Технология карбамидформальдегидного удобрения и оценка его агрохимической эффективности

Хузиахметов Р. Х.; Сабиров А. М.; Касимов В. В.; Хабибуллин И. Г.

14.Справочник химика. 1964. Т.3. С.769-771.

15.Луст Э.Й., Янес А.А.-Я, Луст К.К., Эрлих Ю.Й. Строение двойного электрического слоя на границах монокристаллического висмута, сурьмы и кадмия в растворах поверхностно-неактивного электролита // Электрохимия. 1996. Т.32. №5. С.597-609.

16.Дамаскин Б.Б., Пальм У.В., Сальве М.А. Адсорбция диполей воды и строение плотной части двойного слоя на ртутном, висмутовом и кадмиевом электродах //Электрохимия. 1976. Т12. №2. С.232-240.

17.Луст К.К., Луст Э.Й., Салве М.А., Пальм У.В. Закономерности адсорбции неорганических ионов на висмуте. Адсорбция ионов С1" на гранях монокристалла // Электрохимия. 1989. Т.25. №4. С.510-513.

18.Кольк К.А., Салве М.А., Пальм У.В. Изучение адсорбции анионов на висмутовом электроде в водных растворах // Электрохимия. 1972. Т.8. №10. С.1533-1536.

УДК 631. 893

Р. Х. Хузиахметов, А. М. Сабиров, В. В. Касимов,

И. Г. Хабибуллин

ТЕХНОЛОГИЯ КАРБАМИДФОРМАЛЬДЕГИДНОГО УДОБРЕНИЯ И ОЦЕНКА ЕГО АГРОХИМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

Показано, что при использовании медленнорастворимого карбамид-формальдегидного удобрения (КФУ) выход зеленой и сухой массы рапса лишь незначительно меньше по сравнению с промышленным «эталонным» удобрением №Н4МОз).

Несмотря на то, что по валовому производству зерновых (около 70 млн т/г) Россия входит в десятку самых хлебных держав мира (Китай - 500 млн т, США- 340 млн т, Франция - 65 млн т), по урожайности (»13 ц/га) она занимает последние места (наряду с Казахстаном, Конго и Анголой). Высокая урожайность (Франция и Великобритании - по 70 ц/га, США и Китай - около 50 ц/га) достигается исключительно благодаря потреблению высоких доз минеральных удобрений (до 500-600 кг/га) [1]. В Российской Федерации по сравнению с 1988 г. (тогда урожайность в республиках СССР составляла 20-24 ц/га) потребление удобрений сократилось от 300 до 50 кг/га (или в пересчете на питательные вещества ЫРК - всего »11 кг/га). При этом основную долю вносимых удобрений составляют азотные (~7 кг), в то время как на долю фосфора и калия приходится лишь по 2 кг/га.

56

Однако из-за высокой растворимости основных видов азотных удобрений [аммиачная селитра ЫЩМОэ и карбамид (Ы^ЬСО] безвозвратно теряется значительная часть (до 40-80%) даже этого мизерного количества вносимого азота. В мировой практике для снижения потерь азота разрабатываются медленнорастворимые азотные и комплексные азотсодержащие удобрения [2-5]. Один из таких видов - КФУ - представляет собой смесь карбамида (К) и продуктов его конденсации с формальдегидом - (Ф), в частности моно- и диметилолмочевины, метилендикарбамида:

ЫН2-СО-ЫН2 + Н-СО-Н ® ЫИ-Ь-СО-ЫН-СНЬОН ЫН2-СО-ЫН2 + 2[Н-СО-Н] ® СН2ОН-ЫН-СО-ЫН-СН2ОН ЫН2-СО-ЫН2 + ЫН2-СО-ЫН-СН2ОН ®

® МН2-СО-ЫН-СН2-МН-СО-ЫН2 + Н2О.

Приводимые в литературе данные об оптимальных параметрах процесса конденсации носят противоречивый характер. Так например, по утверждению авторов [4], процесс необходимо осуществлять в кислой среде (рН=2,8) при соотношении К:Ф=6:1(моль). Отмечается, что при этом 25% азота (теоретически-32%) находится в легкоусвояемой растениями форме. По утверждению других [3,5], конденсация быстрее протекает в щелочной или нейтральной среде.

Несмотря на некоторое удорожание КФУ по сравнению с исходным карбамидом, эффективность его может быть выше за счет более полного использования азота. Так например, по нашим данным [6], на дерново-подзолистой почве степень вымывания азота из КФУ была в 2-3 раза ниже, чем при использовании карбамида. Однако оценить агрохимическую эффективность (увеличение урожайности или каких-либо показателей качества) можно только экспериментальным путем на конкретных сельскохозяйственных культурах при реальных климатических условиях того или иного региона.

Исходя из вышеизложенного, целью данной работы являлась разработка технологии КФУ, содержащего быстрорастворимую (М^) и медленнорастворимую (полимерную) формы азота (Ып) , а также оценка его влияния на развитие рапса. Выбор данной культуры обусловлен его широким использованием в качестве корма для животных, а также для получения технического и пищевого масел.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи: получение образцов КФУ с регулируемым соотношение различных форм азота (Ык:Ып); анализ химического состава основных типов почв РТ; оценка влияния КФУ на выход зеленой массы рапса (по сравнению со стандартными промышленными азотными удобрениями) на выбранном типе почвы.

На первом этапе работы были получены три образца КФУ с заданным содержанием общего азота Ыобщ = 41,9; 39,9 и 38 %, (при соотношении К : Ф = 1 : 0,15^0,45 моль, соответственно). Зависимость быстрорастворимой (карбамидной) и медленнорастворимой части азота от количества формалина теоретически описывается уравнениями:

Ык = - 46,21 х + 43,77;

Ып = 30,60 х + 1,63 (где х - молярная доля формалина).

В интервале Ф= 0^ 1 (моль) расчетное содержание карбамидного азота уменьшается (от 46 до 0%), а полимерная часть азота соответственно возрастает от 0 до 30,7%. Экспериментальные данные по содержанию различных форм азота обычно значительно отличаются от расчетных в зависимости от условий получения (например, от рН среды, времени конденсации и т.д.). Следующим этапом работы было определение химического соста-

57

ва характерных для Республики Татарстан типов почв. Образцы (дерново-подзолистые, светло-серые и темно-серые лесные почвы) были взяты в различных районах (табл. 1).

Таблица 1 - Химический состав образцов почв

Номер почвы (район) pH Гумус, % N, мг/кг P2O5, мг/кг K2O, мг/кг Си, мг/кг B, мг/кг Zn, мг/кг Mn, мг/кг

1. Балтасинский 5,3 7,7 132 66 101 0,93 2,33 0,93 77

2. Лаишевский 6,2 4,2 80 470 474 6,17 1,31 0,79 60

3. Высокогорский 7,6 4,5 98 112 378 10,1 2,04 0,96 83

Как видно, почва №1 содержит значительное количество азота (при низком содержании фосфора и калия). Почва №2, наоборот, отличается очень высоким содержанием фосфора и калия, что может отрицательно влиять на усвоение азота растениями. Поэтому для проведения вегетационных опытов была выбрана дерново-подзолистая почва №3. Содержание фосфора и калия в ней достаточно высокое, что предполагает проведение опытов без дополнительного внесения этих элементов.

Результаты вегетационных опытов по оценке влияния полученных образцов КФУ на развитие рапса показали, что в контрольном опыте (1-й вариант без удобрений) растения значительно отставали в росте. В опытах с внесением удобрений (№№ 2-6) визуального различия практически не наблюдалось.

При этом в качестве основного критерия агрохимической эффективности был выбран выход массы растений (выход сырой массы Вс ; сухой Всх , %) по отношению к эталонному удобрению (табл. 2).

Таблица 2 - Масса рапса в зависимости от вида удобрений

Вариант (удобрение) ^бщ , % (эксп.) NKiNn (мас.) m у, г/сосуд Масса 1 растения, г (сырая/сухая) Влажность, % Вс/Всх , %

1. - 0 - 0 2,07 / 0,38 82 51 / 41

2. NH4NO3 34 - 3,97 4,02 / 0,92 77 100 /100

3. (NH2)2CO 46,7 1:0 3,89 3,47 / 0,68 80 86 / 74

4. КФУ-1 42,8 1:0,25 3,14 3,78 / 0,73 81 94 / 79

5. КФУ-2 40,6 1:0,46 3,32 3,77 / 0,77 79 93 / 84

6. КФУ-3 38,1 1:0,77 3,54 4,44 / 0,84 81 110 / 91

Наибольший выход массы, как и ожидалось, был во 2-м варианте - при внесении аммиачной селитры (так как она содержит азот в N4^- и ЫОэ- - формах). В 3-м варианте (с карбамидом, содержащим азот лишь в NH2--форме), по сравнению с 2-м выход сырой массы был ниже на 14%, сухой - ниже на 26%.

Как отмечается в большинстве литературных источников, эффективность КФУ в первый год внесения по сравнению с карбамидом обычно значительно ниже. В наших

58

опытах наблюдалась иная картина. Причем наибольший выход сухой массы рапса (уступающий эталонному лишь на 9 %) был в 6-м варианте при внесении КФУ-3, содержащего максимальное количество малорастворимого азота п=16,57 %Х=21,53 %).

Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что достоверная оценка агрохимической эффективности удобрений может быть произведена по результатам лишь многолетних испытаний. При этом необходимо определить также другие, не менее важные показатели, как, например, изменение щелочно-гидролизуемого азота в почве, степень вымывания азота, содержание нитратов в растениях и т. д.

Экспериментальная часть

Образцы удобрений получали путем смешения плава карбамида (ГОСТ6691-77) с 37 %-ным раствором формалина -СН2О (ГОСТ1625-89). Карбамид предварительно нагревали до плавления (132 оС), добавляли расчетное количество формалина, перемешивали до образования загустевшей массы. Суспензию высушивали при 110 оС и измельчали до 0,2 мм.

Содержание общего азота в полученных образцах КФУ определяли методом отгонки аммиака по ГОСТ 20851.1-94 [7]. При этом растворимую часть азота (Мк) оценивали по количеству удобрения, растворимого при комнатных условиях, малорастворимую (Мп ) - при кипячении.

Содержание основных элементов питания КРК определяли соответствующими стандартными методами: щелочно-гидролизуемый азот - титрованием раствором Н2БО4 [8], Р2О5 и К2О по методу Кирсанова [9]. Содержание микроэлементов (Си, Мп, В, Zvi) определяли по ГОСТ Р 50682 Р 50687.

Вегетационные опыты по оценке влияния полученных образцов удобрений на развитие рапса (сорт Ратник) были проведены летом 2004 г. в тепличных условиях. При этом емкость сосудов составляла 7 дм3; масса почвы - 9 кг; (количество вносимого в сосуд азота - 0,15 г/кг почвы, масса удобрения ту = 3,14^3,54 г/сосуд; повторность - трех кратная, погрешность определения -не более 5 %). Зеленую массу рапса скашивали в период его массового цветения (40 дней).

Литература

1. Черненко Ю.Д., Классен П.В., Коршунов В.В., Забелешинский Ю.А.Состояние и перспективы развития и потребления фосфорсодержащих удобрений / // Хим. пром-ть. 2000. №8. С. 3-6.

2. А.с. 903363. Медленнодействующее мочевино-формальдегидное удобрение /А.Д. Прилуков, Л.А. Алексеева, Т.Ю. Зайкова, О.Л. Стерехова. Бюлл. изобр. 1982. №5

3. А.с. 947153 СССР. Способ получения мочевиноформальдегидного удобрения/ М.Н. Набиев, В.А. Будков, С.А. Усманов и др. Бюлл. изобр. 1982. №28

4. Кузнецова А.Е. Получение карбамид-формальдегидных удобрений из концентрированных растворов // Хим. пром-ть. 1980. №1. С.22-24

5. Будков В. Л. Технология получения и свойства сложных полимерных удобрений, содержащих мочевиноформальдегидные соединения. - М.: НИИТЭХим, 1984. 40 с.

6. Садриева Г.Р., Полякова Л.Д., Хузиахметов Р.Х. и др./К вопросу о потерях питательных веществ при инфильтрации из основных типов почв Республики Татарстан// Экологические исследования. - Казань: Изд-во КГУ, 1995. С. 84-90

7. ГОСТ 20851.1-94. Минеральные удобрения. Определение азота. - М.: Изд-во стандартов, 1994. 20 с.

8. Методические указания по определению щелочногидролизуемого азота в почве по методу Корнфилда. - М.: ЦИНАО, 1985. 8 с.

9. ГОСТ 26207-91. Определение подвижных соединений фосфора и калия по методу Кирсанова в модификации ЦИНАО. - М.: Изд-во стандартов, 1992. 6 с.

© Р. Х. Хузиахметов - канд. хим. наук, доц. каф. технологии неорганических веществ и материалов КГТУ; А. М. Сабиров - д-р с-х. наук, зав. каф. экологии Казан. гос. с-х акад.; В. В. Касимов -учитель Кураловской ср. шк. Верхнеуслон. р-на РТ; И. Г. Хабибуллин - д-р техн. наук, зав. каф. общей химии КГСХА.

59

Текст научной работы на тему «Технология карбамидформальдегидного удобрения и оценка его агрохимической эффективности»