Применение ингибиторов нитрификации для повышения эффективности азотных удобрений

Для снижения потерь азота и устранения опасности загрязнения нитратами растениеводческой продукции и окружающей среды разрабатываются новые формы азотных удобрений – медленнорастворимые, капсулированные с контролируемой скоростью высвобождения азота, модифицированные ингибиторами нитрификации. Последние препараты при внесении в почву вместе с аммонийными, аммиачными удобрениями и мочевиной тормозят нитрификацию в течение 1,5–2,0 месяцев и сохраняют минеральный азот почвы и удобрений в аммонийной форме.

П.М. Смирнов, Э.А. Муравин, 1991

В повышении продуктивности сельскохозяйственных культур ведущая роль принадлежит минеральным удобрениям, из которых первостепенное значение имеют азотные удобрения. На их долю приходится, как правило, более 80 % суммарной прибавки урожая, получаемой от применения промышленных туков. Тем не менее, возможности азотных удобрений реализуются культурными растениями еще далеко не полностью.

Одной из причин недостаточной эффективности азотных удобрений являются их высокие непроизводственные потери, достигающие 40-60 % от внесенной дозы. К ним относятся:

• Нитрификация
• Денитрификация
• Иммобилизация
• Вымывание из корнеобитаемого слоя почвы

Учитывая столь большие потери азота, под сельскохозяйственные культуры вносят заведомо завышенные дозы удобрений, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на санитарном состоянии окружающей среды, загрязняя ее токсичными остатками. В связи с этим удовлетворение потребности сельскохозяйственных культур в азоте путем повышения эффективности вносимых удобрений, а не за счет увеличения их доз, является важнейшей задачей агрохимии, имеющей большое народнохозяйственное и природоохранное значение.

Одним из экологически безвредных путей повышения эффективности азотных удобрений и увеличения продуктивности сельскохозяйственных культур является применение ингибиторов нитрификации. Это химические препараты, которые при внесении в количестве 0,5-2,0 % от азота удобрений на 1-2 месяца подавляют жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов, и тем самым способствуют сохранению азота в почве в аммонийной форме. Затормаживая процесс нитрификации, они снижают потери азота, как в газообразной форме, так и от вымывания нитратов из корнеобитаемого слоя почвы, вследствие чего устраняют опасность загрязнения этими соединениями водных источников и уменьшают их содержание в растениеводческой продукции.

Ингибиторы нитрификации должны отвечать ряду требований:

• подавлять жизнедеятельность нитрифицирующих микроорганизмов, осуществляющих лишь первый этап нитрификации;
• не быть токсичными для растений, животных и человека;
• ингибировать нитрификацию в строго определенный период;
• обладать избирательностью действия на микрофлору почвы;
• легко передвигаться в почве с удобрениями, чтобы охватить зону действия внесенного азота;
• быть недорогими.

Они должны обеспечивать уменьшение кратности дробного внесения азотных удобрений, снижение потерь азота, предотвращение накопления нитритов и нитратов в продуктах питания человека и животных.

В настоящее время в мире известно около 300 химических соединений нитрифицидного действия. Наиболее широко распространены и изучены нитрапирин, дициандиамид, производные аминометилпиримидина, пиразолы, тиазолы и триазины. Нитрифицидным действием обладают также сероуглерод, тиосульфат аммония, азид калия, азид натрия, анилиды, производные мочевины и ацетилена, а также микроэлементы. Небольшие дозы этих соединений селективно подавляют нитрификацию, не угнетая другие микробиологические процессы в почве.

Нитрапирин. Активным ингредиентом этого ингибитора нитрификации является 2-хлор-6 (трихлорметил) пиридин. Эмпирическая формула C6H3NCl4; молекулярная масса 230,9; температура плавления около 63 оС. Нитрапирин представляет собой белое кристаллическое вещество с резким запахом, обладающее высокой летучестью и коррозионной активностью. Этот препарат практически не растворим в воде, но хорошо растворяется в ацетоне, хлористом метилене, ксилоле, безводном аммиаке. Нитрапирин относится к числу малотоксичных соединений, кумулятивные свойства выражены слабо. Препарат обладает специфическим тератогенным гонадо- и эмбриотоксическим действием. ЛД50 нитрапирина для крыс составляет 35003850 мг/кг. Препарат нестоек и быстро разлагается на воздухе, поэтому требует незамедлительной заделки.

ДЦДА – дициандиамид (циангуанидин). Эмпирическая формула C2H4N4; молекулярная масса 84,1; температура плавления 210 оС. Это белый, негигроскопичный, нелетучий кристаллический порошок, имеющий неограниченное время хранения. Препарат хорошо растворим в воде и безводном аммиаке. ДЦДА в своем составе содержит 66,7 % азота, который после минерализации до аммония служит источником питания для растений.

АМ – 2-амино-4-хлор-6-метилпиримидин. Эмпирическая формула C5H6N3Cl; молекулярная масса 143,6; температура плавления 182 оС. АМ представляет собой слаборастворимый в воде порошок желто-коричневого цвета. В рекомендуемых дозах нетоксичен для теплокровных.

ЦП – 2-циамино-4-гидрокси-6-метилпиримидин. Эмпирическая формула C6H6N4O; молекулярная масса 150; температура плавления 196 оС. ЦП представляет собой слаборастворимый в воде белый кристаллический порошок, без запаха. В рекомендуемых дозах совершенно нетоксичен для теплокровных.

АТС. Химическое название активного ингредиента этого ингибитора нитрификации 4-амино-1,2,4-триазол. Эмпирическая формула C2H4N4; молекулярная масса 84,1; температура плавления около 150 оС. Обладает избирательной способностью к торможению нитрификации на первой стадии процесса. Производится в виде водного раствора или вводится в виде кристаллического гидрохлорида в состав азотных и комплексных удобрений. Нелетуч, без запаха. Хорошо растворим в воде, слабо – в низкомолекулярных спиртах и ацетоне, нерастворим в бензоле, ксилоле и эфире. ЛД50 для мышей составляет 6000 мг/кг.

АТГ – отечественный аналог японского ингибитора нитрификации АТС. В Дзержинском филиале ГИАП разработана новая технология производства 4амино-1,2,4–триазола, которая, в отличие от известной технологии, позволяет получить продукт в кристаллическом виде. АТГ представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления более 80 оС. Так как ингибитор этого типа не разлагается в расплаве карбамида, АТГ может быть введен в карбамид или его смеси с аммиачной селитрой на любой стадии их производства.

Этридиазол (терразол) – 5-этокси-3-трихлорметил-1,2,4-тиадиазол. Эмпирическая формула C5H8ON2; молекулярная масса 106,2. Производится в виде смачивающегося порошка или жидкости с содержанием активного ингредиента соответственно 35 и 95 %. Терразол обладает высокой летучестью, поэтому требует немедленной заделки в почву после внесения. В рекомендуемых дозах нетоксичен для теплокровных.

КМП (ГММП – отечественный аналог) – 1-карбамоил-3(5)-метилпиразол. Эмпирическая формула C2H7N2O; молекулярная масса 125,1; температура плавления около 130 оС. КМП представляет собой бесцветный или светло-серый мелкокристаллический порошок со слабым неспецифическим запахом. Хорошо растворим в ацетоне, этаноле, диэтиловом эфире, слабо – в воде и бензине. Этот препарат относится к группе умеренно опасных веществ. ЛД50 КМП для крыс составляет 5000 мг/кг. Многочисленными исследованиями, проведенными в нашей стране и за рубежом, установлена высокая эффективность применения ингибиторов нитрификации с азотными удобрениями в рисоводстве.

Из большого числа ингибиторов наиболее полно изучен нитрапирин. Торможение с помощью этого препарата нитрификации азота аммиачных и амидных удобрений при возделывании риса и резкое снижение в связи с этим интенсивности денитрификации и вымывания нитратов подтверждено во многих странах. В нашей стране широкомасштабное изучение ингибиторов нитрификации, в том числе и нитрапирина как средства для снижения потерь азота удобрений и повышения их эффективности были начаты в 1964 г. под руководством профессора ТСХА П.М. Смирнова. За это время им и его учениками и последователями испытано более 60 различных препаратов и установлена целесообразность их применения под картофель, рис, зерновые и овощные культуры.

Применение ингибиторов наиболее целесообразно в условиях орошаемого земледелия, в частности в рисоводстве. По нашим данным, при внесении ингибиторов нитрификации под рис происходила консервация азота удобрений в аммонийной форме в течение 6-8 недель, т.е. до создания постоянного слоя воды на рисовом поле, улучшалось азотное питание растений с самого начала вегетации. При этом под влиянием ингибиторов нитрификации коэффициент использования азота удобрений рисом повысился на 1,5-5,8 %, а урожайность зерна увеличилась на 2,1-3,3 ц/га по сравнению с производственным контролем (табл. 172; Шеуджен А.Х., 2005).

Таблица 172 – Эффективность применения ингибиторов нитрификации под рис Коэффициент ис- Удобрение пользования азота Урожайность Прибавка, ц/га зерна, ц/га удобрений, %

 Р60К30 – фон — 29,6 — Фон + N90 14,1 36,7 7,1 Фон + N60 + N30 17,6 44,4 14,8 Фон + N90 + АТГ 19,1 46,5 16,9 Фон + N90 + ДЦДА 20,2 47,2 17,6 Фон + N60 + АТГ 22,3 46,6 17,0 Фон + N60 + ДЦДА 23,4 47,7 18,1

Сравнительная эффективность внесенных под рис в качестве ингибиторов нитрификации дициандиамида (ДЦДА) и триазола (АТГ) свидетельствует, что предпочтительнее ДЦДА. Этот препарат обеспечивал наиболее полное использование азота удобрений и большую прибавку урожайности зерна риса.

Судя по полученным нами данным, применение ингибиторов нитрификации позволяет не только сократить дозу азота, но и исключить азотные подкормки в период вегетации риса, т.е. дает возможность вносить азотные удобрения за один прием перед посевом риса, не опасаясь значительных потерь этого элемента питания.

Технология применения ингибиторов нитрификации на посевах сельскохозяйственных культур определяется их состоянием – включены они в состав азотного удобрения или находятся в препаративной форме.

Если ингибитор введен в состав азотного удобрения, изготовленного на химическом комбинате, то технология его использования соответствует общепринятой для данной культуры технологии применения удобрений. Только азотные удобрения, модифицированные ингибитором нитрификации, вносятся в один прием перед или одновременно с севом разбросным или локальным способом.

При локальном внесении таких удобрений усиливается ингибирующее действие на нитрификацию и в большей степени повышается их эффективность.

Использование ингибиторов нитрификации позволяет существенно повысить эффективность азотного питания растений. Применение этих препаратов дает возможность сократить стартовую дозу азотных удобрений на 25–30 % без ущерба для будущего урожая. Главное — строго соблюдать технологию внесения и своевременно заделывать действующие вещества в почву.

1. Внесите азотные удобрения до посева разбросным способом дозой, уменьшенной на 25–30 %.
2. Нанесите на поверхность почвы водный раствор ингибитора нитрификации с помощью опрыскивателя.
3. Заделайте препарат на глубину 10–12 см тяжелыми дисковыми боронами в два следа.

Для поверхностного внесения рабочего раствора подходят опрыскиватели ОВТ-1А, ОВТ-1В, ОП450, ПОУ или другая имеющаяся в хозяйстве техника. Концентрацию препарата определяют исходя из технических характеристик конкретного опрыскивателя. Необходимую дозу ингибитора растворяют в том количестве воды, которое обеспечит требуемый объем рабочей жидкости.

Особенности препаратов и дозировки

Сроки заделки ингибиторов зависят от их летучести. Высоколетучие препараты типа нитрапирина требуют немедленной заделки в почву. Нелетучие ингибиторы, такие как АТГ и ДЦДА, можно заделывать в течение 1–2 суток. Также их допускается наносить непосредственно на гранулы удобрения в виде покрытия.

• Снижение дозы азотных удобрений — на 25–30 %
• Глубина заделки препарата — 10–12 см
• Допустимый срок заделки АТГ и ДЦДА — 1–2 суток
• Доза циангуанидина — 10–15 % от дозы азота
• Доза нитрапирина и его аналогов — 2–3 % от дозы азота
• Продолжительность действия препарата — 6–8 недель