГОСТ 26483-85 ионометрическим экспресс-методом, гумус - по ГОСТ 26213-91, содержание подвижной фосфорной кислоты и обменного калия - по ГОСТ 26207-91. В растительных образцах анализировали содержание общего азота по ГОСТ 13496-94, золу - по ГОСТ 13496.2-91, фосфор - по ГОСТ 26657-85, калий - по ГОСТ 26201-01, клетчатку - по ГОСТ 13496.14-87, нитраты - по ГОСТ 13496.19-84.
Действие на почву и растения. Негативного действия ^а или ^ф на полевую всхожесть, которая по фонам полного минерального удобрения была примерно одинаковой и в контроле (без удобрений), и РК-варианту, не выявлено. Наблюдалось некоторое улучшение нитратного режима в варианте с ^а и N (табл. 4).
Различия в динамике нитратов в вариантах с разовым предпосевным и дробным (до посева + подкормка) применением ^а и ^ф также отсутствовали. Следовательно, добавка фосфата к аммиачной селитре не сказывается на азотном питании.
Влияние различных доз и сроков внесения N и К.ф на урожайность и качество зерна яровой пшеницы На окультуренной тёмной лесной почве Юрь-ев-Польского ГСУ Владимирской области в среднем за 3 года фосфорно-калийное удобрение повысило урожайность зерна пшеницы «Дарья» на 3,1 ц/га, а включенные в состав полного минерального удобрения азотосодержащие туки проявились только в повышенной дозе - (ЫРК)60. Как по действию на урожайность, так и на качество зерна ^ и N действовали сходно.
На серой лесной почве СПК «Тарбаево» Суздальского района урожай зерна пшеницы «МИС» в 2005 году в контроле (без удобрений) составил 31,5 ц/га. По (РК)60-фону он возрос до
37,2 ц, а при внесении до посева в составе полного минерального удобрения (КРК)60 прибавка к (РК)60-фону от азота аммиачной селитры была 7,3 ц/га. Внесение той же дозы азота в форме САФУ увеличило урожайность на 5,9 ц с 1 га (НСР05 = 2,6 ц/га зерна). При дробном внесение аммиачной селитры и САФУ в расчёте по 30 кг N до посева + 30 кг N в подкормку в фазу кущения
Таблица5
Урожайность и качество зерна пшеницы, среднее за 2004-2006 гг. (Юрьев-Польский ГСУ)
Варианты У рожайность, ц/га Оплата 1 кг д.в., кг Масса 1000 зерен, г Сырой белок,% Сырая клейковина, % Л —
Без удобрений 54,1 - 45,2 14,2 36,5 1,07
(РК)60-фон 57,2 2,6 50,2 1,2 38,2 1,03
Фон+Ка30 57,6 2,1 47,5 15,1 38,3 1,07
Фон+^60 58,6 3,7 47,9 15,1 38,8 0,89
Фон+^ф30 58,9 4,0 50,8 14,9 40,5 0,89
Фон+^ф60 59,6 4,6 51,4 15,0 42,3 0,97
Таблица6
Урожайность и химический состав зерна пшеницы, 2004—2007 гг., учхоз ИГСХА
Показатель Без удобрений (РК)б0+фон ^аа60 до посева ^ф60 до посева ^а30 до посева + N30 в подкормку ^ф30 до посева + в подкормку
Пшеница, Учхоз ИГСХА, 2004-2007 гг
Урожайность, ц/га 18,0 23,2 27,4 26,9 27,9 28,0
Прибавка к РК-фону, ц/га -5,2 0 4,2 3,2 4,7 1,8
Оплата 1 кг Ы, кг - - 7,0 6,2 7,8 8,0
Ко, % 1,89 1,86 2,13 2,16 1,93 2,07
Сырой белок, % 10,77 10,71 12,14 12,03 11,00 11,80
Зола, % 2,70 2,57 2,61 2,59 2,62 2,69
Р2О5, % 1,07 1,08 1,05 1,04 1,05 1,09
К2О, % 0,61 0,58 0,62 0,62 0,60 0,60
Ячмень, ОПХ ВНИИСХ, 2006 г
Урожайность, ц/га 31,2 34,4 40,5 40,1 41,2 42,1
Прибавка к РК-фону, ц/га -3,2 0 6,1 5,7 6,8 7,7
Оплата 1 кг Ы, кг - - 10,2 9,5 11,3 12,8
Ко, % 1,02 1,09 1,52 1,44 1,51 1,43
Масса 1000 зерен,г 42,3 46,8 51,5 51,8 54,0 52,0
Сырой белок, % 5,81 6,21 8,66 8,21 8,61 8,15
Зола, % 3,37 4,47 3,51 3,52 3,54 3,65
Р2О5, % 0,68 0,76 0,75 0,82 0,85 0,87
К2О, % 0,38 0,47 0,70 0,49 0,52 0,50
СаО, % 0,24 0,27 0,26 0,27 0,26 0,29
преимуществ по урожайности и по качеству зерна (содержанию общего азота, выходу клейковины, зольности и клетчатки в нём) не отмечено (табл. 5).
В среднем за 2004-2007 гг. на подзолистой почве в учхозе ИГСХА по фону РК-удобрения повысили урожайность пшеницы «Приокская» на
5,2 ц с 1 га, а при допосевном внесении аммиачной селитры и САФУ - ещё на 4,2-3,7 ц/га. Дробное использование этих туков позволило увеличить общую прибавку урожайности до 4,7-4,8 ц (табл. 6).
Содержание общего азота в составе полного минерального удобрения заметно выше (на 0,18-
0,16%) против фона (1,89%), а дробное (до посева + подкормка в фазе кущения) снизило этот показатель как при использовании N , так и N..
А аа сф
Известно, что показатель «зольность зерна», то есть количество золы при сжигании, важен для оценки качества муки. Она обычно ниже в развитом, крупном зерне, что отмечают при использовании минеральных удобрений, в том числе азотных, исследователи Е.Д. Козаков (1973), ГН. Ненайденко (1990). В среднем за 2004-2007 гг. варьирование содержания золы по срокам вне-
сения и формам туков (исключается Ысф+30) имело близкие значения. Не было значительных различий по фонам ^ и Ысф по содержанию в зерне фосфора и калия.
В посеве ячменя на серой лесной почве при внесении фосфорно-калийных удобрений урожайность возросла на 3,2 ц с 1 га (НСР05=2,2 ц/га). При одноразовом полном внесении минерального удобрения Ыаа и ^ф до посева, урожайность повысилась на 5,7-6,1 ц/га, а при дробном - на 6,8-7,7 ц/га. Различия по формам изучаемых туков и срокам внесения их находятся в пределах статистической достоверности. При дробном применении Ыаа и ^ф наблюдается тенденция увеличения окупаемости единицы азота.
Заключение
Разработанное и выпускаемое на ОАО «Череповецкий «Азот» азотно-фосфатное удобрение имеет улучшенные по сравнению с аммиачной селитрой физико-химические свойства: более низкую растворимость в воде, что позволит использовать его как удобрение пролонгированного действия; менее склонно к детонированию; сохраняет рассыпчатость в течение га-
рантийного шестимесячного срока хранения, даёт более сыпучие смеси в составе двойного суперфосфата с хлористым калием, способно к равномерному рассеву по полю при подкормках.
Этот тук не уступает аммиачной селитре по влиянию на азотный (нитратный) режим в посевах как при разовом (основном), так и при дробном использовании, а также по действию на урожайность и по качеству урожаев яровых и озимых зерновых культур.
Библиографический список
1. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений. - Л.: Химия, 1974.
2. Смирнов И.В. Пожарная безопасность при хранении аммиачной селитры. - М.: Россельхо-зиздат, 1984. - С. 32-33.
3. Ильин В.А., Ненайденко Г.Н., Жаворонкова Н.Г., Акаев О.П. Получение и агрохимические испытания нового сложного азотно-фосфатного удобрения (САФУ) // Бюллетень ВНИИА им.
Д.Н. Прянишникова. .№120 «Вопросы стабилизации почвенного плодородия и урожайности в Верхневолжье». - М., 2004. - С. 73-80.
4. Ненайденко Г.Н., Сибирякова Т.В. Использование САФУ в подкормки // Плодородие. -2005. - №>6. - С. 20-21.
5. Ильин В.А., РустамбековМ.К., Акаев О.П., Ненайденко Г.Н. Исследования термостабильности сложного азотно-фосфорного удобрения (САФУ) // Сб. ВНИИА «Вопросы стабилизации плодородия и урожайности в Верхневолжье». -М., 2006. - С. 128-136.
6. Ненайденко Г.Н., Сибирякова Т.В. Сравнительное действие САФУ и аммиачной селитры при подкормке озимой пшеницы // Проблемы агротехнологии, механизации, электрификации и автоматизации сельского хозяйства. - Иваново: Изд-во Ивановской ГСХА, 2005.
7. Ненайденко Г.Н., Зотова Е.Ю., Сибирякова Т.В. Сравнительное действие САФУ и аммиачной селитры // Агрохимический вестник. - 2007. -№3. - С. 16-17.
Е.В. Казак ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕСТНЫХ АНЕСТЕЗИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ТРАНСПОРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БИОЛОГИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ
Исследовано влияние анестетиков прокаина и лидокаина на проницаемость функциональной мембраны для ионов натрия и калия. Установлено блокирующее действие анестетиков на проницаемость мембраны для ионов. Проведен сравнительный анализ интенсивности и продолжительности действия исследуемых анестезирующих веществ на ионные потоки Na+ и K+. Показана возможность применения метода для предварительной оценки наличия у вновь синтезированных веществ способности блокировать нервную проводимость.
Изучение влияния местных анестезирующих веществ на проницаемость функ. циональной мембраны открывает возможность применения использованных методов для тестирования вновь синтезированных соединений и представляет интерес не только для медицины.
К местным анестетикам относятся лекарственные средства, которые в определенных концентрациях блокируют нервную проводимость. Их место действия - электровозбудимая мембрана нервного волокна. Местноанестезирующее действие - многостадийный процесс, определяемый последовательностью лимитирующих стадий: растворение в клеточной жидкости, адсорбция на поверхности биомембраны, связывание с рецеп-
торами ионных каналов, выделение. Каждая лимитирующая стадия описывается своим физическим законом, в формулировку которого входят физико-химические параметры местных анестетиков, рецепторов ионных каналов, клеточной жидкости [1].
Большая часть местных анестетиков состоит из липофильной группы (часто в виде ароматического кольца), соединенной через промежуточную цепь (обычно включающую эфирную или амидную группу) с ионизируемой группой (как правило, третичным амином). Для оптимальной активности требуется баланс между гидрофильными и липофильными группами. Кроме общих физических свойств молекул, большое значение имеет их специфическая стереохимическая кон-
