Застосування інгібіторів нітрифікації для підвищення ефективності азотних добрив

Для зниження втрат азоту та усунення небезпеки забруднення нітратами продукції рослинництва і навколишнього середовища розробляються нові форми азотних добрив – повільнорозчинні, капсульовані з контрольованою швидкістю вивільнення азоту, модифіковані інгібіторами нітрифікації. Останні препарати при внесенні в ґрунт разом з амонійними, аміачними добривами та сечовиною гальмують нітрифікацію протягом 1,5–2,0 місяців і зберігають мінеральний азот ґрунту та добрив в амонійній формі.

П.М. Смирнов, Е.А. Муравін, 1991

У підвищенні продуктивності сільськогосподарських культур провідна роль належить мінеральним добривам, з яких першорядне значення мають азотні добрива. На їхню частку припадає, як правило, понад 80 % сумарної прибавки врожаю, яку отримують від застосування промислових туків. Тим не менш, можливості азотних добрив реалізуються культурними рослинами ще далеко не повністю.

Однією з причин недостатньої ефективності азотних добрив є їхні високі невиробничі втрати, що досягають 40-60 % від внесеної дози. До них належать:

• Нітрифікація
• Денітрифікація
• Імобілізація
• Вимивання з кореневмісного шару ґрунту

Враховуючи настільки великі втрати азоту, під сільськогосподарські культури вносять свідомо завищені дози добрив, що, своєю чергою, негативно позначається на санітарному стані навколишнього середовища, забруднюючи його токсичними залишками. У зв'язку з цим задоволення потреби сільськогосподарських культур в азоті шляхом підвищення ефективності внесених добрив, а не за рахунок збільшення їхніх доз, є найважливішим завданням агрохімії, що має велике народногосподарське та природоохоронне значення.

Одним з екологічно нешкідливих шляхів підвищення ефективності азотних добрив та збільшення продуктивності сільськогосподарських культур є застосування інгібіторів нітрифікації. Це хімічні препарати, які при внесенні в кількості 0,5-2,0 % від азоту добрив на 1-2 місяці пригнічують життєдіяльність нітрифікуючих мікроорганізмів, і тим самим сприяють збереженню азоту в ґрунті в амонійній формі. Загальмовуючи процес нітрифікації, вони знижують втрати азоту як у газоподібній формі, так і від вимивання нітратів з кореневмісного шару ґрунту, внаслідок чого усувають небезпеку забруднення цими сполуками водних джерел і зменшують їхній вміст у продукції рослинництва.

Інгібітори нітрифікації повинні відповідати низці вимог:

• пригнічувати життєдіяльність нітрифікуючих мікроорганізмів, що здійснюють лише перший етап нітрифікації;
• не бути токсичними для рослин, тварин і людини;
• інгібувати нітрифікацію в суворо визначений період;
• мати вибірковість дії на мікрофлору ґрунту;
• легко пересуватися в ґрунті з добривами, щоб охопити зону дії внесеного азоту;
• бути недорогими.

Вони повинні забезпечувати зменшення кратності дробового внесення азотних добрив, зниження втрат азоту, запобігання накопиченню нітритів і нітратів у продуктах харчування людини та тварин.

На сьогодні у світі відомо близько 300 хімічних сполук нітрифіцидної дії. Найбільш широко поширені та вивчені нітрапірин, диціандіамід, похідні амінометилпіримідину, піразоли, тіазоли та триазини. Нітрифіцидною дією володіють також сірковуглець, тіосульфат амонію, азид калію, азид натрію, аніліди, похідні сечовини й ацетилену, а також мікроелементи. Невеликі дози цих сполук селективно пригнічують нітрифікацію, не пригнічуючи інші мікробіологічні процеси в ґрунті.

Нітрапірин. Активним інгредієнтом цього інгібітора нітрифікації є 2-хлор-6 (трихлорметил) піридин. Емпірична формула C6H3NCl4; молекулярна маса 230,9; температура плавлення близько 63 оС. Нітрапірин являє собою білу кристалічну речовину з різким запахом, що володіє високою летючістю та корозійною активністю. Цей препарат практично не розчинний у воді, але добре розчиняється в ацетоні, хлористому метилені, ксилолі, безводному аміаку. Нітрапірин відноситься до числа малотоксичних сполук, кумулятивні властивості виражені слабо. Препарат володіє специфічною тератогенною гонадо- та ембріотоксичною дією. ЛД50 нітрапірину для щурів становить 35003850 мг/кг. Препарат нестійкий і швидко розкладається на повітрі, тому потребує негайного закладення.

ДЦДА – диціандіамід (ціангуанідин). Емпірична формула C2H4N4; молекулярна маса 84,1; температура плавлення 210 оС. Це білий, негігроскопічний, нелеткий кристалічний порошок, що має необмежений час зберігання. Препарат добре розчинний у воді та безводному аміаку. ДЦДА у своєму складі містить 66,7 % азоту, який після мінералізації до амонію служить джерелом живлення для рослин.

АМ – 2-аміно-4-хлор-6-метилпіримідин. Емпірична формула C5H6N3Cl; молекулярна маса 143,6; температура плавлення 182 оС. АМ являє собою слаборозчинний у воді порошок жовто-коричневого кольору. У рекомендованих дозах нетоксичний для теплокровних.

ЦП – 2-ціаміно-4-гідрокси-6-метилпіримідин. Емпірична формула C6H6N4O; молекулярна маса 150; температура плавлення 196 оС. ЦП являє собою слаборозчинний у воді білий кристалічний порошок, без запаху. У рекомендованих дозах абсолютно нетоксичний для теплокровних.

АТС. Хімічна назва активного інгредієнта цього інгібітора нітрифікації 4-аміно-1,2,4-триазол. Емпірична формула C2H4N4; молекулярна маса 84,1; температура плавлення близько 150 оС. Володіє вибірковою здатністю до гальмування нітрифікації на першій стадії процесу. Виробляється у вигляді водного розчину або вводиться у вигляді кристалічного гідрохлориду до складу азотних і комплексних добрив. Нелеткий, без запаху. Добре розчинний у воді, слабо – у низькомолекулярних спиртах і ацетоні, нерозчинний у бензолі, ксилолі та ефірі. ЛД50 для мишей становить 6000 мг/кг.

АТГ – вітчизняний аналог японського інгібітора нітрифікації АТС. У Дзержинській філії ГІАП розроблено нову технологію виробництва 4-аміно-1,2,4–триазолу, яка, на відміну від відомої технології, дозволяє отримати продукт у кристалічному вигляді. АТГ являє собою білий кристалічний порошок з температурою плавлення понад 80 оС. Оскільки інгібітор цього типу не розкладається у розплаві карбаміду, АТГ може бути введений у карбамід або його суміші з аміачною селітрою на будь-якій стадії їх виробництва.

Етридіазол (терразол) – 5-етокси-3-трихлорметил-1,2,4-тіадіазол. Емпірична формула C5H8ON2; молекулярна маса 106,2. Виробляється у вигляді порошку, що змочується, або рідини з вмістом активного інгредієнта відповідно 35 і 95 %. Терразол володіє високою леткістю, тому потребує негайного загортання у ґрунт після внесення. У рекомендованих дозах нетоксичний для теплокровних.

КМП (ГММП – вітчизняний аналог) – 1-карбамоїл-3(5)-метилпіразол. Емпірична формула C2H7N2O; молекулярна маса 125,1; температура плавлення близько 130 оС. КМП являє собою безбарвний або світло-сірий дрінокристалічний порошок зі слабким неспецифічним запахом. Добре розчинний в ацетоні, етанолі, діетиловому ефірі, слабо – у воді та бензині. Цей препарат належить до групи помірно небезпечних речовин. ЛД50 КМП для щурів становить 5000 мг/кг. Численними дослідженнями, проведеними в нашій країні і за кордоном, встановлено високу ефективність застосування інгібіторів нітрифікації з азотними добривами у рисівництві.

З великої кількості інгібіторів найбільш повно вивчений нітрапірин. Гальмування за допомогою цього препарату нітрифікації азоту аміачних та амідних добрив при вирощуванні рису і різке зниження у зв'язку з цим інтенсивності денітрифікації та вимивання нітратів підтверджено у багатьох країнах. У нашій країні широкомасштабне вивчення інгібіторів нітрифікації, у тому числі й нітрапірину як засобу для зниження втрат азоту добрив і підвищення їх ефективності було розпочато в 1964 р. під керівництвом професора ТСГА П.М. Смирнова. За цей час ним та його учнями і послідовниками випробувано понад 60 різних препаратів і встановлено доцільність їх застосування під картоплю, рис, зернові та овочеві культури.

Застосування інгібіторів найбільш доцільне в умовах зрошуваного землеробства, зокрема у рисівництві. За нашими даними, при внесенні інгібіторів нітрифікації під рис відбувалася консервація азоту добрив у амонійній формі протягом 6-8 тижнів, тобто до створення постійного шару води на рисовому полі, поліпшувалося азотне живлення рослин з самого початку вегетації. При цьому під впливом інгібіторів нітрифікації коефіцієнт використання азоту добрив рисом підвищився на 1,5-5,8 %, а урожайність зерна збільшилася на 2,1-3,3 ц/га порівняно з виробничим контролем (табл. 172; Шеуджен А.Х., 2005).

Таблиця 172 – Ефективність застосування інгібіторів нітрифікації під рис Коефіцієнт вико- Добриво ристання азоту Урожайність Прибавка, ц/га зерна, ц/га добрив, %

 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

Порівняльна ефективність внесених під рис як інгібіторів нітрифікації диціандіаміду (ДЦДА) і триазолу (АТГ) свідчить, що кращим є ДЦДА. Цей препарат забезпечував найбільш повне використання азоту добрив і більшу прибавку урожайності зерна рису.

Судячи з отриманих нами даних, застосування інгібіторів нітрифікації дозволяє не тільки скоротити дозу азоту, а й виключити азотні підживлення у період вегетації рису, тобто дає можливість вносити азотні добрива за один прийом перед сівбою рису, не побоюючись значних втрат цього елемента живлення.

Технологія застосування інгібіторів нітрифікації на посівах сільськогосподарських культур визначається їх станом – включені вони до складу азотного добрива чи знаходяться у препаративній формі.

Якщо інгібітор введений до складу азотного добрива, виготовленого на хімічному комбінаті, то технологія його використання відповідає загальноприйнятій для даної культури технології застосування добрив. Тільки азотні добрива, модифіковані інгібітором нітрифікації, вносяться в один прийом перед або одночасно з сівбою розкидним чи локальним способом.

При локальному внесенні таких добрив посилюється інгібуюча дія на нітрифікацію і більшою мірою підвищується їхня ефективність.

Використання інгібіторів нітрифікації дозволяє суттєво підвищити ефективність азотного живлення рослин. Застосування цих препаратів дає можливість скоротити стартову дозу азотних добрив на 25–30 % без шкоди для майбутнього врожаю. Головне — суворо дотримуватися технології внесення та своєчасно загортати діючі речовини у ґрунт.

1. Внесіть азотні добрива до сівби урозкид дозою, зменшеною на 25–30 %.
2. Нанесіть на поверхню ґрунту водний розчин інгібітора нітрифікації за допомогою обприскувача.
3. Загорніть препарат на глибину 10–12 см важкими дисковими боронами у два сліди.

Для поверхневого внесення робочого розчину підходять обприскувачі ОВТ-1А, ОВТ-1В, ОП450, ПОУ або інша наявна в господарстві техніка. Концентрацію препарату визначають виходячи з технічних характеристик конкретного обприскувача. Необхідну дозу інгібітора розчиняють у тій кількості води, яка забезпечить потрібний обсяг робочої рідини.

Особливості препаратів та дозування

Строки загортання інгібіторів залежать від їхньої летючості. Високолеткі препарати типу нітрапірину потребують негайного загортання у ґрунт. Нелеткі інгібітори, такі як АТГ та ДЦДА, можна загортати протягом 1–2 діб. Також їх допускається наносити безпосередньо на гранули добрива у вигляді покриття.

• Зниження дози азотних добрив — на 25–30 %
• Глибина загортання препарату — 10–12 см
• Допустимий строк загортання АТГ та ДЦДА — 1–2 доби
• Доза ціангуанідину — 10–15 % від дози азоту
• Доза нітрапірину та його аналогів — 2–3 % від дози азоту
• Тривалість дії препарату — 6–8 тижнів