Азот тыңайтқыштарының құрамы мен қасиеттері және тиімділігін арттыру жолдары

Кәзіргі кезде өндірілетін азот тыңайтқыштары төрт топқа бөлінеді:

1) Аммиак-ниратты тыңайтқыштар. Бұған амоний селитрасы, әк-аммоний селитрасы, аммоний-сульфат селитрасы жатады.

2) Аммиакты тыңайтқыштар. Бүл топқа аммоний сульфаты, аммоний хлориді, аммоний-натрий сульфаты, сұйық аммиак, аммиак суы, аммоний карбонаты, аммоний бикарбонаты жатады.

3) Нитратты тыңайтқыштар. Бұл топқа натрий селитрасы мен кальций селитрасы жатады.

4) Амидті тыңайтқыштар тобына мочевина, кальций цианамиді, уреаформ немесе мочевинді-формальдегидті тыңайтқыштар жатады.

Аммиакты-нитратты тыңайтқыштар

Аммоний селитрасы NH₄NO₃. Құрамында 34-35% азот бар, ақ түсті түйіршік түрінде өндіріледі.Бұл тыңайтқышты 56-60% азот қышқылын газ күйіндегі аммиакпен әрекеттестіру арқылы алады:

HNO₃+ NH₃=NH₄NO₃

Ақ түсті ұсақ түйіршік түрінде шығарылады.

Тыңайтқышты битумавтол қоспасымен өңделген, суды нашар өткізетін бес қабатты қапшықтарға салып шығарыды.

Д.Н.Прянишников лабораториясында жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде аммоний селитрасын физиологиялық қышқыл тыңайтқыш тобына жатқызады. Алайда оның физиологиялық қышқылдылығы аммоний сульфатынан едәір төмен. Қүрамындағы азоттың жартысы аммоний, бір бөлігі нитрат түрінде болады. Мұның өзі топырақ қасиетіне, климатқа және тыңайтылатын дақыл түріне қарай, оны қолданудың әдістерін, мөлшерін, пайдалану мерзімдерін өзгертіп отыруды қажет етеді. Аммоний селитрасы тиімділігі жағынан басқа азот тыңайтқыштарының арасында бірінші орын алады, оны барлық топырақта өсірілетін алуан түрлі дақылдарға қолдануға болады. Бұл тыңайтқышты ылғалы өте көп аудандарда және суармалы егіске күзде қолданудың қажеті жоқ, өйткені оның нитратты азоты шайылып кетеді. Аммоний селитрасын күздікті ерте көктемде үстеп қоректендіру үшін, басқа дақылдарды вегетациялық кезеңінде қоректендіру үшін пайдаланады.

Әк-аммоний селитрасы құрамында 20,5% азот бар. Бұл селитра барлық дақылдар үшін жақсы тыңайтқыш бола алады.

Аммоний сульфат-нитраты (сульфонитрат) аммоний нитраты мен аммоний сульфаты тұздарынан тұратын қоспа. Қүрамында 25,5-26,5% азот бар,суда жақсы еритін, құрғақ қоймада сақтағанда нығыздалмайтын тыңайтқыш. Физиологиялық қышқылдығы аммоний селитрасымен салыстырғанда едәуір жоғары. Бүл тыңайтқышты барлық топырақ түрлеріне және күллі ауыл шаруашылығы дақылдарына қолдануға болады.

Аммоний селитрасының топырақпен әрекеттесуі

Топыраққа енгізілген аммоний селитрасы ериді де топырақтың сіңіру комплексімен реакцияға түседі:

NH₄

(T.C.K) +2NH₄NO₃=(T.C.K) NH₄+Ca(NO₃)₂

Бұл реакция барысында, тыңайтқыштың аммоний катионын топырақтың коллиодты бөлшектері адсорбциялайды, ал нитрат ерітіндіде сілтілік немесе сілтілік жер метилдардың тұзын түзеді.

Негізбен қанықпаған топырақпен әрекеттескенде орта реакциясы қышқылдық жаққа қарай жылжыйды:

NH₄

(T.C.K) +3NH₄NO₃=(T.C.K)NH₄+HNO₃+Ca (NO₃)₂

NH₄

Сол сияқты аммоний селитрасының нитрификация құбылысына ұшырауы, топырақ ерітіндісінің реакциясын уақытша қышқылдандырады:

2NH₄NO₃+4O₂=4HNO₃+2H₂O

Өсімдіктің алғашқы даму кезеңдерінде уақытша пайда болған қышқылдық реакция аздаған зиянды болады.

Сонымен бұл тыңайтқыштың катионы топырақтың сіңіру комплексінің құрамында болса, анионы топырақ ерітіндісіне өтеді. Кейбір жағдайларда бұл тыңайтқыштың аммоний катионы алмаспайтын қиын алмасатын күйге ауысуы ықтимал. Сонымен бірге аммоний селитрасының құрамындағы азотты топырақ микроорганизмдері де пайдаланады, нәтижесінде біраз бөлігі күрделі органикалық қосылыстар құрамына енеді.

Аммиакты тыңайтқыштар

Аммоний сульфаты (NH₄)₂SO₄. Қүрамында 20,5-21% азот болады. Күкірт қышқылын газ күйіндегі аммиакпен бейтараптау арқылы алады:

H₂SO₄+2NH₃=(NH₄)₂SO₄

Сұр немесе көкшілдеу-сұр түсті, суда жақсы еритін ылғалды аз сіңіретін, майда кристалды, физиолгоиялық қышқыл тыңайтқыш.

Аммоний сульфатын өндіруде күкірт қышқылын гипс (CaSO₄·2H₂O) және глаубер тұзы (Na₂SO₄·10H₂O) сияқты арзан заттармен алмастыруға болады:

Na₂SO₄+2NH₃+2CO₂+2H₂O=(NH₄)₂SO₄+2NaHCO₃

CaSO₄+2NH₃+CO₂+H₂O=(NH₄)₂SO₄+Ca CO₃

Аммоний сульфатының құрамында 0,025-0,05 процент шамасында бос қышқыл болады. Бұл тыңайтқышты көбінесе бейтарап және сілтілі реакциялы топырақтарға қолданған пайдалы. Оның құрамындағы азот біраз уақытқа дейін шайылмайтындықтан аммоний сульфатын ылғалы мол және суармалы аймақтарда және күзде топырақты жыртар кезде де қолдана береді. Оны тұқым еккенде және өсімдік жас кезінде көп беруге болмайды, өйткені құрамындағы аммиакты азот дақылды уландыруы мүмкін. Бүл тыңайтқышты қолданғанда дақылдардың биологиялық ерекшіліктеріне баса назар аударған жөн. Мысалы, күздік қара бидай, сұлы, картоп сияқты дақылдар аммоний сульфатын қолданудан ешқандай зиян шекпейді, ал көкөніс, жаздық бидай, арпа, қант қызылшасына бұл тыңайтқышты қолданудың пайдасы шамалы. Күріш үшін аммоний сульфаты ең тиімді тыңайтқыштың бірі болып саналады.

Аммоний сульфатының қышқыл қалдығының пайдалы жағы да бар. Ылғалы мол топыраққа қолданғанда құрамындағы қышқыл қалдығы қиын еритін фосфор қосылыстарын ыдыратып өсімдіктерге сіңімді түрге ауыстырады.

Аммоний хлориді NH₄CI. Қүрамында 24-25% процент азот бар. Сода өндірісінде алынады:

NH₃+CO₂+H₂O+NaCI=NaHCO₃+NH₄CI

Ол жақсы физикалық қасиетімен ерекшеленеді: ақ түсті, майда кристалды, суда жақсы еритін, гигроскопиялығы төмен, сақтағанда нығыздалмайтын, физиологиялық қышқыл тыңайтқыш. Қүрамында көп мөлшерде (66,6%) хлор болатындықтан ол картоп, жүзім, темекі сияқты дақылдардың өнімінің сапасына теріс әсер етеді. Сондықтан бұл тыңайтқышты хлор элементіне сезімтал дақылдарға қолдануға болмайды. Аммоний хлоридін күзде топырақ жыртар алдында беру керек.

Аммоний карбонаты (NH₄)₂CO₂. Бүл тыңайтқышты аммиак суын көмірқышқыл газымен қанықтыру арқылы немесе газ күйіндегі аммиакты су буының қатысында көмірқышқыл газымен әрекеттестіріп алады. Қүрамында 21-24% азот болатын‚ өте тұрақсыз‚ майда кристалды‚ ақ түсті зат.

Аммоний бикарбонаты NH₄HCO₃. Оны көмірқышқыл газы мен газ күйіндегі аммиакты аммоний карбонатының ерітіндісімен адсорбциялау арқылы алады:

(NH₄)₂ CO₃+H₄O + CO₂ = 2NH₄HCO₃

Тыңайтқыш құрамында 17% азот бар. Өсімдікке әсер етуі жағынан аммоний селитрасына жақындау.

Аммоний-натрий сульфаты (NH₄)₂SO₄·Na₂SO₄. Капролактам өндірісінің қалдығы болып саналады. Құрамындағы азот мөлшері 16% бар. Қант қызылшасы үшін жақсы тыңайтқыш‚ себебі құрамында 9% натрий кездеседі. Сұйық аммиак тыңайтқыштары сусыз (сұйық) аммиак‚ аммиакты су және аммиакаттар жатады. Сусыз аммиактың 82‚3% азот болады. Оны газ күйіндегі аммиакты жоғары қысымда сығу арқылы алады. Түссіз сұйық‚ арнаулы болаттан жасалған цистернада сақтайды.

Аммиакты суды және сусыз аммиакты суда еріту арқылы өндіреді. Бірінші сортында 20‚5%‚ екіншісінде - 16% азот болады.

Аммиакаттарды қатты азот тыңайтқыштарын аммиак суында еріту арқылы алады. Мысалы‚ аммиак селитрасы мен кальций селитрасын немесе аммоний селитрасы мен мочевинаны аммиак суында ерітеді. Аммиакатта 30-35% азот болады. Оның негізгі физика-химиялық қасиеттері аммиакты-нитратты тыңайтқыштарға ұқсас.

Сұйық азот тыңайтқыштарын барлық ауыл шаруашылығы дақылдарына қолданады.

Аммиакты тыңайтқыштардың топырақпен әрекеттесуі

Топырақта тез ериді де, оның сіңіру комплексімен алмасу реакциясына түседі:

Ca NH₄

(TCK) Ca + (NH₄)₂SO₄ = (TCK) NH₄ + CaSO₄

Са

Ca NH₄

(T.C.K) Ca + 2NH₄Cl = (TCK) NH₄ + CaCl₂

Са

Мұнда тыңайтқыш құрамындағы аммоний иондарының біраз бөлігі топырақтың сіңіру комплексіне ауысып жылжымалығы азаяды. Сіңіру комплексіндегі аммонийді өсімдік жақсы сіңіреді.

Нитрификация құбылысының нәтижесінде аммиакты тыңайтқыштардың азоты нитратты формаға ауысады:

(NH₄)₂SO₄+4O₂ = 2HNO₃ + H₂SO₄+ H₂O

NH₄Cl+2O₂ = HNO₃ + HCl+ H₂O

Пайда болған минералдық қышқылдар топырақ ерітіндісіндегі бикарбонаттармен және сіңіру комплексіндегі катиондармен әрекеттеседі.

2HNO₃+Ca(HCO₃)₂= Ca(NO₃)₂+ 2H₂CO₃

H₂SO₄+ Ca(HCO₃)₂ = CaSO₄+2H₂CO₃

2HCl + Ca(HCO₃)₂= CaCl₂ +2H₂CO₃

Ca H

(T.C.K) Ca + 2HNO₃= (T.C.K) H + Ca(NO₃)₂

Ca H

(T.C.K) Ca + H₂SO₄= (T.C.K) H + CaSO₄

Ca H

(T.C.K) Ca +2HCl= (T.C.K) H + CaCl₂

Аммиакты тыңайтқыштарды енгізгенде, топырақта болатын өзгерістерге өсімдіктердің катионадарды жылдам сіңіретіндігін атап көрсеткен жөн. Қазақстанның қара қоңыр‚ боз топырақтарына аммоний сульфаты мен аммоний хлоридін қолдану кезінде қышқылдық орта туғызбайтын себебі, қышқыл қалдықтарын кальций толық бейтараптайды.

Нитратты тыңайтқыштар

Нитрат селитрасы NaNO₃. Тыңайтқыш құрамында 15-16% азот бар. Аммиактан азот қышқылын алғанда бөлініп шыққан нитроз газдарын (NO және NO₂) сүзгі мұнара ішіндегі сода немесе натрий сілтісінің ерітіндісінен өткізу арқылы алады:

Na₂CO₃ + 2NO₂= NaNO₃ + NaNO₂+CO₂

Натрий нитритін нитратқа ауыстыру үшін қоспаға әлсіз азот қышқылын қосады:

2NaNO₂ + 2HNO₃= 3NaNO₃ + 2NO + H₂O

Түзілген NO тотықтырғыш мұнараға қайтарылып NO₂ дейін толықтырылады.

Натрий селитрасы суда жақсы еритін‚ ақ немесе ақшыл-сұрғылт түсті‚ майда кристалды‚ едәуір ылғал сіңіргіш‚ физиологиялық сілтілік тұз.

Кальций селитрасы Са(NO₃)₂. Қүрамында 13% азот болады. Бұл тыңайтқышты 40-48 проценттік азот қышқылын әкпен бейтараптау арқылы алады:

CaCO₃ + 2HNO₃= Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂

Суда жақсы еритін‚ гигроскопиялығы өте жоғары‚ ақшыл-сары түсті‚ ірі кристалды немесе түйіршікті‚ физиологиялық сілтілік тыңайтқыш.

Нитратты тыңайтқыштардың топырақпен әрекеттесуі

Нитратты тыңайтқыштартопырақ ерітіндісінде тез ериді де сіңіру комплексіндегі катиондармен алмасу реакциясына түседі:

Ca Na

(T.C.K) Ca +2NaNO₃ = (T.C.K) Na + Ca(NO₃)₂

H Са

(T.C.K) H +Ca(NO₃)₂ = (T.C.K) Ca + 2HNO₃

Натрий және кальций катиондарын топырақ өз бойына сіңіреді‚ ал нитраттар топырақтың сіңіру комплексінен ығыстырылған Ca²⁺, H⁺ катиондарымен әрекеттесіп Ca(NO₃)₂ және HNO₃түзеді. Нитратты азот тыңайтқыштары топырақта физика-химиялық және химиялық жолмен сіңірмейді. Нитраттар өздерінің жоғары жылжымалы қасиеттерін сақтайтындықтан, ылғалы көп‚ әрі суармалы аймақтарда топырақтың астыңғы қабатына шайылуы ықтимал. Мұндай жағдайларда нитратты тыңайтқыштардың қолдану мерзімін анықтаудың маңызы үлкен рөл атқарады. Кальций‚ натрий селитраларын тұқымды себер алдында, топырақты өңдеуде және өсімдіктің вегетациялық дәуірінде үстеп қоректендіру үшін қолдану тиімді. Суармалы аймақтарда бұл тыңайтқыштарды күріш‚ мақта сияқты дақылдарға қолданудың қажеті жоқ. Сонымен бірге натрий селитрасын сор‚ сортаң топырақтарға беруге болмайды.

Амидті тыңайтқыштар

Мочевина СО(NH₂)₂. Қүрамында 46% азот болады. Оны газ күйіндегі немесе сұйық аммиакты көмірқышқыл газымен әрекеттестіру арқылы алады:

2NH₃ + CO₂ = СО(NH₂)₂ + H₂O

Мочевина ақ түсті‚ ылғалды өзіне тартатын‚ түйіршікті (түйіршік көлемі 1-3 мм)‚ суда жақсы еритін‚ түйіршіктері бір-біріне жабыспайтын тыңайтқыш.

Кристалды мочевинаны түйіршіктегенде ыстық температураның әсерінен биурет пайда болады:

2СО(NH₂)₂ (СОNH₂)₂HN + NH₃

Егер биурет мөлшері 3 процентке жетсе өсімдіктерді уландырады. Құрамында биурет көп мочевинаны тұқым себерден 2-3 ай бұрын енгізеді‚ өйткені биурет 10-15 күн ішінде толық ыдырап бітеді.

Мочевинаны көбінесе жерді жыртар алдында негізгі тыңайтқыш ретінде көпшілік дақылдарға қолданады. Бұл тәсілмен мочевинаны пайдаланғанда, оның тиімділігі аммоний селитрасы мен аммоний сульфатынан кем болмайды. Суармалы боз топырақта егілген картоп‚ көкөніс‚ қант қызылшасына аммоний селитрасымен салыстырғанда мочевина қолдану жоғары өнім алуды қамтамасыз етеді. Мұның себебі мочевинаның құрамындағы амидті формадағы азот аммиакты түрге жылдам ауысып, топырақтың сіңіру комплексіне өтеді де оның төменгі қабатына да аз шайылады. Мочевинаны отамалы және көкөніс дақылдарын үстеп қоректендіруде пайдаланады. Үстеп қоректендірген кезде мочевинаны топыраққа сіңіру жұмысын кешіктірсе (келесі күнге қалдырса) оның біраз бөлігі аммиакқа айналып ауаға ұшіп кетеді.

Соңғы кезде мочевинаның 10-20 проценттік судағы ерітіндісін күздік бидай мен сүрлемдік жүгеріні тамырдан тыс үстеп қоректендіру үшін кеңінен пайдалануда. Күздік бидайға дән салу‚ сүрлемге арналған жүгеріге шашақтану алдында мочевинаның 20 проценттік ерітіндісін бүріксе құрамындағы белок шамамен 3 процентке артады.

Кальций цианамиді СаСN₂. Құрамында 20-22% азот болады. Кальций цианамидін азотты кальций карбидімен байланыстыру арқылы алады:

CaC₂ + N₂= CaCN₂ + C

Бұл тыңайтқыш жеңіл‚ майда‚ қара немесе күңгірт-сұр түсті‚ суда өте нашар еритін улы зат. Негізгі тыңайтқыш есебінде сүдігер жыртар алдында қышқыл топыраққа қолданады. Кәзіргі кезде кальций цианамидін тыңайт-қыш үшін қолданбайды.

Мочевина-формальдегидті тыңайтқыш. Ауыл шаруашылығында кеңінен қолданылатын аммоний селитрасы‚ мочевина‚ аммоний сульфаты сияқты тыңайтқыштар суда жақсы ериді. Суда жақсы еритін азот тыңайтқыштары кейбір жағдайларда тиімді бола алмайды. Оларды көп мөлшерде қолданғанда топырақ ерітіндісінің концентрациясы жоғарлап өсімдіктің өсу‚ даму қарқынын баяулатады. Сондықтан кейбір елдерде минералдық азот тыңайтқыштарының ысырап болуын азайту мақсатында өсімдікке ұзақ мерзім әсер ететін азот тыңайтқышын жасауға көп көңіл бөлуде. Мұндай тыңайтқыштың жауын-шашын көп жауатын және суармалы аймақтар үшін маңызы зор. Өйткені бұл жерлерде оның азоты топырақтың төменгі қабатына шайылмайды. Суда өте баяу еритіндіктен оның дақылдарға арналған 2-3 жылдық мөлшерін бірден қолдануға болады. Бұл топқа жататын тыңайтқыштың басты өкілінің бірі - мочевина-формальдегидті тыңайтқыш. Оны мочевина мен формальдегидті конденсациялау арқылы алады:

NH₂CONH₂ + CH₂O NH₂CONHCH₂OH

метилмочевина

Қышқылдық ортада метилолмочевина мочевинамен одан ары реакцияға түседі де метилендимочевина түзіледі:

NH₂CONHCH₂OH + NH₂CONH₂ NH₂CONHCH₂NHCONH₂ + H₂O

Метилендимочевина метилолмочевинамен әрекеттесіп ұзын тізбекті метиленмочевина пайда болады:

NH₂CONHCH₂OH + NH₂CONHCH₂NHCONH₂

H₂O + NH₂CONHCH₂ NHCONHCH₂NHCONH₂

Мочевина-формальдегидті тыңайтқышының құрамында 38-40% азот бар. Түсі ақ‚ өте ұнтақ‚ нығыздалмайтын‚ өте сусылдақ‚ ұзақ сақтағанда құрамы өзгермейді. Бұл тыңайтқышты алу үшін мына жағдайларды ескеру керек: мочевина мен формальдегидтің қатынасы = 1:1‚6; орта реакциясы әлсіз қышқыл; температура 30⁰С; конденсациялау мерзімі 60 минөт. Мочевина-формальде-гидті тыңайтқышын ылғалы мол және суармалы аймақта өсірілетін мақта‚ күріш‚ көкөніс‚ жеміс-жидек дақылдарына қолдану тиімді.

Оның кемшілігі-өндіру қымбатқа түседі. Сондықтан аз мөлшерде шығарылады. Бұл тыңайтқыш тиімділігін жоғарылату үшін оны суда еритін азот тыңайтқышарымен ұштастырып пайдалану керек. Ол үшін мочевина-формальдегидті тыңайтқышты күзде сүдігер жыртар алдында‚ ал аммоний селитрасын немесе мочевинаны үстеп қоректендіру кезінде қолданады.

Амидті тыңайтқыштардың топырақпен әрекеттесуі

Топырақта мочевина мен кальций цианамидін гидролизленеді:

CO(NH₂)₂ + H₂O = (NH₄)₂CO₃

2CaCN₂ + 2H₂O = Ca(CNNH)₂ + Ca(OH)₂

Пайда болған тұздар топырақтың сіңіру комплексінің катиондарымен алмасу реакциясына түседі:

NH₄

(T.C.K) Ca + (NH₄)₂CO₃ = (T.C.K) NH₄+ CaCO₃

(T.C.K) H + Ca(CNNH)₂ = (T.C.K) Ca + 2H₂CN₂

Мочевинаның гидролизденуінен пайда болған (NH₄)CO₃ қосылысы ауада аммоний бикарбонаты мен аммиакқа дейін ыдырайды:

(NH₄)₂CO₃ =NH₄HCO₃ + NH₃

Сондықтан егістікке шашқан мочевинаны топыраққа сіңіру жұмысын кешіктіруге болмайды. Топырақтағы (NH₄)₂CO₃ өзіде гидролизденеді:

(NH₄)₂CO₃+ H₂O = NH₄HCO₃ + NH₄OH

Кальций цианамидінің топырақпен әрекеттесуінен түзілген H₂CN₂ тез арада мочевинаға ауысады:

H₂CN₂+ H₂O = CO(NH₂)₂

Пайда болған мочевина уреаза ферментінің әсерінен көмірқышқыл аммонийге ауысады.

Бұл тыңайтқыштардың өзгеріске ұшырауынан түзілген көмірқышқыл аммоний нитрификация құбылысы кезінде нитратты қосылыстарға айналады:

(NH₄)₂CO₃+4O₂ =2HNO₃ + 3H₂O + CO₂

2HNO₃ + Ca (HCO₃)₂ = Ca(NO₃)₂ + 2H₂CO₃

Амидті тыңайтқыштардың топырақпен әрекеттесуі топырақ реакциясына‚ оның құрамындағы қара шірінді мөлшеріне тағы басқа қасиеттеріне байланысты өтеді.